Способ и устройство для приема сигнала с учетом оценки загрузки сети

Способ и устройство для приема сигнала с учетом оценки загрузки сети

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Приоритет

По настоящей заявке заявлен приоритет того же заявителя согласно рассматриваемой заявке США №12/698,901, поданной 2 февраля 2010 г. с тем же названием, которая полностью включена в состав настоящего документа посредством ссылки.

Авторское право

Часть описания настоящего патентного документа содержит материал, который подпадает под действие защиты авторского права. Владельцы авторского права не возражают против факсимильного воспроизведения любой части патентного документа или описания патента в том виде, как это отображается в патентных документах или записях ведомства по патентам и товарным знакам, однако сохраняют все авторские права в любом другом случае.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в основном относится к области беспроводной связи и сетей данных. В частности, в одном примерном аспекте настоящее изобретение направлено на способы и устройства для регулирования приема сигнала с учетом оценок загрузки сети.

Уровень техники

В телекоммуникационных сетях термин «ортогональность» относится к системам, процессам, передаче сигналов, эффектам и т.п., которые проявляют требуемые исключительные свойства. Свойства ортогональности имеют значительное применение в схемах связи с множественным доступом. Рассмотрим составной сигнал, составленный из нескольких ортогональных составляющих сигналов. В идеале приемник может извлечь требуемый сигнал из составного сигнала и подавить другие ортогональные составляющие сигналы. В этом примере каждый из ортогональных составляющих сигналов является устранимой «помехой».

Например, в системах на основе CDMA (Code Division Multiple Access, множественный доступ с кодовым разделением) используют сложные последовательности ортогональных «кодов расширения спектра» (spreading codes) для различения между собой всех каналов данных и управления. Сигнал CDMA может быть разделен на несколько составляющих его каналов, в идеале без взаимных помех (интерференции) между составляющими каналами (т.е. межканальных помех или IСI (inter-channel interference)).

В противоположность приему нежелательных ортогональных сигналов, настоящий шум является «неортогональным» и не демонстрирует простых исключительных свойств. Например, настоящий шум включает в себя такие элементы, как расположенные поблизости системы, создающие помехи, тепловой шум, явления передачи и т.п. В противоположность передаче ортогональных сигналов, настоящий шум в значительной степени непредсказуем и не может быть исключен. В целом настоящий шум должен корректироваться с использованием способов корректирования ошибок или иметь незначительную мощность по сравнению с мощностью передачи сигнала.

При обычном беспроводном приеме радиочастотная часть «преобразует» и переводит принятые радиочастотные колебания в цифровую форму с целью последующей демодуляции и/или обработки. Большинство схем для радиочастотной части осуществляют стадии преобразования сигнала перед стадиями демодуляции и/или обработки. Кроме того, радиочастотная часть обычно сконструирована на основе вычислительных средств с фиксированной запятой по причинам затрат и сложности (т.е. для операций используется фиксированное количество знаков).

К сожалению, ограничения практических реализации схем при нормальной работе могут создавать артефакты. Например, в среде с низким шумом нежелательные ортогональные сигналы могут иметь значительно большую мощность передачи, чем требуемый сигнал. Эти нежелательные ортогональные сигналы будут оказывать преобладающее влияние на операции преобразования сигналов. Как далее описано в больших деталях, такие условия могут возникнуть тогда, когда мобильное устройство находится очень близко к слабозагруженной базовой станции (или фемтосоте). После того, как нежелательные ортогональные сигналы (такие как пилотные каналы, широковещательные каналы и т.п.) были исключены, требуемый сигнал имеет в значительной степени недостаточную мощность, что может привести к эффекту ошибок квантования в схемах с фиксированной запятой. Ошибки квантования могут приводить к значительно более высоким частотам появления битовых ошибок (BER, bit error rate).

Раскрытие изобретения

Следовательно, необходимы усовершенствованные способы и устройства для обработки сценариев, в которых между известными помехами и требуемыми сигналами наблюдаются значительные разности. Такие усовершенствованные способы и устройства в идеале должны способствовать успешному декодированию сигналов независимо от текущих условий в соте. В частности, новые решения необходимы для сохранения производительности сотовой сети в среде с низким шумом с подавлением помех с высокой мощностью.

