Передача сигналов индикатора комбинации транспортных форматов
Изобретение относится к системе мобильной связи. Технический результат заключается в обеспечении системы, в которой могут использоваться переменные наборы конфигураций транспортных каналов. Способ передачи радиосигнала заключается в том, что обеспечивают стек протоколов, имеющий, по меньшей мере, физический уровень и уровень управления доступом к среде, включающий в себя множество транспортных каналов, которые мультиплексируют для выработки потока данных, переносимого сигналом физического уровня, причем каждый транспортный канал обрабатывают соответственно выбранным методом, при этом код, идентифицирующий указанные выбранные методы, включают в указанный поток данных. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 11 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к системе связи с подвижными объектами (системе мобильной связи).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Концепция транспортных каналов известна из UTRAN (Сети Радио Доступа Универсальной Системы Мобильной Связи). Каждый из этих транспортных каналов может переносить класс битов, имеющий различные требования к качеству обслуживания (QoS). Множество транспортных каналов может быть мультиплексировано и послано в том же физическом канале.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является обеспечение системы, в которой могут использоваться переменные наборы конфигураций транспортных каналов.
Согласно настоящему изобретению предложен способ передачи радиосигнала, заключающийся в том, что обеспечивают стек протоколов, который имеет по меньшей мере физический уровень и уровень управления доступом к среде, который включает в себя множество транспортных каналов, мультиплексированных для выработки сигнала физического уровня, каждый транспортный канал обрабатывают соответственно выбранным методом, причем код, идентифицирующий указанные выбранные методы, включает указанный сигнал физического уровня.
Согласно настоящему изобретению также предложен радиопередатчик, содержащий радиопередающую схемотехнику и обрабатывающее средство, причем обрабатывающее средство конфигурировано для обеспечения стека протоколов, имеющего по меньшей мере физический уровень и уровень управления доступом к среде, который включает в себя множество транспортных каналов, мультиплексированных для выработки сигнала физического уровня, каждый транспортный канал обрабатывают соответственно выбранным методом, причем обрабатывающее средство конфигурировано так, чтобы включать код, идентифицирующий указанные выбранные способы, в указанный сигнал физического уровня.
Предпочтительно, чтобы указанный сигнал физического уровня содержал сигнал TDMA, а указанный код передавали в заранее определенных местоположениях. Кроме того, предпочтительно, чтобы указанный код был распределен по множеству пакетов, например по пакетам, содержащим один радиоблок.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - система связи с подвижными объектами согласно настоящему изобретению;
Фиг.2 - структурная схема подвижной станции;
Фиг.3 - структурная схема базовой приемопередающей станции;
Фиг.4 - структура кадра, используемого в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.5 - канал передачи пакетных данных в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.6 - совместное использование радиоканала двумя полускоростными пакетными каналами в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.7 - нижние уровни стека протоколов, используемого в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.8 - генерация радиосигнала по первому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.9 - пакет данных, сгенерированный по первому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.10 - генерация радиосигнала по второму варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.11 - часть процесса приема, адаптированного для приема сигналов, сгенерированных по второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения описан ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Как представлено на Фиг.1, мобильная телефонная сеть 1 содержит множество центров коммутации, которые включают в себя первый и второй центры 2a, 2b коммутации. Первый центр 2a коммутации связан с множеством контроллеров базовых станций, которые включают в себя первый и второй контроллеры 3a, 3b базовых станций. Второй центр 2b коммутации подобным образом связан с множеством контроллеров базовых станций (не показаны).
Первый контроллер 3a базовых станций связан и управляет базовой приемопередающей станцией 4 и множеством других базовых приемопередающих станций. Второй контроллер 3b базовых станций подобным образом связан и управляет множеством базовых приемопередающих станций (не показаны).
В настоящем примере каждая базовая приемопередающая станция обслуживает соответствующую ячейку (соту). Таким образом, базовая приемопередающая станция 4 обслуживает ячейку 5. Однако множество ячеек может обслуживаться одной базовой приемопередающей станцией посредством направленных антенн. Множество подвижных станций 6a, 6b расположено в ячейке 5. Следует признать, что количество подвижных станций и их идентификаторы в любой заданной ячейке изменяются со временем.
Мобильная телефонная сеть 1 связана с телефонной коммутируемой сетью 7 общего пользования с помощью шлюза - центра 8 коммутации.
Аспект услуг передачи пакетных данных в данной сети включает в себя множество узлов 9 (показан один), поддерживающих услугу передачи пакетных данных и связанных с соответствующим множеством контроллеров базовых станций 3a, 3b. По меньшей мере один межсетевой узел (шлюз) 10, который поддерживает услугу передачи пакетных данных, соединяет каждый узел 10, поддерживающий услугу пакетной передачи данных, с Интернет 11.
