переменный коэффициент усиления контура в двухконтурных системах управления мощностью

Формула изобретения

1. Устройство для управления мощностью в беспроводной системе связи, содержащее средство, соединенное с первой станцией, для измерения отношения сигнал/шум для сигнала, передаваемого второй станцией, причем упомянутый сигнал содержит множество кадров, средство для регулирования мощности передаваемого сигнала, как функции коэффициента усиления контура, отношения сигнал/шум и порога отношения сигнал/шум, средство, соединенное с первой станцией, для измерения качества принимаемого сигнала, средство для регулирования порога отношения сигнал/шум, как функции качества сигнала и порога качества сигнала, содержащее средство для увеличения порога отношения сигнал/шум, когда текущий кадр имеет ошибку, а заранее определенное число предшествующих кадров не имеют ошибок, с заранее выбранным минимальным периодом между увеличениями и средство для уменьшения порога отношения сигнал/шум в противном случае, средство, соединенное с первой станцией, для измерения скорости замирания сигнала и средство для регулирования коэффициента усиления контура, как функции скорости замирания и порога скорости замирания.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что порог отношения сигнал/шум уменьшается на заранее выбранную малую величину в течение упомянутого минимального периода.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутое средство для увеличения содержит средство для увеличения порога отношения сигнал/шум на заранее определенную величину и упомянутое средство для уменьшения содержит средство для уменьшения порога отношения сигнал/шум на величину значительно меньшую, чем упомянутая заранее определенная величина.

4. Устройство для управления мощностью в беспроводной системе связи, содержащее средство, соединенное с первой станцией, для измерения отношения сигнал/шум для сигнала, передаваемого второй станцией, средство для регулирования мощности передаваемого сигнала, как функции коэффициента усиления контура, отношения сигнал/шум и порога отношения сигнал/шум, средство, соединенное с первой станцией, для измерения качества принимаемого сигнала, средство для регулирования порога отношения сигнал/шум, как функции качества сигнала и порога качества сигнала, средство, соединенное с первой станцией, для измерения скорости замирания сигнала и средство для регулирования коэффициента усиления контура, как функции скорости замирания и порога скорости замирания, содержащее средство для установки коэффициента усиления контура на значение первого коэффициента усиления контура, когда скорость замирания ниже упомянутого порога скорости замирания и средство для установки коэффициента усиления контура на значение второго коэффициента усиления контура, когда упомянутая скорость замирания выше упомянутого порога скорости замирания.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что второй коэффициент усиления контура значительно меньше, чем первый коэффициент усиления контура.

6. Устройство для управления мощностью в беспроводной системе связи, содержащее средство, соединенное с первой станцией, для измерения отношения сигнал/шум для сигнала, передаваемого второй станцией, причем упомянутый сигнал содержит множество кадров, средство для регулирования мощности передаваемого сигнала, как функции коэффициента усиления контура, отношения сигнал/шум и порога отношения сигнал/шум, средство, соединенное с первой станцией, для измерения качества принимаемого сигнала, средство для регулирования порога отношения сигнал/шум, как функции качества сигнала и порога качества сигнала, содержащее средство для увеличения порога отношения сигнал/шум, когда текущий кадр имеет ошибку, а заранее определенное число предшествующих кадров не имеют ошибок, с заранее выбранным минимальным периодом между увеличениями и средство для уменьшения порога отношения сигнал/шум в противном случае, средство, соединенное со второй станцией, для измерения скорости замирания дополнительного сигнала, передаваемого первой станцией, и средство для регулирования коэффициента усиления контура, как функции скорости замирания и порога скорости замирания.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что порог отношения сигнал/шум уменьшается на заранее выбранную малую величину в течение упомянутого минимального периода.

8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что упомянутое средство для увеличения содержит средство для увеличения порога отношения сигнал/шум на заранее определенную величину, и упомянутое средство для уменьшения содержит средство для уменьшения порога отношения сигнал/шум на величину, значительно меньшую, чем упомянутая заранее определенная величина.

