Способ и устройство высокоскоростной передачи пакетных данных

 

Изобретение относится к передаче данных. В системе обмена данными, способной к передаче с переменной скоростью, высокоскоростная передача пакетных данных улучшает использование прямой линии и уменьшает задержку передачи. Передача данных по прямой линии мультиплексируется по времени, и базовая станция передает на самой высокой скорости передачи данных, поддерживаемой прямой линией, в каждый временной интервал одной мобильной станции. Скорость передачи данных определяется наибольшим измерением отношения C/I сигналов прямой линии, как они измерены на мобильной станции. При определении, что пакет данных принят с ошибками, мобильная станция передает обратно базовой станции сообщение NACK. Сообщение NACK приводит к повторной передаче пакета данных, принятого с ошибками. Пакеты данных могут быть приняты вне порядка следования при помощи использования последовательного номера для идентификации каждого элемента данных в пакетах данных. 5 н. и 70 з.п.ф-лы, 18 ил, 5 табл.

Предпосылки создания изобретения

I. Область изобретения

Настоящее изобретение относится к передаче данных. В частности, настоящее изобретение относится к новым и усовершенствованным способу и устройству высокоскоростной передачи пакетных данных.

II. Описание области техники

Для поддержания разнообразности прикладных программ требуется современная система связи. Одной из таких систем связи является система множественного доступа с кодовым разделением каналов МДКРК (CDMA), которая соответствует "Стандарту совместимости мобильная станция - базовая станция TIA/EIA/IS-95 для дуплексной широкополосной сотовой системы с расширенным спектром", далее называемому "стандарт IS-95". Система CDMA делает возможными голосовую связь и передачу данных между пользователями по наземной линии. Использование технологий CDMA в системе связи множественного доступа описано в патенте США №4,901,307, озаглавленном "Система связи множественного доступа с расширенным спектром, использующая спутниковые или наземные ретрансляторы", и патенте США №5,103,459, озаглавленном "Система и способ генерации сигналов в сотовой телефонной системе CDMA", оба из которых переданы тому же правопреемнику, которому передано настоящее изобретение, и которые включены здесь в качестве аналогов.

В этом описании "базовая станция" относится к аппаратным средствам, с которыми связывается мобильная станция. "Сота" относится к аппаратным средствам или географической зоне обслуживания, в зависимости от контекста, в котором используется данный термин. Сектор является разделом соты. Так как сектор системы CDMA имеет атрибуты соты, объяснения, изложенные в терминах сот, легко распространяются на сектора.

В системе CDMA сеансы связи между пользователями проводятся через одну или более базовых станций. Первый пользователь на одной мобильной станции связывается со вторым пользователем на второй мобильной станции путем передачи данных по обратной линии на базовую станцию. Базовая станция принимает данные и может направить данные на другую базовую станцию. Данные передаются по прямой линии связи той же базовой станцией или второй базовой станцией на вторую мобильную станцию. "Прямая линия" относится к передаче от базовой станции к мобильной станции, и "обратная линия" относится к передаче от мобильной станции к базовой станции. В системах IS-95 прямой линии связи и обратной линии связи выделены отдельные частоты.

Мобильная станция во время сеанса связи осуществляет связь с, по меньшей мере, одной базовой станцией. Мобильные станции CDMA способны осуществлять связь с многочисленными базовыми станциями одновременно во время мягкого перераспределения канала связи. Мягкое перераспределение канала связи представляет собой процесс установления линии связи с новой базовой станцией до разрыва линии связи с предыдущей базовой станцией. Мягкое перераспределение канала связи снижает до минимума вероятность прерванных звонков. Способ и система обеспечения связи с мобильной станцией через более чем одну базовую станцию во время процесса мягкого перераспределения канала связи описан в патенте США №5,267,261, озаглавленном "Мягкое перераспределение канала с помощью мобильной станции в сотовой телефонной системе CDMA", права на который переданы тому же правопреемнику, которому передано настоящее изобретение, и который включен здесь в качестве аналога.

В условиях растущей потребности в беспроводных приложениях для обработки данных все более значимой становится необходимость высокоэффективных беспроводных систем передачи данных. По стандарту IS-95 можно передавать данные трафика и голосовые данные по прямым и обратным линиям связи. Способ передачи данных трафика в кадрах кодового канала, имеющих фиксированный размер, подробно описан в патенте США №5,504,773, озаглавленном "Способ и устройство форматирования данных для передачи", права на который переданы тому же правопреемнику, которому передано настоящее изобретение, и который включен здесь в качестве аналога. Согласно стандарту IS-95 данные трафика или голосовые данные разделяются на кадры кодового канала, которые по ширине занимают 20 мс и имеют высокую скорость передачи данных до 14,4 Кбит/сек.

Значительное различие между предоставляемым сервисом по передаче голоса и сервисом по передаче данных состоит в том, что первый предъявляет строгие и фиксированные требования к задержке. В типичном случае общая односторонняя задержка кадров речи должна быть менее 100 мс. В противоположность этому задержка данных может стать переменной характеристикой, используемой для оптимизации эффективности системы обмена данными. Если говорить более конкретно, могут быть использованы более эффективные технологии кодирования с коррекцией ошибок, которые требуют значительно больших задержек, чем те, которые допускаются сервисом по передаче голоса. Примерная эффективная схема кодирования данных описана в заявке на патент США с серийным №08/743,688, озаглавленной "Декодер с выходным сигналом мягкого решения для декодирования кодовых комбинаций, кодированных с использованием свертки", зарегистрированной 6 ноября 1996, права на которую переданы тому же правопреемнику, которому передано настоящее изобретение, и которая включена здесь в качестве аналога.

Другим значительным различием между сервисом по передаче голоса и сервисом по передаче данных является то, что первый требует фиксированного и общего уровня обслуживания (GOS) для всех пользователей. В типичном случае для цифровых систем, предоставляющих сервис по передаче голоса, это означает фиксированную и равную скорость передачи для всех пользователей и максимальную допускаемую величину частоты появления ошибок в кадрах речи. В противоположность этому для сервиса по передаче данных уровень обслуживания может отличаться для разных пользователей и может быть оптимизируемым параметром для увеличения общей эффективности системы обмена данными. Уровень обслуживания системы обмена данными в типичном случае определяется как суммарная задержка, возникшая при пересылке заранее определенного объема данных, далее называемого "пакет данных".

Еще одно значительное различие между сервисом по передаче голоса и сервисом по передаче данных состоит в том, что первый требует надежной линии связи, которая в примерной системе связи CDMA обеспечивается при помощи мягкого перераспределения каналов связи. Мягкое перераспределение канала связи приводит к избыточным сеансам передачи от двух или более базовых станций для повышения надежности. Однако эта дополнительная надежность не требуется для передачи данных, так как пакеты данных, принятые с ошибками, могут быть переданы повторно. Для сервиса по передаче данных мощность передачи, используемая для поддержания мягкого перераспределения каналов связи, может быть более эффективно использована для передачи дополнительных данных.

Параметрами, которыми измеряется качество и эффективность системы передачи данных, являются задержка передачи, требуемая для пересылки пакета данных, и средняя пропускная способность системы. Задержка передачи не оказывает того же влияния на обмен данными, как в случае голосовой связи, но является важным критерием для оценки качества системы обмена данными. Средняя пропускная способность является мерой эффективности системы связи с точки зрения ее возможностей по передаче данных.

Хорошо известно, что в сотовых системах отношение сигнала к шуму и интерференции C/I для любого данного пользователя является функцией от его местоположения в зоне обслуживания. Для того чтобы поддерживать заданный уровень обслуживания, системы TDMA (многодистанционный доступ с временным разделением каналов) и FDMA (многодистанционный доступ с частотным разделением каналов) прибегают к технологиям повторного использования частоты, т.е. на каждой базовой станции используются не все частотные каналы и/или временные интервалы. В системе CDMA в каждой соте системы повторно используется одинаковое распределение частот, в результате чего улучшается общая эффективность. Отношение C/I, которого достигает мобильная станция любого данного пользователя, определяет скорость передачи информации, которая может поддерживаться для этой отдельной линии от базовой станции к мобильной станции пользователя. При данном конкретном способе модуляции и коррекции ошибок, используемом для передачи, который настоящее изобретение стремится оптимизировать для сеансов передачи данных, заданный уровень производительности достигается при соответствующем уровне C/I. Для идеальной сотовой системы с гексагональной конфигурацией сот и использованием общей частоты в каждой соте может быть вычислено распределение C/I, достигаемое в идеальных сотах.

Отношение C/I, достигнутое любым данным пользователем, является функцией потерь на трассе, которые для наземных сотовых систем достигают от r³ до r⁵, где r - расстояние до источника излучения. Более того, потери на трассе подвержены случайным вариациям из-за искусственных или природных препятствий на пути радиоволны. Эти случайные вариации в типичном случае моделируются как случайный процесс затенения с распределением по логарифмическому закону со стандартным отклонением 8 дБ. Результирующее распределение C/I, достигаемое для идеальной гексагональной сотовой конфигурации с антеннами базовой станции с круговой диаграммой направленности, законом распространения r⁴ и процессом затенения со стандартным отклонением 8 дБ, показано на Фиг.10.

Полученное распределение C/I может достигаться, только если в любой момент времени и в любом местоположении мобильная станция обслуживается лучшей базовой станцией, которая определяется как достигающая наибольшего значения C/I без учета физического расстояния до каждой базовой станции. Из-за случайной природы потерь на трассе, как описано выше, сигналом с наибольшим значением C/I может быть вовсе не сигнал, соответствующий минимальному физическому расстоянию от мобильной станции. В противоположность этому, если мобильная станция должна была связываться только через базовую станцию на минимальном расстоянии, отношение C/I может существенно ухудшаться. Следовательно, для мобильных станций выгодно всегда осуществлять связь через базовую станцию с наилучшим обслуживанием, в результате чего достигается оптимальное значение C/I. Можно также отметить, что диапазон значений достигнутого отношения C/I в вышеописанной идеальной модели, как показано на Фиг.10, таков, что разница между наибольшим и наименьшим значениями может достигать 10,000. При практической реализации диапазон в типичном случае ограничивается приблизительно величиной 1:100 или 20 дБ. Следовательно, базовая станция CDMA может обслуживать мобильные станции со скоростями передачи информационных битов, которые могут изменяться максимум в 100 раз, так как соблюдается следующее соотношение:

где R_b представляет собой скорость передачи информации конкретной мобильной станции, W - итоговая ширина полосы, занятой сигналом расширенного спектра, и Е_b/I_о - отношение энергии на бит к плотности интерференции, требуемое для достижения заданного уровня производительности. Например, если сигнал расширенного спектра занимает ширину полосы W 1,2288 МГц и для надежной связи требуется среднее значение Е_b/I_o, равное 3 дБ, то мобильная станция, которая достигает значения C/I 3 дБ относительно лучшей базовой станции, может осуществлять связь со скоростью передачи данных до 1,2288 Мбит/сек. С другой стороны, если мобильная станция подвержена существенной интерференции со стороны расположенных рядом базовых станций и может достигнуть только отношения C/I, равного -7 дБ, надежная связь не может поддерживаться со скоростью выше 122,88 Кбит/сек. Система связи, разработанная с целью оптимизации средней пропускной способности, таким образом, будет пытаться обслуживать каждого удаленного пользователя через базовую станцию с наилучшим обслуживанием и при наивысшей скорости передачи данных Rb, которую надежно может поддерживать удаленный пользователь. Система обмена данными по настоящему изобретению использует изложенную выше особенность и оптимизирует пропускную способность по передаче данных от базовых станций CDMA к мобильным станциям.

Общее описание изобретения

Настоящее изобретение представляет собой новые и усовершенствованные способ и устройство высокоскоростной передачи пакетов данных в системе CDMA. Настоящее изобретение повышает эффективность системы CDMA путем предоставления средств для передачи данных по прямым и обратным линиям. Каждая мобильная станция осуществляет связь с одной или более базовыми станциями и сканирует каналы управления в период связи с базовыми станциями. Каналы управления могут использоваться базовыми станциями для передачи небольших объемов данных, сообщений вызова, адресованных отдельной мобильной станции, и трансляции сообщений всем мобильным станциям. Сообщение вызова информирует мобильную станцию о том, что базовая станция имеет большой объем данных для передачи мобильной станции.

Задачей настоящего изобретения является усовершенствование использования емкости прямых и обратных линий связи в системе передачи данных. При приеме сообщений вызова от одной или более базовых станций мобильная станция измеряет отношение сигнала к шуму и интерференции (C/I) для сигналов прямой линии (например, пилотных сигналов прямой линии) в каждом временном интервале и выбирает лучшую базовую станцию, используя группу параметров, которая может включать текущие и предыдущие измерения C/I. В примерном варианте изобретения в каждом временном интервале мобильная станция передает выбранной базовой станции по выделенному каналу запроса данных (DRC) запрос на передачу с наивысшей скоростью, которую надежно может поддерживать измеренное C/I. Выбранная базовая станция передает данные, в пакетах данных, со скоростью передачи данных, не превышающей скорость, принятую от мобильной станции по каналу DRC. При передаче в каждый временной интервал от лучшей базовой станции достигается улучшенная пропускная способность и задержка передачи.

Другой задачей настоящего изобретения является улучшение производительности путем передачи от выбранной базовой станции мобильной станции на пиковой мощности передачи в течение одного или более временных интервалов со скоростью передачи данных, запрошенной мобильной станцией. В примерной системе связи CDMA базовые станции работают с заранее определенным коэффициентом потери (например, 3 дБ) от доступной мощности передачи, чтобы учесть вариации при функционировании. Таким образом, средняя мощность передачи составляет половину пиковой мощности. Однако в настоящем изобретении, так как происходит планирование высокоскоростных сеансов передачи данных и мощность в типичном случае не распределяется (например, по сеансам передачи), нет необходимости учитывать коэффициент потерь от доступной пиковой мощности передачи.

Еще одной задачей настоящего изобретения является повышение эффективности путем разрешения базовыми станциям передавать пакеты данных каждой мобильной станции в течение переменного числа временных интервалов. Способность передавать от различных базовых станций поинтервально позволяет системе обмена данных по настоящему изобретению быстро приспосабливаться к изменениям рабочей обстановки. Кроме того, согласно настоящему изобретению имеется возможность передавать пакеты данных по несоприкасающимся временным интервалам благодаря использованию последовательного номера для идентификации элементов данных в пакете данных.

Еще одной задачей настоящего изобретения является увеличение гибкости путем направления пакетов данных, адресованных отдельной мобильной станции, от центрального контроллера всем базовым станциям, которые являются членами активной группы для мобильной станции. В настоящем изобретении передача данных может происходить от любой базовой станции из активной группы для мобильной станции в каждый временной интервал. Так как каждая базовая станция включает очередь, содержащую данные, которые должны быть переданы мобильной станции, эффективная передача по прямой линии может происходить с минимальной задержкой обработки.

Еще одной задачей настоящего изобретения является предоставление механизма повторной передачи для элементов данных, принятых с ошибками. В примерном варианте изобретения каждый пакет данных содержит заранее определенное число элементов данных, каждый из которых идентифицируется последовательным номером. При неправильном приеме одного или более элементов данных мобильная станция посылает отрицательное подтверждение (NACK) по каналу данных обратной линии связи, указывающее последовательные номера пропущенных элементов данных для повторной передачи от базовой станции. Базовая станция принимает сообщение NACK и может повторно передать элементы данных, принятые с ошибками.

Еще одной задачей настоящего изобретения является выбор для мобильной станции кандидатов на лучшую базовую станцию для связи на основе процедуры, описанной в заявке на патент США с серийным №08/790,497, озаглавленной "Способ и устройство выполнения мягкого перераспределения канала связи в беспроводной системе связи", зарегистрированной 29 января 1997, права на которую переданы тому же правопреемнику, которому передано настоящее изобретение, и которая включена здесь в качестве аналога. В примерном варианте настоящего изобретения базовая станция может добавляться в активную группу для мобильной станции, если принятый пилотный сигнал выше заранее определенного порога добавления, и исключаться из активной группы, если пилотный сигнал ниже заранее определенного порога исключения. По другому варианту изобретения базовая станция может добавляться в активную группу, если дополнительная энергия базовой станции (например, как измерено при помощи пилотного сигнала) и энергия базовых станций, уже находящихся в активной группе, превышает заранее определенный порог. При использовании этого альтернативного варианта базовая станция, чья передаваемая энергия составляет несущественный процент от суммарной принятой мобильной станцией энергии, не добавляется в активную группу.