Центры 3a, 3b коммутации и узлы 9, поддерживающие услугу передачи пакетных данных, имеют доступ к домашнему регистру 12 местоположения.
Для связи между подвижными станциями 6a, 6b и базовой приемопередающей станцией 4 используют схему множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA).
Как представлено на фиг.2, первая подвижная станция 6a содержит антенну 101, радиочастотную подсистему 102, подсистему 103 цифровой обработки сигналов (ЦОС, DSP) основной полосы частот, аналоговую аудиоподсистему 104, громкоговоритель 105, микрофон 106, контроллер 107, жидкокристаллический дисплей 108, клавиатуру (кнопочный номеронабиратель) 109, память 110, батарею 111 и схему 112 источника питания.
Радиочастотная подсистема 102 содержит схемы промежуточной частоты и радиочастоты передатчика и приемника мобильного телефона и синтезатор частот для настройки передатчика и приемника подвижной станции. Антенна 101 связана с радиочастотной подсистемой 102 для приема и передачи радиоволн.
Подсистема 103 ЦОС основной полосы частот связана с радиочастотной подсистемой 102 для приема от нее сигналов основной полосы частот и для передачи на нее сигналов модуляции основной полосы частот. Подсистема 103 ЦОС основной полосы частот включает в себя функциональные возможности кодекса, которые известны из предшествующего уровня техники.
Аналоговая аудиоподсистема 104 соединена с подсистемой 103 ЦОС основной полосы частот и принимает от нее демодулированный аудиосигнал. Аналоговая аудиоподсистема 104 усиливает демодулированный аудиосигнал и подает его на громкоговоритель 105. Акустические сигналы, обнаруженные микрофоном 106, предварительно усиливают с помощью аналоговой аудиоподсистемы 104 и посылают подсистеме 4 ЦОС основной полосы частот для кодирования.
Контроллер 107 управляет работой мобильного телефона. Он связан с радиочастотной подсистемой 102 для выдачи команд настройки синтезатору частот и подсистеме 103 ЦОС основной полосы частот и для выдачи управляющих данных для передачи. Контроллер 107 работает согласно программе, хранящейся в памяти 110. Память 110 показана отдельно от контроллера 107. Однако она может быть объединена с контроллером 107.
Устройство 108 отображения связано с контроллером 107 для приема данных управления, и клавиатура 109 связана с контроллером 107 для выдачи на него сигналов вводимых пользователем данных.
Батарея 111 соединена со схемой 112 источника питания, которая обеспечивает регулируемую мощность с различными напряжениями, используемыми компонентами мобильного телефона.
Контроллер 107 программируют для управления подвижной станцией для голосовой связи и передачи данных, а также прикладными программами, например, браузера WAP, которые задействуют возможности подвижной станции по передаче данных.
Вторая подвижная станция 6b сконфигурирована подобным образом.
Как представлено на Фиг.3, в упрощенном виде базовая приемопередающая станция 4 содержит антенну 201, радиочастотную подсистему 202, подсистему 203 ЦОС (цифровой обработки сигнала) основной полосы частот, интерфейс 204 контроллера базовых станций и контроллер 207.
Радиочастотная подсистема 202 содержит схемы промежуточной частоты и радиочастоты передатчика и приемника базовой приемопередающей станции и синтезатора частот для настройки передатчика и приемник базовой приемопередающей станции. Антенна 201 связана с радиочастотной подсистемой 202 для приема и передачи радиоволн.
Подсистема 203 ЦОС основной полосы частот соединена с радиочастотной подсистемой 202 для приема от нее сигналов основной полосы частот и для того, чтобы посылать к ней сигналы модуляции основной полосы частот. Подсистема 203 ЦОС основной полосы частот включает в себя функциональные особенности кодекса, которые известны из уровня техники.
Интерфейс 204 контроллера базовых станций соединяет базовую приемопередающую станцию 4 с управляющим контроллером 3a базовых станций.
Контроллер 207 управляет работой базовой приемопередающей станции 4. Он присоединен к радиочастотной подсистеме 202 для доставки команд настройки к синтезатору частот и к подсистеме ЦОС основной полосы частот для доставки управляющих данных для передачи. Контроллер 207 работает согласно программе, хранящейся в памяти 210.