9. Устройство для управления мощностью в беспроводной системе связи, содержащее средство, соединенное с первой станцией, для измерения отношения сигнал/шум для сигнала, передаваемого второй станцией, средство для регулирования мощности передаваемого сигнала, как функции коэффициента усиления контура, отношения сигнал/шум и порога отношения сигнал/шум, средство, соединенное с первой станцией, для измерения качества принимаемого сигнала, средство для регулирования порога отношения сигнал/шум, как функции качества сигнала и порога качества сигнала, средство, соединенное с второй станцией, для измерения скорости замирания дополнительного сигнала, передаваемого первой станцией, и средство для регулирования коэффициента усиления контура, как функции скорости замирания и порога скорости замирания, содержащее средство для установки коэффициента усиления контура на значение первого коэффициента усиления контура, когда скорость замирания ниже упомянутого порога скорости замирания и средство для установки коэффициента усиления контура на значение второго коэффициента усиления контура, когда скорость замирания выше упомянутого порога скорости замирания.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что второй коэффициент усиления контура значительно меньше, чем первый коэффициент усиления контура.

11. Способ управления мощностью в беспроводной системе связи, включающий этапы измерения в первой станции отношения сигнал/шум для сигнала, передаваемого второй станцией, причем упомянутый сигнал содержит множество кадров, регулирования мощности передаваемого сигнала, как функции коэффициента усиления контура, отношения сигнал/шум и порога отношения сигнал/шум, измерения в первой станции качества принимаемого сигнала, регулирования порога отношения сигнал/шум, как функции качества сигнала и порога качества сигнала, включающего этапы увеличения порога отношения сигнал/шум, когда текущий кадр имеет ошибку, а заранее определенное число предшествующих кадров не имеют ошибок, с заранее выбранным минимальным периодом между увеличениями и уменьшения порога отношения сигнал/шум в противном случае, измерения в первой станции скорости замирания сигнала и регулирования коэффициента усиления контура, как функции скорости замирания и порога скорости замирания.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что порог отношения сигнал/шум уменьшают на заранее выбранную малую величину в течение упомянутого минимального периода.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что упомянутый этап увеличения включает увеличение порога отношения сигнал/шум на заранее определенную величину, и упомянутый этап уменьшения включает уменьшение порога отношения сигнал/шум на величину, значительно меньшую, чем упомянутая заранее определенная величина.

14. Способ управления мощностью в беспроводной системе связи, включающий этапы измерения в первой станции отношения сигнал/шум для сигнала, передаваемого второй станцией, регулирования мощности передаваемого сигнала, как функции коэффициента усиления контура, отношения сигнал/шум и порога отношения сигнал/шум, измерения в первой станции качества принимаемого сигнала, регулирования порога отношения сигнал/шум, как функции качества сигнала и порога качества сигнала, измерения в первой станции скорости замирания сигнала и регулирования коэффициента усиления контура, как функции скорости замирания и порога скорости замирания, включающего этапы установки коэффициента усиления контура на значение первого коэффициента усиления контура, когда скорость замирания ниже упомянутого порога скорости замирания и установки коэффициента усиления контура на значение второго коэффициента усиления контура, когда скорость замирания выше упомянутого порога скорости замирания.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что второй коэффициент усиления контура значительно меньше, чем первый коэффициент усиления контура.

16. Способ управления мощностью в беспроводной системе связи, включающий этапы измерения в первой станции отношения сигнал/шум для сигнала, передаваемого второй станцией, причем упомянутый сигнал содержит множество кадров, регулирования мощности передаваемого сигнала, как функции коэффициента усиления контура, отношения сигнал/шум и порога отношения сигнал/шум, измерения в первой станции качества принимаемого сигнала, регулирования порога отношения сигнал/шум, как функции качества сигнала и порога качества сигнала, включающего этапы увеличения порога отношения сигнал/шум, когда текущий кадр имеет ошибку, а заранее определенное число предшествующих кадров не имеют ошибок, с заранее выбранным минимальным периодом между увеличениями и уменьшения порога отношения сигнал/шум в противном случае, измерения во второй станции скорости замирания дополнительного сигнала, передаваемого первой станцией, и регулирования коэффициента усиления контура, как функции скорости замирания и порога скорости замирания.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что порог отношения сигнал/шум уменьшают на заранее выбранную малую величину в течение упомянутого минимального периода.

18. Способ по п. 16, отличающийся тем, что упомянутый этап увеличения включает увеличение порога отношения сигнал/шум на заранее определенную величину, и упомянутый этап уменьшения включает уменьшение порога отношения сигнал/шум на величину, значительно меньшую, чем упомянутая заранее определенная величина.