Кроме того, определено, что соответствующие усовершенствования необходимы для существующего аппаратного обеспечения. В идеале осуществление вышеупомянутых усовершенствованных способов и устройств не должно требовать значительных изменений для имеющегося в настоящее время приемопередающего аппаратного или программного обеспечения. Неидеальное поведение аппаратно-обусловленных осуществлений должно быть учтено во время преобразования, демодуляции, обработки сигнала и т.п.

Настоящее изобретение удовлетворяет вышеуказанным требованиям путем представления среди прочего усовершенствованных способов и устройств для регулирования приема сигнала с учетом одной или более оценок загрузки сети.

В первом аспекте настоящего изобретения раскрыт способ улучшения подавления при квантовании, по меньшей мере, одного сигнала среди множества сигналов и шума. В одном варианте осуществления множество сигналов содержит, по меньшей мере, один другой известный сигнал, и способ включает в себя: передачу множества сигналов; прием информации, относящейся к оценке загрузки сети на основе измеренного первого атрибута; и регулирование характеристик передачи, по меньшей мере, одного, но не всех сигналов из множества сигналов на основе указанной информации.

В одном варианте первый атрибут содержит отношение первого параметра сети ко второму параметру сети. Первый параметр сети содержит, например, мощность общего канала, а второй параметр сети содержит полный принятый сигнал. Сеть соответствует стандарту (или стандартам) Универсальной системы мобильной связи (UMTS, Universal Mobile Telecommunications System), а общий канал содержит общий пилотный канал (CPICH, common pilot channel).

В другом варианте способ содержит сравнение принятой информации с, по меньшей мере, одним критерием; и, по меньшей мере, частично на основе результата сравнения, селективное регулирование характеристик передачи.

В дополнительном варианте шаг регулирования характеристик передачи содержит усиление сигнала.

В еще одном варианте шаг регулирования характеристик передачи содержит снижение порядка группы модуляции.

В другом варианте шаг регулирования характеристик передачи содержит изменение скорости передачи.

В еще одном варианте шаг регулирования характеристик передачи содержит изменение одного или более параметров обратной связи.

Во втором аспекте настоящего изобретения раскрыт способ улучшения характеристик квантования, по меньшей мере, одного радиосигнала среди множества радиосигналов. В одном варианте осуществления способ содержит: передачу множества радиосигналов, причем передача имеет первый атрибут радиосвязи; прием информации, относящейся к нагрузке сети, на основе первого атрибута; и регулирование характеристик передачи, по меньшей мере, одного из множества сигналов на основе указанной информации.

В одном варианте сеть соответствует стандарту (или стандартам) Универсальной системы мобильной связи (UMTS), а первый атрибут радиосвязи содержит отношение мощности общего канала к полному принятому сигналу.

В другом варианте шаг формирования содержит: сравнение отношения с, по меньшей мере, одним пороговым критерием; и, по меньшей мере, частично на основе результата сравнения, селективное регулирование характеристик передачи.

В еще одном варианте, по меньшей мере, один радиосигнал является выделенным каналом.

В дополнительном варианте множество радиосигналов содержит, по меньшей мере, один общий сигнал, по меньшей мере, один нежелательный сигнал, и, по меньшей мере, один полезный сигнал. В одном варианте шаг регулирования характеристик передачи содержит усиление, по меньшей мере, одного полезного сигнала. В другом варианте шаг регулирования характеристик передачи содержит снижение порядка группы модуляции, по меньшей мере, одного полезного сигнала. В еще одном варианте шаг регулирования характеристик передачи содержит изменение скорости передачи, по меньшей мере, одного полезного сигнала. В еще одном варианте шаг регулирования характеристик передачи содержит изменение одного или более параметров обратной связи, по меньшей мере, одного полезного сигнала.

