Регулирование мощности передачи по информационному каналу прямой линии связи

Изобретение относится к сетям радиосвязи. В частности, к способам и устройствам регулирования мощности передачи. Мощность передачи по прямой линии связи в абонентский терминал в составе системы радиосвязи, содержащей множество лучей, регулируют посредством того, что определяют исходный уровень мощности, P_baseline, по принятому действующему отношению сигнала к шуму (SNR) в контрольном канале; определяют пороговое значение мощности, P_margin, по выявленной чувствительности к помехам; определяют поправку уровня мощности, P_correction, по выявленному коэффициенту пакетных ошибок (PER); и устанавливают P_transmit, по P_baseline, P_margin И P_correction. Например, P_transmit МОЖНО установить на уровень мощности, который по существу равен сумме P_baseline, P_margin и P_correction. Определение каждой компоненты, P_baseline, P_margin и P_correction, можно выполнять с помощью независимо действующих цепей обратной связи или процессов. Техническим результатом является ослабление помех при одновременной экономии мощности передачи, особенно, в составе систем с ограниченными энергетическими потенциалами. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Датой конвекционного приоритета настоящего изобретения является 25 октября 2001 г. В соответствии с датой подачи предварительной заявки на патент № 60/335749, поданной под названием «Система и способ регулирования мощности передачи по информационному каналу прямой линии связи» в США и целиком включенной в настоящую заявку путем отсылки.

Настоящее изобретение в основном относится к сетям радиосвязи. В частности, настоящее изобретение к способам и устройствам регулирования мощности передачи.

Существует множество систем радиосвязи с несколькими направленными линиями связи. Одним из соответствующих примеров является спутниковая система связи. Другим примером является сотовая система связи.

Спутниковая система связи содержит, по меньшей мере, один спутник, чтобы ретранслировать радиосигналы от узловых станций к абонентским терминалам и наоборот. Узловые станции обеспечивают линии связи для соединения абонентского терминала с другими абонентскими терминалами или абонентами других систем связи, например, коммутируемых телефонных сетей общественного пользования (PSTN). Абонентский терминал может быть стационарным или мобильным и может находиться вблизи узловой станции или вдали от нее.

Спутник может принимать сигналы от абонентского терминала или передавать в него сигналы только при условии, что абонентский терминал находится в пределах зоны обслуживания спутника. Зона обслуживания спутника представляет собой географический район на поверхности земли, охватываемый спутниковой системой связи. У некоторых спутниковых систем связи зона обслуживания спутника географически поделена на «лучи» за счет применения лучеобразующих антенн. Каждый луч охватывает определенный географический район в пределах зоны обслуживания спутника.

Некоторые спутниковые системы связи используют сигналы с расширенным спектром многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) в соответствии с патентом США № 4901307 "Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters", выданным 13 февраля 1990 г., и патентом США № 5691174 "Method and Apparatus for Using Full Spectrum Transmitted Power in a Spread Spectrum Communication System for Tracking Individual Recipient Phase Time and Energy", выданным 25 ноября 1997 г., права на которые переданы патентовладельцу настоящего изобретения и включены в настоящее описание путем отсылки.

В США Ассоциация промышленности средств коммуникации унифицировала способ мобильной связи CDMA стандартом TIA/EIA/IS-95-A "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System" («Стандарт совместимости мобильных станций с базовыми станциями в двухмодовой широкополосной сотовой системе связи с расширенным спектром»), обозначенным в настоящем описании IS-95. Стандарт TIA/EIA IS-98 содержит описание комбинированных систем AMPS (перспективная служба радиотелефонной связи с подвижными объектами) и CDMA. Описания других систем связи содержатся в стандартах IMT-2000/UM (Международная система мобильной связи - 2000 / Универсальная система мобильной связи), стандартах, относящихся к системам, называемым широкополосной CDMA (WCDMA), cdma2000 (например, стандартах на cdma2000 1x или 3x) или TD-SCDMA.

Сотовая связь также может использовать систему CDMA. Но вместо приема сигналов от узловых станций, которые ретранслируются, по меньшей мере, через один спутник, абонентские терминалы принимают сигналы от стационарной базовой станции, обслуживающей несколько секторов, каждый из которых соответствует конкретному географическому району, аналогично ситуации с наличием нескольких лучей.

Узловые станции и базовые станции передают информацию в виде радиосигналов в абонентские терминалы по каналам прямой линии связи. Данные радиосигналы требуется передавать с уровнями мощности, достаточными для превышения над шумами и помехами, чтобы осуществлять передачу информации в установленных пределах коэффициентов ошибок. При этом данные радиосигналы следует передавать с уровнями мощности, которые должны быть не слишком высокими, чтобы не создавать помех связи с участием других абонентских терминалов. В контексте данной проблемы узловые и базовые станции используют способы динамического регулирования мощности в прямой линии связи, чтобы обеспечить соответствующие уровни мощности передачи в прямой линии связи. Традиционные способы регулирования мощности в прямой линии связи используют приемы обратной связи, в соответствии с которыми абонентские терминалы поддерживают с узловыми станциями и базовыми станциями обратную связь, которая определяет регулировки мощности передачи в прямой линии связи. Например, один из данных приемов заключается в том, что абонентский терминал определяет отношения сигнала к шуму (SNR) для информационных сигналов, принимаемых по прямой линии связи. На основании указанных найденных SNR абонентский терминал передает команды, которые предписывают узловой станции или базовой станции либо повысить, либо снизить мощность передачи информационных сигналов, передаваемых в абонентский терминал.

Данные команды называют командами усиления/ослабления, поскольку они предписывают повысить или снизить мощность. Команды усиления/ослабления передаются в узловую или базовую станцию по каналу управления повышением и снижением мощности. Данный канал обычно реализуют «вшиванием» команд усиления/ослабления в кадры данных абонентского терминала, которые передаются в узловую или базовую станцию. Данное прошивание может ограничить информационные скорости, с которыми абонентские терминалы передают информацию в узловые и базовые станции. Кроме того, прошитые каналы могут быть не столь надежны, поскольку вшитые команды могут приводить к повышению коэффициента битовых ошибок при данном отношении сигнала к шуму.

Кроме передачи команд усиления/ослабления, абонентские терминалы обычно передают информацию других типов в узловые и базовые станции. Например, многие абонентские терминалы периодически передают различные замеры мощности и замеры шумов для обеспечения таких функций, как «переключение» между лучами при действующем соединении. Чтобы исключить снижение надежности передачи команд регулирования мощности, ограничивающих информационную скорость, в узловых и базовых станциях целесообразно использовать указанные передаваемые замеры для регулирования уровней мощности передачи в прямой линии связи.

Кроме того, целесообразно экономить мощность передачи в прямой линии связи. Поскольку в спутниковых и сотовых системах связи применяется несколько лучей, то передаваемые сигналы, принимаемые абонентскими терминалами в конкретном луче, чувствительны к помехам от передаваемых сигналов, предназначенных для соседних лучей. Чувствительность абонентского терминала к помехам зависит от его близости к соседним лучам. А именно, чем ближе абонент или абонентский терминал к соседнему лучу, тем более чувствителен абонент к помехам от соседних лучей.

В спутниковой системе связи с нестационарными спутниками географическая область, охватываемая данным спутником, постоянно изменяется. В результате абонентский терминал, расположенный в пределах определенного луча определенного спутника в один момент времени, может впоследствии оказаться в пределах другого луча этого же спутника или в пределах другого луча другого спутника. Более того, поскольку спутниковая связь является беспроводной, то абонентский терминал может перемещаться без ограничений. В результате абонентские терминалы обычно изменяют свое местоположение в пределах луча в процессе приема сигналов, передаваемых по каналам прямой линии связи. Соответственно, чувствительность абонентских терминалов к помехам может со временем изменяться.

Один из способов ослабления помех, принимаемых абонентскими терминалами, заключается в том, чтобы повышать мощность сигналов, которые передаются спутниками и/или сотовыми базовыми станциями в абонентские терминалы, на пороговое значение мощности. Однако ввиду возможности изменения чувствительности абонентских терминалов к помехам, у данного способа есть такой недостаток, как расходование мощности на абонентов, которые не настолько чувствительны к помехам, как остальные. Кроме того, данный способ может приводить к созданию дополнительных помех другим абонентским терминалам.

В соответствии с вышеизложенным аналогично случаю исключения абонентских терминалов, нуждающихся в передаче команд регулирования мощности с обратной связью, существует потребность в способах ослабления помех при одновременной экономии мощности передачи, особенно в составе систем с ограниченными энергетическими потенциалами.

Настоящее изобретение относится к устройствам и способам регулирования мощности передачи, P_transmit, по прямой линии связи в абонентский терминал в системе радиосвязи с множеством лучей. Системы и способы определяют исходный уровень мощности, P_baseline, по принятому отношению сигнала к шуму (SNR) в контрольном канале; определяют пороговое значение мощности, P_margin, по выявленной чувствительности к помехам; определяют поправку уровня мощности, P_correction, по выявленному коэффициенту пакетных ошибок (PER); устанавливают P_transmit, по P_baseline, P_margin и P_correction. Например, P_transmit можно установить на уровень мощности, который, по существу, равен сумме P_baseline, P_margin и P_correction. Определение каждой из перечисленных составляющих можно выполнить с использованием независимо функционирующих контуров или процессов управляющих.