19. Способ управления мощностью в беспроводной системе связи, включающий этапы измерения в первой станции отношения сигнал/шум для сигнала, передаваемого второй станцией, регулирования мощности передаваемого сигнала, как функции коэффициента усиления контура, отношения сигнал/шум и порога отношения сигнал/шум, измерения в первой станции качества принимаемого сигнала, регулирования порога отношения сигнал/шум, как функции качества сигнала и порога качества сигнала, измерения во второй станции скорости замирания дополнительного сигнала, передаваемого первой станцией, и регулирования коэффициента усиления контура, как функции скорости замирания и порога скорости замирания, включающего этапы установки коэффициента усиления контура на значение первого коэффициента усиления контура, когда скорость замирания ниже упомянутого порога скорости замирания и установки коэффициента усиления контура на значение второго коэффициента усиления контура, когда скорость замирания выше упомянутого порога скорости замирания.

20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что второй коэффициент усиления контура значительно меньше, чем первый коэффициент усиления контура.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Настоящее изобретение относится к беспроводным системам связи. Более конкретно, настоящее изобретение относится к новой и улучшенной системе и способу управления мощностью в беспроводной системе связи.

Предшествующий уровень техники

Беспроводные сети связи пользуются заметной популярностью во всех аспектах бизнеса, промышленности и личной жизни. Портативные, переносные устройства связи получили широкое развитие в последние годы. Портативные устройства, например сотовые телефоны, широко используются как деловыми, так и персональными пользователями. Кроме того, в настоящее время разворачиваются усовершенствованные системы, например спутниковые системы связи, использующие портативные, переносные и мобильные телефоны.

В беспроводных системах связи сигналы подвергаются замиранию. Замирание обусловлено окружающими факторами, ослабляющими мощность сигнала при его передаче от передатчика в приемник. Количественную характеристику замирания обеспечивает измерение в приемнике отношения сигнал/шум (ОСШ) принимаемого сигнала. Разработаны системы для регулирования передаваемой мощности сигнала для компенсации замирания. Одна из таких систем известна как система "одноконтурного" управления мощностью.

В одноконтурной системе управления мощностью приемник контролирует ОСШ принимаемого сигнала и посылает в передатчик команды регулирования передаваемой мощности, чтобы поддерживать определенное "пороговое" ОСШ в приемнике. Традиционные одноконтурные системы управления мощностью обычно используют два или три типа таких команд. Один тип команды указывает передатчику на необходимость увеличения передаваемой мощности. Другой тип команды указывает передатчику на необходимость уменьшения передаваемой мощности. Величина, на которую передаваемая мощность увеличивается или уменьшается в ответ на такую команду, определяется как "коэффициент усиления" контура. В некоторых системах используется третий тип команды для того, чтобы указать передатчику на необходимость поддержания передаваемой мощности на текущем уровне.

Одноконтурное управление мощностью хорошо работает в среде передачи, характеризуемой медленным замиранием. При медленном замирании отсутствует существенное замирание в течение времени, определяемого как "период" контура, требуемого для поступления команды управления мощностью в передатчик, и измерения результирующего отношения сигнал/шум в приемнике. Одним из примеров среды передачи с медленным замиранием является среда, в которой имеет место только тепловой шум в качестве помехи.

Однако в среде передачи сигнала с замиранием со средней скоростью одноконтурное управление мощностью становится неадекватным. В условиях замирания со средней скоростью существенное замирание существует в течение одного периода контура. Возможным примером среды передачи с замиранием со средней скоростью является ситуация, когда передатчик или приемник быстро перемещается мимо стационарных препятствий, вызывая быстрые изменения в ослаблении сигнала. В такой среде передачи с замиранием со средней скоростью пороговое ОСШ может быть недостаточным для того, чтобы гарантировать качество сигнала. Это объясняется тем, что контур является слишком инерционным, чтобы реагировать на быстрые изменения ОСШ принимаемого сигнала.

В цифровых системах связи адекватность порогового ОСШ может быть количественно определена отношением информационных битов, принятых с ошибками, к общему числу принятых битов. Это отношение обычно вычисляется повторно для каждого кадра. Таким образом вычисляемое отношение известно как "частота ошибки кадра" (ЧОК) сигнала. Известным типом системы, направленным на решение этой проблемы, является так называемая "двухконтурная" система управления мощностью.