Еще одной задачей настоящего изобретения является передача мобильными станциями запросов скорости передачи данных по каналу DRC, таким образом, что только станция, выбранная из базовых станций, находящихся на связи с мобильной станцией, способна распознать сообщения DRC, в результате чего гарантируется, что передача по прямой линии связи в любой заданный временной интервал производится от выбранной базовой станции. В примерном варианте изобретения каждой базовой станции, находящейся на связи с мобильной станцией, присваивается уникальный код Уолша. Мобильная станция покрывает сообщение DRC кодом Уолша, соответствующим выбранной базовой станции. Для покрытия сообщений DRC могут использоваться и другие коды, хотя в типичном случае применяются ортогональные коды, и коды Уолша являются предпочтительными.

Краткое описание чертежей

Отличительные признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из изложенного далее подробного описания, рассмотренного совместно с чертежами, для которых использованы одинаковые сквозные ссылочные обозначения элементов и где

Фиг.1 - схема системы передачи данных по настоящему изобретению, включающей множество сот, множество базовых станций и множество мобильных станций;

Фиг.2 примерная блок-схема подсистем системы передачи данных по настоящему изобретению:

Фиг.3А-3В - блок-схемы примерной архитектуры прямой линии связи по настоящему изобретению;

Фиг.4А - схема примерной структуры кадра прямой линии связи по настоящему изобретению,

Фиг.4В-4С - схемы примерного канала прямого трафика и канала управления мощностью соответственно;

Фиг.4D - схема перфорированного пакета по настоящему изобретению;

Фиг.4Е-4G - схемы двух примерных форматов пакетов данных и капсулы канала управления соответственно;

Фиг.5 - примерная временная диаграмма, показывающая высокоскоростную передачу пакета по прямой линии;

Фиг.6 - блок-схема примерной архитектуры обратной линии связи по настоящему изобретению;

Фиг.7А - схема примерной структуры кадра обратной линии связи по настоящему изобретению;

Фиг.7В - схема примерного канала доступа обратной линии связи;

Фиг.8 - примерная временная диаграмма, показывающая высокоскоростную передачу данных по обратной линии связи;

Фиг.9 - примерная диаграмма состояния, показывающая переходы между различными рабочими состояниями мобильной станции; и

Фиг.10 - схема итоговой функции распределения (CDF) для распределения отношения C/I в идеальной гексагональной сотовой конфигурации.

Подробное описание предпочтительных вариантов изобретения

Согласно примерному варианту системы передачи данных по настоящему изобретению передача данных по прямой линии связи происходит от одной базовой станции одной мобильной станции (см. Фиг.1) со скоростью, равной или близкой к максимальной скорости передачи данных, которая может поддерживаться прямой линией связи и системой. Передача данных по обратной линии связи может происходить от одной мобильной станции к одной или более базовым) станциям. Вычисление максимальной скорости передачи данных для передачи по прямой линии связи подробно описано ниже. Данные разделяются на пакеты данных, при этом каждый пакет данных передается за один или более временных интервалов (или просто интервалов). В каждом временном интервале базовая станция может направить передаваемые данные любой мобильной станции, которая находится на связи с базовой станцией.

Сначала мобильная станция устанавливает связь с базовой станцией, используя заранее определенную процедуру доступа. В этом соединенном состоянии мобильная станция может принимать данные и управляющие сообщения от базовой станции и способна передавать данные и управляющие сообщения базовой станции. Мобильная станция, следовательно, проверяет прямую линию связи на передаваемую информацию от базовых станций из активной группы для мобильной станции. Активная группа содержит список базовых станций, находящихся на связи с мобильной станцией. Если говорить более конкретно, мобильная станция измеряет отношение сигнала к шуму и интерференции (C/I) пилотного сигнала прямой линии от базовых станций из активной группы для того уровня сигнала, который принят мобильной станцией. Если принятый пилотный сигнал выше заранее определенного порога добавления или ниже заранее определенного порога исключения, мобильная станция сообщает об этом базовой станции. Последующие сообщения от базовой станции соответственно указывают мобильной станции добавить в ее активную группу базовую станцию (станции) или удалить ее из группы. Различные рабочие состояния мобильной станции описаны ниже.

Если данные для пересылки отсутствуют, мобильная станция возвращается в состояние ожидания и прекращает передачу информации о скорости данных базовой станции (станциям). Пока мобильная станция находится в состоянии ожидания, она проверяет канал управления от одной или более базовых станций из активной группы на наличие сообщений поискового вызова.

Если имеются данные, которые должны быть переданы мобильной станции, данные посылаются центральным контроллером всем базовым станциям из активной группы и сохраняются в очереди на каждой базовой станции. Затем одной или более базовыми станциями по соответствующим каналам управления мобильной станции посылается сообщение поискового вызова. Базовая станция может передавать все такие сообщения поискового вызова в одно и то же время через несколько базовых станций для того, чтобы гарантировать прием, даже если мобильная станция переключается между базовыми станциями. Мобильная станция демодулирует и декодирует сигналы на одном или более каналах управления для приема сообщения поискового вызова.

При декодировании сообщений поискового вызова и для каждого временного интервала до завершения передачи данных мобильная станция измеряет C/I сигналов прямой линии от базовых станций из активной группы для того уровня сигнала, который принят мобильной станцией. Отношение C/I сигналов прямой линии может быть получено путем измерения соответствующих пилотных сигналов. Мобильная станция затем выбирает лучшую базовую станцию на основе группы параметров. Группа параметров может включать текущие и предыдущие измерения C/I и частоту ошибок на бит или частоту ошибок на пакет. Например, лучшая базовая станция может быть выбрана, исходя из наибольшего измеренного C/I. Мобильная станция затем идентифицирует лучшую базовую станцию и передает выбранной базовой станции сообщение запроса данных (далее называемое "сообщение DRC") по каналу запроса данных (далее называемому "канал DRC"). Сообщение DRC может содержать запрошенную скорость передачи данных или в другом случае указание качества канала прямой линии (например, само по себе измерение C/I, частоту ошибок на бит или частоту ошибок на пакет). В примерном варианте изобретения мобильная станция может направить передачу сообщения DRC отдельной базовой станции, используя код Уолша, который уникально идентифицирует базовую станцию. Символы сообщения DRS суммируются по модулю 2 (логическая операция ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ) с уникальным кодом Уолша. Так как каждая базовая станция из активной группы для мобильной станции идентифицируется уникальным кодом Уолша, то только выбранная базовая станция, которая выполняет операцию ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, идентичную операции, выполненной мобильной станцией, с правильным кодом Уолша, может правильно декодировать сообщение DRC. Базовая станция использует информацию управления скоростью от каждой мобильной станции для эффективной передачи данных прямой линии связи с наивысшей возможной скоростью.

В каждом временном интервале базовая станция может выбрать любую из поисково-вызванных мобильных станций для передачи данных. Базовая станция затем определяет скорость передачи данных, на которой нужно передавать данные выбранной мобильной станции, исходя из самого последнего значения сообщения DRC, принятого от мобильной станции. Кроме того, базовая станция уникально идентифицирует передачу конкретной мобильной станции, используя расширяющий код, который уникален для этой мобильной станции. В примерном варианте изобретения этот расширяющий код представляет собой длинный псевдошумовой - ПШ (PN) код, который определяется стандартом IS-95.

Мобильная станция, для которой предназначен пакет данных, принимает передаваемые данные и декодирует пакет данных. Каждый пакет данных содержит множество элементов данных. В примерном варианте изобретения элемент данных содержит восемь бит информации, хотя могут быть заданы и другие размеры элемента данных, и они находятся в пределах настоящего изобретения. В примерном варианте изобретения каждый элемент данных ассоциирован с последовательным номером и мобильные станции способны идентифицировать либо пропущенные, либо дублирующие сеансы передачи. В таких случаях мобильные станции сообщают через канал данных обратной линии последовательные номера пропущенных элементов данных. Контроллеры базовых станций, которые принимают сообщения о данных от мобильных станций, затем указывают всем базовым станциям, находящимся на связи с данной конкретной мобильной станцией, какие элементы данных не были приняты мобильной станцией. Базовая станция затем планирует повторную передачу таких элементов данных.

Каждая мобильная станция в системе передачи данных по обратной линии связи может осуществлять связь с многочисленными базовыми станциями. В примерном варианте система передачи данных по настоящему изобретению поддерживает на обратной линии связи мягкое перераспределение канала связи и более мягкое перераспределение канала связи по нескольким причинам. Во-первых, мягкое перераспределение канала связи не занимает дополнительной емкости на обратной линии связи, но позволяет мобильным станциям передавать данные на минимальном уровне мощности, так что, по меньшей мере, одна из базовых станций может надежно декодировать данные. Во-вторых, прием сигналов обратной линии связи большим количеством базовых станций увеличивает надежность передачи и лишь требует дополнительных аппаратных средств на базовых станциях.

В примерном варианте изобретения емкость прямой линии связи системы передачи данных по настоящему изобретению определяется запросами скорости от мобильных станций.

Дополнительный выигрыш в емкости прямой линии может быть достигнут при использовании направленных антенн и/или самонастраивающихся фильтров пространственных частот. Примерные способ и устройство для обеспечения направленных передач описаны в находящихся на одновременном рассмотрении заявке на патент США с серийным №08/575,049, озаглавленной "Способ и устройство определения скорости передачи данных в многопользовательской системе связи", зарегистрированной 20 декабря 1995, и заявке на патент США с серийным №08/925,521, озаглавленной "Способ и устройство для обеспечения ортогональных сфокусированных лучей, секторов и пикосот", зарегистрированной 8 сентября 1997, права на обе из которых переданы тому же правопреемнику, которому передано настоящее изобретение, и которые включены здесь в качестве аналогов.

I. Описание системы

Если обратиться к чертежам, на Фиг.1 представлена примерная система передачи данных по настоящему изобретению, которая содержит многочисленные соты 2а-2g. Каждая сота 2 обслуживается соответствующей базовой станцией 4. По системе передачи данных рассредоточены различные мобильные станции 6. В примерном варианте изобретения каждая из мобильных станций 6 осуществляет связь с не более чем одной базовой станцией 4 по прямой линии в каждый временной интервал, но может быть на связи с одной или более базовыми станциями 4 по обратной линии, в зависимости от того, находится ли мобильная станция 6 в режиме мягкого перераспределения канала связи. Например, базовая станция 4а передает данные исключительно мобильной станции 6а, базовая станция 4b передает данные исключительно мобильной станции 6b, и базовая станция 4с передает данные исключительно мобильной станции 6с по прямой линии связи во временном интервале n. На Фиг.1 сплошная линия со стрелкой указывает передачу данных от базовой станции 4 мобильной станции 6. Пунктирная линия со стрелкой указывает, что мобильная станция 6 принимает пилотный сигнал, но не передачу данных от базовой станции 4. Для простоты связь по обратной линии на Фиг.1 не показана.

Как показано на Фиг.1, каждая базовая станция 4 предпочтительно передает данные одной мобильной станции 6 в любой данный момент. Мобильные станции 6, особенно те, которые расположены у границы соты, могут принимать пилотные сигналы от многочисленных базовых станций 4. Если пилотный сигнал выше заранее определенного порога, мобильная станция 6 может запросить, чтобы базовая станция была добавлена в активную группу для мобильной станции 6. В примерном варианте изобретения мобильная станция 6 может принимать передачу данных от нуля членов активной группы или от одного члена этой группы.

На Фиг.2 показана блок-схема, иллюстрирующая основные подсистемы системы обмена данными по настоящему изобретению. Контроллер базовой станции 10 сопряжен с интерфейсом пакетной сети 24, коммутируемой телефонной сетью общего пользования PSTN 30 и всеми базовыми станциями 4 в системе обмена данными (для простоты на Фиг.2 показана только одна базовая станция 4). Контроллер базовой станции 10 координирует связь между мобильными станциями 6 и другими пользователями, соединенными с интерфейсом пакетной сети 24 и PSTN 30. PSTN 30 сопряжена с пользователями через стандартную телефонную сеть (на Фиг.2 не показана).

Контроллер базовой станции 10 содержит много селекторных узлов 14, хотя для простоты на Фиг.2 показан только один. Один селекторный узел 14 предназначен для управления связью между одной или более базовыми станциями 4 и одной мобильной станцией 6. Если селекторный узел 14 не был выделен мобильной станции 6, процессор управления звонками 16 информируется о необходимости поискового вызова мобильной станции 6. Процессор управления звонками 16 затем указывает базовой станции 4 осуществить поисковый вызов мобильной станции 6.

Источник данных 20 содержит данные, которые должны быть переданы мобильной станции 6. Источник данных 20 предоставляет данные интерфейсу пакетной сети 24. Интерфейс пакетной сети 24 принимает данные и направляет данные селекторному узлу 14. Селекторный узел 14 посылает данные каждой базовой станции 4, находящейся на связи с мобильной станцией 6. Каждая базовая станция 4 поддерживает очередь данных 40, содержащую данные, которые должны быть переданы мобильной станции 6.

В примерном варианте изобретения на прямой линии связи "пакет данных" относится к заранее определенному объему данных, который не зависит от скорости передачи данных. Пакет данных форматируется при помощи других контрольных и кодирующих бит и кодируется. Если передача данных происходит по многочисленным каналам Уолша, кодированный пакет демультиплексируется на параллельные потоки и каждый поток передается по одному каналу Уолша.

Данные посылаются в пакетах данных из очереди данных 40 канальному узлу 42. Для каждого пакета данных канальный узел 42 вставляет необходимые контрольные поля. Пакет данных, контрольные поля, биты последовательности для проверки кадра и биты концевой комбинации составляют форматированный пакет. Канальный узел 42 затем кодирует один или более форматированных пакетов и перемежает (или переупорядочивает) символы внутри кодированных пакетов. После этого прошедший перемежение пакет скремблируется при помощи скремблирующей последовательности, покрывается покрытиями Уолша и расширяется при помощи длинного PN кода и коротких PN_I и PN_Q кодов. Расширенные данные квадратурно модулируются, фильтруются и усиливаются передатчиком в ВЧ блоке 44. Сигнал прямой линии передается в эфире через антенну 46 по прямой линии 50.

На мобильной станции 6 сигнал прямой линии принимается антенной 60 и направляется к приемнику во входном каскаде 62. Приемник фильтрует, усиливает, квадратурно демодулирует и квантует сигнал. Оцифрованный сигнал подается в демодулятор (DEMOD) 64, где он сжимается при помощи длинного PN кода и коротких PN_I и PN_Q кодов, раскрывается при помощи покрытий Уолша и дескремблируется при помощи идентичной скремблирующей последовательности. Демодулированные данные подаются в декодер 66, который выполняет действия, обратные операциям обработки сигнала, осуществленным на базовой станции 4, а именно операции деперемежения, декодирования и проверки кадра. Декодированные данные подаются в приемник данных 68. Аппаратные средства, как описано выше, поддерживают сеансы передачи данных, рассылку сообщений, голосовую, видео и другую связь по прямой линии связи.

Операции планирования и управления системой могут быть реализованы по различным вариантам. Размещение планировщика каналов 48 зависит от того, требуется ли централизованный или распределенный процесс управления/планирования. Например, для распределенной обработки планировщик каналов 48 может быть размещен внутри каждой базовой станции 4. И, наоборот, для централизованной обработки планировщик каналов 48 может быть размещен в контроллере базовой станции 10 и может быть разработан с целью координирования сеансов передачи данных многочисленных базовых станций 4. Могут быть рассмотрены и другие варианты реализации вышеописанных операций, и они находятся в объеме настоящего изобретения.

Как показано на Фиг.1, мобильные станции 6 рассредоточены по системе передачи данных и могут быть не связаны ни с одной или находиться на связи с одной базовой станцией 4 по прямой линии. В примерном варианте изобретения планировщик каналов 48 координирует сеансы передачи данных по прямой линии одной базовой станции 4. В примерном варианте изобретения планировщик каналов 48 соединен с очередью данных 40 и канальным узлом 42 внутри одной базовой станции 4 и принимает размер очереди, который является показателем объема данных для передачи мобильной станции 6 и сообщений DRC от мобильных станций 6. Планировщик каналов 48 планирует высокоскоростную передачу данных таким образом, что оптимизируются стремления системы к максимальной пропускной способности по передаче данных и минимальной задержки передачи.