На Фиг.4 представлено, что каждый кадр TDMA, используемый для связи между подвижными станциями 6a, 6b и базовыми приемопередающими станциями 4, содержит восемь 0,577 мс канальных интервалов (слотов). «Мультикадр 26» содержит 26 кадров, а «мультикадр 51» содержит 51 кадр. Пятьдесят один «мультикадр 26» или двадцать шесть «мультикадр 51» составляют один суперкадр. Наконец, гиперкадр содержит 2048 суперкадров.
Формат данных в пределах временных слотов изменяется согласно функции временных слотов. Стандартный пакет, т.е. временной слот, содержит три хвостовых бита, за которыми следуют 58 зашифрованных битов данных, 26-битной подготовительной последовательностью, другой последовательностью из 58 зашифрованных битов данных и дополнительными тремя хвостовыми битами. Защитный интервал, равный восьми с четвертью продолжительностей битов, обеспечивают в конце пакета. Пакет подстройки частоты имеет те же самые хвостовые биты и защитный интервал. Однако ее полезная нагрузка содержит фиксированную 142-битную последовательность. Пакет синхронизации подобен стандартному пакету за исключением того, что зашифрованные данные уменьшены до двух синхроимпульсов по 39 битов, а подготовительная последовательность заменена 64-битной последовательностью синхронизации. Наконец, пакет доступа содержит восемь начальных хвостовых битов, сопровождаемых 41-битной последовательностью синхронизации, 36 битами зашифрованных данных и еще тремя хвостовыми битами. В этом случае защитный интервал имеет длину 68,25 битов.
При использовании для речевого трафика с коммутацией каналов схема формирования каналов такая же, как используется в GSM (глобальной системе связи с подвижными объектами).
Как представлено на Фиг.5, полноскоростные каналы с пакетной коммутацией используют 12 радиоблоков из 4 слотов, распределенных по «мультикадру 51». Неактивные слоты следуют за третьим, шестым, девятым и двенадцатым радиоблоками.
Как представлено на Фиг. 6, для полускоростных каналов с пакетной коммутацией, как выделенных, так и разделенных, слоты распределяют поочередно двум подканалам.
Подсистемы 103, 203 ЦОС основной полосы частот и контроллеры 107, 207 подвижных станций 6a, 6b и базовые приемопередающие станции 4 конфигурируют для обеспечения двух стеков протоколов. Первый стек протоколов предназначен для трафика с коммутацией каналов, и он по существу является тем же самым, который используется в обычных GSM системах. Второй стек протоколов предназначен для трафика с пакетной коммутацией.
Как представлено на Фиг. 7, уровнями, соответствующими радиолинии между подвижной станцией 6a, 6b и контроллером базовых станций 4, являются уровень 401 управления радиолинии, уровень 402 управления доступом к среде передачи и физический уровень 403.
Уровень 401 управления радиолинии имеет два режима: прозрачный и непрозрачный. В прозрачном режиме данные просто передают вверх или вниз через уровень управления радиолинии без модификации.
В непрозрачном режиме уровень 401 управления радиолинии обеспечивает настройку линии и создает блоки данных из элементов данных, принятых от более высоких уровней, сегментируя или объединяя (сцепляя) элементы данных по мере необходимости, и выполняет обратный процесс для данных, которые передают в стек. Он также отвечает за обнаружение потерянных блоков данных или переупорядочивание блоков данных для восходящей передачи их содержимого в зависимости от того, используется ли режим подтверждения. Этот уровень может также обеспечивать исправление ошибки с помощью повторного запроса в режиме подтверждения.
Уровень 402 управления доступом к среде передачи отвечает за распределение блоков данных от уровня 401 управления радиолинии для настройки транспортных каналов и передачи принятых радиоблоков от транспортных каналов к уровню 403 управления радиолинии.
Физический уровень 403 отвечает за создание передаваемых радиосигналов из данных, проходящих через транспортные каналы, и передачу принятых данных через правильный транспортный канал к уровню 402 управления доступом к среде передачи.
Как представлено на Фиг.8, данные, сгенерированные приложениями 404a, 404b, 404c, продвигают вниз по стеку протоколов к уровню 402 управления доступом к среде передачи. Данные от приложений 404a, 404b, 404c могут принадлежать любому из множества классов, для которых требуются различные показатели качества обслуживания. Данные, принадлежащие множеству классов, могут генерироваться одним приложением. Уровень 402 управления доступом к среде передачи направляет данные от приложений 404a, 404b, 404c к различным транспортным каналам 405, 406, 407 в соответствии с классом, которому они принадлежат.