В двухконтурной системе управления мощностью одноконтурная система управления мощностью, описанная выше, используется в качестве "внутреннего" контура. Порог ОСШ, используемый внутренним контуром, изменяется "внешним" контуром на основе ЧОК принимаемого сигнала. Например, когда ЧОК поднимается выше заранее определенного порога ЧОК, пороговое ОСШ увеличивается на фиксированную заранее определенную величину. Этот процесс продолжается до тех пор, пока ЧОК не упадет ниже порога ОСШ.

Одним из соображений, принимаемых во внимание в двухконтурных системах управления мощностью, является выбор величины фиксированного коэффициента усиления, используемого внутренним контуром. Выбор этого коэффициента усиления является компромиссом между двумя конфликтующими факторами. В среде с замиранием со средней скоростью требуется быстрая реакция контура. Это требует большего коэффициента усиления внутреннего контура. При большом коэффициентоме усиления внутреннего контура требуются меньшие периоды контура для изменения порогового ОСШ на большую величину. Однако в среде с медленным замиранием сигнала большой коэффициент усиления приведет в результате к большим колебаниям ОСШ около порогового ОСШ. Эти колебания вызывают бесполезные затраты мощности передатчика. Следовательно, фиксированный коэффициент усиления внутреннего контура не подходит для приложений, в которых сигнал будет испытывать как быстрое замирание, так и медленное замирание.

Кроме того, системы с фиксированным коэффициентом усиления испытывают затруднения в условиях, характеризуемых быстрым замиранием сигнала. При быстром замирании ОСШ испытывает несколько больших колебаний в течение одного периода внешнего контура (то есть, времени, требуемого для регулирования порога ОСШ на основе одного или более измерений ЧОК). Колебания с быстрым замиранием в типовом случае имеют частоту порядка сотен герц. В такой среде передачи время реакции внутреннего контура больше не является принципиально важным, так как внутренний контур вероятно не может отслеживать замирания. Существует необходимость в двухконтурной системе управления мощностью, в которой коэффициент усиления внутреннего контура может изменяться так, чтобы соответствовать скорости замирания.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для регулирования мощности сигнала, передаваемого от передатчика к приемнику, для компенсации замирания в беспроводной системе связи. В одном из вариантов осуществления способ включет этапы измерения в первой станции отношения сигнал/шум для сигнала, передаваемого второй станцией; регулирования мощности передаваемого сигнала как функции коэффициента усиления контура, отношения сигнал/шум и порога отношения сигнал/шум; измерения в первой станции качества принимаемого сигнала; регулирования порога отношения сигнал/шум как функции качества сигнала и порога качества сигнала; измерения в первой станции скорости замирания сигнала и регулирования коэффициента усиления контура как функции скорости замирания и порога скорости замирания.

В одном из вариантов осуществления способ включает этапы измерения в первой станции отношения сигнал/шум для сигнала, передаваемого второй станцией; регулирования мощности передаваемого сигнала как функции коэффициента усиления контура, отношения сигнал/шум и порога отношения сигнал/шум; измерения в первой станции качества принимаемого сигнала; регулирования порога отношения сигнал/шум как функции качества сигнала и порога качества сигнала; измерения во второй станции скорости замирания дополнительного сигнала, передаваемого первой станцией; и регулирования коэффициента усиления контура как функции скорости замирания и порога скорости замирания.

Одним из преимуществ настоящего изобретения является то, что оно уменьшает эффекты быстрого замирания.

Краткое описание чертежей

Признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения поясняются ниже в подробном описании, иллюстрируемом чертежами, на которых представлено следующее:

Фиг.1 - блок-схема, иллюстрирующая пример системы связи;

Фиг.2 и фиг.3 - блок-схемы, иллюстрирующие приемопередатчики по фиг.1 более подробно;

Фиг.4 - блок-схема, изображающая работу внутреннего контура управления мощностью, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 - блок-схема, изображающая работу внешнего контура управления мощностью, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.6 - блок-схема, изображающая работу внутреннего контура с переменным коэффициентом усиления двухконтурного управления мощностью, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Настоящее изобретение относится к устройству и способу двухконтурного управления мощностью в беспроводной системе связи. В предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение используется в системе связи множественного доступа с кодовым разделением (МДКР). Контуры управления мощностью, работающие в таких системах, раскрыты в заявках на патент США №09/164383 на "Систему и способ для выбора режимов управления мощностью" и 09/164384 на "Систему и способ для оптимизированного управления мощностью", права на которые переданы правопреемнику настоящего изобретения, и включенных в настоящее описание посредством ссылки. Другие примеры способов управления мощностью в таких системах связи раскрыты в патентах США 5383219 на "Быстрое управление мощностью прямой линии связи в системе множественного доступа с кодовым разделением", от 17 января 1995 г.; 5396516 на "Способ и систему динамического изменения параметров управления в системе управления мощностью передатчика", от 7 марта 1995 г.; и 5267262 на "Систему управления мощностью передатчика", от 30 ноября 1993, которые включены в настоящее описание посредством ссылки.