В третьем аспекте изобретения раскрыто устройство беспроводной связи. В одном варианте осуществления устройство беспроводной связи содержит: интерфейс беспроводной связи, выполненный с возможностью приема множества сигналов; логику, выполненную с возможностью определения нагрузки сети; устройство обработки, соединенное с памятью, и компьютерную программу, включающую множество выполняемых команд, находящихся в памяти. При своем выполнении устройством обработки программа: принимает первый сигнальный канал через интерфейс беспроводной связи; запрашивает второй сигнальный канал; оценивает загрузку сети; передает информацию, относящуюся к оценке загрузки сети. Одна или более приемных характеристик второго сигнального канала определяется указанной информацией.

В одном варианте интерфейс беспроводной связи имеет множество средств обработки с фиксированной запятой, и средство обработки с фиксированной запятой является приемной характеристикой, определяемой указанной информацией.

В другом варианте приемная характеристика является целевым уровнем отношения сигнал-шум (SIR, signal to interference level).

В еще одном варианте приемная характеристика определяется в ходе согласования с обслуживающим устройством.

В еще одном варианте информация, относящаяся к оценке загрузки сети, содержит указание мощности первого сигнального канала по сравнению с мощностью множества сигналов.

В четвертом аспекте настоящего изобретения раскрыто обслуживающее устройство. В одном варианте осуществления устройство содержит интерфейс беспроводной связи, выполненный с возможностью передачи и приема множества сигналов; устройство обработки, соединенное с памятью; и компьютерную программу, включающую множество выполняемых команд, находящихся в памяти. При своем выполнении устройством обработки программа: принимает оценку загрузки сети через интерфейс беспроводной связи; выполняет ответное регулирование одной или более характеристик передачи, по меньшей мере, одного, но не всех сигналов из множества сигналов.

В пятом аспекте изобретения раскрыт способ для компенсации одного или более ортогональных сигналов, имеющих значительно более высокую мощность передачи, чем пользовательский сигнал. В одном варианте осуществления ортогональные сигналы приводят к ошибке квантования пользовательского сигнала и способ содержит: получение оценки загрузки сети; и ответное регулирование одной или более характеристик передачи пользовательского сигнала, по меньшей мере, частично на основе нагрузки сети, так, что регулирование снижает ошибку квантования.

В одном варианте один или более ортогональных сигналов содержат пилотный канал, и регулирование одной или более характеристик передачи пользовательского сигнала содержит повышение мощности передачи пользовательского сигнала.

В шестом аспекте изобретения раскрыта система беспроводной связи. В одном варианте осуществления система содержит базовую станцию и, по меньшей мере, одно пользовательское устройство (например, мобильный терминал или UE), причем система выполнена с возможностью динамического регулирования ошибок квантования, вызываемых помеховой средой, и параметров системы путем регулирования одной или более канальных характеристик.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения могут быть незамедлительно определены специалистами в данной области техники со ссылкой на прилагаемые чертежи и детальное описание примерных вариантов осуществления, приведенных ниже.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана графическая иллюстрация одного варианта осуществления известной сети Универсальной системы мобильной связи (UMTS), содержащей базовую сеть, множество базовых станций и множество пользовательских терминалов.

На фиг.2 показана графическая иллюстрация известных способов автоматического регулирования усиления (АРУ) и аналого-цифрового преобразования (АЦП) из уровня техники, подчеркивающая эффекты правильного и неправильного осуществления АРУ и АЦП.

На фиг.3 показано графическое отображение одного подхода для вычисления мощности принимаемого сигнала (RSS, Received Signal Strength), применимой в отношении вычисления АРУ в различных вариантах осуществления изобретения.

На фиг.4 показано логическое отображение одного примера контура обратной связи автоматического регулирования усиления (АРУ), применимого в отношении настоящего изобретения.

На фиг.5 показано графическое отображение структуры сигнала, обеспечивающей возможность снижения шума квантования в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.6 показана логическая потоковая диаграмма примерного варианта осуществления обобщенного процесса для улучшения приема сигнала на основе одной или более оценок нагрузки сети в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.7 показана логическая потоковая диаграмма, иллюстрирующая одно примерное осуществление способа по фиг.6.