В примерном варианте изобретения передача данных планируется, исходя отчасти из качества линии связи. Примерная система связи, которая выбирает скорость передачи, исходя из качества линии связи, описана в заявке на патент США с серийным №08/741,320, озаглавленной "Способ и устройство для обеспечения высокоскоростных передач данных в сотовой среде", зарегистрированной 11 сентября 1996, права на которую переданы тому же правопреемнику, которому передано настоящее изобретение, и которая включена здесь в качестве аналога. В настоящем изобретении планирование обмена данными может быть основано на дополнительных факторах, таких как уровень обслуживания пользователя, размер очереди, тип данных, степень уже происшедшей задержки и частота ошибок при передаче данных. Эти факторы описаны подробно в заявке на патент США с серийным №08/798,951, озаглавленной "Способ и устройство планирования скорости на прямой линии связи", зарегистрированной 11 февраля 1997, и заявке на патент США с серийным №08/914,928, озаглавленной "Способ и устройство планирования скорости на обратной линии связи", зарегистрированной 20 августа 1997, права на обе из которых переданы тому же правопреемнику, которому передано настоящее изобретение, и которые включены здесь в качестве аналогов. При планировании сеансов передачи данных могут рассматриваться и другие факторы, и они находятся в пределах настоящего изобретения.Система передачи данных по настоящему изобретению поддерживает сеансы передачи данных и сообщений по обратной линии связи. В мобильной станции 6 контроллер 76 обрабатывает передачу данных или сообщения, направляя данные или сообщение кодеру 72. Контроллер 76 может быть реализован микроконтроллером, микропроцессором, микросхемой цифровой обработки сигнала (DSP), или проблемно-ориентированной интегральной микросхемой (ASIC), программированной для выполнения операции, которая описана выше.

В примерном варианте изобретения кодер 72 кодирует сообщение, совместимое с форматом данных для передачи пропусков и сформированных в пачки сигналов, который описан в вышеупомянутом патенте США №5,504,773. Кодер 72 затем генерирует и добавляет группу битов CRC (контроль с использованием циклического избыточного кода), добавляет группу битов концевой комбинации, кодирует данные и добавляет биты и переупорядочивает символы в кодированных данных. Прошедшие перемежение данные затем подаются на модулятор (MOD) 74.

Модулятор 74 может быть реализован по многим вариантам. В примерном варианте изобретения (см. Фиг.6) прошедшие перемежение данные покрываются кодами Уолша, расширяются при помощи длинного PN кода и далее расширяются при помощи коротких PN кодов. Расширенные данные подаются на передатчик во входном каскаде 62. Передатчик модулирует, фильтрует, усиливает и передает сигнал обратной линии связи в эфире, через антенну 46, по обратной линии связи 52.

В примерном варианте изобретения мобильная станция 6 расширяет данные обратной линии связи согласно длинному PN коду. Каждый канал обратной линии связи определяется в соответствии с временным смещением общей длинной PN последовательности. Для двух различающихся смещений результирующие последовательности модуляции являются некоррелированными. Смещение для мобильной станции 6 определяется согласно уникальной цифровой идентификации мобильной станции 6, которая в примерном варианте мобильных станций 6 стандарта IS-95 представляет собой специальный идентификационный номер мобильной станции. Таким образом, каждая мобильная станция 6 передает по одному некоррелированному каналу обратной линии связи, определенному в соответствии с ее уникальным электронным серийным номером.

На базовой станции 4 сигнал обратной линии принимается антенной 46 и подается в ВЧ блок 44. ВЧ блок 44 фильтрует, усиливает, демодулирует и квантует сигнал и подает оцифрованный сигнал в канальный узел 42. Канальный узел 42 сжимает оцифрованный сигнал при помощи коротких PN кодов и длинного PN кода. Канальный узел 42 также выполняет раскрытие с использованием кода Уолша и извлечение пилотного сигнала и DRC. Канальный узел 42 затем переупорядочивает демодулированные данные, декодирует прошедшие деперемежение данные и выполняет операцию проверки CRC. Декодированные данные, например, данные или сообщение, подаются в селекторный узел 14. Селекторный узел 14 направляет данные и сообщение соответствующему получателю. Канальный узел 42 может также направлять в селекторный узел 14 указатель качества, характеризующий состояние принятого пакета данных.

В примерном варианте изобретения мобильная станция 6 может находиться в одном из трех рабочих состояний. Примерная диаграмма состояний, показывающая переходы между различными рабочими состояниями мобильной станции 6, изображена на Фиг.9. В состоянии доступа 902 мобильная станция 6 посылает зонды доступа и ожидает назначения канала базовой станцией 4. Назначение канала включает выделение ресурсов, например выделение канала управления мощностью и выделение частоты. Мобильная станция 6 может переходить из состояния доступа 902 в соединенное состояние 904, если мобильная станция 6 вызвана и предупреждена о предстоящей передаче данных или если мобильная станция 6 передает данные по обратной линии связи. В соединенном состоянии 904 мобильная станция 6 обменивается (например, передает или принимает) данными и выполняет операции перераспределения канала связи. При завершении процедуры отключения мобильная станция 6 переходит из соединенного состояния 904 в состояние ожидания 906. Мобильная станция 6 может также переходить из состояния доступа 902 в состояние ожидания 906, если ей отказано в соединении с базовой станцией 4. В состоянии ожидания 906 мобильная станция 6 просматривает служебные сообщения и сообщения вызова путем приема и декодирования сообщений по прямому каналу управления и выполняет процедуру холостого перераспределения канала связи. Мобильная станция 6 может переходить в состояние доступа 902 путем инициирования данной процедуры. Диаграмма состояний, изображенная на Фиг.9, является лишь примерным определением состояний, которое показано для иллюстрации. Могут быть использованы также и другие диаграммы состояний, и они находятся в пределах настоящего изобретения.

II. Передача данных по прямой линии связи

В примерном варианте изобретения инициирование связи между мобильной станцией 6 и базовой станцией 4 происходит таким же образом, что и в системе CDMA. После завершения настройки звонка мобильная станция 6 проверяет канал управления на наличие сообщений поискового вызова. Находясь в соединенном состоянии, мобильная станция 6 начинает передачу пилотного сигнала по обратной линии связи.

Примерная блок-схема сеанса высокоскоростной передачи данных по прямой линии связи согласно настоящему изобретению показана на Фиг.5. Если базовая станция 4 имеет данные для передачи мобильной станции 6, базовая станция 4 в блоке 502 посылает сообщение вызова, адресованное мобильной станции 6, по каналу управления. Сообщение поискового вызова может быть послано от одной или многочисленных базовых станций 4, в зависимости от состояния эстафетной передачи мобильной станции 6. При приеме сообщения поискового вызова в блоке 504 мобильная станция 6 начинает процесс измерения C/I. Отношение C/I сигнала прямой линии вычисляется с помощью одного или комбинации методов, описанных ниже. Мобильная станция 6 затем выбирает запрашиваемую скорость передачи данных, исходя из лучшего измерения C/I, и в блоке 506 передает сообщение DRC по каналу DRC.

В том же временном интервале базовая станция 4 принимает сообщение DRC в блоке 508. Если следующий временной интервал доступен для передачи данных, в блоке 510 базовая станция 4 передает данные мобильной станции 6 на запрошенной скорости передачи данных. Мобильная станция 6 принимает передачу данных в блоке 512. Если следующий временной интервал доступен, базовая станция 4 передает оставшуюся часть пакета в блоке 514, а мобильная станция 6 принимает передачу данных в блоке 516.

В настоящем изобретении мобильная станция 6 может одновременно находиться на связи с одной или более базовыми станциями 4. Действия, предпринятые мобильной станцией 4, зависят от того, находится она или нет в режиме мягкой эстафетной передачи. Ниже эти два случая будут рассмотрены отдельно.

III. Случай отсутствия перераспределения канала связи

В случае отсутствия перераспределения канала связи мобильная станция 6 осуществляет связь с одной базовой станцией 4. Если обратиться к Фиг.2, данные, предназначенные для конкретной мобильной станции 6, подаются в селекторный узел 14, который выделен для управления связью с этой мобильной станцией 6. Селекторный узел 14 направляет данные в очередь данных 40 в базовой станции 4. Базовая станция 4 устанавливает данные в очередь и передает сообщение поискового вызова по каналу управления. Базовая станция 4 затем проверяет канал DRC обратной линии связи на наличие сообщений DRC от мобильной станции 6. Если сигнал на канале DRC не обнаружен, базовая станция 4 может повторно передавать сообщение поискового вызова до тех пор, пока не будет обнаружено сообщение DRC. После заранее определенного числа попыток повторной передачи базовая станция 4 может прекратить процесс или заново инициировать звонок на мобильную станцию 6.

В примерном варианте изобретения мобильная станция 6 передает запрошенную скорость передачи данных, в форме сообщения DRC, базовой станции 4 по каналу DRC. По другому варианту изобретения мобильная станция 6 передает базовой станции 4 указание качества канала прямой линии связи (например, измерение C/I). В примерном варианте изобретения 3-битовое сообщение DRC декодируется базовой станцией 4 с использованием мягких решений. В примерном варианте изобретения сообщение DRC передается в первой половине каждого временного интервала. Тогда базовая станция 4 располагает оставшейся половиной временного интервала для декодирования сообщения DRC и конфигурирования аппаратных средств для передачи данных в следующий последовательный временной интервал, если этот временной интервал доступен для передачи данных этой мобильной станции 6. Если следующий последовательный временной интервал недоступен, базовая станция 4 ожидает следующего доступного временного интервала и продолжает проверять канал DRC на наличие новых сообщений DRC.

В первом варианте изобретения базовая станция 4 передает с запрошенной скоростью передачи данных. Этот вариант предоставляет мобильной станции 6 право важного решения о выборе скорости передачи данных. Постоянная передача на запрошенной скорости имеет то преимущество, что мобильная станция 6 знает, какую скорость передачи данных ожидать. Следовательно, мобильная станция 6 лишь демодулирует и декодирует канал трафика в соответствии с запрошенной скоростью передачи данных. Базовой станции 4 не нужно передавать мобильной станции 6 сообщение, указывающее, какая скорость передачи данных используется базовой станцией 4.

В первом варианте изобретения после приема сообщения вызова мобильная станция 6 непрерывно пытается демодулировать данные на запрошенной скорости передачи данных. Мобильная станция 6 демодулирует прямой канал трафика и подает символы мягкого решения в декодер. Декодер декодирует символы и выполняет проверку кадров декодированного пакета, чтобы определить, правильно ли был принят пакет. Если пакет был принят с ошибками или если пакет был направлен другой мобильной станции 6, проверка кадров укажет пакетную ошибку. В другом случае по первому варианту изобретения мобильная станция 6 демодулирует данные на поинтервальной основе. В примерном варианте изобретения мобильная станция 6 способна определить, направлена ли передача данных именно ей на основе преамбулы, которая, как описано ниже, включается в каждый передаваемый пакет данных. Таким образом, мобильная станция 6 может прекратить процесс декодирования, если определено, что передача направлена другой мобильной станции 6. В любом случае мобильная станция 6 передает сообщение отрицательного подтверждения (NACK) базовой станции 4, чтобы подтвердить неправильный прием элементов данных. При приеме сообщения NACK элементы данных, принятые с ошибками, передаются повторно.

Передача сообщений NACK может быть реализована тем же образом, что и передача бита - индикатора ошибки (EIB) в системе CDMA. Реализация и использование передачи EIB описаны в патенте США №5,568,483, озаглавленном "Способ и устройство форматирования данных для передачи", права на который переданы тому же правопреемнику, которому передано настоящее изобретение, и который включен здесь в качестве аналога. В другом случае NACK может быть передан вместе с сообщениями.

По второму варианту изобретения скорость передачи данных определяется базовой станцией 4 во время поступления входного сигнала от мобильной станции 6. Мобильная станция 6 выполняет измерение C/I и передает базовой станции 4 указание качества линии (например, измерение C/I). Базовая станция 4 может отрегулировать запрошенную скорость передачи данных на основе доступных базовой станции 4 ресурсов, таких как размер очереди и доступная мощность передачи. Отрегулированная скорость передачи данных может быть передана мобильной станции 6 перед или одновременно с передачей данных на отрегулированной скорости передачи или может быть заложена при кодировании пакетов данных. В первом случае, когда мобильная станция 6 принимает отрегулированную скорость передачи данных перед передачей данных, мобильная станция 6 демодулирует и декодирует принятый пакет методом, описанным в первом варианте изобретения. Во втором случае, когда отрегулированная скорость передачи данных передается мобильной станции 6 одновременно с передачей данных, мобильная станция 6 может демодулировать прямой канал трафика и сохранить демодулированные данные. При приеме отрегулированной скорости передачи данных мобильная станция 6 декодирует данные в соответствии с отрегулированной скоростью передачи. И в третьем случае, когда отрегулированная скорость передачи данных заложена в кодированных пакетах данных, мобильная станция 6 демодулирует и декодирует все скорости-кандидаты и впоследствии определяет скорость передачи для выбора декодированных данных. Способ и устройство для осуществления определения скорости подробно описаны в заявке на патент США с серийным №08/730, 863, озаглавленной "Способ и устройство определения скорости принятых данных в системе связи с переменной скоростью", зарегистрированной 18 октября 1996 и заявке на патент США c серийным №08/908, 866, также озаглавленной "Способ и устройство определения скорости принятых данных в системе связи с переменной скоростью", поданной 08 августа 1997г., права на обе из которых переданы тому же правопреемнику, которому передано настоящее изобретение, и которые включены здесь в качестве аналогов. Для всех описанных выше случаев мобильная станция 6 передает сообщение NACK, как описано выше, если результат проверки кадров является отрицательным.

Последующее описание основано на первом варианте изобретения, где мобильная станция 6 передает базовой станции 4 сообщение DRC, указывающее запрошенную скорость передачи данных, если не указано иное. Однако описанная здесь обладающая признаками изобретения концепция в равной степени применима ко второму варианту изобретения, где мобильная станция 6 передает базовой станции 4 указание качества линии связи.

IV. Случай перераспределения канала связи

В случае перераспределения канала связи мобильная станция 6 осуществляет связь по обратной линии связи с многочисленными базовыми станциями 4. В примерном варианте изобретения передача данных по прямой линии связи конкретной мобильной станции 6 происходит от одной базовой станции 4. Однако мобильная станция 6 может одновременно принимать пилотные сигналы от многочисленных базовых станций 4. Если измерение отношения C/I для базовой станции 4 находится выше заранее определенного порога, базовая станция 4 добавляется в активную группу для мобильной станции 6. Во время сообщения с указанием о мягком перераспределении канала связи новая базовая станция 4 назначает мобильной станции 6 канал Уолша обратного управления мощностью (RPC), который описан ниже. Каждая из базовых станций 4, находящаяся с мобильной станцией 6 в режиме мягкого перераспределения канала связи, проверяет передачу по обратной линии и посылает бит RPC по своему соответствующему RPC каналу Уолша.

Если обратиться к Фиг.2, селекторный узел 14, назначенный для управления связью с мобильной станцией 6, направляет данные всем базовым станциям 4 из активной группы для мобильной станции 6. Все базовые станции 4, которые принимают данные от селекторного узла 14, передают сообщение вызова мобильной станции 6 по своим соответствующим каналам управления. Когда мобильная станция 6 находится в соединенном состоянии, мобильная станция 6 выполняет две операции. Во-первых, мобильная станция 6 выбирает лучшую базовую станцию 4 на основе группы параметров, которыми может быть лучшее измерение C/I. Мобильная станция 6 затем выбирает скорость передачи данных, соответствующую измерению C/I, и передает сообщение DRC выбранной базовой станции 4. Мобильная станция 6 может направить передачу сообщения DRC конкретной базовой станции 4 путем покрытия сообщения DRC покрытием Уолша, присвоенным этой конкретной базовой станции 4. Во-вторых, мобильная станция 6 пытается демодулировать сигнал прямой линии в соответствии с запрошенной скоростью передачи данных в каждый последующий временной интервал.

После передачи сообщений вызова все базовые станции 4 из активной группы проверяют канал DRC на наличие сообщения DRC от мобильной станции 6. Снова, так как сообщение DRC покрыто кодом Уолша, выбранная базовая станция 4, которой присвоено идентичное покрытие Уолша, способна раскрыть сообщение DRC. При приеме сообщения DRC выбранная базовая станция 4 передает данные мобильной станции 6 в следующие доступные временные интервалы.

В примерном варианте изобретения базовая станция 4 на запрошенной скорости передачи передает мобильной станции 6 данные в пакетах, содержащих множество элементов данных. Если элементы данных приняты мобильной станцией 6 неправильно, всем базовым станциям 4 из активной группы по обратным линиям связи передается сообщение NACK. В примерном варианте изобретения сообщение NACK демодулируется и декодируется базовыми станциями 4 и направляется в селекторный узел 14 для обработки. При обработке сообщения NACK элементы данных передаются повторно с использованием процедуры, которая описана выше. В примерном варианте изобретения селекторный узел 14 объединяет сигналы NACK, принятые от всех базовых станций 4, в одно сообщение NACK и посылает это сообщение NACK всем базовым станциям 4 из активной группы.