I. Пример среды передачи

Перед более подробным описанием изобретения полезно описать пример условий, в которых может быть использовано изобретение. Настоящее изобретение может быть использовано в любой беспроводной системе связи, особенно в системе, в которой желательно управлять величиной мощности, выдаваемой передатчиком. Такие условия включают без каких-либо ограничений, сотовые системы связи, персональные системы связи, спутниковые системы связи и многие другие.

На фиг.1 представлена схема, иллюстрирующая пример системы 100 связи. Согласно фиг.1 система 100 имеет два приемопередатчика 102 и 104. Приемопередатчик 102 имеет передатчик 106 и приемник 108. Приемопередатчик 104 имеет передатчик 112 и приемник 110. Данные или другая информация передается между приемопередатчиками по каналу 122 передачи. В спутниковой, сотовой и других беспроводных системах связи канал 122 является беспроводной линией связи. В спутниковых системах связи канал 122 включает один или более спутников-ретрансляторов. Канал 122 является двунаправленым каналом, который включает "прямой" сигнал 116 и "обратный" сигнал 118.

В некоторых условиях работы канал 122 является каналом передачи пакетных данных, в котором данные передаются в виде пакетов данных. Это часто имеет место в случаях, когда информация представляется в виде цифровых данных. В других условиях работы аналоговые данные модулируют несущую частоту и передаются по каналу 122.

В примере сотовой системы связи приемопередатчик 102 является портативным или мобильным сотовым телефоном, а приемопередатчик 104 является базовой станцией в узле локальной ячейки, которая предоставляет обслуживание в текущей зоне местонахождения телефона. В примере спутниковой системы связи приемопередатчик 102 является портативным, мобильным или стационарным приемопередатчиком (например, спутниковым телефоном), а приемопередатчик 104 располагается в наземном шлюзе. В примере спутниковой системы связи спутник используется для передачи сигналов между приемопередатчиками 102 и 104 по каналу 122.

Настоящее изобретение описывается в терминах этих примерных условий использования. Описание в этих терминах представлено только для удобства. Следует иметь в виду, что изобретение не ограничивается использованием в приведенном примере. В действительности из нижеследующего описания специалисту в данной области техники очевидно, как реализовать изобретение в альтернативных условиях работы.

II. Управление мощностью

Настоящее изобретение относится к системе и способу регулирования мощности передаваемого сигнала для компенсации быстрого замирания в беспроводной системе связи. При быстром замирании несколько замираний сигнала происходят в течение одного периода внешнего контура. Таким образом, внешний контур является неэффективным для уменьшения быстрого замирания. Такое быстрое замирание часто накладывается на более медленную закономерность замирания. Изобретателями было обнаружено, что хорошим решением для случая быстрого замирания является игнорирование быстрой (высокочастотной) составляющей замирания, а вместо этого отслеживание каждых более медленных (низкочастотных) составляющих замирания. В соответствии с настоящим изобретением, когда обнаруживается быстрое замирание, система пытается отслеживать основное медленное замирание вместо того, чтобы пытаться отслеживать быстрое замирание. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения это выполняется с использованием небольшого коэффициента усиления внутреннего контура.

На фиг.2 представлена блок-схема, иллюстрирующая приемопередатчик 102 более подробно. Приемопередатчик 102 включает в себя передатчик 106, приемник 108, измерительный элемент 202, процессор 204, память 206, приемник 210 данных и источник данных. При работе приемник 108 принимает сигнал 116 и передает его в приемник 210 данных. Приемником 210 данных может быть любой элемент, который использует данные, как, например, кодек, модем, процессор цифрового сигнала и тому подобные. Приемник 108 может выполнять определенные задачи, как, например, демодуляцию, для сигнала 116, как хорошо известно в данной области техники.