На фиг.8 показана блок-схема одного варианта осуществления обобщенного обслуживающего устройства, выполненного в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.9 показана блок-схема одного варианта осуществления обобщенного приемного устройства, выполненного в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.10 показано временное и частотное представление осуществления множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA, Orthogonal Frequency Division Multiple Access), применимого в отношении различных вариантов осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Далее даются ссылки на чертежи, причем на всех них одинаковые обозначения относятся к одинаковым частям. Обзор Настоящее изобретение представляет среди прочего способы и устройства для регулирования приема сигналов с учетом одной или более оценок нагрузки сети. В соответствии с дальнейшим более детальным описанием, одно примерное осуществление, относящееся к системам UMTS, устраняет явления ошибок квантования, присущие среде с низкими шумами и высокими помехами. В частности, в среде с низким шумом общий пилотный канал (CPICH, Common Pilot Channel) системы UMTS становится преобладающим фактором в вычислениях автоматического регулирования усиления (АРУ), в результате чего при удалении канала CPICH оставшийся выделенный физический канал (DPCH, Dedicated Physical Channel) подергается сильному (вредному) воздействию квантования.

Таким образом, в одном аспекте настоящего изобретения приемник наблюдает за загрузкой сети и запрашивает «усовершенствованную» работу во время периодов низкой загрузки сети. В одном варианте осуществления во время таких периодов низкой загрузки сети приемник запрашивает увеличение уровней мощности для его каналов данных. Например, в одном варианте осуществления, относящемся к системам UMTS, терминал UE запрашивает повышение уровней мощности канала DPCH, когда наблюдаемое отношение канала CPICH к полной спектральной плотности мощности (CPICH/N₀) превышает заданный порог. Большие значения указанного отношения имеют причинную корреляцию с периодами малого использования сети; полная спектральная плотность мощности включает в себя мощность, выделенную для других пользователей.

В целом различные аспекты настоящего изобретения заключают в себя широкий диапазон решений как для наблюдения за загрузкой сети, так и для регулирования приема сигнала. Например, в одном примерном варианте осуществления описывается терминал UE (например, мобильное устройство) системы UMTS, измеряющий отношение CPICH/N₀. Другие альтернативные измерения включают в себя определение других ресурсов, других передатчиков, других приемников и т.п. Еще одни описанные варианты осуществления применимы для других сетевых технологий и топологий. Аналогично, также описана базовая станция BS системы UMTS, регулирующая уровень мощности канала DPCH по отношению к каналу CPICH. Дополнительные варианты и альтернативные варианты осуществления предназначены для различных схем кодирования, скоростей передачи, работы аппаратного обеспечения и т.п.

Также описаны обслуживающее устройство и устройство беспроводной связи, пригодные для осуществления других различных аспектов настоящего изобретения. Например, в одном варианте осуществления обслуживающий узел NodeB системы UMTS выполнен с возможностью динамического регулирования уровней мощности своих каналов DPCH и СРIСН для противодействия ожидаемым эффектам ошибок квантования. В еще одних примерах обслуживающий узел NodeB системы UMTS выполнен с возможностью динамического регулирования порядка группы модуляции, скорости передачи и т.п.

Также раскрыто приемное устройство. Например, один из вариантов осуществления терминала UE системы UMTS осуществляет наблюдение и уведомляет узел NodeB системы UMTS об условиях загрузки сети.

Также описаны способы ведения бизнеса и режимы оптимизации сети.

Детальное описание примерных вариантов осуществления

Далее детально описаны примерные варианты осуществления настоящего изобретения. Хотя эти варианты осуществления в основном описываются в контексте беспроводной сети, имеющей интерфейс радиосвязи CDMA, и, в частности, ее конкретной реализации UMTS, для специалиста в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение ни в коей мере не ограничено указанными сетями CDMA или каким либо конкретным контекстом (таким как вышеупомянутые частные варианты выполнения UMTS). В действительности принципы настоящего изобретения могут быть легко адаптированы для любых беспроводных сетей и даже сетей, не являющихся сотовыми, в которых загрузка сети относится к нежелательным уровням помех, тем самым влияя на обработку требуемого сигнала.