Определение P_baseline может содержать этапы, заключающиеся в том, что вычисляют сдвиг уровня мощности, P_o, и суммируют P_o с уровнем мощности передачи в контрольном канале. Определение чувствительности абонентского терминала к помехам может содержать этап, заключающийся в том, что от абонентского терминала принимают совокупность замеров мощности сигнала.

Определение поправки уровня мощности, P_correction, может содержать этап, заключающийся в том, что выявляют коэффициент пакетных ошибок (PER) для абонентского терминала. Определение P_correction может содержать этапы, заключающиеся в том, что повышают P_correction, если выявленное значение PER больше заданного значения PER, и уменьшают P_correction, если выявленное значение PER меньше заданного значения PER.

Каждый из упомянутых замеров мощности сигнала соответствует одному из множества лучей. Например, данные замеры могут быть замерами мощности пилот-сигнала, которые доставляются в составе сообщения замера мощности пилот-сигнала (PSMM). В соответствии с другими вариантами данные замеры могут быть доставлены с использованием сигналов других типов, например сообщения системы поискового вызова. Вычисляют разности между первым из замеров мощности сигнала (например, замером, соответствующим активному лучу, или наиболее мощным замером) и каждым из остальных замеров мощности сигнала.

P_margin устанавливают на первый уровень мощности, если наименьшая из вычисленных разностей выше заданного порога. Или же P_margin устанавливают на второй уровень мощности, если наименьшая из вычисленных разностей ниже или равна заданному порогу. При этом первый уровень мощности ниже второго уровня мощности.

В соответствии с другим вариантом выявление чувствительности абонентского терминала к помехам может содержать этап, заключающийся в том, что определяют местоположение абонентского терминала в пределах одного из множества лучей. В данном случае P_margin устанавливают на первый уровень мощности, если найденное местоположение находится в зоне пересечения лучей. И, наоборот, P_margin устанавливают на второй уровень мощности, если найденное местоположение находится в центральной зоне луча. При этом первый уровень мощности выше второго уровня мощности.

Система регулирования P_transmit содержит селектор, который определяет P_baseline, P_margin и P_correction. Приемопередатчик устанавливает P_transmit по P_baseline, P_margin и P_correction. Например, P_transmit устанавливают на уровень мощности, который, по существу, равен сумме P_baseline, P_margin и P_correction.

Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно исключает необходимость в применении способов регулирования мощности передачи по прямой линии связи с обратной связью, в соответствии с которыми абонентские терминалы передают команды, которые назначают определенные регулировки мощности передачи по прямой линии связи.

Другое преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно выдерживает уровни помех в допустимых пределах при экономии мощности на передаче.

Описание настоящего изобретения приведено со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах одинаковые числовые позиции обозначают идентичные или функционально подобные элементы. Кроме того, крайние левые цифры числовых позиций обозначают чертеж, на котором первый раз используют данную числовую позицию.

На фиг. 1 изображена типичная система радиосвязи.

На фиг. 2 изображена типичная зона обслуживания группой лучей.

На фиг. 3 представлен сценарий работы в пределах зоны обслуживания спутником.

На фиг. 4 - 6 представлены блок-схемы, изображающие последовательности операций в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 7 приведена блок-схема варианта осуществления типичной узловой станции.

На фиг. 8 приведена блок-схема варианта осуществления приемопередатчика в прямой линии связи.

I. Типичная операционная среда

Перед подробным описанием вариантов осуществления настоящего изобретения целесообразно привести описание типичной операционной среды, в которой можно осуществить настоящее изобретение. Настоящее изобретение особенно полезно в операционной среде системы мобильной связи. На фиг. 1 изображена данная операционная среда.

На фиг. 1 представлена блок-схема типичной системы 100 радиосвязи (WCS), которая содержит базовую станцию 112, два спутника 116a и 116b и две соответствующие узловые станции (называемые также по тексту концентраторами) 120a и 120b. Данные элементы взаимодействуют в составе системы радиосвязи с абонентскими терминалами 124a, 124b и 124c. Базовые станции, спутники и узловые станции обычно являются компонентами различных наземных и спутниковых систем связи. Однако данные раздельные системы могут взаимодействовать как одна общая инфраструктура связи.

Хотя на фиг. 1 показаны одна базовая станция 112, два спутника 116 и две узловых станции 120, применить можно любое число данных элементов, чтобы обеспечить требуемые пропускную способность и географическую широту. Например, типичный вариант осуществления WCS 100 содержит, по меньшей мере, 48 спутников, двигающихся в восьми различных орбитальных плоскостях по низким околоземным орбитам (LEO), чтобы обслужить большое число абонентских терминалов 124.

Термины базовая станция и узловая станция иногда также применяют попеременно, когда каждая из данных станций представляет собой стационарную центральную станцию связи, при том что под узловыми станциями, например узловыми станциями 120, в данной технической области понимаются высокоспециализированные базовые станции, которые осуществляют прямую связь через спутники-ретрансляторы, в то время как базовые станции (называемые иногда также узлами сотовой связи), например базовая станция 112, используют наземные антенны для прямой связи с окружающими географическими районами. Однако настоящее не ограничено системами связи с многостанционным доступом и может быть использовано в системах других типов, в которых применяются другие способы доступа.

В приведенном примере абонентские терминалы 124, каждый из которых содержит аппарат или устройство радиосвязи, например, но без ограничений, сотовый телефон, радиотелефон, приемопередатчик данных или приемник пейджинговой связи или системы местоопределения. Более того, каждый из абонентских терминалов 124 может быть, по требованию, ручным, переносным или бортовым (установленным, в том числе, на борту легковых и грузовых автомобилей, судов, железных дорог и самолетов) или стационарным. Например, на фиг. 1 изображен абонентский терминал 124a в виде стационарного телефона, абонентский терминал 124b в виде ручного устройства и абонентский терминал 124c в виде бортового устройства. Устройства радиосвязи в составе некоторых систем связи иногда называют также абонентскими терминалами, мобильными станциями, мобильными установками, абонентскими установками, мобильными радиостанциями или радиотелефонами, беспроводными установками, терминалами или просто «пользователями», абонентами и «мобильными пользователями», в зависимости от предпочтения.

Абонентские терминалы 124 взаимодействуют в системах радиосвязи с другими элементами в составе WCS 100 с использованием способов многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA). Однако настоящее изобретение можно использовать в системах, которые применяют другие способы связи, например, многостанционного доступа с временным разделением каналов (TDMA) и многостанционного доступа с частотным разделением каналов (FDMA) или другие вышеперечисленные сигналы или способы (WCDMA (широкополосный CDMA), CDMA2000 ...).

Обычно лучи от источника луча, например базовой станции 112 или спутников 116, охватывают разные географические области по заданной схеме. Лучи с разными частотами, называемые также каналами CDMA, сигналами с частотным разделением каналов (FDM), или каналами, или «подлучами», могут быть направленными так, чтобы перекрываться в одной зоне. Для специалистов в данной области техники очевидно также, что зоны действия лучей или зоны обслуживания нескольких спутников или диаграммы направленности антенн нескольких базовых станций могут быть организованы таким образом, чтобы полностью или частично перекрываться в данной зоне, в зависимости от конструкции системы связи или вида предлагаемых услуг и от того, достигается ли пространственное разнесение.

На фиг. 1 показано несколько типичных трактов сигнала. Например, сигнальные тракты 130a-c предусматривают обмен сигналами между базовой станцией 112 и абонентскими терминалами 124. Аналогично сигнальные тракты 138a-d предусматривают обмен сигналами между спутниками 116 и абонентскими терминалами 124. Обмен радиосигналами между спутниками 116 и узловыми станциями 120 осуществляется по сигнальным трактам 146a-d.

Абонентские терминалы 124 способны осуществлять двунаправленную связь с базовой станцией 112 и/или спутниками 116 по различным каналам. Данный обмен радиосигналами осуществляется, по меньшей мере, по одному каналу прямой линии связи или, по меньшей мере, по одному каналу обратной линии связи. Данные каналы передают радиочастотные (РЧ) сигналы по сигнальным трактам 130, 138 и 146.

Каналы прямой линии связи передают информацию в абонентские терминалы 124. Например, информационные каналы прямой линии связи передают сигналы, несущие такую информацию, как кодированные цифровыми способами речь и данные. Чтобы принимать и обрабатывать данную информацию, абонентский терминал 124 нуждается в получении синхросигнала информационного канала прямой линии связи. Прием синхросигнала осуществляется посредством приема по соответствующему контрольному каналу прямой линии связи, в котором передается пилот-сигнал.