В примерном варианте изобретения мобильная станция 6 может обнаружить изменения в лучшем измерении C/I и оперативно запросить передачи данных от различных базовых станций 4 в каждый временной интервал, чтобы повысить эффективность. В примерном варианте изобретения, так как передача данных происходит только от одной базовой станции 4 в любой заданный временной интервал, другие базовые станции 4 из активной группы могут быть не поставлены в известность о том, какие элементы данных, если вообще они имеются, переданы мобильной станции 6. В примерном варианте изобретения передающая базовая станция 4 информирует селекторный узел 14 о передаче данных. Селекторный узел 14 затем посылает сообщение всем базовым станциям 4 из активной группы. В примерном варианте изобретения предполагается, что переданные данные правильно приняты мобильной станцией 6. Следовательно, если мобильная станция 6 запрашивает передачу данных от другой базовой станции 4 из активной группы, то новая базовая станция 4 передает оставшиеся элементы данных. В примерном варианте изобретения новая базовая станция 4 передает согласно последнему обновлению передачи, поступившему от селекторного узла 14. В другом случае новая базовая станция 4 выбирает следующие элементы данных, которые нужно передать, используя схемы прогнозирования, основанные на таких критериях, как средняя скорость передачи и предыдущие обновления, поступившие от селекторного узла 14. Эти механизмы снижают до минимума дублирующие повторные передачи одних и тех же элементов данных многочисленными базовыми станциями 4 в различные временные интервалы, что приводит к потере эффективности. Если предыдущая передача была принята с ошибками, базовые станции 4 могут повторно передать эти элементы данных вне порядка следования, так как каждый элемент данных идентифицируется уникальным последовательным номером, как описано ниже. В примерном варианте изобретения, если создается разрыв (или имеются не переданные элементы данных) (например, как результат перераспределения канала связи от одной базовой станции 4 к другой базовой станции 4), пропущенные элементы данных рассматриваются как принятые с ошибками. Мобильная станция 6 передает сообщения NACK, соответствующие пропущенным элементам данных, и эти элементы данных передаются повторно.

В примерном варианте изобретения каждая базовая станция 4 из активной группы поддерживает независимую очередь данных 40, содержащую данные, которые должны быть переданы мобильной станции 6. Выбранная базовая станция 4 передает данные, существующие в ее очереди 40 в последовательном порядке, за исключением повторных передач элементов данных, принятых с ошибками, и сообщений сигнализации. В примерном варианте изобретения переданные элементы данных после передачи удаляются из очереди 40.

V. Другие факторы при передачах данных по прямой линии связи

Важным фактором в системе передачи данных по настоящему изобретению является точность оценок C/I для цели выбора скорости передачи данных для будущих сеансов передачи. В примерном варианте изобретения измерения C/I выполняются для пилотных сигналов в течение промежутка времени, когда базовые станции 4 передают пилотные сигналы. В примерном варианте изобретения, так как только пилотные сигналы передаются в течение этого пилотного промежутка времени, влияние многолучевого распространения и интерференции является минимальным.

В других вариантах реализации настоящего изобретения, где пилотные сигналы передаются непрерывно по каналу ортогонального кода, так же как и в системах IS-95, влияние многолучевого распространения и интерференции может исказить измерения C/I. Подобным же образом при выполнении измерения C/I для сеансов передачи данных вместо пилотных сигналов многолучевое распространение и интерференция также могут ухудшить измерения C/I. В обоих из этих случаев, когда одна базовая станция 4 передает одной мобильной станции 6, мобильная станция 6 способна точно измерить C/I сигнала прямой линии, так как другие сигналы, создающие помехи, не присутствуют. Однако, когда мобильная станция 6 находится в режиме мягкого перераспределения канала связи и принимает пилотные сигналы от многочисленных базовых станций 4, мобильная станция 6 не способна распознать, передавали или нет данные базовые станции 4. По сценарию, соответствующему худшему случаю, мобильная станция 6 может измерить высокое отношение C/I в первый временной интервал, когда базовые станции 4 не передавали данные ни одной мобильной станции 6, а принять передачу данных во втором временном интервале, когда все базовые станции 4 передают данные в одном и том же временном интервале. Измерение C/I в первом временном интервале, когда все базовые станции 4 находятся в состоянии ожидания, дает ложное указание качества сигнала прямой линии связи во втором временном интервале, так как статус системы обмена данными изменился. Фактически, реальное отношение C/I во втором временном интервале может ухудшиться до значения, когда надежное декодирование на запрошенной скорости передачи данных невозможно.

Обратный чрезвычайный сценарий существует, когда оценка C/I мобильной станцией 6 основана на максимальной интерференции. Однако реальная передача происходит только тогда, когда передает лишь выбранная базовая станция. В этом случае оценка C/I и выбранная скорость передачи данных являются умеренными, и передача происходит на скорости ниже, чем та, которая могла бы надежно декодироваться, в результате чего снижается эффективность передачи.

При такой реализации, когда измерение C/I выполняется для непрерывного пилотного сигнала или сигнала трафика, прогнозирование C/I во втором временном интервале, исходя из измерения C/I в первом временном интервале, может быть проведено более точно по трем вариантам. В первом варианте управление сеансами передачи данных от базовых станций 4 осуществляется таким образом, чтобы базовые станции 4 постоянно не переключались бы между состояниями передачи и ожидания в последовательные временные интервалы. Это может быть достигнуто путем выстраивания в очередь достаточного объема данных (например, заранее определенного количества информационных бит) до фактической передачи данных мобильным станциям 6.

Во втором варианте каждая базовая станция 4 повторно передает бит активности в прямом направлении (далее называемый "бит FAC"), который указывает, произойдет ли передача в следующей половине кадра. Использование бита FAC подробно описано ниже. Мобильная станция 6 выполняет измерение C/I, принимая во внимание принятый от каждой базовой станции 4 бит FAC.

В третьем варианте, который соответствует схеме, где базовой станции 4 передается указание качества линии, и который использует схему централизованного планирования, информация по планированию, указывающая, какие из базовых станций 4 передавали данные в каждый временной интервал, делается доступной планировщику каналов 48. Планировщик каналов 48 принимает измерения C/I от мобильных станций 6 и может регулировать измерения C/I на основе его знаний о наличии или отсутствии передачи данных от каждой базовой станции 4 в системе передачи данных. Например, мобильная станция 6 может измерить C/I в первом временном интервале, когда расположенные рядом базовые станции 4 не передают. Измеренное C/I предоставляется планировщику каналов 48. Планировщику каналов 48 известно, что ни одна из расположенных рядом базовых станций 4 не передавала данные в первом временном интервале, так как планирование станций им не проводилось. При планировании передачи данных во втором временном интервале планировщик каналов 48 знает, будут ли одна или более расположенных рядом базовых станций 4 передавать данные. Планировщик каналов 48 может отрегулировать отношение C/I, измеренное в первом временном интервале таким образом, чтобы учесть дополнительную интерференцию, которую мобильная станция 6 будет принимать во втором временном интервале из-за сеансов передачи данных, осуществляемых расположенными рядом базовыми станциями 4. В другом случае, если отношение C/I измерено в первом временном интервале, когда расположенные рядом базовые станции 4 передают, а во втором временном интервале эти расположенные рядом базовые станции 4 не передают, планировщик каналов 48 может отрегулировать измерение C/I таким образом, чтобы учесть дополнительную информацию.

Другим важным фактором является снижение до минимума избыточных повторных передач. Избыточные повторные передачи могут иметь место в результате разрешения мобильной станции 6 выбирать передачу данных от разных базовых станций 4 в последовательные временные интервалы. Лучшее измерение C/I может чередоваться между двумя или более базовыми станциями 4 по последовательным временным интервалам, если мобильная станция 6 измеряет приблизительно равное отношение C/I для этих базовых станций 4. Такое переключение может происходить из-за отклонений в измерениях C/I и/или изменений в состоянии каналов. Передача данных разными базовыми станциями 4 в последовательные временные интервалы может привести к потере эффективности.

Проблема переключения может быть решена с использованием запаздывания. Запаздывание может быть реализовано по схеме, использующей уровень сигнала, или по схеме, использующей время, или с использованием комбинации данных схем. В примерной схеме с использованием уровня сигнала лучшее измерение C/I для другой базовой станции 4 из активной группы не выбирается, если оно не превышает измерение C/I для текущей передающей базовой станции 4 на, по меньшей мере, величину запаздывания. В качестве примера предположим, что запаздывание составляет 1,0 дБ и что в первый временной интервал измерение C/I для первой базовой станции 4 составляет 3,5 дБ, а измерение C/I для второй базовой станции 4 составляет 3,0 дБ. В следующем временном интервале вторая базовая станция 4 не выбирается, если для нее измерение C/I не будет, по меньшей мере, на 1,0 дБ выше, чем измерение C/I для первой базовой станции 4. Таким образом, если измерение C/I для первой базовой станции 4 по-прежнему составляет 3,5 дБ в следующем временном интервале, вторая базовая станция 4 не будет выбрана, если измерение C/I для нее не будет, по меньшей мере, 4,5 дБ.

В примерной временной схеме базовая станция 4 передает пакеты данных мобильной станции 6 в течение заранее определенного числа временных интервалов. Мобильной станции 6 не разрешается выбирать другую передающую базовую станцию 4 в этом заранее определенном числе временных интервалов. Мобильная станция 6 продолжает измерять C/I текущей передающей базовой станции 4 в каждом временном интервале и выбирает скорость передачи данных в соответствии с измерением C/I.

Другим важным фактором является эффективность передачи данных. Если обратиться к Фиг.4Е и 4F, каждый формат пакетов данных 410 и 430 содержит биты данных и служебные биты. В примерном варианте изобретения число служебных бит является фиксированным для всех скоростей передачи данных. При наивысшей скорости передачи данных доля служебной информации относительно размера пакета мала и эффективность является высокой. При более низких скоростях передачи данных служебные биты могут составлять больший процент от пакета. Неэффективность на более низких скоростях может быть уменьшена путем передачи мобильной станции 6 пакетов данных переменной длины. Пакеты данных переменной длины могут быть разделены и переданы мобильной станции 6 в течение многочисленных временных интервалов. Предпочтительно пакеты данных переменной длины передаются мобильной станции 6 в последовательные временные интервалы для упрощения обработки. Настоящее изобретение стремится использовать различные размеры пакетов для различных поддерживаемых скоростей передачи данных, чтобы улучшить общую эффективность передачи.

VI. Архитектура, прямой линии связи

В примерном варианте изобретения базовая станция 4 передает на максимальной мощности, доступной базовой станции 4, и с максимальной скоростью передачи данных, поддерживаемой системой передачи данных, отдельной мобильной станции 6 в любой заданный интервал. Максимальная скорость передачи данных, которая может быть поддержана, является динамической и зависит от отношения C/I сигнала прямой линии, как оно измерено мобильной станцией 6. Предпочтительно базовая станция 4 передает только одной мобильной станции 6 в любой заданный временной интервал.

Чтобы облегчить передачу данных, прямая линия содержит четыре мультиплексированных по времени канала: пилотный канал, канал управления мощностью, канал управления и канал трафика. Назначение и реализация каждого из этих каналов описаны ниже. В примерном варианте изобретения канал трафика и канал управления мощностью каждый содержит ряд ортогонально расширенных каналов Уолша. В настоящем изобретении канал трафика используется для передачи мобильным станциям 6 данных трафика и сообщений вызова. При использовании для передачи сообщений вызова канал трафика в данном описании также называется каналом управления.

В примерном варианте изобретения ширина полосы прямой линии связи выбирается 1,2288 МГц. Такой выбор позволяет использовать существующие компоненты аппаратных средств, разработанные для системы CDMA, которая соответствует стандарту IS-95. Однако система передачи данных по настоящему изобретению может быть приспособлена для использования с различными значениями ширины полосы для улучшения емкости и/или соответствия системным требованиям. Например, для увеличения емкости может быть использована ширина полосы 5 МГц. Более того, для более точного соответствия емкости линий предъявляемым требованиям, ширина полосы прямой линии связи может отличаться от ширины полосы обратной линии связи (например, ширина полосы 5 МГц на прямой линии связи и ширина полосы 1,2288 МГц на обратной линии связи).

В примерном варианте изобретения короткие PN_I и PN_Q коды могут представлять собой PN коды одинаковой длины 2¹⁵, которые задаются стандартом IS-95. При частоте элементов 1,2288 МГц короткие PN последовательности повторяются каждые 26,67 мс {26,67 мс=2¹⁵/1,2288×10⁶}. В примерном варианте изобретения одинаковые короткие PN коды используются всеми базовыми станциями 4 в системе передачи данных. Однако каждая базовая станция 4 идентифицируется уникальным смещением базовых коротких PN последовательностей. В примерном варианте изобретения шаг смещения составляет 64 элемента. Может использоваться и другая ширина полосы и другие PN коды, и они находятся в пределах настоящего изобретения.

VII. Канал трафика прямой линии связи

Блок-схема примерной архитектуры прямой линии связи по настоящему изобретению показана на Фиг.3А. Данные разделяются на пакеты данных и подаются в CRC кодер 112. Для каждого пакета данных CRC кодер 112 генерирует биты проверки кадра (например, биты четности CRC) и вставляет биты концевой комбинации. Форматированный пакет от CRC кодера 112 содержит данные, биты проверки кадра и биты концевой комбинации, а также другие служебные биты, которые описаны ниже. Форматированный пакет подается в кодер 114, который в примерном варианте изобретения кодирует пакет в соответствии с форматом кодирования, описанным в вышеупомянутой заявке на патент США с серийным №08/743,688. Могут использоваться также и другие форматы кодирования, и они находятся в пределах настоящего изобретения. Кодированный пакет от кодера 114 подается в перемежитель 116, который переупорядочивает символы кода в пакете. Прошедший перемежение пакет подается в узел перфорирования кадров 118, который удаляет часть пакета методом, описанным ниже. Перфорированный пакет подается в умножитель 120, который скремблирует данные с помощью скремблирующей последовательности от скремблера 122. Узел перфорирования 118 и скремблер 122 подробно описаны ниже. Выходной сигнал из умножителя 120 содержит скремблированный пакет.

Скремблированный пакет подается в контроллер переменной скорости 130, который демультиплексирует пакет на К параллельных синфазных и квадратурных каналов, где К зависит от скорости передачи данных. В примерном варианте изобретения скремблированный пакет сначала демультиплексируется в синфазный (I) и квадратурный (Q) потоки. В примерном варианте изобретения I-поток содержит четные индексированные символы и Q-поток содержит нечетные индексированные символы. Каждый поток далее демультиплексируется на К параллельных каналов таким образом, что скорость передачи символов для каждого канала является фиксированной для всех скоростей передачи данных. К каналов каждого потока подаются в узел покрытий Уолша 132, который покрывает каждый канал функцией Уолша для создания ортогональных каналов. Данные ортогональных каналов подаются в узел усиления 134, который масштабирует данные для поддержания постоянной суммарной энергии на элемент (и, следовательно, постоянной выходной мощности) для всех скоростей передачи данных. Масштабированные данные от узла усиления 134 подаются в мультиплексор (MUX) 160, который мультиплексирует данные с преамбулой. Преамбула подробно рассмотрена ниже. Выходной сигнал от мультиплексора 160 подается в мультиплексор 162, который мультиплексирует данные трафика, биты управления мощностью и данные пилотного сигнала. Выходной сигнал мультиплексора 162 содержит I-каналы Уолша и Q-каналы Уолша.

Блок-схема примерного модулятора, используемого для модуляции данных, показана на Фиг.3В. I-каналы Уолша и Q-каналы Уолша подаются в сумматоры 212а и 212b, соответственно, которые суммируют К каналов Уолша для создания сигналов I_sum и Q_sum соответственно. Сигналы I_sum и Q_sum подаются в комплексный умножитель 214. Комплексный умножитель 214 также принимает сигналы PN_I и PN_Q от умножителей 236а и 236b соответственно и умножает два комплексных входных сигнала в соответствии со следующим

где I_mult и Q_mult являются выходными сигналами из комплексного умножителя 214, a j - комплексное представление. Сигналы I_mult и Q_mult подаются в фильтры 216а и 216b соответственно, которые фильтруют эти сигналы. Фильтрованные сигналы из фильтров 216а и 216b подаются в умножители 218а и 218b соответственно, которые умножают сигналы на синфазную синусоиду COS(W_ct) и квадратурную синусоиду SIN(W_ct) соответственно. I-модулированные и Q-модулированные сигналы подаются в сумматор 220, который складывает сигналы для создания модулированной формы волны S(t) для прямого направления.