Например, понятно, что системы на основе OFDMA (множественный доступ с ортогональным частотным разделением) должны декодировать всю полосу частот ресурса радиосвязи (включая нежелательные частотно-временные ресурсы) для успешного выделения требуемых частотно-временных ресурсов. Общие реализации схем OFDMA используют большие компоненты быстрого преобразования Фурье (БПФ) / обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ) для извлечения интересующих каналов. Поскольку все частотно-временные ресурсы преобразовываются одновременно, преобразование сигнала осуществляется в совокупности как для требуемых, так и нежелательных частотно-временных ресурсов.

Пример архитектуры сети UMTS

В последующем описании представлена система сотовой радиосвязи, содержащая сеть сот радиосвязи, каждая из которых обслуживается передающей станцией, известной как узел сотовой связи или базовая станция (BS, base station). Сеть радиосвязи обеспечивает услугу беспроводной связи для множества приемопередатчиков пользовательских терминалов (UE, user equipment). Сеть совместно функционирующих станций BS предусмотрена для услуги беспроводной связи, имеющей большее покрытие, нежели чем покрытие радиосвязи, обеспечиваемое одной обслуживающей BS. Отдельные BS соединены другой сетью (во многих случаях проводной сетью), которая содержит дополнительные контроллеры для управления ресурсами и, в некоторых случаях, доступ к другим сетевым системам (таким как Интернет или MAN (региональная сеть)).

В системе UMTS базовая станция обычно называется «NodeB». Наземная сеть доступа по радиосвязи UMTS (UTRAN, UMTS Terrestrial Radio Access Network) является общим комплексом узлов NodeB вместе с контроллерами сети радиосвязи (RNC, Radio Network Controllers) UMTS. Пользователь осуществляет доступ к сети UTRAN посредством терминала UE, который во многих типичных случаях использования является сотовым телефоном или смартфоном. Однако используемые здесь термины «UE», «клиентское устройство» и «устройство конечного пользователя» могут включать, не ограничиваясь этим, сотовые телефоны, смартфоны (такие как, например, iPhone™), персональные компьютеры (ПК) с возможностями беспроводного соединения, такие как, например, iMac™, Mac Pro™, Mac Мini™ или МасВооk™, и миникомпьютеры, такие как десктопы, лаптопы или другие, а также мобильные устройства, такие как карманные компьютеры, PDA, беспроводные персональные медиа устройства (PMD, personal media device), такие как, например, iPod™, или любые комбинации вышеописанного.

На фиг.1 показан пример сотовой системы 100 UMTS с фокусированием на сети доступа по радиосвязи (RAN, radio access network).

Система 100 содержит одну или более вышек 102 базовых станций (также известных как узлы NodeB (NB)), которые установлены в различных фиксированных географических положениях. Такие узлы NodeB могут также в целом обозначаться как «макросоты». Каждый NodeB обеспечивает область 104 сервисного покрытия.

Оператор сети управляет работой сети доступа по радиосвязи через базовую сеть 106. Единая базовая сеть обеспечивает услуги аутентификации, расчетов и авторизации (ААА, authentication, accounting, and authorization), а также в некоторых случаях доступ к внешним сетям (таким как сервисы подсистем IP мультимедиа (IMS, IP Multimedia Subsystems), как указано группой 3GPP). Показан первый терминал UE 108, работающий в пределах покрытия сети RAN 100.

Кроме того, появляющиеся стандарты беспроводной связи поддерживают новые сетевые объекты, обычно называемые «фемтосоты»; фемтосоты обеспечивают функциональные возможности макросот, однако имеют сниженные возможности и стоимость и могут быть выполнены портативными в противоположность стационарности. Фемтосоты могут приобретаться пользователями для личного пользования. Комбинация макросот и фемтосот обеспечивает бесперебойный единый сервис от сетевого оператора. В пределах сети UMTS фемтосоты в целом обозначаются как домашние узлы 112 NodeB (HNB, Home IModeB) и имеют соответствующую область 114 покрытия.