На фиг. 1 показаны несколько типичных каналов прямых и обратных линий связи. Информационный канал 150 прямой линии связи передает информационные сигналы от базовой станции 112 в абонентский терминал 124a. Абонентский терминал 124a получает синхросигнал информационного канала 150 прямой линии связи посредством приема пилот-сигналов базовой станции 112 по контрольному каналу 152 прямой линии связи. Сигналы в обоих каналах, информационном канале 150 и контрольном канале 152, передаются по сигнальному тракту 130a. Аналогично информационный канал 154 обратной линии связи передает информационные сигналы от абонентского терминала 124a в базовую станцию 112 по сигнальному тракту 130a.

В контексте спутниковой связи с использованием абонентского терминала 124c, спутника 116a и узловой станции 120a, информационный канал 156 прямой линии связи, контрольный канал 158 прямой линии связи и информационный канал 160 обратной линии связи передают сигналы по сигнальным трактам 146a и 138c. Таким образом, наземные линии связи обычно содержат один радиосигнальный тракт между абонентским терминалом и базовой станцией, а спутниковые линии связи обычно содержат, по меньшей мере, два радиосигнальных тракта между абонентским терминалом и узловой станцией, проходящих, по меньшей мере, через один спутник (без учета многолучевости).

В соответствии с вышеизложенным радиосвязь в WCS 100 осуществляется с использованием способов CDMA. Таким образом, сигналы, передаваемые по прямым и обратным линиям связи сигнальных трактов 130, 138 и 146, представляют собой сигналы, которые кодируются, разносятся по спектру и разделяются по каналам в соответствии со стандартами передачи CDMA. Кроме того, в данных прямых и обратных линиях связи можно применить интерливинг блоков. Упомянутые блоки передаются кадрами (называемыми также пакетами в настоящем описании) заданной продолжительности, например, 20 мс.

Базовая станция 112, спутники 116 и узловые станции 120 могут регулировать мощность сигналов, которые они передают по информационным каналам прямой линии связи в WCS 100. Указанную мощность (называемую в настоящем описании мощностью передачи по информационному каналу прямой линии связи) можно изменять в соответствии с командами, запросами или сигналами обратной связи от абонентского терминала 124 или в зависимости от времени. Данную возможность изменения со временем можно применять периодически. Например, данную возможность можно использовать по кадрам. В соответствии с другим вариантом данную возможность можно применять в связи с другими временными интервалами, которые могут быть продолжительнее или короче кадра. Упомянутые регулировки мощности производят, чтобы обеспечивать установленные требования к коэффициентам битовых ошибок (BER) и/или коэффициентам пакетных ошибок (PER) в прямой линии связи, ослаблять помехи и экономить мощность передачи.

Например, узловая станция 120a может через спутник 116a по информационному каналу прямой линии связи передавать в абонентский терминал 124b сигналы с мощностью передачи, отличающейся от мощности передачи в абонентский терминал 124c. Кроме того, узловая станция 120a может изменять мощность передачи каждого следующего кадра, передаваемого по прямому информационному каналу каждой прямой линии связи в абонентские терминалы 124b и 124с.

В соответствии с приведенным описанием пилот-сигналы обеспечивают привязку по времени и фазе для соответствующих информационных сигналов. Указанные сигналы привязки по времени содержат опорные фазы кодов, которые дают возможность абонентским терминалам 124 синхронизироваться с функциями разноса по частотам и каналам, которые реализуются узловыми станциями 124 и базовой станцией 112. Кроме того, данная опорная фаза обеспечивает абонентским терминалам 124 возможность когерентно демодулировать принимаемые информационные сигналы.

WCS 100 может предоставлять по упомянутым прямым линиям связи разные услуги связи, например низкоскоростные информационные (LDR) и высокоскоростные информационные (HDR) услуги. Типичная LDR-услуга обеспечивает создание прямых линий связи с информационным скоростями 4 кбит/с - 9,6, а типичная HDR-услуга обычно обеспечивает такие высокие информационные скорости, как 604 кбит/с или выше.

HDR-услуга может носить импульсный характер. Это означает, что трафик, передаваемый по линиям связи HDR-услуги, может внезапно начинаться и заканчиваться непредсказуемым образом. Поэтому линия связи HDR-услуги может в какой-то момент действовать с нулевой информационной скоростью, а в следующий момент может осуществлять передачу с очень высокой информационной скоростью, например 604 кбит/с.

На фиг. 2 изображена типичная диаграмма 202 направленности спутника, известная как зона обслуживания. Как видно из фиг. 2, типичная зона 202 обслуживания содержит шестнадцать лучей 204₁ - 204₁₆. Каждый луч охватывает определенный географический район, но при этом обычно имеет место некоторое перекрытие лучей. Показанная на фиг. 2 зона обслуживания спутником содержит внутренний луч (луч 204₁), средние лучи (лучи 204₂ - 204₇) и внешние лучи (лучи 204₈ - 204₁₆). Диаграмма направленности 202 представляет собой конфигурацию конкретных заданных диаграмм направленности, каждая из которых связана с конкретным лучом 204.

Отсутствие геометрического перекрытия лучей 204 показано только в иллюстративных целях. На практике контуры диаграммы направленности каждого из лучей 204 простираются достаточно далеко за пределы идеализированных границ, показанных на фиг. 2. Однако данные диаграммы направленности ослабляются за пределами показанных границ настолько, что обычно не обеспечивают достаточного коэффициента усиления для поддержки связи с абонентскими терминалами 124 за пределами данной «границы».

Можно считать, что каждый из лучей 204 охватывает разные зоны, исходя из близости к одному или нескольким другим лучам и/или расположения в пределах диаграмм направленности других лучей. Например, на фиг. 2 показан луч 204₂ с центральной зоной 206 и зоной 208 пересечения. Зона пересечения 208 содержит составляющие луча 204₂, которые примыкают к лучам 204₁, 204₃, 204₇, 204₈, 204₉ и 204₁₀. Ввиду данной близости для абонентских терминалов 124, находящихся в зоне 208 (а также в аналогичных зонах других лучей), выше вероятность переключения на соседний луч, чем для абонентских терминалов 124, находящихся в центральной зоне 206. Однако абонентские терминалы 124, находящиеся в зонах вероятного переключения, например в зоне 208 пересечения, очевидно должны принимать больше помех от линий связи соседних лучей 204.

Чтобы проиллюстрировать данный принцип, на фиг. 3 представлен типичный сценарий работы в пределах зоны 202 обслуживания. Данный сценарий работы включает наличие абонентских терминалов 124d-f, осуществляющих связь по разным лучам спутника 116. В частности, абонентские терминалы 124d и 124e осуществляют связь со спутником 116 по лучу 204₂, а абонентский терминал 124f осуществляет связь со спутником 116 по лучу 204₇. Как видно из фиг. 3, абонентский терминал 124d находится в центральной зоне 206 луча 204₂, а абонентский терминал 124e находится в зоне 208 пересечения луча 204₂.

В соответствии с вышеприведенным описанием зона пересечения 208 находится ближе к лучу 204₇, чем центральная зона 206. Вследствие указанной близости абонентский терминал 124e, находящийся в зоне пересечения 208, может находиться в пределах более мощного по усилению участка луча 204₇, чем абонентский терминал 124d, находящийся в центральной зоне 206. Например, в показанном на фиг. 3 сценарии работы абонентский терминал 124f принимает сигнал, передаваемый по прямой линии связи 302 от спутника 116. Кроме того, абонентские терминалы 124d и 124e принимают данный передаваемый сигнал в виде ослабленных передаваемых сигналов 302' и 302''. Хотя оба данных сигнала слабее передаваемого сигнала 302, передаваемый сигнал 302' мощнее сигнала 302''.

Кроме приема данных ослабленных передаваемых сигналов, абонентские терминалы 124d и 124e принимают также такие сигналы, передаваемые по прямой линии связи от спутника 116, которые предназначены для их приема. В частности, абонентский терминал 124d принимает сигнал 304, передаваемый по прямой линии связи от спутника 116, а абонентский терминал 124e принимает сигнал 306, передаваемый по прямой линии связи от спутника 116.

В типичной WCS 100 сигналы CDMA, передаваемые по нисходящей линии связи в конкретном луче 204, являются ортогонально кодированными. То есть, данные сигналы обычно не создают взаимных помех. Однако сигналы CDMA, передаваемые по нисходящей линии связи в разных лучах, не обязательно ортогональны и поэтому могут создавать взаимные помехи. В соответствии с этим в изображенном на фиг. 3 сценарии работы прием передаваемого сигнала 304 чувствителен к помехам от передаваемого сигнала 302'. Аналогично прием передаваемого сигнала 306 чувствителен к помехам от передаваемого сигнала 302''.