Каждый транспортный канал 405, 406, 407 может быть конфигурирован для обработки сигналов согласно множеству схем 405a, 405b, 405c, 406a, 406b, 406c, 407a, 407b, 407c обработки. Конфигурацию транспортных каналов 405, 406, 407 устанавливают во время установки вызова на основе возможностей подвижной станции 6a, 6b и сети, а также характера выполняемых приложения или приложений 404a, 404b, 404c.
Схемы 405a, 405b, 405c, 406a, 406b, 406c, 407a, 407b, 407c обработки представляют собой уникальные комбинации контроля с помощью циклического избыточного кода 405a, 406a, 407a канального кодирования 405b, 406b, 407b и согласования 405c, 406c, 407c скорости. Эти уникальные схемы обработки в дальнейшем будут упоминаться как «транспортные форматы». Схема 405d, 406d, 407d перемежения может быть выбрана для каждого транспортного канала 405, 406, 407. Таким образом, различные транспортные каналы могут использовать различные схемы перемежения и в альтернативных вариантах осуществления различные схемы перемежения могут использоваться в разное время тем же самым транспортным каналом.
Объединенная скорость передачи данных, выработанная для транспортных каналов 405, 406, 407, не должна превышать скорость физического канала или каналов, распределенных для подвижной станции 6a, 6b. Это устанавливает предел на комбинации транспортных форматов, которые могут быть разрешены. Например, если существуют три транспортных формата TF1, TF2, TF3 для каждого транспортного канала, то следующие комбинации могут быть допустимыми:
TF1 TF1 TF2
TF1 TF3 TF3,
но не
TF1 TF2 TF2
TF1 TF1 TF3
Данные, выводимые с помощью процессов перемежения транспортных каналов, мультиплексируют с помощью процесса 410 мультиплексирования и затем подвергают дополнительному перемежению 411.
Индикаторы комбинации транспортных форматов генерируют с помощью процесса 412 генерации индикатора комбинации транспортных форматов из информации от уровня управления доступом к среде передачи и кодируют с помощью процесса 413 кодирования. Индикатор комбинации транспортных форматов вставляют в поток данных с помощью процесса вставки индикатора комбинации транспортных форматов после дополнительного перемежения 411. Индикатор комбинации транспортных форматов распределяют по одному радиоблоку с помощью размещения его частей в фиксированных позициях в каждом пакете, в данном примере - с обеих сторон от подготовительных символов (Фиг.9). Законченный индикатор комбинации транспортных форматов поэтому появляется в фиксированных интервалах, т.е. блоках длиной 20 мс. Это позволяет гарантировать обнаружение индикатора комбинации транспортных форматов, когда используются различные типы перемежения, например диагональное перемежение по 8 пакетам и прямоугольное перемежение по 4 пакетам. Так как индикатор комбинации транспортных форматов не зависит от изменяющегося перемежения, он может быть легко обнаружен приемной станцией и использоваться для управления обработкой принятых данных.
Расположение данных для каждого транспортного канала в пределах мультиплексированного битового потока может определяться принимающей станцией из индикатора комбинации транспортных форматов и знания процесса мультиплексирования, который является детерминированным.
Ранее физический канал или подканал выделяли для конкретной подвижной станции для конкретного вызова. Когда физические каналы и подканалы используются совместно, подвижным станциям необходимо знать, когда они имеют доступ к каналу связи. Для этой цели при работе с совместно используемыми каналами каждый блок обратного радиоканала включает в себя флажки состояния прямого канала связи. Этот флажок указывает для принимающей подвижной станции, может ли она начать отправлять данные в следующем радиоблоке обратного канала связи. Для совместимости с подвижными станциями стандарта GPRS (пакетная радиосвязь общего назначения) и EGPRS (расширенного стандарта пакетной радиосвязи общего назначения) флажки состояния обратного канала связи предпочтительно занимают те же самые разрядные позиции, как определено для стандарта EGPRS, например информационные разряды 150, 151, 168, 169, 171, 172, 174, 175, 177, 178 и 195 из каждого пакета, состоящего из 348 информационных разрядов, когда используется модуляция 8PSK (фазовая манипуляция с восьмиричными фазовыми сигналами). Когда используется модуляция GMSK (гауссовская манипуляция с минимальным частотным сдвигом), ситуация становится сложнее из-за того, что различные разрядные позиции используются в различных пакетах, хотя полностью циклическим образом. Более конкретно, в цикле из четырех пакетов биты 0, 51, 56, 57, 58 и 100 используют в первом пакете, биты 35, 56, 57, 58, 84 и 98 используют во втором пакете, биты 19, 56, 57, 58, 68 и 82 используют в третьем пакете и биты 3, 52, 56, 57, 58 и 66 используют в четвертом пакете.