Каждая из сот (там, где представлены макросоты и фемтосоты) непосредственно соединена с базовой сетью 106, например, через широкополосный доступ. Кроме того, в некоторых сетях соты могут координироваться друг с другом через вторичный доступ. В показанной на фиг.1 сети RAN 100 фемтосоты соединены с базовой сетью, однако не имеют соединений с другими сотами сети. В отличие от более широкого покрытия макросот, фемтосоты в основном сфокусированы на улучшении обслуживания нескольких пользователей. Соответственно, фемтосоты могут иметь установки и ограничения, которые не применимы для населения в целом. Такие нестандартные установки обычно описываются, по меньшей мере, частично, в общедоступных публичных передачах пилотных каналов. Следовательно, макросоты и фемтосоты могут иметь различные мощности пилотных каналов, нагрузки и функционирование.

В то время как последующее описание представлено в терминах нисходящей линии связи из узла NodeB 102 в терминал UE 108, очевидно, что аналогичные процессы и структуры могут быть легко применены в пределах восходящей линии связи (из UE в NodeB) специалистом в данной области техники при наличии содержания настоящего описания.

Общий пилотный канал (СРIСН) и выделенный физический канал (DPCH)

Сеть UMTS использует общий пилотный канал (СРIСН) для обеспечения всех пользовательских терминалов (UE) общим сигналом синхронизации. В целом пилотные каналы используются, среди прочего, для начального «выхода из спящего состояния» и поиска, оценки сервиса приема потенциальной базовой станции (BS) для хэндовера (т.е. перехода между станциями) и т.п. В уровне техники известны различные подходы для организации пилотных каналов. Например, в стандарте Interim Standard 95 (IS-95, CDMA) измерения пилотного канала используются мобильными устройствами для начального определения наличия базовых станций и/или обеспечения компенсации многолучевого распространения.

Важное значение канала СРIСН для управления сетью и обнаружения сети оправдывает непропорциональную долю ресурсов передачи узла NodeB 102. В экстремальных случаях мощность передачи канала СРIСН системы UMTS может достигать одной пятой (20%) от всей мощности передачи NodeB. Высокая мощность СРIСН гарантирует то, что терминал 108 в пределах области 104 покрытия (даже на самом краю) может принять информацию синхронизации. Резюмируя, общие каналы «управления» являются в сети наиболее надежными (устойчивыми) каналами с самым простым кодированием.

Сети UMTS также предоставляют выделенные физические каналы (DPCH) для обеспечения каналов для передачи сообщений управления (DPCCH, Dedicated Physical Control Channel, выделенный физический канал управления) и данных (DPDCH, Dedicated Physical Data Channel, выделенный физический канал данных), предназначенных для отдельных терминалов UE 108. В противоположность каналу СР1СН, канал DPCH принимается только одним UE-получателем. Терминалы UE-неполучатели не могут декодировать другие каналы DPCH. Однако эксклюзивность каналов DPCH все равно влияет на общую эффективность сети. Каждый дополнительный канал DPCH увеличивает помехи, воздействующие на все терминалы-неполучатели. Следовательно, операторы сети в целом максимизируют функциональные возможности системы путем ограничения мощности каналов DPCH до минимума, необходимого для осуществления связи с требуемым терминалом UE.

Управление мощностью в UMTS

Терминалы UE 108 и станции NodeB 102 взаимодействуют с целью управления мощностью канала DPCH с использованием как разомкнутого, так и замкнутого контура управления мощностью (контура с обратной связью). Целевые уровни качества сигналов DPCH устанавливаются и динамически управляются в соответствии с имеющимися условиями радиосвязи. Например, в среде радиосвязи со значительными шумами узел NodeB увеличивает мощность передачи ДПС для улучшения приема терминала UE. В среде с меньшими шумами мощность передачи DPCH снижается. Управление мощностью выделенных физических каналов (DPCH) разделяется на два (2) контура: (i) внешний контур управления мощностью и (ii) внутренний контур управления мощностью.