II. Логика регулирования мощности

В системах связи, например WCS 100, задают определенные максимальные значения BER и/или PER для сигналов, передаваемых по каналам радиосвязи данных систем, чтобы обеспечить требуемое качество услуг линии связи (QoS). Чтобы канал обеспечивал заданное качество функционирования, превышение упомянутых коэффициентов ошибок не допускается, по меньшей мере, в течение длительного времени. Коэффициенты ошибок канала зависят от отношения уровней мощности, которое именуется в настоящем описании отношением сигнала к шума (SNR). Данное отношение выражается нижеприведенной формулой (1)

В уравнении (1) E_b означает количество энергии на передаваемый бит, а N_t означает энергию шумов. N_t содержит два компонента: N₀ и I_t. N₀ означает тепловой шум, а I_t означает мощность помех.

В системах радиосвязи типа WCS 100 N₀ является относительно постоянной величиной. Однако I_t может изменяться в широких пределах. Поскольку I_t может широко изменяться, то величина отношения, представленного формулой (1), а также коэффициенты ошибок в соответствующих линиях связи могут флуктуировать в широких пределах.

Такие коэффициенты ошибок, как BER и PER, зависят от значения SNR. А именно, с повышением значения SNR данные коэффициенты ошибок снижаются. Поэтому увеличение E_b путем повышения мощности сигнала, передаваемого по каналу прямой линии связи, является одним из способов выдерживания коэффициентов ошибок ниже заданных максимальных уровней. К сожалению системы радиосвязи типа WCS 100 содержат компоненты, например спутники 116, с ограниченной располагаемой мощностью передачи. Настоящий вариант осуществления изобретения обеспечивает оптимальное распределение данной располагаемой мощности по нескольким информационным каналам.

Данное решение предлагает такую логику регулирования мощности, которая обеспечивает рациональное распределение мощности передачи по каналам связи, например информационным каналам прямой линии связи. На фиг. 4 представлена блок-схема, изображающая функционирование в соответствии с данной логикой. Описание порядка работы приведено на примере связи по информационному каналу прямой линии связи узловой станции 120a с абонентским терминалом 124a. Однако порядок работы может относиться к связи между несколькими разными абонентскими терминалами 124 и узловыми станциями 120 или базовыми станциями 112.

В соответствии с вышеприведенным описанием традиционные способы регулирования мощности в прямой линии связи используют обратную связь, в рамках которой абонентские терминалы передают в узловые станции или базовые станции команды, например команды усиления/ослабления, которые предписывают конкретные регулировки мощности в информационных каналах прямой линии связи. Данные команды обычно передаются по обратной линии связи в канале команд усиления/ослабления. Преимуществом представленной на фиг. 4 логики регулирования мощности является устранение потребности в упомянутых каналах.

На этапе 402 узловая станция 120a выполняет регулирование мощности в зависимости от шумов. Как показано на фиг. 4, этап 402 содержит этапы 408 и 410. На этапе 408 узловая станция 120a принимает замер действующего значения SNR в контрольном канале от абонентского терминала 124a. Узловая станция 120a передает по контрольному каналу сигналы постоянной мощности. Поэтому данная принятая оценка SNR служит критерием для определения уровней мощности передачи по информационным каналам прямой линии связи. В соответствии с вышеизложенным, узловая станция 120a определяет на этапе 410 исходный уровень мощности, P_baseline, по данному принятому значению SNR. Ниже приведено описание процесса проведения данного определения со ссылкой на фиг. 5.

На этапе 404 узловая станция 120a осуществляет регулирование мощности передачи в зависимости от помех. Этап 404 содержит этапы 412 и 414. На этапе 412 узловая станция 120a выявляет чувствительность абонентского терминала 124a к создающим помехи сигналам, передаваемым в другие абонентские терминалы 124. Хотя упомянутые создающие помехи передаваемые сигналы являются трудно прогнозируемыми и могут изменяться по мощности, операционная среда абонентского терминала 124a определяет чувствительность абонентского терминала 124a к помехам. Ниже приведено описание процесса проведения данного определения со ссылкой на фиг. 6.

Чувствительность абонентского терминала 124a к помехам зависит от пределов возможного изменения уровней мощности помех. В зависимости от данной выявленной чувствительности к помехам узловая станция 120a определяет соответствующее пороговое значение мощности, P_margin, на этапе 414.

На этапе 406 узловая станция 120a осуществляет регулирование мощности в зависимости от коэффициента ошибок. Как видно из фиг. 4, этап 406 содержит этапы 416 и 418. На этапе 416 узловая станция 120a выявляет коэффициент ошибок в прямой линии связи, например коэффициент пакетных ошибок (PER). На этапе 418 узловая станция 120a определяет поправку уровня мощности, P_correction, по выявленному коэффициенту ошибок.

На этапе 420 узловая станция 120a посылает по информационному каналу прямой линии связи в абонентский терминал 124a сигналы с мощностью передачи P_transmit, которая находится в определенной зависимости от P_baseline, P_margin и P_correction, например, в зависимости, выраженной нижеприведенной формулой (2).

P_transmit = P_baseline + P_margin + P_correction.(2)

Как показано ниже, коэффициенты ошибок в информационном канале прямой линии связи зависят от значения SNR в данном канале.

Каждое из значений P_baseline, P_margin и P_correction определяют на этапах 402, 404 и 406, чтобы обеспечивать соответствие назначенным требованиям к коэффициентам ошибок, например коэффициенту битовых ошибок (BER) и коэффициенту пакетных ошибок (PER), в информационном канале прямой линии связи. Требования можно назначать как заданные и, в соответствии с другим вариантом, динамически регулируемые с течением времени.

III. Регулирование мощности в зависимости от шумов

В соответствии с приведенным выше описанием со ссылкой на фиг. 4, P_baseline определяется узловой станцией 120a на этапе 410. Узловая станция 120a регулирует P_baseline, чтобы, в отсутствие помех от другого источника энергии РЧ, обеспечить соответствие требованиям к предельным коэффициентам ошибок передачи информации по прямой линии связи. P_baseline определяется в зависимости от значения SNR, которое измеряется абонентским терминалом 124a и характеризует качество приема сигналов в контрольном канале активного луча.

Как видно из фиг. 1, узловая станция 120a осуществляет связь с абонентским терминалом 124a через спутник 116a. Спутник 116a обеспечивает связь в пределах зоны обслуживания, которая содержит множество лучей, например лучи 204. Узловая станция 120a передает совокупность сигналов по контрольным каналам прямой линии связи. Каждый из данных сигналов контрольных каналов ретранслируется спутником 116a в один соответствующий луч из множества лучей.

Данные сигналы контрольных каналов используют временные сдвиги данной псевдослучайной (PN) кодовой последовательности. Кроме того, узловая станция 120a передает данные пилот-сигналы по существу с постоянной мощностью.

Абонентский терминал 124a обслуживается одним из множества лучей спутника 116a. В данном описании такой луч назван активным лучом абонентского терминала 124a. Абонентский терминал измеряет значение SNR пилот-сигнала в активном луче и передает результаты данного замера в узловую станцию 120a. Данный переданный замер может иметь формат сообщения, периодически передаваемого абонентским терминалом 124a в узловую станцию 120a.

Поскольку сигналы контрольных каналов прямой линии связи передаются с постоянной мощностью, данные замеры значения SNR, передаваемые абонентским терминалом 124a, служат для узловой станции 120a критерием определения соответствующих уровней мощности передачи по информационному каналу прямой линии связи.

Каждый замер действующего значения SNR в контрольном канале, принятый от абонентского терминала 124a, выражен в настоящем описании отношением E_cp/N_t, где E_cp означает энергию на элемент пилот-сигнала. В соответствии с вышеизложенным узловая станция 120a принимает E_cp/N_t на этапе 408. В зависимости от отношения E_cp/N_t узловая станция 120a определяет уровень мощности P_baseline. В отсутствие помех сигналы, передаваемые по информационному каналу прямой линии связи с мощностью P_baseline, не будут выходить за заданные пределы по коэффициентам ошибок, при приеме абонентским терминалом 124a.

На фиг. 5 представлена подробная последовательность операций выполнения этапа 410. Выполнение данного этапа начинается с этапа 502, на котором узловая станция 120a вычисляет сдвиг уровня мощности, P_o, в по приведенной ниже формуле (3)

P_o = E_bt/N_t + 10log(R/W) - E_cp/N_t. (3)

В уравнении (3) E_bt/N_t означает требуемое значение SNR в информационном канале прямой линии связи в децибелах (дБ), R означает информационную скорость в информационном канале прямой линии связи, W означает ширину полосы разнесения сигнала по спектру в информационном канале прямой линии связи, E_cp/N_t означает принятое действующее значение SNR в контрольном канале в дБ, а R/W означает выигрыш в отношении сигнала к шуму при обработке сигнала. E_bt/N_t назначают таким, чтобы обеспечить требуемое значение BER для сигналов, передаваемых по информационному каналу прямой линии связи в абонентский терминал 124a.

Этап 504 следует за этапом 502. На этапе 504 узловая станция 124a суммирует P_o с уровнем мощности передачи сигналов по контрольному каналу в абонентский терминал 124a. Затем, на этапе 506, узловая станция 120a устанавливает P_baseline на уровень результата суммирования, выполненного на этапе 504.