В примерном варианте изобретения пакет данных расширяется при помощи длинного PN кода и коротких PN кодов. Длинный PN код скремблирует пакет таким образом, что только мобильная станция 6, для которой этот пакет предназначен, способна его дескремблировать. В примерном варианте изобретения пилотные биты и биты управления мощностью, а также пакет канала управления расширяются при помощи коротких PN кодов, а не длинного PN кода, чтобы позволить всем мобильным станциям 6 принять эти биты. Длинная PN последовательность создается генератором длинного кода 232 и подается в мультиплексор 234. Длинная PN маска определяет смещение длинной PN последовательности и уникально присваивается мобильной станции - получателю 6. Выходной сигнал из мультиплексора 234 представляет собой длинную PN последовательность во время той части сеанса передачи, когда передаются данные, и представляет собой ноль в ином случае (например, во время пилотной части и части управления мощностью). Вышедшая из мультиплексора 234 длинная PN последовательность и вышедшие из генератора короткого кода 238 короткие PN_I и PN_Q последовательности подаются в умножители 236а и 236b соответственно, которые умножают эти две группы последовательностей для образования PN_I и PN_Q сигналов соответственно. PN_I и PN_Q сигналы подаются в комплексный умножитель 214.

Показанная на Фиг.3А и 3В блок-схема примерного канала трафика представляет собой одну из многочисленных архитектур, которые поддерживают кодирование и модуляцию данных на прямой линии связи. Могут быть также использованы и другие архитектуры, такие как архитектура для канала трафика прямой линии связи в системе CDMA, которая соответствует стандарту IS-95, и они находятся в пределах настоящего изобретения.

В примерном варианте изобретения скорости передачи данных, поддерживаемые базовыми станциями 4, являются заранее определенными, и каждой поддерживаемой скорости присваивается уникальный индекс скорости. Мобильная станция 6 выбирает одну из поддерживаемых скоростей передачи данных, исходя из измерения C/I. Так как запрошенные скорости передачи данных необходимо посылать базовой станции 4, чтобы дать указание данной базовой станции 4 передавать данные на запрошенной скорости, то выбирается оптимальное соотношение между числом поддерживаемых скоростей передачи данных и числом бит, необходимых для идентификации запрошенной скорости. В примерном варианте изобретения число поддерживаемых скоростей передачи данных равно семи, и для идентификации запрошенной скорости используется 3-битовый индекс скорости. Примерное определение поддерживаемых скоростей передачи данных проиллюстрировано в Таблице 1. Могут быть рассмотрены различные определения поддерживаемых скоростей передачи данных, и они находятся в пределах настоящего изобретения.

В примерном варианте изобретения минимальная скорость передачи данных составляет 38,4 Кбит/сек, а максимальная скорость - 2,4576 Мбит/сек. Минимальная скорость передачи данных выбирается, исходя из худшего случая измерения C/I в системе, эффективности обработки данных в системе, строения кодов коррекции ошибок и требуемого уровня производительности. В примерном варианте изобретения поддерживаемые скорости передачи данных выбираются таким образом, чтобы разница между последовательными скоростями составляла 3 дБ. Шаг 3 дБ представляет собой компромисс между несколькими факторами, которые включают точность измерения C/I, которая может быть достигнута мобильной станцией 6, потери (или неэффективности), которые возникают в результате квантования скоростей передачи данных на основе измерения C/I, и количество бит (или скорость передачи бит), необходимых для передачи запрошенной скорости передачи данных от мобильной станции 6 базовой станции 4. Большее число поддерживаемых скоростей требует большего числа бит для идентификации запрошенной скорости, но делает возможным более эффективное использование прямой линии из-за меньшей ошибки квантования между вычисленной максимальной скоростью передачи данных и поддерживаемой скоростью передачи данных. Настоящее изобретение направлено на использование любого количества поддерживаемых скоростей передачи данных, также и тех, которые отличаются от приведенных в Таблице 1.

(QPSK - квадратурная фазовая манипуляция).

Схема примерной структуры кадра прямой линии по настоящему изобретению показана на Фиг.4А. Передача по каналу трафика разделена на кадры, которые в примерном варианте изобретения определяются как длина коротких PN последовательностей или 26,67 мс. Каждый кадр может нести информацию канала управления, адресованную всем мобильным станциям 6 (кадр канала управления), данные трафика, адресованные конкретной мобильной станции 6 (кадр трафика) или может быть пустым (кадр ожидания). Содержание каждого кадра определяется процессом планирования, осуществляемым передающей базовой станцией 4. В примерном варианте изобретения каждый кадр включает 16 временных интервалов, при этом каждый временной интервал имеет длительность 1,667 мс. Временной интервал 1,667 мс достаточен для того, чтобы дать возможность мобильной станции 6 выполнить измерение C/I сигнала прямой линии. Временной интервал 1,667 мс также представляет собой достаточный объем времени для эффективной передачи пакетных данных. В примерном варианте изобретения каждый временной интервал далее разделяется на четыре интервала по четверти.

В настоящем изобретении каждый пакет данных передается за один или более временных интервалов, как показано в Таблице 1. В примерном варианте изобретения каждый пакет данных прямой линии связи содержит 1024 или 2048 бит. Следовательно, число временных интервалов, требуемых для передачи каждого пакета данных, зависит от скорости передачи данных и меняется в диапазоне от 16 временных интервалов для скорости 38,4 Кбит/сек до 1 временного интервала для скорости 1,2288 Мбит/сек и выше.

На Фиг.4В показана примерная схема структуры интервала прямой линии связи по настоящему изобретению. В примерном варианте изобретения каждый интервал содержит три из четырех мультиплексированных по времени каналов - канала трафика, канала управления, пилотного канала и канала управления мощностью. В примерном варианте изобретения пилотный канал и канал управления мощностью передаются в двух пачках пилотных импульсов и импульсов управления мощностью, которые расположены в каждом временном интервале в одинаковых позициях. Эти пачки подробно описаны ниже.

В примерном варианте изобретения прошедший перемежение пакет, поступивший из перемежителя 116, перфорируется для размещения пачек пилотных импульсов и импульсов управления мощностью. В примерном варианте изобретения каждый прошедший перемежение пакет содержит 4096 символов кода и, как показано на Фиг.4D, перфорируются первые 512 символов кода. Оставшиеся символы кода смещаются по времени для выравнивания по промежуткам передачи на канале трафика.

Перфорированные символы кода скремблируются для рандомизации данных перед применением ортогонального покрытия Уолша. Рандомизация ограничивает огибающую пик-среднее на модулированной форме волны S (t). Скремблирующая последовательность может генерироваться с использованием сдвигового регистра с линейной обратной связью методом, известным в данной области. В примерном варианте изобретения в начале каждого интервала в скремблер 122 загружается состояние счетчика адресов (LC). В примерном варианте изобретения тактовый генератор скремблера 122 синхронизирован с тактовым генератором перемежителя 116, но простаивает во время пачек пилотных импульсов и импульсов управления мощностью.

В примерном варианте изобретения прямые каналы Уолша (для канала трафика и канала управления мощностью) ортогонально расширяются при помощи 16-битовых покрытий Уолша при фиксированной скорости передачи элементов 1,2288 М элементов/сек. Количество параллельных ортогональных каналов К на синфазный и квадратурный сигнал является функцией от скорости передачи данных, как показано в Таблице 1. В примерном варианте изобретения для более низких скоростей синфазные и квадратурные покрытия Уолша выбираются как ортогональные группы для снижения до минимума перекрестных помех, влияющих на ошибки в оценке фазы демодулятора. Например, для 16 каналов Уолша примерное предоставление покрытий выглядит следующим образом: от W₀ до W₇ для синфазного сигнала и от W₈ до W₁₅ для квадратурного сигнала.

В примерном варианте изобретения для скоростей передачи данных 1,2288 Мбит/сек и ниже используется QPSK модуляция. Для QPSK модуляции каждый канал Уолша содержит один бит. В примерном варианте изобретения при наивысшей скорости передачи данных 2,4576 Мбит/сек используется 16-QAM модуляция и скремблированные данные демультиплексируются на 32 параллельных потока, каждый из которых 2-битовой ширины, 16 параллельных потоков для синфазного сигнала и 16 параллельных потоков для квадратурного сигнала. В примерном варианте изобретения младший значащий бит (LSB) каждого 2-битового символа является первым символом, вышедшим из перемежителя 116. В примерном варианте изобретения входные значения для QAM модуляции (0, 1, 3, 2) отображаются в значения модуляции (+3, +1, -1, -3) соответственно. Может рассматриваться использование других схем модуляции, таких как m-позиционная фазовая манипуляция PSK (фазовая манипуляция), и они находятся в пределах настоящего изобретения.

Перед модуляцией синфазные и квадратурные каналы Уолша масштабируются для поддержания постоянной итоговой мощности передачи, которая не зависит от скорости передачи данных. Настройки усиления упорядочиваются до единичного эталона, эквивалентного немодулированной BPSK (двухпозиционная фазовая манипуляция). Упорядоченные усиления каналов G как функции от количества каналов Уолша (или скоростей передачи данных) показаны в Таблице 2. Также в Таблице 2 приведена средняя мощность на канал Уолша (синфазный или квадратурный) такая, что итоговая упорядоченная мощность равна единице. Отметим, что усиление канала для 16-QAM модуляции учитывает тот факт, что упорядоченная энергия на элемент Уолша составляет 1 для QPSK и 5 для 16-QAM.

В настоящем изобретении преамбула перфорируется в каждый кадр трафика для того, чтобы помочь мобильной станции 6 в синхронизации с первым интервалом каждого сеанса передачи с переменной скоростью. В примерном варианте изобретения преамбула представляет собой последовательность полностью из нулей, которая для кадра трафика расширяется при помощи длинного PN кода, а для кадра канала управления длинным PN кодом не расширяется. В примерном варианте изобретения преамбула представляет собой немодулированную BPSK, которая ортогонально расширена при помощи покрытия Уолша W_I. Использование одного ортогонального канала минимизирует огибающую пик-среднее. Также использование ненулевого покрытия Уолша W_I снижает до минимума вероятность ложного обнаружения пилотного сигнала, так как для кадров трафика пилотный сигнал расширяется при помощи покрытия Уолша W₀ и как пилотный сигнал, так и преамбула не расширяются длинным PN кодом.

Преамбула мультиплексируется в поток канала трафика в начале пакета и занимает длительность, которая является функцией от скорости передачи данных. Длина преамбулы такова, что издержки на преамбулу приблизительно постоянны для всех скоростей передачи данных и в то же время снижается до минимума вероятность ложного обнаружения. Общее представление преамбулы как функции от скоростей передачи данных показано в Таблице 3. Отметим, что преамбула составляет 3,1 процента или менее от пакета данных.

VIII. Формат кадра трафика прямой линии связи

В примерном варианте изобретения каждый пакет данных форматируется добавлением битов проверки кадра, битов концевой комбинации и других контрольных полей. В данном описании октет определяется как 8 бит информации, а элемент данных представляет собой один октет и содержит 8 бит информации.

В примерном варианте изобретения прямая линия связи поддерживает два формата пакетов данных, которые показаны на Фиг.4Е и 4F. Пакетный формат 410 содержит пять полей и пакетный формат 430 содержит девять полей. Пакетный формат 410 используется, когда пакет данных, который должен быть передан мобильной станции 6, содержит достаточно данных, чтобы полностью заполнить все доступные октеты в поле DATA (данные) 418. Если объем данных, которые необходимо передать, меньше числа доступных октетов в поле DATA 418, используется пакетный формат 430. Неиспользованные октеты полностью заполняются нулями и обозначаются как поле PADDING (заполнение) 446.

В примерном варианте изобретения поля последовательности для проверки кадра (FCS) 412 и 432 содержат биты четности CRC, которые создаются CRC генератором 112 (см. Фиг.3А) в соответствии с заранее определенным для генератора полиномом. В примерном варианте изобретения полином CRC имеет вид g(х)=х¹⁶+х¹²+х⁵+1, хотя могут использоваться другие полиномы, и они находятся в пределах настоящего изобретения. В примерном варианте изобретения биты CRC вычисляются для полей FMT, SEQ, LEN, DATA и PADDING. Это обеспечивает обнаружение ошибок по всем битам, за исключением битов концевой комбинации в полях TAIL (концевая комбинация) 420 и 448, переданных по каналу трафика прямой линии. По другому варианту изобретения биты CRC вычисляются только для поля DATA. В примерном варианте изобретения поля FCS 412 и 432 содержат 16 битов четности CRC, хотя могут быть использованы и другие CRC генераторы, предоставляющие другое число битов четности, и они находятся в пределах настоящего изобретения. Хотя поля FCS 412 и 432 по настоящему изобретению были описаны в контексте битов четности CRC, могут быть использованы и другие последовательности для проверки кадра, и они находятся в пределах настоящего изобретения. Например, для пакета может вычисляться контрольная сумма, которая проставляется в поле FCS.

В примерном варианте изобретения поля формата кадра (FMT) 414 и 434 содержат один контрольный бит, который указывает, содержит ли кадр данных только октеты данных (пакетный формат 410) или октеты данных и октеты заполнения и ноль или больше сообщений (пакетный формат 430). В примерном варианте изобретения низкое значение для поля FMT 414 соответствует пакетному формату 410. И, наоборот, высокое значение для поля FMT 434 соответствует пакетному формату 430.

Поля последовательного номера (SEQ) 416 и 442 идентифицируют первый элемент данных в полях данных 418 и 444 соответственно. Последовательный номер позволяет передавать данные мобильной станции 6 вне порядка следования, например, для повторной передачи пакетов, которые приняты с ошибками. Присвоение последовательного номера на уровне элемента данных устраняет необходимость в протоколе фрагментации кадра для повторной передачи. Последовательный номер также позволяет мобильной станции 6 обнаруживать дублирующие элементы данных. При приеме полей FMT, SEQ и LEN мобильная станция 6 способна определить, какие элементы данных приняты в каждый временной интервал без использования специальных сообщений сигнализации.

Число бит, предназначенных для представления последовательного номера, зависит от максимального количества элементов данных, которые могут быть переданы в один временной интервал, и задержек повторной передачи данных для худшего случая. В примерном варианте изобретения каждый элемент данных идентифицируется 24-битовым последовательным номером. При скорости передачи данных 2,4576 Мбит/сек максимальное количество элементов данных, которые могут быть переданы в каждом интервале, составляет приблизительно 256. Для идентификации каждого из элементов данных требуется восемь бит. Далее можно вычислить, что задержки повторной передачи данных для худшего случая составляют менее 500 мс. Задержки повторной передачи включают время, необходимое для сообщения NACK, сделанного мобильной станцией 6, повторной передачи данных и определенного числа попыток повторной передачи, обусловленных ошибочными пересылками пачек импульсов в худшем случае. Таким образом, 24 бита позволяют мобильной станции 6 без неопределенности должным образом идентифицировать принимаемые элементы данных. Число бит в полях SEQ 416 и 442 может быть увеличено или уменьшено, в зависимости от размера поля DATA 418 и задержек повторной передачи. Использование другого числа бит для полей SEQ 416 и 442 находится в пределах настоящего изобретения.

Когда базовая станция 4 располагает меньшим объемом данных для передачи мобильной станции 6, чем пространство, доступное в поле DATA 418, используется пакетный формат 430. Пакетный формат 430 позволяет базовой станции 4 передавать любое количество элементов данных до максимального числа доступных элементов данных мобильной станции 6. В примерном варианте изобретения высокое значение для поля FMT 434 показывает, что базовая станция 4 передает пакетный формат 430. В пакетном формате 430 поле LEN (длина) 440 содержит значение количества элементов данных, передаваемых в этом пакете. В примерном варианте изобретения поле LEN 440 имеет длину 8 бит, так как поле DATA 444 может изменяться в диапазоне от 0 до 255 октетов.

Поля DATA 418 и 444 содержат данные, которые должны быть переданы мобильной станции 6. В примерном варианте изобретения для пакетного формата 410 каждый пакет данных содержит 1024 бита, из которых 992 являются битами данных. Однако для увеличения количества информационных бит могут быть использованы пакеты данных переменной длины, и они находятся в пределах настоящего изобретения. Для пакетного формата 430 размер поля DATA 444 определяется полем LEN 440.

В примерном варианте изобретения пакетный формат 430 может быть использован для передачи нуля или более сообщений сигнализации. Поле длины сигнализации (SIG LEN) 436 содержит длину последующих сообщений сигнализации в октетах. В примерном варианте изобретения поле SIG LEN 436 имеет длину 8 бит. Поле SIGNALING (сигнализация) 438 содержит сообщения оповещения. В примерном варианте изобретения каждое сообщение оповещения включает поле идентификации сообщения (MESSAGE ID), поле длины сообщения (LEN) и полезную нагрузку сообщения, как описано ниже.

Поле PADDING (заполнение) 446 содержит заполняющие октеты, которые в примерном варианте изобретения установлены в 0×00 (шестнадцатеричный формат). Поле PADDING 446 используется в связи с тем, что базовая станция 4 может располагать меньшим количеством октетов данных для передачи мобильной станции 4, чем количество октетов, доступных в поле DATA 418. Когда это происходит, поле PADDING 446 содержит достаточно заполняющих октетов, чтобы наполнить неиспользуемое поле данных. Поле PADDING 446 имеет переменную длину, которая зависит от длины поля DATA 444.