Внешний контур управления мощностью осуществляет управление мощностью в отношении долговременных изменений в среде радиосвязи. Терминал UE 108 и узел NodeB 102 осуществляют согласование и управляют целевым отношением SIR (Signal to Interference Ratio, отношение сигнал-помеха) в пределах протокола управления соединениями и ресурсами радиосвязи (RRC, Radio Resource Connection). Отношение SIR позволяет предсказывать величину доли ошибок в блоке (BLER, block error ratio); например, если принятое SIR меньше, чем целевое отношение SIR, то BLER в целом плохая. UE и NodeB устанавливают целевое отношение SIR на основе доли BLER опорного физического канала (DPCH). В опорном физическом канале могут иметься один или более транспортных каналов. Транспортный канал, для которого требуется наименьшая частота появления ошибок в блоке для получения удовлетворительного качества, является опорным для целевого SIR. BLER транспортного канала представляет собой количество битовых ошибок в блоке или кадре после канального декодирования и коррекции ошибок.

Внутренний контур управления мощностью (также известный как замкнутый контур управления мощностью с высокой скоростью реакции) выполнен с возможностью защиты от кратковременных замираний. Внутренний контур управления использует те же целевые значения, установленные управлением внешнего контура (т.е. выведенные из анализа, осуществляемого после обработки); однако управление основано на физическом соединении радиосвязи (уровень PHY) и может реагировать быстрее для компенсации кратковременных замираний и т.п.

При функционировании UMTS в соответствии с уровнем техники целевое SIR определяется после усиления, осуществляемого после обработки (исключаются ортогональные помеховые компоненты и применяется усиление с расширением спектра, и т.п.); целевое отношение SIR основано только на мощности принятого сигнала DPCH по отношению к фактическому шуму. Например, в одном варианте осуществления отношение SIR канала DPCH измеряется на основе пилотного поля, переданного в канале DPCH. Этот пилотный сигнал имеет известную структуру. Терминал UE может оценить мощность сигнала канала DPCH путем осуществления усреднения мощности сигнала в пилотном поле в соответствии со следующим выражением (1);

S = I 2 + Q 2 ,   ( 1 )

где S - мощность сигнала, I - величина синфазных компонент, Q - величина квадратурных компонент.

Кроме того, шум канала CPICH может быть оценен из дисперсии этих пилотных полей или измерен из CPICH в соответствии со следующим выражением (2):

N C P I C H = var ( м о щ н о с т ь   C I P C H ) .   ( 2 )

Шум, влияющий на канал CPICH, является общим для всех ортогональных каналов. Соответственно, после измерения шума с помощью канала CPICH обработанный шум, видимый каналом DPCH, может быть выведен из N_CPICH на основе разности в коэффициентах расширения спектров (SF, Spreading Factor) (или выигрышей обработки). Например, N_DPCH может быть рассчитано с помощью следующего выражения (3):

N D P C H = ( S F D P C H / S F C P I C H ) * N C P I C H ,   ( 3 )

где N_DPCH - шум канала DPCH; SF_DPCH - коэффициент расширения спектра канала DPCH; SF_CPICH - коэффициент расширения спектра канала CPICH; NC_PICH - шум канала CPICH.

Соответственно, отношение SIR канала DPCH теперь можно выразить с соответствии со следующим выражением (4):

S I R D P C H = S / N D P C H .   ( 4 )

Автоматическое регулирование усиления (АРУ)

В дополнение к управлению мощностью обычные приемники 108 стандарта UMTS также осуществляют различные формы обработки сигналов, включающие в себя автоматическое регулирование усиления (АРУ). В обычных конструкциях приемопередатчиков модуль автоматического регулирования усиления (АРУ) усиливает или ослабляет общий принятый сигнал с целью поддержания относительной постоянности сигнала для цифровой обработки, осуществляемой приемником в основной полосе частот. В отличие от управления мощностью, АРУ осуществляется безотносительно к качеству сигнала; в действительности АРУ выполняется в связке с аналого-цифровым преобразованием (АЦП).