Ниже приведены два примера выполнения данных этапов с использованием уравнения (3). В обоих приведенных примерах требуемое значение SNR (E_bt/N_t) в информационном канале прямой линии связи равно 1 дБ. В первом примере R = 6,048 кбит/с и W = 1,2288 МГц. Если узловая станция 120a принимает от абонентского терминала 124a значение E_cp/N_t, равное -21 дБ, тогда P_o приблизительно равно -1 дБ. Поэтому в данном примере узловая станция 120a устанавливает P_baseline на уровень на 1 дБ ниже, чем соответствующая мощность передачи в контрольном канале.

Во втором примере R = 9,6 кбит/с и W = 1,2288 МГц. Если узловая станция 120a принимает от абонентского терминала 124a значение E_cp/N_t, равное -21 дБ, тогда P_o приблизительно равно 1 дБ. Поэтому в данном примере узловая станция 120a устанавливает P_baseline на уровень на 1 дБ выше, чем соответствующая мощность передачи в контрольном канале. Два приведенных примера показывают, что с повышением информационных скоростей увеличивается также разность между мощностью передачи пилот-сигнала и мощностью передачи информационного сигнала.

IV. Регулирование мощности в зависимости от помех

В соответствии с описанием со ссылкой фиг. 3, где представлен сценарий работы, мощность передаваемого сигнала 302'' больше, чем у передаваемого сигнала 302'. В соответствии с этим в рамках показанного на фиг. 3 сценария при приеме передаваемого сигнала 306 абонентским терминалом 124e чувствительность к помехам выше, чем при приеме передаваемого сигнала 304 абонентским терминалом 124d. Узловая станция 120a применяет данный принцип на этапе 404 для ослабления данных помех с экономией мощности передачи.

Сигналы, которые передаются по информационным каналам прямой линии связи в другие абонентские терминалы 124 в разных лучах, могут создавать помехи сигналам, которые передаются по информационному каналу в абонентский терминал 124a. В соответствии с приведенным выше описанием с упоминанием уравнения (1), уровни мощности помех (обозначенные I_t) могут существенно изменяться. Такого рода изменения приводят к тому, что значения SNR в информационном канале прямой линии связи, а также соответствующие коэффициенты ошибок колеблются в широких пределах.

Ниже изложена причина указанных колебаний со ссылкой на уравнение (4). Уравнение (4) выражает компоненту, I_t,i, шумов от помех, которые абоненту, i, создают принимаемые им сигналы, передаваемые по информационным каналам прямой линии связи группе создающих помехи абонентов (обозначенных переменной j)

В уравнении (4) P_j означает мощность передачи по прямой линии связи с абонентом j, R_j означает информационную скорость передачи по прямой линии связи с абонентом j, а W означает ширину полосы разнесения сигнала CDMA по спектру.

В соответствии с уравнением (4) вклад создающего помехи абонентского терминала 124 в обусловленную помехами шумовую компоненту в прямой линии связи с абонентским терминалом 124a прямо пропорционален информационной скорости, R_j, в прямой линии связи с создающим помехи абонентским терминалом. В соответствии с выражением (1) с увеличением информационной скорости в прямой линии связи, обусловленная помехами шумовая компонента, I_t, энергии шумов N_t постепенно становится преобладающей над соответствующей компонентой N₀ теплового шума.

В соответствии с приведенным выше описанием со ссылкой на фиг. 1 WCS 100 может обеспечивать как LDR-услуги, так и HDR-услуги. Поскольку LDR-услуги отличаются существенно меньшей информационной скоростью, изменения шумов, обусловленных помехами от линий связи LDR-услуг, невелики по сравнению с изменениями шумов, обусловленных помехами от линий связи HDR-улуг, по которым информация передается импульсами с повышенными информационными скоростями.

Чтобы данные изменения помех не вредили связи по линиям радиосвязи или между ними, узловая станция 120a применяет P_margin как компоненту мощности передачи по информационному каналу прямой линии связи. P_margin уменьшает помехи от информационных каналов прямой линии связи соседнего луча.

В соответствии с вышеприведенным описанием со ссылкой фиг. 3, где представлен сценарий работы, местоположение абонентского терминала 124 в пределах луча влияет на чувствительность данного терминала к помехам. В частности, абонентский терминал 124, находящийся около границы между двумя лучами, например абонентский терминал 124 в зоне 208 пересечения, очевидно должен принимать больше помех, чем абонентский терминал 124, находящийся дальше от границы между лучами, например, абонентский терминал 124, находящийся в центральной зоне 206. Поэтому значение P_margin, применяемое узловой станцией 120a для ослабления влияния помех, может быть меньше, если абонентский терминал 124a находится в центральной зоне, чем в случае, когда абонентский терминал 124a находится в зоне пересечения.

В соответствии с вышеизложенным узловая станция 120a определяет P_margin в зависимости от местоположения абонентского терминала 124a в пределах его активного луча 204. Как следует из вышеприведенного описания со ссылкой на фиг. 4, P_margin определяется узловой станцией 120 на этапе 414. В соответствии с вышеизложенным этап 414 может содержать этапы, заключающиеся в том, что P_margin устанавливают на первый уровень мощности, если выявленное местоположение находится в зоне пересечения лучей, и P_margin устанавливают на второй уровень мощности, если найденное местоположение находится в центральной зоне луча. Поскольку абонентские терминалы 124, находящиеся в зонах пересечения лучей, более чувствительны к помехам, то первый уровень мощности в данном примере выше второго уровня мощности. На фиг. 6 представлена блок-схема, показывающая последовательность операций выполнения этапа 412, на котором реализуется данная возможность, основанная на определении местоположения. Выполнение данного этапа начинается с этапа 602, на котором узловая станция 120a принимает от абонентского терминала 124a совокупность замеров мощности сигнала. Каждый из данных замеров мощности соответствует одному из множества лучей. Данные замеры могут быть в виде форматированных сообщений, например сообщения замера мощности пилот-сигнала (PSMM).

Далее, на этапе 604, узловая станция 120a вычисляет разности между первым из замеров мощности сигнала и каждым из остальных замеров мощности сигнала. Данный первый замер мощности может быть мощностью пилот-сигнала в активном луче или максимальный замер мощности. В данном случае наименьшая из данных разностей означает возможность приема абонентским терминалом 124a таких сигналов, передаваемых по прямой линии связи, как создающие помехи сигналы, передаваемые по информационным каналам прямой линии связи в другом луче. В соответствии с вышеизложенным наименьшая из данных разностей указывает на чувствительность к помехам у абонентского терминала 124a.

На этапе 606 узловая станция определяет, превышает ли наименьшая из разностей, вычисленных на этапе 604, заданный порог. Если превышает, то выполняется этап 608, на котором узловая станция 120a заключает, что абонентский терминал 124a обладает первой чувствительностью к помехам. В ином случае выполняется этап 610, на котором узловая станция 120a заключает, что абонентский терминал 124a обладает второй чувствительностью к помехам, которая выше первой чувствительности к помехам.

В зависимости от данной выявленной чувствительности к помехам узловая станция 120a определяет соответствующее значение P_margin в соответствии с описанием этапа 414, приведенным выше со ссылкой на фиг. 4. В частности, узловая станция 120a определяет P_margin из зависимости, которая предполагает увеличение P_margin по мере повышения чувствительности к помехам, выявленной на этапе 412.

Например, как указано выше со ссылкой на фиг. 6, узловая станция 120a определяет чувствительность абонентского терминала 124a к помехам. А именно, узловая станция 120a выявляет более высокую чувствительность к помехам на этапе 608, чем на этапе 610. Поэтому узловая станция 120a устанавливает P_margin на уровень, который в случае, когда этап 414 следует за этапом 608, выше, чем в случае, когда этап 414 следует за этапом 610.

V. Регулирование мощности в зависимости от коэффициента ошибок

В соответствии с описанием, приведенным выше со ссылкой на фиг. 5 и фиг. 6, P_baseline и P_margin определяются в зависимости от значения SNR и замеров мощности. Например, узловая станция 120a определяет P_baseline на этапе 410 в зависимости от замеров действующего значения SNR в контрольном канале, чтобы обеспечить требуемое значение SNR (обозначенное отношением E_bt/N_t в уравнении (3)) в информационном канале прямой линии связи. Данное требуемое значение SNR соответствует заданным коэффициентам ошибок в рамках зависимости, которую определяют исходя из схемы модуляции и методов кодирования с исправлением ошибок, используемых узловой станцией 120a для передачи сигналов по информационному каналу прямой линии связи.

Аналогично на этапе 414 узловая станция 120a определяет P_margin в зависимости от результата сравнения замера мощности пилот-сигнала, который принят от абонентского терминала 124a и который выявляет чувствительность к помехам. Однако данная выявленная чувствительность к помехам не указывает на фактические помехи, принимаемые абонентским терминалом 124a.