Последним полем пакетных форматов 410 и 430 являются поля TAIL 420 и 448 соответственно. Поля TAIL 420 и 448 содержат нулевые (0×0) биты концевой комбинации, которые используются, чтобы перевести кодер 114 (см. Фиг.3А) в известное состояние в конце каждого пакета данных. Биты концевой комбинации позволяют кодеру 114 в кратчайшие сроки разделить пакет таким образом, чтобы биты только из одного пакета использовались в процессе кодирования. Биты концевой комбинации также позволяют декодеру в мобильной станции 6 определить границы пакета во время процесса декодирования. Число бит в полях TAIL 420 и 448 зависит от конструкции кодера 114. В примерном варианте изобретения поля TAIL 420 и 448 достаточно длинны, чтобы перевести кодер 114 в известное состояние.

Два описанных выше формата пакетов являются примерными форматами, которые могут быть использованы для облегчения передачи данных и сообщений сигнализации. Для соответствия потребностям конкретной системы связи могут быть созданы и различные другие форматы пакетов. Также система связи может быть разработана таким образом, чтобы иметь возможность использовать и другие, кроме двух описанных выше пакетных форматов.

IX. Кадр канала управления прямой линии связи

В настоящем изобретении канал трафика также используется для передачи сообщений от базовой станции 4 мобильным станциям 6. Типы передаваемых сообщений включают: (1) сообщения указания на эстафетную передачу, (2) сообщения вызова (например, чтобы уведомить отдельную мобильную станцию 6, что в очереди имеются данные для этой мобильной станции 6), (3) короткие пакеты данных для отдельной мобильной станции 6 и (4) сообщения АСК (acknowledgement - подтверждение) или NACK для сеансов передачи данных по обратной линии (будут описаны здесь позже). По каналу управления могут также передаваться и другие типы сообщений, и они находятся в пределах настоящего изобретения. При завершении этапа настройки звонка мобильная станция 6 проверяет канал управления на наличие сообщений вызова и начинает передачу пилотного сигнала обратной линии.

В примерном варианте изобретения канал управления мультиплексируется по времени с данными трафика на канале трафика, как показано на Фиг.4А. Мобильные станции 6 идентифицируют сообщение управления путем обнаружения преамбулы, которая покрыта заранее определенным PN кодом. В примерном варианте изобретения сообщения управления передаются на фиксированной скорости, которая определяется мобильной станцией 6 во время вхождения в связь. В предпочтительном варианте изобретения скорость передачи данных для канала управления составляет 76,8 Кбит/сек.

Канал управления передает сообщения в капсулах канала управления. Схема примерной капсулы канала управления показана на Фиг.4G. В примерном варианте изобретения каждая капсула содержит преамбулу 462, полезную нагрузку управления и биты четности CRC 474. Полезная нагрузка управления содержит одно или более сообщений и, если необходимо, заполняющие биты 472. Каждое сообщение содержит идентификатор сообщения (MSG ID) 464, длину сообщения (LEN) 466, возможный адрес (ADDR) 468 (например, если сообщение направлено отдельной мобильной станции 6) и полезную нагрузку сообщения 470. В примерном варианте изобретения сообщения выравниваются по границам октетов. Примерная капсула канала управления, изображенная на Фиг.40, содержит два сообщения трансляции, предназначенных всем мобильным станциям 6, и одно сообщение, направленное отдельной мобильной станции 6. Поле MSG ID 464 определяет, требует ли сообщение адресного поля (например, является ли оно трансляцией или индивидуальным сообщением).

X. Пилотный канал прямой линии связи

В настоящем изобретении пилотный канал прямой линии связи предоставляет пилотный сигнал, который используется мобильными станциями 6 для первоначального вхождения в связь, восстановления фазы, восстановления синхронизации и сложения коэффициентов отношений. Эти аспекты использования те же, что и для систем связи CDMA, которые соответствуют стандарту IS-95. В примерном варианте изобретения пилотный сигнал также используется мобильными станциями 6 для выполнения измерения C/I.

Примерная блок-схема пилотного канала прямой линии по настоящему изобретению показана на Фиг.3А. Пилотные данные содержат последовательность из всех нулей (или всех единиц), которая подается в умножитель 156. Умножитель 156 покрывает пилотные данные кодом Уолша W₀. Так как код Уолша W₀ представляет собой последовательность из всех нулей, выходной сигнал из умножителя 156 представляет собой пилотные данные. Пилотные данные мультиплексируются по времени мультиплексором 162 и подаются на I-канал Уолша, который расширяется коротким PN_I кодом в комплексном умножителе 214 (см. Фиг.3В). В примерном варианте изобретения пилотные данные не расширяются длинным PN кодом, который выводится во время пилотной пачки импульсов мультиплексором 234, чтобы сделать возможным прием всеми мобильными станциями 6. Пилотный сигнал, таким образом, представляет собой немодулированный BPSK-сигнал.

Схема, иллюстрирующая пилотный сигнал, показана на Фиг.4В. В примерном варианте изобретения каждый временной интервал содержит две пилотных пачки 306а и 306b, которые находятся в конце первой и третьей четвертей временного интервала. В примерном варианте изобретения каждая пилотная пачка 306 по длительности составляет 64 элемента (Тр=64 элемента). В отсутствие данных трафика или данных канала управления базовая станция 4 передает лишь пилотную пачку и пачку управления мощностью, в результате чего осуществляется передача пачек импульсов, имеющая прерывистую форму волны, с частотой периода 1200 Гц. Параметры модуляции пилотного сигнала сведены в Таблицу 4.

XI. Управление мощностью обратной линии связи

В настоящем изобретении канал управления мощностью прямой линии связи используется для посылки команды управления мощностью, которая используется для управления мощностью передачи сеанса передачи по обратной линии связи от удаленной станции 6. На обратной линии каждая передающая мобильная станция 6 действует как источник интерференции для всех других мобильных станций 6 в сети. Для снижения до минимума интерференции на обратной линии и увеличения до максимума емкости мощность передачи каждой мобильной станции 6 контролируется двумя контурами управления мощностью. В примерном варианте изобретения контуры управления мощностью сходны с контурами системы СDМА, описанной подробно в патенте США №5,056,109, озаглавленном "Способ и устройство управления мощностью передачи в сотовой мобильной телефонной системе CDMA", права на который переданы тому же правопреемнику, которому передано настоящее изобретение, и который включен здесь в качестве аналога. Могут быть также рассмотрены и другие механизмы управления мощностью, и они находятся в пределах настоящего изобретения.

Первый контур управления мощностью регулирует мощность передачи мобильной станции 6 таким образом, чтобы качество сигнала обратной линии связи поддерживалось на заданном уровне. Качество сигнала измеряется как отношение энергии на бит к шуму и интерференции Е_b/I_о для сигнала обратной линии, принятого на базовой станции 4. Заданный уровень называется заданным значением Е_b/I_о. Второй контур управления мощностью регулирует это заданное значение таким образом, чтобы поддерживался требуемый уровень производительности, как измерено при помощи частоты ошибок на кадр (FER). Управление мощностью является крайне необходимым на обратной линии, так как мощность передачи каждой мобильной станции 6 является фактором интерференции для других мобильных станций 6 в системе связи. Снижение до минимума мощности передачи по обратной линии снижает интерференцию и повышает емкость обратной линии.

В первом контуре управления мощностью отношение Е_b/I_о сигнала обратной линии измеряется на базовой станции 4. Базовая станция 4 затем сравнивает измеренное Е_b/I_о с заданным значением. Если измеренное Е_b/I_о больше заданного значения, базовая станция 4 передает сообщение управления мощностью мобильной станции 6, чтобы понизить мощность передачи. В противном случае, если измеренное Е_b/I_о ниже заданного значения, базовая станция 4 передает сообщение управления мощностью мобильной станции 6, чтобы повысить мощность передачи. В примерном варианте изобретения сообщение управления мощностью реализуется одним битом управления мощностью. В примерном варианте изобретения высокое значение бита управления мощностью приказывает мобильной станции 6 повысить ее мощность передачи, а низкое значение приказывает мобильной станции 6 понизить ее мощность передачи.

В настоящем изобретении биты управления мощностью для всех мобильных станций 6, находящихся на связи с каждой базовой станцией 4, передаются по каналу управления мощностью. В примерном варианте изобретения канал управления мощностью содержит до 32 ортогональных каналов, которые расширены при помощи 16-битовых покрытий Уолша. Каждый канал Уолша передает один бит управления обратной мощностью (RPC) или один бит FAC периодически. Каждой активной мобильной станции 6 присвоен индекс RPC, который определяет покрытие Уолша и фазу QPSK модуляции (например, синфазную или квадратурную) для передачи потока битов RPC, предназначенных этой мобильной станции 6. В примерном варианте изобретения индекс RPC 0 резервируется для бита FAC.

Примерная блок-схема канала управления мощностью показана на Фиг.3А. Биты RPC подаются в повторитель символов 150, который повторяет каждый бит RPC заранее определенное число раз. Повторенные биты RPC подаются в узел покрытий Уолша 152, который покрывает биты покрытиями Уолша, соответствующими индексам RPC. Покрытые биты подаются в узел усиления 154, который масштабирует биты перед модуляцией для того, чтобы поддерживать постоянную итоговую мощность передачи. В примерном варианте изобретения усиления RPC - каналов Уолша упорядочиваются таким образом, чтобы итоговая мощность RPC-канала была равна итоговой доступной мощности передачи. Усиления каналов Уолша могут изменяться как функция времени для эффективного использования полной мощности передачи базовой станции при одновременном поддержании надежной передачи RPC всем активным мобильным станциям 6. В примерном варианте изобретения усиления каналов Уолша неактивных мобильных станций 6 устанавливаются в ноль. Возможно автоматическое управление мощностью RPC-каналов Уолша с использованием оценок измерения качества прямой линии от соответствующих каналов DRC, поступающих от мобильных станций 6. Масштабированные биты RPC из узла усиления 154 подаются в мультиплексор 162.

В примерном варианте изобретения индексы RPC с 0 по 15 присваиваются покрытиям Уолша с W₀ no W₁₅ соответственно и передаются с двух сторон от первой пилотной пачки в интервале (пачки RPC 304 на Фиг.4С). Индексы RPC с 16 по 31 присваиваются покрытиям Уолша с W₀ no W₁₅ соответственно и передаются с двух сторон от второй пилотной пачки в интервале (пачки RPC 308 на Фиг.4С). В примерном варианте изобретения биты RPC являются BPSK-модулированными с четными покрытиями Уолша (например, ₀, W₂, W₄ и т.д.), модулированными на синфазном сигнале, и нечетными покрытиями Уолша (например, W₁, W₃, W₅ и т.д.), модулированными на квадратурном сигнале. Для уменьшения огибающей пик-среднее предпочтительно сбалансировать синфазную и квадратурную мощности. Более того, для снижения перекрестных помех из-за ошибки в оценке фазы демодулятора предпочтительно назначить ортогональные покрытия синфазным и квадратурным сигналам.

В примерном варианте изобретения в каждом временном интервале по 31 RPC-каналу Уолша может быть передано до 31 бита RPC. В примерном варианте изобретения 15 битов RPC передаются в первой половине интервала и 16 битов RPC передаются во второй половине интервала. Биты RPC объединяются сумматорами 212 (см. Фиг.3В), и составная форма волны канала управления мощностью является такой, как показана на Фиг.4С.

Временная диаграмма канала управления мощностью изображена на Фиг.4В. В примерном варианте изобретения скорость передачи битов RPC составляет 600 бит/сек или один бит на временной интервал. Каждый бит RPC мультиплексируется по времени и передается в двух пачках RPC (например, пачки RPC 304а и 304b), как показано на Фиг.4В и 4С. В примерном варианте изобретения каждая пачка RPC составляет по ширине 32 PN элемента (или 2 символа Уолша) (Трс=32 элемента), и итоговая ширина каждого бита RPC составляет 64 PN элемента (или 4 символа Уолша). Другие скорости передачи битов RPC могут быть получены путем изменения числа повторов символов. Например, скорость передачи битов RPC 1200 бит/сек (для поддержания до 63 мобильных станций 6 одновременно или увеличения частоты управления мощностью) может быть достигнута путем передачи первой группы из 31 бита RPC в пачках RPC 304а и 304b и второй группы из 32 битов RPC в пачках RPC 308а и 308b. В этом случае в синфазных и квадратурных сигналах используются все покрытия Уолша. Параметры модуляции для битов RPC обобщены в Таблице 4.

Канал управления мощностью по своей природе состоит из пачек импульсов, так как количество мобильных станций 6, находящихся на связи с каждой базовой станцией 4, может быть меньше количества доступных RPC-каналов Уолша. В этой ситуации некоторые RPC-каналы Уолша устанавливаются в ноль должной регулировкой усилений узла усиления 154.

В примерном варианте изобретения биты RPC передаются мобильной станции 6 без кодирования и перемежения для минимизации задержек обработки. Более того, ошибочный прием бита управления мощностью не наносит ущерба системе обмена данными по настоящему изобретению, так как ошибка может быть исправлена в следующий временной интервал контуром управления мощностью.

В настоящем изобретении мобильные станции 6 могут находиться на обратной линии связи в режиме мягкого перераспределения канала связи с многочисленными базовыми станциями 4. Способ и устройство управления мощностью обратной линии связи для мобильной станции 6, находящейся в режиме мягкого перераспределения канала связи, описаны в вышеупомянутом патенте США №5,056,109. Мобильная станция 6 в режиме мягкого перераспределения канала связи проверяет RPC-канал Уолша для каждой базовой станции 4 из активной группы и объединяет биты RPC согласно способу, описанному в вышеупомянутом патенте США №5,056,109. В первом варианте мобильная станция 6 выполняет логическую операцию ИЛИ спускаемых ей команд для мощности. Мобильная станция 6 понижает мощность передачи, если любой из принятых бит RPC приказывает мобильной станции 6 ее понизить. Во втором варианте мобильная станция 6 в режиме мягкого перераспределения канала связи может объединять мягкие решения для бит RPC перед принятием жесткого решения. Могут быть рассмотрены и другие варианты обработки принятых бит RPC, и они находятся в пределах настоящего изобретения.

В настоящем изобретении бит FAC указывает мобильным станциям 6, будет ли передаваться канал трафика соответствующего совмещенного пилотного канала в следующей половине кадра. Использование бита FAC совершенствует оценку C/I, проводимую мобильными станциями 6 и, следовательно, запрос скорости передачи данных путем трансляции информации об активности интерференции. В примерном варианте изобретения бит FAC изменяется только на границах половинок кадров и повторяется в течение восьми последовательных временных интервалов, в результате чего скорость передачи бита составляет 75 бит/сек. Параметры для бита FAC приведены в Таблице 4. Используя бит FAC, мобильные станции 6 могут провести измерение C/I по следующей формуле:

где (C/I)_i - измерение C/I для i-го сигнала прямой линии, C_i - итоговая принятая мощность i-го сигнала прямой линии, C_j - принятая мощность j-го сигнала прямой линии, I - итоговая интерференция при условии, что все базовые станции 4 передают, α_j - бит FAC j-го сигнала прямой линии и может равняться 0 или 1, в зависимости от значения бита FAC.

XII. Передача данных по обратной линии связи

В настоящем изобретении обратная линия связи поддерживает передачу данных с переменной скоростью. Переменная скорость обеспечивает гибкость и позволяет мобильной станции 6 передавать на одной из нескольких скоростей передачи данных, в зависимости от объема данных, которые должны быть переданы базовой станции 4. В примерном варианте изобретения мобильная станция 6 может передавать данные с самой низкой скоростью в любое время. В примерном варианте изобретения для передачи данных на более высоких скоростях требуется разрешение базовой станции 4. Такая реализация снижает до минимума задержку передачи по обратной линии и в то же время обеспечивает эффективное использование ресурсов обратной линии связи.

Примерное представление блок-схемы передачи данных по обратной линии связи по настоящему изобретению показано на Фиг.8. Сначала, в интервале n, мобильная станция 6 в блоке 802 отправляет зонд доступа, как описано в вышеупомянутом патенте США №5,289,527, чтобы установить на обратной линии канал с самой низкой скоростью передачи данных. В том же интервале n базовая станция 4 в блоке 804 демодулирует зонд доступа и принимает сообщение доступа. Базовая станция 4 в блоке 806 одобряет запрос канала данных и в интервале n+2 передает свое разрешение и присвоенный индекс RPC по каналу управления. В интервале n+2 мобильная станция 6 в блоке 808 принимает разрешение, и управление ее мощностью переходит к базовой станции 4. Начиная с интервала n+3, мобильная станция 6 начинает передавать пилотный сигнал и имеет непосредственный доступ к каналу передачи данных на обратной линии с самой низкой скоростью.

