Перемежение для мультиплексированных данных

Изобретение относится к системам связи с подвижными объектами. Технический результат заключается в усовершенствовании системы связи. Заявлено радиопередающее устройство, выполненное с возможностью связи стандарта множественного доступа с временным разделением каналов (МДВР), содержащее схему радиопередатчика и средство обработки для обработки цифровых сигналов для формирования модулированного сигнала для схемы радиопередатчика, причем средство обработки сконфигурировано с возможностью осуществления стека протоколов, имеющего физический уровень и уровень управления доступом к среде передачи над физическим уровнем, при этом уровень управления доступом к среде передачи обеспечивает множество транспортных каналов, которые объединяют и затем перемежают для формирования указанного модулированного сигнала, причем каждый транспортный канал сконфигурирован с возможностью обработки сигнала согласно множеству схем обработки, при этом конфигурация транспортного канала устанавливается во время установки вызова. 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системе связи с подвижными объектами.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Концепция транспортных каналов известна из UTRAN (сети радиодоступа универсальной системы мобильной связи). Каждый из этих транспортных каналов может переносить класс битов, имеющий различные требования к качеству обслуживания (КО, QoS). Множество транспортных каналов может быть мультиплексировано и послано в том же самом физическом канале.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является улучшение систем связи, использующих транспортные каналы, относительно предшествующего уровня техники.

Согласно настоящему изобретению, предложено радиопередающее устройство, содержащее схему радиопередатчика и средство обработки для обработки цифровых сигналов для формирования модулирующего сигнала для схемы радиопередатчика, причем средство обработки сконфигурировано с возможностью осуществления стека протоколов, имеющего физический уровень и уровень управления доступом к среде передачи, по физическому уровню, обеспечивают множество транспортных каналов, которые объединяют и затем перемежают для формирования указанного модулирующего сигнала.

Предпочтительно, устройство выполнено с возможностью связи стандарта (МДВР, TDMA) множественного доступа с временным разделением каналов и указанное перемежение выполняют с блоками данных, которые состоят из множества пакетов МДВР.

Предпочтительно, средство обработки выполняет перемежение указанных транспортных каналов до того, как их объединяют.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает систему связи с подвижными объектами согласно настоящему изобретению;

фиг. 2 - структурная схема подвижной станции;

фиг. 3 - структурная схема базовой приемопередающей станции;

фиг. 4 показывает структуру кадра, используемого в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения;

фиг. 5 показывает канал передачи пакетных данных в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения;

фиг. 6 показывает совместное использование радиоканала двумя полускоростными пакетными каналами в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения;

фиг. 7 показывает нижние уровни стека протоколов, используемого в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения;

фиг. 8 показывает генерацию радиосигнала с помощью первого варианта осуществления настоящего изобретения;

фиг. 9 показывает пакет данных, сгенерированный с помощью первого варианта осуществления настоящего изобретения;

фиг. 10 показывает генерацию радиосигнала с помощью второго варианта осуществления настоящего изобретения; и

фиг. 11 показывает часть процесса приема, адаптированного для приема сигналов, сформированных с помощью второго варианта осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения будет теперь описан посредством примера со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Обращаясь к 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 приемо-передающая станция 4 обслуживает ячейку 5. Однако множество ячеек может обслуживаться одной базовой приемо-передающей 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 коммутируемой телефонной сетью 7 общего пользования с помощью шлюзового центра 8 коммутации.

Аспект услуг передачи пакетных данных в данной сети включает в себя множество узлов 9, которые поддерживают услугу передачи пакетных данных (показан один), которые связаны с соответствующим множеством контроллеров 3a, 3b базовых станций. По меньшей мере один (шлюзовой) (межсетевой) узел 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.

Связь между подвижными станциями 6a, 6b и базовой приемо-передающей станцией 4 использует схему множественного доступа с временным разделением каналов (МДВР).

Обращаясь к 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 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. Антенну 101 присоединяют к радиочастотной подсистеме 102 для приема и передачи радиоволн.

Подсистема 103 ЦОС основной полосы частот присоединена к радиочастотной подсистеме 102 для приема от нее сигналов основной полосы частот и для посылки на нее сигналов модуляции основной полосы частот. Подсистема 103 ЦОС основной полосы частот включает в себя функции кодека (кодер-декодера), 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 направляет его на громкоговоритель 105. Акустические сигналы, обнаруженные микрофоном 106, предварительно усиливают с помощью аналоговой аудиоподсистемы 104 и посылают подсистеме 103 ЦОС основной полосы частот для кодирования.