В противоположность P_baseline и P_margin, P_correction определяется узловой станцией 120a на этапе 418 в зависимости от фактических коэффициентов ошибок в прямой линии связи, которые подсчитываются в абонентском терминале 124a. В соответствии с описанием, приведенным выше со ссылкой на фиг. 4, узловая станция 120a выявляет коэффициент ошибок, например значение PER, в прямой линии связи, на этапе 416.

Узловая станция 120a передает информацию по информационному каналу прямой линии связи в абонентский терминал 124a в форме пакетов. Каждый из данных пакетов помечается идентификационным номером последовательности (ID последовательности), который присваивается заданным методом. Абонентский терминал 124a контролирует ID последовательностей принимаемых пакетов и передает сообщение в узловую станцию 124a, когда пакеты принимаются с нарушением последовательности.

Данное сообщение, называемое в настоящем описании сообщением отсутствия подтверждения приема (NAK), указывает ID последовательности, который отсутствовал в наборе пакетов, которые абонентский терминал 124a принял от узловой станции 120a. Отсутствие ID последовательности указывает на пакетную ошибку. Узловая станция 120a собирает статистические данные о числе сообщений NAK, принятых от абонентского терминала 124a, чтобы вычислять значение PER для информационного канала прямой линии связи на этапе 416.

В соответствии с вышеизложенным этап 416 содержит этап, заключающийся в том, что узловая станция 120a подсчитывает число сообщений отсутствия подтверждения приема (NAK), принятых в период сбора данных. Кроме того, этап 416 содержит этап, заключающийся в том, что узловая станция 120a вычисляет значение PER в соответствии с такой зависимостью, которая, например, представлена ниже уравнением (5)

В соответствии с уравнением (5) узловая станция 120a делит число сообщений NAK, принятых в период сбора данных, на число пакетов, которые узловая стация 120a передала в период сбора данных.

Другой метод вычисления PER заключается в том, что абонентский терминал 124a принимает пакеты, содержащие биты контроля циклическим избыточным кодом (CRC). Абонентский терминал 124a применяет в каждом пакете упомянутые биты CRC, чтобы определить, содержит ли пакет битовые ошибки. Если содержит, то абонентский терминал 124a наращивает значение счетчика пакетных ошибок. Абонентский терминал 124a может определять значение PER вычислением отношения подсчитанных пакетных ошибок к принятым ошибкам. Данный терминал может периодически передавать указанные вычисленные значения PER в узловую станцию 120a. Кроме того, можно применить другие известные способы вычисления значения PER в рамках вариантов осуществления настоящего изобретения без выхода за пределы объема изобретения.

В соответствии с описанием, приведенным выше со ссылкой на фиг. 4, узловая станция 120a определяет на этапе 418 поправку уровня мощности, P_correction, по выявленному коэффициенту ошибок. Этап 418 содержит этапы, заключающиеся в том, что значение PER, найденное на этапе 416, сравнивают с заданным значением PER и соответственно регулируют P_correction. В частности, данная регулировка заключается в том, что узловая станция 120a повышает P_correction, если выявленное значение PER больше заданного значения PER и узловая станция 120a уменьшает P_correction, если выявленное значение PER меньше заданного значения PER.

VI. Распределение временных интервалов

Как видно из фиг. 4, этапы 402, 404 и 406 можно выполнять последовательно. Однако данные этапы можно также выполнять независимо друг от друга. В соответствии с вышеизложенным каждый из этапов 402, 404 и 406 может содержать этап, заключающийся в приеме информации от абонентского терминала 124a. На основании данной информации каждый из данных этапов предусматривает установку соответствующей компоненты мощности передачи.

В соответствии с вышеизложенным регулирование мощности в зависимости от шумов выполняется на этапе 402. Данное регулирование мощности заключается в том, что узловая станция 120a принимает замеры значений SNR, например, E_cp/N_t, от абонентского терминала 124a и в зависимости от них устанавливает P_baseline. Абонентский терминал 124a может периодически передавать данные замеры SNR, например, один раз в секунду. Следовательно, узловая станция 120a может периодически устанавливать P_baseline.

Регулирование мощности в зависимости от помех выполняется на этапе 404. Изменения чувствительности к помехам часто происходят значительно медленнее, чем изменения шумовой обстановки абонентского терминала, потому что связанные с помехами изменения обусловлены более медленными изменениями геометрии, к которым приводят движение спутника и/или движение абонентского терминала. Поэтому этап 404 может заключаться в том, что узловая станция 120a принимает последовательность сообщений замера мощности пилот-сигнала (PSMM), которые также передаются периодически, например, с периодом 10 секунд. Следовательно, узловая станция 120a может периодически устанавливать P_margin.

Узловая станция 120a выполняет регулирование мощности в зависимости от коэффициента ошибок на этапе 406. В соответствии с вышеизложенным данное регулирование мощности заключаются в том, что выполняется прием сообщений NAK в период сбора данных. Указанный период сбора данных может иметь разную продолжительность в зависимости от предполагаемых требований. Более надежные статистические данные по PER собираются, когда применяют более продолжительные периоды сбора данных. Поэтому узловая станция 120a может периодически регулировать P_correction с периодом сбора данных. Типичный период сбора данных равен 60 сек.

VII. Пример осуществления узловой станции

На фиг. 7 приведена блок-схема варианта осуществления типичной узловой станции 120, которая реализует способы, предлагаемые в настоящем описании. Хотя описание типичного варианта осуществления приведено применительно к системе спутниковой связи, данный вариант осуществления можно применить также к сотовой базовой станции, например, базовой станции 112, показанной на фиг. 112. Как видно из фиг. 7, данный вариант осуществления содержит антенную секцию 702, которая подсоединена к радиочастотной (РЧ) подсистеме 704, и CDMA подсистему 706, которая связана с РЧ-подсистемой 704. Кроме того, узловая станция 120 дополнительно содержит коммутатор 708, который связан с CDMA подсистемой 706.

Антенная секция 702 содержит, по меньшей мере, одну антенну, которая обменивается сигналами, по меньшей мере, с одним терминалом 124 через спутник(и) 116. В частности, антенная секция 702 принимает сигналы РЧ по обратной линии связи и передает сигналы РЧ по прямой линии связи. Чтобы обеспечить возможность передачи и приема сигналов РЧ единственной антенной, антенная секция 702 может также содержать диплексер (не показан).

РЧ-подсистема 704 принимает электрические сигналы от антенной секции 702 в диапазоне РЧ. После приема РЧ-подсистема 704 преобразует принятые сигналы с понижением частоты из диапазона РЧ до диапазона промежуточных частот (ПЧ). Кроме того, РЧ-подсистема 704 может фильтровать электрические сигналы, поступающие из антенной секции 702, в соответствии с заданной шириной полосы.

Чтобы увеличить мощность сигналов РЧ, поступающих из антенной секции 702, подсистема РЧ содержит также усилительные узлы (не показаны). Типичные усилительные узлы содержат малошумящий усилитель (LNA), который предварительно усиливает сигналы, поступающие из антенной секции 702, и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления (VGA), который дополнительно усиливает данные сигналы после понижениях их частоты до ПЧ в результате вышеупомянутого преобразования.

В результате указанных операций фильтрации, преобразования частоты и усиления, РЧ-подсистема 704 формирует РЧ-сигнал 720, который передается в приемопередатчик 712 обратной линии связи, находящийся в составе CDMA-подсистемы 706.

Кроме приема сигналов РЧ обратной линии связи из антенной секции 702, РЧ-подсистема 704 получает ПЧ-сигнал 722 прямой линии связи из приемопередатчика 710 прямой линии связи, входящего в состав CDMA-подсистемы 706. РЧ-подсистема 704 усиливает и преобразует с повышением частоты данный сигнал в соответствующий сигнал РЧ для передачи антенной секцией 702.

Как видно из фиг. 7, CDMA-подсистема 706 содержит приемопередатчик 710 прямой линии связи, приемопередатчик 712 прямой линии связи, маршрутизатор 714, и подсистема 716 контактного поля искателя (SBS). В соответствии с вышеизложенным, приемопередатчики 710 и 712 обмениваются ПЧ-сигналами 720 и 722 с РЧ-подсистемой 704. Кроме того, приемопередатчики 710 и 712 выполняют операции CDMA.

В частности, приемопередатчик 710 прямой линии связи получает, по меньшей мере, одну информационную последовательность 724 прямой линии связи из маршрутизатора 714. После получения приемопередатчик 710 прямой линии связи преобразует данные последовательности в ПЧ-сигнал 722, который имеет формат передачи CDMA. Ниже приведено подробное описание указанного преобразования со ссылками на фиг. 8.

Приемопередатчик 712 обратной линии связи преобразует ПЧ сигнал 720, который имеет формат передачи CDMA, в информационные последовательности 726a - 726n. Например, приемопередатчик 710 прямой линии связи сжимает и разносит по частоте ПЧ-сигнал 720 с помощью, по меньшей мере, одной псевдослучайной (PN) кодовой последовательности и кодов распределения каналов. Кроме того, приемопередатчик 710 прямой линии связи может выполнять операцию декодирование и операцию, обратную интерливингу, чтобы сформировать информационные последовательности 726, которые передаются в маршрутизатор 714.