Если мобильная станция 6 имеет данные трафика и требует канал с высокой скоростью передачи данных, она может инициировать запрос в блоке 810. В интервале n+3 в блоке 812 базовая станция 4 принимает запрос о высокой скорости передачи данных. В интервале n+5 в блоке 814 базовая станция 4 передает разрешение по каналу управления. В интервале n+5 в блоке 816 мобильная станция 6 принимает разрешение и в блоке 818, начиная с интервала n+6, начинает передачу данных по обратной линии с высокой скоростью.

XIII. Архитектура обратной линии связи

В системе передачи данных по настоящему изобретению имеется несколько отличий передачи по обратной линии связи от передачи по прямой линии связи. На прямой линии связи передача данных в типичном случае происходит от одной базовой станции 4 одной мобильной станции 6. Однако на обратной линии связи каждая базовая станция 4 может одновременно принимать сеансы передачи данных от многочисленных мобильных станций 6. В примерном варианте изобретения каждая мобильная станция 6 может передавать на одной из нескольких скоростей, в зависимости от объема данных, которые должны быть переданы базовой станции 4. Такая конструкция системы отражает асимметричную характеристику передачи данных.

В примерном варианте изобретения элемент временной базы на обратной линии связи идентичен элементу временной базы на прямой линии связи. В примерном варианте изобретения передачи данных по прямой и обратной линиям связи происходят по временным интервалам, которые имеют длительность 1,667 мс. Однако, так как передача данных по обратной линии связи в типичном случае происходит с более низкой скоростью, для повышения эффективности может быть использован элемент временной базы большей длительности.

В примерном варианте изобретения обратная линия поддерживает два канала: канал пилот/DRC и канал данных. Назначение и реализация каждого из этих каналов описаны ниже. Канал пилот/DRC используется для передачи пилотного сигнала и сообщений DRC, а канал данных используется для передачи данных трафика.

Схема примерной структуры кадра обратной линии связи по настоящему изобретению изображена на Фиг.7А. В примерном варианте изобретения структура кадра обратной линии связи сходна со структурой кадра прямой линии связи, показанной на Фиг.4А. Однако на обратной линии связи данные пилота/DRC и данные трафика передаются одновременно по синфазным и квадратурным каналам.

В примерном варианте изобретения мобильная станция 6 передает сообщение DRC по каналу пилот/DRC в каждом временном интервале всегда, когда мобильная станция 6 принимает высокоскоростную передачу данных. И, наоборот, когда мобильная станция 6 не принимает высокоскоростную передачу данных, весь интервал канала пилот/DRC занят пилотным сигналом. Пилотный сигнал используется принимающей базовой станцией 4 для ряда функций: как помощь в первоначальном вхождении в связь, как эталон фазы для канала пилот/DRC и канала данных и как источник управления мощностью обратной линии связи замкнутого контура (обратной связи).

В примерном варианте изобретения ширина полосы обратной лини связи выбирается 1,2288 МГц. Такой выбор ширины полосы позволяет использовать существующие аппаратные средства, разработанные для системы CDMA, которая соответствует стандарту IS-95. Однако для увеличения емкости и/или для соответствия системным требованиям могут использоваться и другие значения ширины полосы. В примерном варианте изобретения для расширения сигнала обратной линии связи используются те же самые длинный PN код и короткие PN_I и РN_Q коды, которые задаются стандартом IS-95. В примерном варианте изобретения каналы обратной линии передаются с использованием QPSK модуляции. В другом случае для снижения до минимума изменений амплитуды пик-среднее модулированного сигнала, что может привести к улучшению производительности, может быть использована модуляция OQPSK (квадратурная фазовая манипуляция со сдвигом). Может также быть рассмотрено использование другой ширины полосы системы, кодов PN и схем модуляции, и они находятся в пределах настоящего изобретения.

В примерном варианте мощность передачи сеансов передач по обратной линии связи по каналу пилот/DRC и каналу данных управляется таким образом, чтобы отношение Е_b/I_о сигнала обратной линии связи, как измерено на базовой станции 4, поддерживалось на заранее определенном заданном значении Е_b/I_о, как рассмотрено в вышеупомянутом патенте США №5,506,109. Управление мощностью осуществляется базовыми станциями 4, которые находятся на связи с мобильной станцией 4, и команды передаются как биты RPC, как рассмотрено выше.

XIV. Канал данных обратной линии связи

Блок-схема примерной архитектуры обратной линии по настоящему изобретению показана на Фиг.6. Данные разделяются на пакеты данных и подаются в кодер 612. Для каждого пакета данных кодер 612 генерирует биты четности CRC, вставляет биты концевой комбинации и кодирует данные. В примерном варианте изобретения кодер 612 кодирует пакет в соответствии с форматом кодирования, описанным в вышеупомянутой заявке на патент США с серийным №08/743,688. Могут также использоваться и другие форматы кодирования, и они находятся в пределах настоящего изобретения. Кодированный пакет из кодера 612 подается в перемежитель блоков 614, который переупорядочивает символы кода в пакете. Прошедший перемежение пакет подается в умножитель 616, который покрывает данные покрытием Уолша и подает покрытые данные в узел усиления 618. Узел усиления 618 масштабирует данные для поддержания постоянной величины энергии на бит Е_b, невзирая на значение скорости передачи данных. Масштабированные данные из узла усиления 618 подаются в умножители 650b и 650d, которые расширяют данные при помощи последовательностей PN_Q и PN_I соответственно. Расширенные данные из умножителей 650b и 650d подаются в фильтры 652b и 652d соответственно, которые фильтруют данные. Фильтрованные сигналы из фильтров 652а и 652b подаются в сумматор 654а, и фильтрованные сигналы из фильтров 652с и 652d подаются в сумматор 654b. Сумматоры 654 суммируют сигналы из канала данных с сигналами из канала пилот/DRC. Выходные сигналы из сумматоров 654а и 654b содержат сигналы IOUT (выходной I-сигнал) и QOUT (выходной Q-сигнал) соответственно, которые модулируются при помощи синфазной синусоиды COS(W_ct) и квадратурной синусоиды SIN(W_ct) соответственно (как на прямой линии) и суммируются (на Фиг.6 не показано). В примерном варианте изобретения данные трафика передаются как по синфазной, так и по квадратурной фазе синусоиды.

В примерном варианте изобретения данные расширяются при помощи длинного PN кода и коротких PN кодов. Длинный PN код скремблирует данные таким образом, что принимающая базовая станция 4 способна идентифицировать передающую мобильную станцию 6. Короткие PN коды расширяют сигнал по ширине полосы системы. Длинная PN последовательность создается генератором длинного кода 642 и подается в умножители 646. Короткие PN_I и PN_Q последовательности создаются генератором короткого кода 644 и также подаются в умножители 646а и 646b соответственно, которые умножают две группы последовательностей для образования PN_I и PN_Q сигналов соответственно. Схема синхронизации/управления 640 обеспечивает опорный сигнал синхронизации.

Примерная блок-схема архитектуры канала данных, которая показана на Фиг.6, является одной из многочисленных архитектур, которые поддерживают кодирование и модуляцию данных на обратной линии. Для высокоскоростной передачи данных может также быть использована архитектура, сходная с архитектурой для прямой линии связи, использующей многочисленные ортогональные каналы. Могут быть также рассмотрены и другие архитектуры, такие как архитектура для канала трафика обратной линии связи в системе CDMA, которая соответствует стандарту IS-95, и они находятся в пределах настоящего изобретения.

В примерном варианте изобретения канал данных обратной линии поддерживает четыре скорости передачи данных, которые сведены в Таблицу 5. Могут поддерживаться и дополнительные и/или другие скорости передачи данных, и они находятся в пределах настоящего изобретения. В примерном варианте изобретения размер пакета для обратной линии зависит от скорости передачи данных, как показано в Таблице 5. Как описано в вышеупомянутой заявке на патент США с серийным №08/743,688, для пакетов большего размера может быть достигнута повышенная производительность декодера. Таким образом, для повышения производительности могут быть использованы и другие размеры пакетов, чем те, которые приведены в Таблице 5, и они находятся в пределах настоящего изобретения. Кроме того, размер пакета может быть сделан параметром, который не зависит от скорости передачи данных.

Как показано в Таблице 5, обратная линия связи поддерживает множество скоростей передачи данных. В примерном варианте изобретения самая низкая скорость передачи данных 9,6 Кбит/сек назначается каждой мобильной станции 6 при регистрации на базовой станции 4. В примерном варианте изобретения мобильные станции 6 могут передавать данные по каналу данных самой низкой скорости в любой временной интервал без необходимости запрашивания разрешения от базовой станции 4. В примерном варианте изобретения передача данных на более высоких скоростях одобряется выбранной станцией 4 на основе группы системных параметров, таких как загруженность системы, равнодоступность и итоговая пропускная способность. Примерный механизм планирования для высокоскоростной передачи данных подробно описан в вышеупомянутой заявке на патент США с серийным №08/798,951.

XV. Канал пилот/DRC обратной линии связи

Примерная блок-схема канала пилот/DRC показана на Фиг.6. Сообщение DRC подается в кодер DRC 626, который кодирует сообщение в соответствии с заранее определенным форматом кодирования. Кодирование сообщения DRC является важным, так как вероятность ошибок для сообщения DRC должна быть достаточно низкой, в связи с тем, что неправильное определение скорости передачи данных по прямой линии связи влияет на характеристику пропускной способности системы. В примерном варианте изобретения кодер DRC 626 представляет собой кодер блоков CRC со степенью (8,4), который кодирует 3-битовое сообщение DRC в 8-битовое кодовое слово. Кодированное сообщение DRC подается в умножитель 628, который покрывает сообщение кодом Уолша, уникально идентифицирующим базовую станцию - получатель 4, которой предназначено сообщение DRC. Код Уолша предоставляется генератором Уолша 624. Покрытое сообщение DRC подается в мультиплексор 630, который мультиплексирует сообщение с пилотными данными. Сообщение DRC и пилотные данные подаются в умножители 650а и 650с, которые расширяют данные при помощи PN_I и PN_Q сигналов соответственно. Таким образом, пилот и сообщение DRC передаются как на синфазной, так и на квадратурной фазе синусоиды.

В примерном варианте изобретения сообщение DRC передается выбранной базовой станции 4. Это достигается при помощи покрытия сообщения DRC кодом Уолша, который идентифицирует выбранную базовую станцию 4. В примерном варианте изобретения код Уолша имеет длину 128 элементов.

Создание 128-элементных кодов Уолша известно в данной области. Один уникальный код Уолша присваивается каждой базовой станции, которая находится на связи с мобильной станцией 6. Каждая базовая станция 4 раскрывает сигнал по каналу DRC при помощи присвоенного ей кода Уолша. Выбранная базовая станция 4 способна раскрыть сообщение DRC и в ответ на него передать данные запрашивающей мобильной станции 6 по прямой линии. Другие базовые станции 4 способны определить, что запрошенная скорость передачи данных направлена не им, так как этим базовым станциям 4 присвоены другие коды Уолша.

В примерном варианте изобретения короткие PN коды обратной линии связи для всех базовых станций 4 в системе обмена данными являются одинаковыми, и смещение в коротких PN последовательностях для распознавания разных базовых станций 4 отсутствует. Система обмена данными по настоящему изобретению поддерживает мягкое перераспределение каналов связи на обратной линии связи. Использование одних и тех же коротких PN кодов без смещения позволяет многочисленным базовым станциям 4 принимать во время мягкого перераспределения передачи каналов связи одну и ту же передачу по обратной линии связи мобильной станции 6. Короткие PN коды обеспечивают спектральное расширение, но не позволяют идентифицировать базовые станции 4.

В примерном варианте изобретения сообщение DRC несет запрошенную мобильной станцией 6 скорость передачи данных. В другом варианте изобретения сообщение DRC несет указание качества прямой линии связи (например, информацию об отношении C/I, как оно измерено мобильной станцией 6).

Мобильная станция 6 может одновременно принимать пилотные сигналы прямой линии от одной или более базовых станций 4 и выполняет измерение C/I по каждому принятому пилотному сигналу. Затем мобильная станция 6 выбирает лучшую базовую станцию 4, исходя из группы параметров, которые могут включать текущие и предыдущие измерения C/I. Информация управления скоростью форматируется в сообщение DRC, которое может доставляться базовой станции 4 по одному из нескольких вариантов.

В первом варианте мобильная станция 6 передает сообщение DRC, исходя из запрошенной скорости передачи данных. Запрошенная скорость передачи данных является самой высокой поддерживаемой скоростью, которая дает удовлетворительную производительность при данном отношении C/I, измеренном мобильной станцией 6. Из измерения C/I мобильная станция 6 сначала вычисляет максимальную скорость передачи данных, которая дает удовлетворительную производительность. Максимальная скорость передачи данных затем квантуется до одной из поддерживаемых скоростей и обозначается как запрошенная скорость передачи данных. Индекс скорости передачи данных, соответствующий запрошенной скорости передачи данных, передается выбранной базовой станции 4. Примерная группа поддерживаемых скоростей передачи данных и соответствующие индексы скоростей показаны в Таблице 1.

Во втором варианте, когда мобильная станция 6 передает выбранной базовой станции 4 указание качества прямой линии связи, мобильная станция 6 передает индекс C/I, который представляет собой квантованное значение измерения C/I. Измерение C/I может быть отображено в таблицу и ассоциировано с индексом C/I. Использование большего числа бит для представления индекса C/I делает возможным более мелкое квантование измерения C/I. Кроме того, отображение может быть линейным или предыскаженным. Для линейного отображения каждое инкрементное приращение индекса C/I представляет собой соответствующее увеличение в измеренном значении C/I. Например, каждый шаг индекса C/I может представлять увеличение на 2 дБ в измеренном значении C/I. Для предыскаженного отображения каждое инкрементное приращение индекса C/I может представлять разное увеличение измеренного значения C/I. Как пример, предыскаженное отображение может быть использовано для квантования измерения C/I таким образом, чтобы оно соответствовало кривой итоговой функции распределения (CDF) для распределения C/I, которая показана на Фиг.10.

Могут быть рассмотрены и другие варианты доставки информации управления скоростью от мобильной станции 6 базовой станции 4, и они находятся в пределах настоящего изобретения. Более того, использование другого числа бит для представления информации управления скоростью также находится в пределах настоящего изобретения. В большей части данного описания настоящее изобретение для простоты описано в контексте первого варианта, то есть использования сообщения DRC для доставки запрошенной скорости передачи данных.

В примерном варианте изобретения измерение C/I может быть выполнено для пилотного сигнала прямой линии связи методом, сходным с тем, который используется в системе CDMA.

Способ и устройство выполнения измерения C/I описано в заявке на патент США с серийным №08/722,763, озаглавленной "Способ и устройство измерения качества линии в системе связи с расширенным спектром", зарегистрированной 27 сентября 1996, права на которую переданы тому же правопреемнику, которому передано настоящее изобретение, и которая включена здесь в качестве аналога. В общем, измерение C/I для пилотного сигнала может быть получено сжатием принятого сигнала при помощи коротких PN кодов. Измерение C/I для пилотного сигнала может содержать неточности, если состояние канала изменилось между моментом измерения C/I и моментом реальной передачи данных. В настоящем изобретении использование бита FAC позволяет мобильным станциям 6 принять во внимание активность на прямой линии при определении запрашиваемой скорости передачи данных.

По другому варианту измерение C/I может быть выполнено для канала трафика прямой линии связи. Сигнал канала трафика сначала сжимается при помощи длинного PN кода и коротких PN кодов и раскрывается при помощи кода Уолша. Измерение C/I для сигналов по каналам данных может быть более точным, так как для передачи данных выделяется больший процент передаваемой мощности. Могут быть рассмотрены также и другие способы измерения мобильной станцией 6 отношения C/I принятого сигнала прямой линии, и они также находятся в объеме настоящего изобретения.

В примерном варианте изобретения сообщение DRC передается в первой половине временного интервала (см. Фиг.7А). Для примерного временного интервала 1,667 мс сообщение DRC содержит первые 1024 элемента или 0,83 мс временного интервала. Оставшиеся 1024 элемента времени используются базовой станцией 4 для демодуляции и декодирования сообщения. Передача сообщения DRC в более ранней части временного интервала позволяет базовой станции 4 декодировать сообщение DRC в том же временном интервале и, возможно, передать данные на запрошенной скорости передачи в непосредственно следующем за ним временном интервале. Короткая задержка обработки позволяет системе связи по настоящему изобретению быстро приспосабливаться к изменениям в рабочей обстановке.