Точно также пакеты прямого радиоканала включают в себя флажки состояния прямого канала для указания, для какой подвижной станции предназначен данный пакет. Эти флажки всегда имеют ту же самую позицию в пределах пакетов так, чтобы принимающая подвижная станция могла легко определять их местонахождение. В предпочтительном варианте осуществления флажки обратного и прямого канала имеют то же самое размещение в отношении подвижных станций 6a, 6b.
Подвижная станция 6a, 6b, использующая разделенный подканал, включает в себя ее идентификатор, который используется для описанного выше управления доступом обратного канала связи и прямого канала связи, при ее собственной передаче. Опять же этот идентификатор расположен в заранее определенной позиции в пределах каждого пакета. Хотя сеть будет в общем случае знать идентификацию передающей подвижной станции 6a, 6b, потому что она запланировала эту передачу, искажение передач от базовой приемопередающей станции может привести к неправильной передаче от подвижной станции. То, что канал включает в себя идентификатор таким образом, дает возможность базовой приемопередающей станции идентифицировать передающую подвижную станцию из принятого сигнала и затем декодировать текущий блок, начиная со считывания индикатора комбинации транспортных форматов и затем выбирая правильный процесс декодирования транспортного канала, в зависимости от идентификации передающей подвижной станции 6a, 6b и декодированного индикатора комбинации транспортных форматов.
Как представлено на Фиг.10, в другом варианте осуществления уровень 402 управления доступом к среде передачи может поддерживать множество активных наборов 501, 502 комбинаций транспортных форматов. Каждый набор 501, 502 комбинаций транспортных форматов соответствует передаче в соответствии с различной методикой модуляции, например GMSK и 8PSK. Все активные наборы 501, 502 комбинаций транспортных форматов устанавливают при установке вызова.
Сигналы в канале управления от сети к подвижной станции 6a, 6b заставляют подвижную станцию 6a, 6b переключать методы модуляции и, следовательно, набор 501, 502 комбинаций транспортных форматов. Сигналы управления могут генерироваться в ответ на качество пути или уровни перегрузки. Подвижная станция 6a, 6b может также односторонне принимать решение о том, какую методику модуляции использовать.
Как представлено на Фиг.11, в приемной станции, будет ли она подвижной станцией 6a, 6b или базовой приемопередающей станцией 4, принятый сигнал передают к процессам 601, 602 демодуляции для каждого типа модуляции. Результаты процессов 601, 602 демодуляции анализируют 603, 604 для определения, какая используется методика модуляции, и затем индикатор комбинации транспортных форматов извлекают 605 из соответствующего выходного демодулированного сигнала и используют его для управления дополнительной обработкой сигнала.
Очевидным является, что описанные выше варианты осуществления могут быть изменены различным образом, не отступая от объема нижеследующей формулы изобретения.
1. Способ передачи радиосигнала, заключающийся в том, что обеспечивают стек протоколов, имеющий, по меньшей мере, физический уровень (403) и уровень (402) управления доступом к среде, включающий в себя множество транспортных каналов (405, 406, 407), которые мультиплексируют для выработки потока данных, переносимого сигналом физического уровня, причем каждый транспортный канал (405, 406, 407) обрабатывают соответственно выбранным методом, отличающийся тем, что код, идентифицирующий указанные выбранные методы, включают в указанный поток данных.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный сигнал физического уровня содержит сигнал TDMA и указанный код передают в заранее определенных местоположениях в потоке данных.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанный код распределяют по множеству пакетов.
4. Радиопередатчик, содержащий радиопередающую схемотехнику (102; 202) и обрабатывающие средства (103, 107; 203, 207), причем обрабатывающие средства (103, 107; 203, 207) конфигурированы для обеспечения стека протоколов, имеющего по меньшей мере физический уровень (403) и уровень (402) управления доступом к среде, который включает в себя множество транспортных каналов (405, 406, 407), мультиплексированных для выработки потока данных, переносимого сигналом физического уровня, причем каждый транспортный канал (405, 406, 407) обрабатывают соответственно выбранным методом, отличающийся тем, что обрабатывающие средства (103, 107; 203, 207) конфигурированы так, чтобы включать в указанный поток данных код, идентифицирующий указанные выбранные методы.
5. Радиопередатчик по п.4, отличающийся тем, что указанный сигнал физического уровня содержит сигнал TDMA и указанный код, причем указанный код передают в заранее определенных местоположениях в потоке данных.
6. Радиопередатчик по п.5, отличающийся тем, что указанный код распределен по множеству пакетов.