Контроллер 107 управляет работой мобильного телефона. Он соединен с радиочастотной подсистемой 102 для доставки команд настройки в синтезатор частот и в подсистему 103 ЦОС основной полосы частот для доставки управляющих данных для передачи. Контроллер 107 работает согласно программе, хранящейся в памяти 110. Память 110 показывают отдельно от контроллера 107. Однако она может быть интегрирована с контроллером 107.

Устройство 108 отображения связано с контроллером 107 для приема данных управления, и клавиатура 109 связана с контроллером 107 для доставки на него сигналов, вводимых пользователем данных.

Батарея 111 связана 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, и с помощью прикладных программ, например, браузера WAP (протокола мобильной интерактивной связи с Интернет), используют возможности подвижной станции по передаче данных.

Вторая подвижная станция 6b сконфигурирована подобным образом.

Обращаясь к фиг.3 очень упрощенно, базовая приемо-передающая 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 приемо-передающей станции и синтезатор частот для настройки передатчика и приемника базовой приемо-передающей станции. Антенну 201 присоединяют к радиочастотной подсистеме 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 посылки на нее сигналов модуляции основной полосы частот. Подсистема 203 ЦОС основной полосы частот включает в себя функции кодека (кодер-декодера), которые известны из предшествующего уровня техники.

Интерфейс 204 контроллера базовых станций соединяет базовую приемо-передающую 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 в синтезатор частот и в подсистему ЦОС основной полосы частот для доставки управляющих данных для передачи. Контроллер 207 работает согласно программе, хранящейся в памяти 210.

Обращаясь к фиг. 4, каждый кадр МДВР, используемый для связи между подвижными станциями 6a, 6b и базовыми приемо-передающими станциями 4, содержит восемь 0,577 мс временных интервалов (слотов). Один «мультикадр из 26 кадров» содержит 26 кадров, и один «мультикадр из 51 кадра» содержит 51 кадр. Пятьдесят один «мультикадр из 26 кадров» или двадцать шесть «мультикадров из 51 кадра» 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, сопровождаемые 58 зашифрованными битами данных, 26-битной обучающей 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 частотной коррекции имеет те же самые хвостовые биты и защитный интервал. Однако ее полезная информация содержит фиксированную 142-битную последовательность. Пакет синхронизации подобен стандартному пакету, за исключением того, что зашифрованные данные уменьшены до двух синхроимпульсов по 39 битов, и обучающая последовательность заменена 64-битной последовательностью синхронизации. Наконец, пакет доступен 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 речевого трафика с коммутацией каналов схема формирования каналов такая же, как используется в GSM (глобальной системе связи с подвижными объектами).

Обращаясь к фиг. 5, полноскоростные каналы с коммутацией пакетов используют 12 радиоблоков из 4 слотов, распределенных по «мультикадру из 51 кадра». Неактивные слоты следуют за третьим, шестым, девятым и двенадцатым радиоблоками.

Обращаясь к фиг. 6, для полускоростных каналов с коммутацией пакетов, как выделенных, так и совместно используемых, слоты распределяют поочередно двум подканалам.

Подсистемы 103, 203 ЦОС основной полосы частот и контроллеры 107, 207 подвижных станций 6a, 6b и базовые приемо-передающие станции 4 сконфигурированы с возможностью осуществления двух стеков протоколов. Первый стек протоколов - для трафика с коммутацией каналов, и он по существу является тем же самым, который используется в обычных GSM системах. Второй стек протоколов - для трафика с коммутацией пакетов.

Обращаясь к 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 переупорядочение 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 на уровень 402 управления доступом к среде передачи.

Обращаясь к фиг. 8, данные, сформированные 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 формироваться 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 сконфигурирован с возможностью 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, и характера приложения или приложений 404a, 404b, 404c, которые выполняются.