В другом варианте изобретения запрошенная скорость передачи данных доставляется базовой станции 4 при помощи использования абсолютной ссылки и относительной ссылки. В этом варианте абсолютная ссылка, содержащая запрошенную скорость передачи данных, передается периодически. Абсолютная ссылка позволяет базовой станции 4 определить точную скорость передачи данных, запрошенную мобильной станцией 6. В течение каждого временного интервала между передачами абсолютных ссылок мобильная станция 6 передает базовой станции 4 относительную ссылку, которая указывает, является ли запрошенная для предстоящего временного интервала скорость передачи данных более высокой, более низкой или той же самой, что и для предыдущего временного интервала. Мобильная станция 6 передает абсолютную ссылку периодически. Периодическая передача индекса скорости передачи данных позволяет устанавливать известный уровень запрошенной скорости передачи данных и гарантирует то, что ошибочные приемы относительных ссылок не накапливаются. Использование абсолютных и относительных ссылок может снизить частоту передачи сообщений DRC базовой станции 4. Могут быть рассмотрены также и другие протоколы для передачи запрошенной скорости, и они находятся в пределах настоящего изобретения.

XVI. Канал доступа обратной линии связи

Канал доступа используется мобильной станцией 6 для передачи сообщений базовой станции 4 во время фазы регистрации. В примерном варианте изобретения канал доступа реализуется с использованием интервальной структуры, при этом мобильная станция 6 обращается к каждому интервалу в произвольном порядке. В примерном варианте изобретения канал доступа мультиплексируется по времени с каналом DRC.

В примерном варианте изобретения канал доступа передает сообщения в капсулах канала доступа. В примерном варианте изобретения формат кадра канала доступа идентичен формату, задаваемому стандартом IS-95, за исключением того, что разбиение производится на кадры по 26,67 мс вместо 20 миллисекундных кадров, задаваемых стандартом IS-95. Схема примерной капсулы канала доступа показана на Фиг.7В. В примерном варианте изобретения каждая капсула канала доступа 712 содержит преамбулу 722, одну или более капсул сообщения 724 и заполняющие биты 726. Каждая капсула сообщения 724 содержит поле длины сообщения (MSG LEN) 732, тело сообщения 734 и биты четности CRC 736.

XVII. Канал NACK обратной линии связи

В настоящем изобретении мобильная станция 6 передает сообщения NACK по каналу данных. Сообщение NACK генерируется для каждого пакета, принятого мобильной станцией 6 с ошибками. В примерном варианте изобретения сообщения NACK могут передаваться с использованием формата данных для передачи пропусков и сформированных в пачки сигналов, как описано в вышеупомянутом патенте США №5,504,773.

Хотя настоящее изобретение было описано в контексте протокола NACK, может быть рассмотрено также использование протокола АСК, и оно находится в пределах настоящего изобретения.

Предыдущее описание предпочтительных вариантов изобретения предоставлено, чтобы позволить любому человеку, являющемуся специалистом в данной области, понять или использовать настоящее изобретение. Специалистам в данной области с легкостью станут очевидными различные модификации этих вариантов, и определенные здесь общие принципы могут быть применены к другим вариантам без использования дара изобретательства. Таким образом, подразумевается, что настоящее изобретение не ограничивается показанными здесь вариантами, но должно соответствовать наиболее широкому объему, согласующемуся с описанными здесь принципами и новаторскими отличительными признаками.

Формула изобретения

1. Способ высокоскоростной передачи пакетных данных от, по меньшей мере, одной базовой станции к мобильной станции, по которому измеряют на мобильной станции группу параметров, связанных с сигналами прямой линии связи от, по меньшей мере, одной базовой станции, выбирают на мобильной станции выбираемую базовую станцию из, по меньшей мере, одной базовой станции на основе упомянутой группы параметров, посылают информационное сообщение регулирования по скорости от мобильной станции к выбранной базовой станции каждый временной интервал по обратной линии связи, принимают данные на мобильной станции от выбранной базовой станции со скоростью, соответствующей информационному сообщению регулирования скорости, если пакет данных направлен на мобильную станцию.

2. Способ по п.1, по которому упомянутые измерение, выбор и посылку выполняют в каждом временном интервале до тех пор, пока передача данных не будет завершена.

3. Способ по п.1, по которому упомянутое измерение выполняют с учетом принятого значения, бита активности в прямом направлении.

4. Способ по п.1, по которому упомянутые измерение, выбор и посылку выполняют в течение каждого временного интервала из множества временных интервалов.

5. Способ по п.4, по которому каждый из множества временных интервалов имеет заранее определенную фиксированную длительность.

6. Способ по п.5, по которому заранее определенная фиксированная длительность составляет приблизительно 1,67 миллисекунды.

7. Способ по п.1, по которому измерение пилотных сигналов выполняют на прямой линии связи от всех базовых станций в активной группе мобильной станции.

8. Способ по п.7, по которому дополнительную базовую станцию добавляют к активной группе мобильной станции на основании того, превышает ли мощность сигнала, принимаемого на мобильной станции от дополнительной базовой станции, заранее определенный порог.

9. Способ по п.7, по которому пилотные сигналы прямой линии связи принимаются в пилотных пачках импульсов, передаваемых от каждой из, по меньшей мере, одной базовой станции.

10. Способ по п.9, по которому пилотные пачки импульсов существуют в фиксированных интервалах и имеют фиксированную длительность.

11. Способ по п.10, по которому фиксированная длительность составляет шестьдесят четыре элемента.

12. Способ по п.9, по которому пилотные пачки импульсов существуют в каждом из множества временных интервалов, имеющих заранее определенную длину временного интервала.

13. Способ по п.12, по которому каждый из временных интервалов содержит две пилотные пачки импульсов, центрированных в конце первой и третьей четвертей каждого из временных интервалов.

14. Способ по п.1, по которому группа параметров включает в себя отношение C/I сигналов прямой линии связи.

15. Способ по п.1, по которому выбор основан на текущих и предыдущих отношениях C/I сигналов прямой линии связи.

16. Способ по п.1, по которому выбор основан на том, превышает ли уровень сигнала выбранной базовой станции уровень сигнала ранее выбранной базовой станции на величину запаздывания.

17. Способ по п.1, по которому выбор основан на том, превышает ли уровень сигнала выбранной базовой станции уровень сигнала ранее выбранной базовой станции для заранее выбранной длительности по времени.

18. Способ по п.1, по которому посылки выполняют путем покрытия сообщения запроса данных кодом Уолша, соответствующим выбранной базовой станции.

19. Способ по п.18, по которому код Уолша имеет длину 128 элементов.

20. Способ по п.1, по которому сообщение запроса данных указывает запрашиваемую скорость передачи данных.

21. Способ по п.20, по которому запрашиваемая скорость передачи данных является одной из множества поддерживаемых скоростей передачи данных.

22. Способ по п.21, по которому поддерживаемые скорости передачи данных выбирают в соответствии с итоговой функцией распределения отношения C/I в соте, внутри которой находятся мобильная станция и выбранная базовая станция.

23. Способ по п.1, по которому сообщение запроса данных указывает качество линии передачи.

24. Способ по п.1, по которому сообщение запроса данных занимает более раннюю часть временного интервала.

25. Способ по п.1, по которому прием выполняют не более чем от одной из, по меньшей мере, одной базовой станции в каждом временном интервале.

26. Способ по п.1, по которому прием выполняют с использованием ортогональных каналов Уолша.

27. Способ по п.26, по которому каждый ортогональный канал Уолша имеет фиксированную скорость передачи данных.

28. Способ по п.1, по которому прием выполняют с использованием квадратурной фазовой манипуляции.

29. Способ по п.1, по которому прием выполняют с использованием методов квадратурной амплитудной модуляции.

30. Способ по п.1, по которому данные принимают в пакетах данных.

31. Способ по п.30, по которому пакеты данных имеют фиксированный размер для всех скоростей передачи данных.

32. Способ по п.30, по которому пакеты данных принимаются в течение одного или более временных интервалов.

33. Способ по п.32, по которому первый временной интервал каждого пакета данных принимают с преамбулой.

34. Способ по п.32, по которому один или более временных интервалов имеют заранее определенную фиксированную длительность.

35. Способ по п.30, по которому каждый пакет данных содержит преамбулу.

36. Способ по п.35, по которому преамбула расширяется при помощи длинного ПШ кода.

37. Способ по п.35, по которому длина преамбулы основана на скорости передачи данных.

38. Способ по п.30, по которому каждый пакет данных содержит элементы данных, при этом каждый элемент данных идентифицируется последовательным номером.

39. Способ по п.38, по которому далее осуществляют передачу от мобильной станции сообщения отрицательного подтверждения (ОП) для элементов данных, неправильно принятых мобильной станцией.

40. Способ по п.39, по которому далее осуществляют повторную передачу упомянутых элементов данных, не принятых мобильной станцией в соответствии с сообщениями ОП.

41. Способ по п.1, по которому далее осуществляют посылку данных от мобильной станции всем базовым станциям в активной группе мобильной станции.

42. Способ высокоскоростной передачи пакетных данных от, по меньшей мере, одной базовой станции к мобильной станции в системе связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКРК), по которому передают пилотный сигнал от каждой из, по меньшей мере, одной базовой станции, измеряют на мобильной станции отношение C/I пилотных сигналов от, по меньшей мере, одной базовой станции, выбирают на мобильной станции выбираемую базовую станцию на основе группы параметров, посылают информационное сообщение регулирования по скорости от мобильной станции на выбранную базовую станцию, которая выбрана из, по меньшей мере, одной базовой станции, и передают пакет данных от выбранной базовой станции к мобильной станции со скоростью, соответствующей информационному сообщению регулирования скорости.

43. Способ по п.42, по которому далее выбирают мобильную станцию из множества мобильных станций на основе приоритета мобильной станции.

44. Способ по п.42, по которому далее выбирают мобильную станцию из множества мобильных станций на основе прогнозируемого определения оставшихся данных.

45. Способ по п.42, по которому передачу планируют планировщиком на основе приоритета мобильной станции.

46. Способ по п.42, по которому передачу пакета данных выполняют с использованием направленного луча.

47. Способ по п.42, по которому пилотный сигнал передают в виде множества пилотных пачек импульсов.

48. Способ по п.47, по которому пачки импульсов существуют в фиксированных интервалах и имеют фиксированную длительность.

49. Способ по п.48, по которому фиксированная длительность составляет шестьдесят четыре элемента.

50. Способ по п.47, по которому пилотные пачки импульсов существуют в фиксированных позициях в каждом из множества временных интервалов, имеющих фиксированную заранее определенную длину временного интервала.

51. Способ по п.50, по которому каждый из временных интервалов содержит две пилотные пачки импульсов, центрированные в конце первой и третьей четвертей каждого из временных интервалов.

52. Способ по п.50, по которому заранее определенная фиксированная длина составляет приблизительно 1,67 миллисекунды.

53. Способ по п.42, по которому выбранная базовая станция передает пакет данных одной мобильной станции в каждом временном интервале.

54. Способ по п.42, по которому выбранная базовая станция передает на равной или близкой к максимальной доступной для выбранной базовой станции мощности передачи.

55. Способ по п.42, по которому выбранная базовая станция передает, исходя из прогнозируемого определения оставшихся данных.

56. Способ по п.42, по которому упомянутые измерение, выбор и посылку выполняют в каждом временном интервале множества временных интервалов до тех пор, пока передача данных не будет завершена.

57. Способ по п.42, по которому информационное сообщение регулирования скорости указывает запрашиваемую скорость передачи данных и по которому скорость передачи данных равна запрашиваемой скорости передачи данных.

58. Способ по п.42, по которому информационное сообщение регулирования скорости указывает качество линии передачи.

59. Способ по п.42, по которому выбранная базовая станция передает данные одной мобильной станции в течение временного интервала.

60. Способ по п.42, по которому выбранная базовая станция переедает на равной или близкой к максимальной доступной для выбранной базовой станции мощности передачи.

61. Способ по п.42, по которому пакет данных передается в течение одного или более временных интервалов.

62. Способ по п.61, по которому один или более временных интервалов имеют заранее определенную фиксированную длительность.

63. Способ по п.62, по которому заранее определенная фиксированная длительность составляет приблизительно 1,67 миллисекунды.

64. Способ по п.61, по которому каждый пакет данных содержит элементы данных и где каждый элемент данных идентифицируется последовательным номером.

65. Способ по п.64, по которому далее осуществляют передачу от мобильной станции к выбранной базовой станции сообщения отрицательного подтверждения (ОП), идентифицирующего один или более элементов данных, неправильно принятых мобильной станцией.

66. Способ по п.65, по которому далее осуществляют повторную передачу упомянутых идентифицированных элементов данных в соответствии с сообщениями ОП.

67. Устройство высокоскоростной передачи пакетов данных от, по меньшей мере, одной базовой станции к мобильной станции, содержащее передатчик в каждой из, по меньшей мере, одной базовой станции, предназначенный для передачи сигналов прямой линии связи к мобильной станции, приемник в мобильной станции, выполненный с возможностью генерирования измерений отношения C/I сигналов прямой линии связи, контроллер в мобильной станции, выполненный с возможностью приема измерений отношения C/I, причем контроллер также выполнен с возможностью выбора выбираемой базовой станции из, по меньшей мере, одной базовой станции на основе измерений C/I, и передатчик в мобильной станции, выполненный с возможностью передачи информационного сообщения регулирования по скорости к выбранной базовой станции, при этом передатчик, содержащийся в выбранной базовой станции, передает данные со скоростью в соответствии с информационным сообщением регулирования скорости.

68. Устройство по п.67, в котором приемник выполнен с возможностью генерирования измерений отношения C/I в каждом временном интервале множества временных интервалов, в котором контроллер выполнен с возможностью выбора выбираемой базовой станции в каждом временном интервале, в котором передатчик, содержащийся в мобильной станции, выполнен с возможностью передачи информационного сообщения регулирования по скорости в каждом временном интервале.

69. Устройство по п.67, в котором приемник также выполнен с возможностью генерирования измерений отношения C/I с учетом принятого значения бита активности в прямом направлении.

70. Устройство по п.67, в котором передатчик, содержащийся в мобильной станции, далее содержит узел покрытий Уолша, выполненный с возможностью покрытия информационного сообщения регулирования скорости кодом Уолша, соответствующим выбранной базовой станции.

71. Устройство по п.67, в котором каждая из, по меньшей мере, одной базовой станции далее содержит очередь для хранения данных.

72. Способ высокоскоростной передачи пакетных данных от, по меньшей мере, одной базовой станции к мобильной станции, по которому измеряют на мобильной станции группу параметров, связанных с сигналами прямой линии связи от, по меньшей мере, одной базовой станции, выбирают на мобильной станции выбираемую базовую станцию из, по меньшей мере, одной базовой станции на основе упомянутой группы параметров, периодически посылают по обратной линии связи информационное сообщение регулирования по скорости от мобильной станции к выбранной базовой станции, принимают данные на мобильной станции от выбранной базовой станции со скоростью, соответствующей информационному сообщению регулирования скорости, если пакет данных направлен на мобильную станцию.

73. Устройство высокоскоростной передачи пакетных данных от, по меньшей мере, одной базовой станции к мобильной станции, содержащее средства для измерения на мобильной станции группы параметров, связанных с сигналами прямой линии связи от, по меньшей мере, одной базовой станции, средства для выбора на мобильной станции выбираемой базовой станции из, по меньшей мере, одной базовой станции на основе упомянутой группы параметров, средства для посылки по обратной линии связи в каждом временном интервале информационного сообщения регулирования по скорости от мобильной станции к выбранной базовой станции, средства для приема данных на мобильной станции от выбранной базовой станции со скоростью, соответствующей информационному сообщению регулирования скорости, если пакет данных направлен на мобильную станцию.

74. Устройство высокоскоростной передачи пакетных данных от, по меньшей мере, одной базовой станции к мобильной станции, содержащее средства для измерения на мобильной станции группы параметров, связанных с сигналами прямой линии связи от, по меньшей мере, одной базовой станции, средства для выбора на мобильной станции выбираемой базовой станции из, по меньшей мере, одной базовой станции на основе упомянутой группы параметров, средства для посылки по обратной линии связи в каждом временном интервале информационного сообщения регулирования по скорости от мобильной станции к выбранной базовой станции периодически по обратной линии связи, средства для приема данных на мобильной станции от выбранной базовой станции со скоростью, соответствующей информационному сообщению регулирования скорости, если пакет данных направлен на мобильную станцию.

75. Устройство высокоскоростной передачи пакетных данных от, по меньшей мере, одной базовой станции к мобильной станции в системе связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКРК), содержащее средства для передачи от базовой станции пилотного сигнала, средства для периодического приема на базовой станции информационного сообщения регулирования по скорости от мобильной станции, средства для выбора мобильной станции для передачи данных, средства для определения скорости передачи для передачи данных на основе информации о регулировании скорости, и средства для передачи пакетных данных от базовой станции на мобильную станцию со скоростью, соответствующей информационному сообщению регулирования скорости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19