Обращаясь теперь к фиг.2, можно увидеть различные стадии 200 преобразования сигнала, представленные для подчеркивания эффекта правильного и неправильного функционирования АРУ и АЦП. Рассмотрим принятый аналоговый сигнал 202. Сигнал состоит из нескольких составляющих: (i) постоянное смещение 204, (ii) высоко- и низкочастотный шум 206 и внутриполосовая составляющая 208. Радиочастотная часть может удалить как постоянное смещение, так и нежелательные частотные компоненты на начальной стадии (или стадиях) фильтрации. Внутриполосовая составляющая 208 переносится в основную полосу частот, например, смешением и отфильтровыванием несущей частоты.

После переноса требуемых частотных составляющих 208 в основную полосу частот радиочастотная часть должна усилить или ослабить сигнал для преобразования в цифровую форму так, чтобы могла быть выполнена необходимая цифровая обработка. Радиочастотная часть обычно выполняется с использованием вычислений с фиксированной запятой. В противоположность этому, вычисления с плавающей запятой имеет дело с числами, имеющими мантиссу и показатель. Вычисления с фиксированной запятой могут быть с учетом знака, без учета знака, комплементарными (дополнительными) и т.п. В идеале весь динамический диапазон преобразованного аналогового сигнала может быть представлен полностью при аналого-цифровом преобразовании с фиксированной запятой. Операции с фиксированной запятой имеют установленный диапазон, например слово из восьми (8) бит с фиксированной запятой может отобразить только 256 чисел (т.е. 2⁸=256). Следовательно, для минимизации эффекта ошибок квантования необходимо внимательно выбирать квант (элемент квантования) или минимальный элемент.

Первое и второе цифровые представления (210, 212 на фиг.2) аналогового колебания иллюстрируют эффект избыточного усиления и/или слишком малой величины кванта в разных осуществлениях. Первое представление 210 с фиксированной запятой имеет трудности с отображением пиков и нижних точек колебания; эти артефакты насыщают составляющие аналого-цифрового преобразования с фиксированной запятой, вызывая искажения или эффекты «срезания».

Второе представление 212 с фиксированной запятой иллюстрирует различные явления, которые также могут быть общими для различных вариантов выполнения приемника. Вместо «срезания» избыточно усиленного сигнала второе представление с фиксированной запятой «перехлестывает», создавая ложные артефакты в отображении сигнала. Перехлест или закольцовывание вызывается неправильной операцией переполнения; например, рассмотрим вычисления с фиксированной запятой без знака для четырех (4) бит. При максимальном значении #1111b (31) число #10000b (32) не может быть обработано; следовательно, значение срезается до #0000b (0).

Очевидно, что как первое, так и второе представления 210, 212 нежелательны. В противоположность первому и второму представлениям, третье представление 214 с фиксированной запятой аналогового колебания иллюстрирует эффект недостаточного усиления или слишком большой величины кванта. Хотя третье представление не создает каких-либо «артефактов», колебание не может быть представлено полностью. Следовательно, ошибка квантования (т.е. разность между действительным аналоговым значением и квантованным цифровым значением) непосредственно вызывает ложную интерпретацию символа и снижает эффективную битовую скорость передачи (т.е. вследствие более высокого BER).

Наконец, четвертое представление 216 с фиксированной запятой аналогового колебания на фиг.2 иллюстрирует правильно усиленное колебание. Четвертое представление может захватить весь динамический диапазон аналогового колебания, в то же время обеспечивая достаточную четкость для предотвращения битовых ошибок в операциях демодуляции и обработки. В некоторых вариантах осуществления малая степень срезания или отступа может быть допустима или даже предпочтительна (например, для более достоверного захвата сигнала, компенсации замираний, пакетной передачи и т.п.).

В предшествующем описании вполне очевидно, что относительная сложность и чувствительность радиосвязи значительно влияет на требования по выбору компонентов АЦП с фиксированной запятой. Простые радиосигналы в среде с низким шумом и т.п. могут поддерживаться компонентами с фиксированной запятой с меньшим разрешением. Аналогично, сложные сигналы и/или шумная среда требует большего битового разрешения. Например, для приемников стандарта CDMA не является необычным использование компонентов АЦП с разрешением в восемь (8) или даже десять (10) бит. Разрешение в восемь (8) бит может отобразить до 256 (т.е. 2⁸) различающи