Маршрутизатор 714 обеспечивает передачу информационных последовательностей 724 и 726, которые могут быть в пакетном формате, между SBS 716 и приемопередатчиками 710 и 712. Данная передача осуществляется через интерфейс 728, который может быть сетью передачи данных, например, локальной сетью (LAN) или любым другим широко известным техническим средством передачи информации.

SBS 716 обрабатывает трафик прямой линии связи и обратной линии связи, с которым работает узловая станция 120. Данный трафик содержит как полезную нагрузку, так и сигнальный трафик. Например SBS 716 осуществляет обмен сигнальным трафиком в процессе выполнения операций обработки вызовов, например, установления вызова, разрыва вызова и переключений между лучами. Кроме того, SBS 716 пересылает трафик в коммутатор 708, который служит интерфейсом для коммутируемых телефонных сетей общественного пользования (PSTN).

SBS 716 содержит совокупность селекторов 718a-n для обработки трафика прямой и обратной линий связи. Каждый селектор поддерживает активные процессы информационного обмена соответствующего абонентского терминала 124. Однако селекторы 718 могут быть перераспределены другим абонентским терминалам 124 после данных активных процессов информационного обмена. Например, селектор 718 оценивает PSMM, замеры значения SNR пилот-сигналов и сообщения NAK, передаваемые из абонентских терминалов 124, чтобы выполнять соответствующие регулировки мощности передачи по информационному каналу прямой линии связи.

Каждый селектор 718 может быть осуществлен в программно-управляемом процессоре, запрограммированном выполнять описанные здесь функции. Данные варианты осуществления могут содержать широко известные стандартные элементы или обобщенную функцию или универсальные аппаратные средства, включая разнообразные цифровые процессоры сигналов (DSP), программируемые электронные устройства или компьютеры, которые действуют под управлением программируемых команд, чтобы выполнять требуемые функции.

Каждый селектор 718 управляет операциями регулирования мощности в прямой линии связи. Чтобы отрегулировать мощность передачи по прямой линии связи, каждый селектор 718 передает команду 730 регулирования мощности в приемопередатчик 710 прямой линии связи. Каждая команда 730 регулирования мощности определяет мощность передачи по прямой линии связи. В ответ на данные команды, приемопередатчик 710 прямой линии связи устанавливает мощность передачи для прямых линий связи, которыми управляют селекторы 718, выдающие данные команды.

Например, селектор 718a формирует команду 730a регулирования мощности, которая пересылается в приемопередатчик 710 через интерфейс 728 и маршрутизатор 714. После получения команды 730a регулирования мощности, приемопередатчик 710 прямой линии связи устанавливает мощность в прямой линии связи, управляемой селектором 718a. Ниже данная возможность рассмотрена подробнее со ссылками на фиг. 8.

В соответствии с вышеизложенным каждый селектор 718 действует совместно с приемопередатчиком 710 прямой линии связи, чтобы выполнить этапы, рассмотренные выше со ссылками на фиг. 4-6. Например, в соответствии с вышеприведенным описанием, касающимся этапов 402, 404 и 406, каждый селектор 718 определяет P_baseline, P_margin и P_correction.

Кроме того, каждый селектор 718 действует совместно с приемопередатчиком 710 прямой линии связи, чтобы устанавливать соответствующее значение P_transmit по P_baseline, P_margin и P_correction. Следовательно, данные компоненты выполняют этап 420.

На фиг. 8 приведена блок-схема варианта осуществления приемопередатчика 710 в прямой линии связи. Как видно из фиг. 8, приемопередатчик 710 содержит группу трактов 802a-802n приемопередатчика, сумматор 804 и интерфейс 805 вывода. Каждый тракт 802 приемопередатчика получает информационную последовательность 724 прямой линии связи и команду 730 регулирования мощности от соответствующего селектора 718. Хотя на фиг. 8 показаны элементы осуществления только для тракта 802a приемопередатчика, тракты 802b-802n приемопередатчика могут содержать аналогичные или идентичные средства.

Как видно из фиг. 8, тракт 802a приемопередатчика содержит модуль 806 интерливинга, кодирующее устройство 808 и модуль 810 регулировки усиления. Модуль 806 интерливинга принимает информационную последовательность 724 и осуществляет интерливинг блоков данной последовательности, чтобы сформировать перемежающуюся последовательность 820.

Перемежающаяся последовательность 820 пересылается в кодирующее устройство 808, которое выполняет кодирование с исправлением ошибок, например, блочное турбокодирование, чтобы сформировать кодированную информационную последовательность 822.

Модуль 810 регулировки усиления получает кодированную последовательность 822, которая представляет собой информационную последовательность прямой линии связи. Кроме того, модуль 810 регулировки усиления получает команду 730a регулировки мощности из селектора 718a. Модуль 810 регулировки усиления изменяет масштаб кодированной последовательности 822 в зависимости от уровня мощности передачи, назначенного командой 730a регулировки мощности. Таким образом, модуль 810 регулировки усиления может повышать или снижать мощность кодированной последовательности 822. Данное изменение масштаба формирует масштабированную последовательность 824. Кодированная последовательность 822 представляет собой последовательность цифровых символов. Данную последовательность можно масштабировать умножением каждого символа на коэффициент усиления, определяемый командой 730 регулировки мощности. Данные операции изменения масштаба можно осуществлять цифровыми методами в аппаратуре и/или с помощью программируемых команд, выполняемых широко известными элементами, или обобщенной функцией, или универсальной аппаратурой, включая различные программируемые электронные устройства или компьютеры, которые работают под управлением команд, микропрограмм или программируемых команд, чтобы выполнять требуемые функции. К примерам относятся программно-управляемый процессор, контроллер или устройство, микропроцессор, по меньшей мере, один процессор сигналов (DSP), специализированные модули функциональных схем, специализированные интегральные схемы (ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA). В соответствии с вышеизложенным команда 730a регулировки мощности может содержать, по меньшей мере, одну программируемую команду, передаваемую из селектора 718a в модуль 810 регулировки усиления.

Как видно из фиг. 8, тракт 802 приемопередатчика дополнительно содержит расширяющие спектр смесители 812a - 812b, формирующие каналы смесители 814a - 814b и квадратурный фазовый манипулятор (QPSK-модулятор) 816. Каждый расширяющий спектр смеситель 812a - 812b получает масштабированную последовательность 824 и смешивает (например, умножением) данную последовательность с соответствующей псевдослучайной (PN) кодовой последовательностью 834, чтобы сформировать последовательности 828a и 828b с разнесенным спектром.

Каждая из последовательностей 828a и 828b с разнесенным спектром передается в соответствующий формирующий каналы смеситель 814. Каждый формирующий каналы смеситель 814 смешивает (например, умножением) соответствующую последовательность 828 с разнесенным спектром с канальным кодом, например кодом Уолша. В результате каждый смеситель 814 формирует многоканальную последовательность 830. В частности, смеситель 814a формирует синфазную (I) многоканальную последовательность 830a, а смеситель 814b формирует квадратурную (Q) многоканальную последовательность 830b.

Многоканальные последовательности 830a и 830b передаются в QPSK-модулятор 816. QPSK-модулятор 816 модулирует данные последовательности, чтобы сформировать модулированный сигнал 832a. Модулированный сигнал 832a передается в сумматор 804. Сумматор 804 суммирует модулированный сигнал 832a с сигналами 832b - 832n, выданными трактами 802b - 802n. В результате данной операции формируется комбинированный сигнал 834, который пересылается в интерфейс 805 вывода.

Интерфейс 805 вывода преобразует комбинированный сигнал 834 с повышением высоты из полосы частот модулирующих сигналов до ПЧ и, тем самым, формирует ПЧ сигнал 722 прямой линии связи. Интерфейс 805 вывода может дополнительно выполнять операции фильтрации и усиления в процессе формирования ПЧ сигнала 722.

VIII. Заключение

Выше приведены описания различных конкретных вариантов осуществления изобретения, однако следует понимать, что данные примеры представлены только для примера и не ограничивают изобретение. Например, настоящее изобретение не ограничивается спутниковыми системами связи, но может также применяться в составе таких наземных систем, которые характеризуются наличием нескольких секторов (лучей) и зон пересечения данных секторов. Кроме того, настоящее изобретение не ограничивается системами CDMA и может быть распространено на системы связи и радиоканальные стыки других типов, например, на системы TDMA, FDMA, CDMA2000 и WCDMA. Кроме того, несмотря на то, что в описании вариантов осуществления изобретения рассматривается радиопередача CDMA с квадратурной фазовой манипуляцией, возможно применение других методов модуляции.

Специалистам в данной области техники очевидна возможность внесения различных изменений, касающихся формы и частностей, в пределах существа и объема настоящего изобретения, определенного формулой изобретения.