Схемы 405a, 405b, 405c, 406a, 406b, 406c, 407a, 407b, 407c обработки - уникальные комбинации контроля с помощью циклического избыточного кода 405a, 406a, 407a, канального кодирования 405b, 406b, 407b и согласования скорости 405c, 406c, 407c. Эти уникальные схемы обработки называются «транспортными форматами». 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, полученная 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 обучающих 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 совместно используются, подвижным станциям необходимо знать, когда они имеют доступ к восходящей линии связи. Для этой цели, при работе с совместно используемыми каналами, каждый радиоблок нисходящей линии связи включает в себя флажки состояния восходящей линии связи. Этот флажок указывает для принимающей подвижной станции, может ли она начать отправку данных в следующем радиоблоке восходящей линии связи. Для совместимости с подвижными станциями стандарта GPRS (пакетная радиосвязь общего назначения) и EGPRS (расширенного стандарта пакетной радиосвязи общего назначения), флажки состояния восходящей линии связи предпочтительно занимают те же самые битовые позиции, как определено для стандарта EGPRS, например биты данных 150, 151, 168, 169, 171, 172, 174, 175, 177, 178 и 195 из каждого пакета, состоящего из 348 битов данных, 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 битовые позиции используются в различных пакетах, хотя полностью циклическим образом. Более конкретно, в цикле из четырех пакетов, биты 0, 51, 56, 57, 58 и 100 используются в первом пакете, биты 35, 56, 57, 58, 84 и 98 используются во втором пакете, биты 19, 56, 57, 58, 68 и 82 используются в третьем пакете и биты 3, 52, 56, 57, 58 и 66 используются в четвертом пакете.

Точно так же радиопакеты нисходящей линии связи включают в себя флажки состояния нисходящей линии связи для указания, для какой подвижной станции предназначен данный пакет. Эти флажки всегда имеют ту же самую позицию в пределах пакета так, чтобы принимающая подвижная станция могла легко определять их местонахождение. В предпочтительном варианте осуществления флажки восходящей линии связи и нисходящей линии связи имеют то же самое отображение на подвижные станции 6a, 6b.

Подвижная станция 6a, 6b, использующая совместно используемый подканал, имеет свой идентификатор, который используется для описанного выше управления доступом восходящей линии связи и нисходящей линии связи, при ее собственной передаче. Опять же, этот идентификатор расположен в заданной 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.

Обращаясь к 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 применим к передаче в соответствии с различным способом 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 способы модуляции и, следовательно, набор 501, 502 комбинаций транспортных форматов. Сигналы управления могут генерироваться в ответ на качество тракта или уровни перегрузки. Подвижная станция 6a, 6b может также односторонне принимать решение о том, какой способ модуляции использовать.

Обращаясь к фиг. 11, в приемной станции, будет ли она подвижной станцией 6a, 6b или базовой приемопередающей станцией 4, принятый сигнал используют в процессах 601, 602 демодуляции для каждого типа модуляции. Результаты процессов 601, 602 демодуляции анализируют 603, 604 для определения, какой способ модуляции используется, и затем индикатор комбинации транспортных форматов извлекают 605 из соответствующего выходного демодулированного сигнала и используют его для управления дополнительной обработкой сигнала.

Следует признать, что описанные выше варианты осуществления могут изменяться различным образом, не отступая от сущности и объема прилагаемой формулы изобретения.

1. Радиопередающее устройство, выполненное с возможностью связи стандарта множественного доступа с временным разделением каналов (МДВР), содержащее схему радиопередатчика и средство обработки для обработки цифровых сигналов для формирования модулированного сигнала для схемы радиопередатчика, причем средство обработки сконфигурировано с возможностью осуществления стека протоколов, имеющего физический уровень и уровень управления доступом к среде передачи над физическим уровнем, отличающееся тем, что уровень управления доступом к среде передачи обеспечивает множество транспортных каналов, которые объединяют и затем перемежают для формирования указанного модулированного сигнала, причем каждый транспортный канал сконфигурирован с возможностью обработки сигнала согласно множеству схем обработки, при этом конфигурация транспортного канала устанавливается во время установки вызова.

2. Радиопередающее устройство по п.1, отличающееся тем, что множество схем обработки включает в себя контроль с помощью циклического избыточного кода, канальное кодирование и согласование скорости.

3. Радиопередающее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что средство обработки выполняет перемежение указанных транспортных каналов до их объединения.

4. Радиопередающее устройство по пп.1, или 2, или 3, отличающееся тем, что содержит мультиплексор, предназначенный для мультиплексирования перемеженных данных, выдаваемых транспортным каналом, до передачи данных на физический уровень.

5. Радиопередающее устройство по п.4, отличающееся тем, что физический уровень содержит перемежитель для дополнительного перемежения сигнала, выдаваемого с уровня управления доступом к среде передачи.