1. Способ регулирования мощности передачи, P_transmit, по информационному каналу прямой линии связи в абонентский терминал в системе радиосвязи с множеством лучей, при этом способ содержит следующие этапы:

(a) от абонентского терминала принимают действующее отношение сигнала к шуму (SNR) в контрольном канале;

(b) определяют исходный уровень мощности, P_baseline, по принятому действующему значению SNR в контрольном канале;

(c) выявляют чувствительность абонентского терминала к помехам;

(d) определяют пороговое значение мощности, P_margin, по выявленной чувствительности к помехам;

(e) выявляют коэффициент пакетных ошибок (PER) для абонентского терминала;

(f) определяют поправку уровня мощности, P_correction, по выявленному значению PER; и

(g) устанавливают P_transmit, по P_baseline, P_margin и P_correction.

2. Способ по п.1, по которому этап (b) содержит этапы, заключающиеся в том, что

(1) вычисляют сдвиг уровня мощности, Р_o, по формуле P_о=Е_bt/N_t+10log(R/W) - E_cp/N_t, где Е_bt/N_t означает требуемое значение SNR в информационном канале прямой линии связи в децибелах (дБ), R означает информационную скорость в информационном канале прямой линии связи, W означает ширину полосы разнесения сигнала по спектру, и E_cp/N_t означает принятое действующее значение SNR в контрольном канале в дБ; и

(2) суммируют Р_o с уровнем мощности передачи в контрольном канале.

3. Способ по п.1, по которому этап (с) содержит этапы, заключающиеся в том, что

(1) от абонентского терминала принимают совокупность замеров мощности сигнала, в которой каждый замер мощности сигнала соответствует одному из множества лучей; и

(2) вычисляют разности между первым из замеров мощности сигнала и каждым из остальных замеров мощности сигнала.

4. Способ по п.3, по которому этап (1) содержит этап, заключающийся в том, что принимают сообщение замера мощности пилот-сигнала (PSMM).

5. Способ по п.3, по которому этап (d) содержит этапы, заключающиеся в том, что

(1) устанавливают P_margin на первый уровень мощности, если наименьшая из вычисленных разностей выше заданного порога; и

(2) устанавливают P_margin на второй уровень мощности, если наименьшая из вычисленных разностей ниже или равна заданному порогу;

при этом первый уровень мощности ниже второго уровня мощности.

6. Способ по п.3, по которому этап (d) содержит этап, заключающийся в том, что P_margin устанавливают в зависимости от наименьшей из вычисленных разностей.

7. Способ по п.1, по которому этап (с) содержит этап, заключающийся в том, что определяют местоположение абонентского терминала в пределах одного из множества лучей.

8. Способ по п.7, по которому этап (d) содержит этапы, заключающиеся в том, что

(1) устанавливают P_margin на первый уровень мощности, если найденное местоположение находится в зоне пересечения лучей; и

(2) устанавливают P_margin на второй уровень мощности, если найденное местоположение находится в центральной зоне луча;

при этом первый уровень мощности выше второго уровня мощности.

9. Способ по п.1, по которому этап (е) содержит этапы, заключающиеся в том, что

(1) определяют число сообщений отсутствия подтверждения приема (NAK), принятых в период сбора данных;

(2) определяют число пакетов, переданных в абонентский терминал в период сбора данных; и

(3) вычисляют коэффициент пакетных ошибок по найденному числу сообщений NAK и найденному числу переданных пакетов.

10. Способ по п.1, по которому этап (е) содержит этапы, заключающиеся в том, что

(1) по результатам контроля циклическим избыточным кодом определяют, содержит ли пакет битовые ошибки;

(2) наращивают значение счетчика пакетных ошибок, если определяют, что пакет содержит ошибки; и

(3) вычисляют отношение подсчитанных пакетных ошибок к принятым ошибкам.

11. Способ по п.1, по которому этап (g) содержит этап, заключающийся в том, что устанавливают P_transmit на уровень мощности, который, по существу, равен сумме P_baseline, P_margin и Р_correction.

12. Способ по п.1, по которому этап (f) содержит этапы, заключающиеся в том, что

(1) повышают P_correction, если выявленное значение PER больше заданного значения PER; и

(2) уменьшают P_correction, если выявленное значение PER меньше заданного значения PER.

13. Система регулирования мощности передачи, P_transmit по информационному каналу прямой линии связи в абонентский терминал в системе радиосвязи с множеством лучей, при этом система содержит

селектор, предназначенный определять исходный уровень мощности, P_baseline, по принятому действующему значению SNR в контрольном канале, пороговое значение мощности, P_margin, по выявленной чувствительности к помехам, и поправку уровня мощности, P_correction, по выявленному коэффициенту пакетных ошибок (PER); и

приемопередатчик, предназначенный устанавливать мощность передачи в информационном канале прямой линии связи, P_transmit, по P_baseline, P_margin и P_correction.

14. Система по п.13, в которой приемопередатчик также предназначен устанавливать P_transmit на уровень мощности, который, по существу, равен сумме Р_baseline, Р_margin и Р_correction.

15. Система регулирования мощности передачи, P_transmit, по информационному каналу прямой линии связи в абонентский терминал в системе радиосвязи с множеством лучей, при этом система содержит

средство приема от абонентского терминала действующего отношения сигнала к шуму (SNR) в контрольном канале;

средство определения исходного уровня мощности, P_baseline, по принятому действующему значению SNR в контрольном канале;

средство выявления чувствительности абонентского терминала к помехам;

средство определения порогового значения мощности, P_margin, по выявленной чувствительности к помехам;

средство выявления коэффициента пакетных ошибок (PER) для абонентского терминала;

средство определения поправки уровня мощности, P_correciion, по значению PER; и

средство установки P_transmit, по P_baseline, P_margin и P_correction.

16. Система по п.15, в которой средство определения исходного уровня мощности содержит

средство вычисления сдвига уровня мощности, Р_о, по формуле Р_о=E_bt/N_t+10log(R/W) - E_cp/N_t, где E_bt/N_t означает требуемое значение SNR в информационном канале прямой линии связи в децибелах (дБ), R означает информационную скорость в информационном канале прямой линии связи, W означает ширину полосы разнесения сигнала по спектру, и Е_ср/Н означает принятое действующее значение SNR в контрольном канале в дБ; и

средство суммирования Р_о с уровнем мощности передачи в контрольном канале.

17. Система по п.15, в которой средство выявления чувствительности абонентского терминала к помехам содержит

средство приема от абонентского терминала совокупности замеров мощности сигнала, в которой каждый замер мощности сигнала соответствует одному из множества лучей; и

средство вычисления разности между первым из замеров мощности сигнала и каждым остальным замером мощности сигнала.

18. Система по п.17, в которой средство приема от абонентского терминала совокупности замеров мощности сигнала содержит средство приема сообщения замера мощности пилот-сигнала (PSMM).

19. Система по п.17, в которой средство определения P_margin содержит

средство установки P_margin на первый уровень мощности, если наименьшая из вычисленных разностей выше заданного порога; и

средство установки P_margin на второй уровень мощности, если наименьшая из вычисленных разностей ниже или равна заданному порогу; и

при этом первый уровень мощности ниже второго уровня мощности.

20. Система по п.17, в которой средство определения P_margin содержит средство установки P_margin в зависимости от наименьшей из вычисленных разностей.

21. Система по п.15, в которой средство выявления чувствительности абонентского терминала к помехам содержит средство определения местоположения абонентского терминала в пределах одного из множества лучей.

22. Система по п.21, в которой средство определения P_margin содержит средство установки P_margin на первый уровень мощности, если найденное местоположение находится в зоне пересечения лучей; и

средство установки P_margin на второй уровень мощности, если найденное местоположение находится в центральной зоне луча;

при этом первый уровень мощности выше второго уровня мощности.

23. Система по п.15, в которой упомянутое средство выявления значения PER содержит

средство определения числа сообщений отсутствия подтверждения приема (NAK), принятых в период сбора данных;

средство определения числа пакетов, переданных в абонентский терминал в период сбора данных; и

средство вычисления коэффициента пакетных ошибок по найденному числу сообщений NAK и найденному числу переданных пакетов.

24. Система по п.15, в которой средство установки P_transmit содержит средство для установки мощности передачи в информационном канале прямой линии связи на уровень мощности, который, по существу, равен сумме P_baseline, P_margin и P_correction.

25. Система по п.15, в которой средство определения P_correction содержит

средство повышения P_correction, если выявленное значение PER больше заданного значения PER; и

средство уменьшения P_correction, если выявленное значение PER меньше заданного значения PER.

26. Система по п.15, в которой средство выявления коэффициента пакетных ошибок (PER) содержит

(1) средство определения по результатам контроля циклическим избыточным кодом, содержит ли пакет битовые ошибки;

(2) средство наращивания значения счетчика пакетных ошибок, если определяют, что пакет содержит ошибки; и

(3) средство вычисления отношения подсчитанных пакетных ошибок к принятым ошибкам.