Измерительный элемент 202 производит определенные измерения параметров сигнала 116, как описано подробно ниже. Эти измерения, например, включают измерения ОСШ, качества сигнала на основе присутствия одного или более событий ошибок (как, например, ЧОК) и скорости замирания (СЗ). В предпочтительном варианте осуществления измерительный элемент 202 включает в себя схему 214 измерения ОСШ и схему 216 измерения ошибок кадра. Схема 214 измерения ОСШ получает результаты измерения ОСШ принимаемого сигнала 116. Схема 216 измерения ошибок кадра получает результаты измерения частоты ошибок или одного или более других событий ошибок принимаемого сигнала 116. Схемы, которые выполняют эти функции, хорошо известны в данной области техники. Эти результаты измерений передаются в процессор 204, который может быть любым процессором, известным в данной области техники или разработанным в будущем. Процессор 204 использует память 206 для хранения данных, как, например, результатов измерений ОСШ, ЧОК и СЗ, и других величин, как, например, порогов, для сравнения с этими результатами измерений.

Источник 212 данных генерирует данные для передачи. Источник 212 данных может включать в себя элементы, как, например, кодеки, модемы, процессоры цифрового сигнала и тому подобные, хорошо известные в данной области техники. Передатчик 106 принимает данные из источника 212 данных и выполняет модуляцию. Процессор 204 может быть реализован с использованием аппаратных средств, программного обеспечения или их сочетания и может быть реализован как компьютерная система или другая система обработки. В одном из вариантов осуществления процессор 204 реализуется как одна или более компьютерных систем. В другом варианте осуществления процессор 204 реализуется главным образом на основе аппаратных средств с использованием, например, таких компонентов аппаратных средств, как специализированные интегральные схемы (СИС). Реализация с использованием конечного автомата на основе аппаратных средств с обеспечением выполнения описанных функций очевидна для специалистов в данной области техники. Еще в одном варианте осуществления процессор 204 реализуется с использованием сочетания как аппаратных средств, так и программного обеспечения.

На фиг.3 представлена блок-схема, иллюстрирующая приемопередатчик 104 более подробно. Приемопередатчик 104 включает в себя передатчик 112, приемник 110, измерительный элемент 302, процессор 304, память 306, приемник 310 данных и источник 312 данных. При работе приемник 110 принимает сигнал 118 и передает его в приемник 310 данных. Приемник 310 данных может быть любым элементом, который использует данные, как, например кодеки, модемы, процессоры цифрового сигнала и тому подобные. Приемник 110 может выполнять определенные задачи, например демодуляцию, в сигнале 118, как хорошо известно в данной области техники.

Измерительный элемент 302 производит определенные измерения параметров сигнала 118, как описано подробно ниже. Например, эти измерения включают измерение скорости замирания (СЗ). В предпочтительном варианте осуществления измерительный элемент 302 включает в себя схему 314 измерения ОСШ. Схема 314 измерения ОСШ получает результаты измерений ОСШ принимаемого сигнала 118. Схемы, которые выполняют эти функции, хорошо известны в данной области техники. Эти результаты измерений передаются в передатчик 112 и/или источник 312 данных для передачи в виде части сигнала 116. Эти результаты измерений передаются в процессор 304, который может быть любым процессором, известным в данной области техники, или разработанным в будущем. Процессор 304 использует память 306 для хранения данных, например результатов измерений, и других величин, например порогов, для сравнения с этими результатами измерений.

Источник 312 данных генерирует данные для передачи. Источник 312 данных может включать такие элементы, как, например, кодеки, модемы, процессоры цифрового сигнала и тому подобные, как хорошо известно в данной области техники. Передатчик 112 принимает данные из источника 312 данных и выполняет модуляцию перед передачей сигнала 116. Передатчик 112 также включает усилитель 308 с переменным коэффициентом усиления для усиления мощности сигнала перед передачей для формирования сигнала 116. Коэффициент усиления усилителя 308 управляется процессором 304.

На фиг.4-6 представлены блок-схемы, изображающие работу настоящего изобретения, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления. Фиг.4 изображает работу внутренего контура управления мощностью настоящего изобретения. Функцией внутреннего контура управления мощностью является регулирование мощности сигнала, передаваемого передатчиком 112. В предпочтительном варианте осуществления мощность передаваемого сигнала регулируется в соответствии с уровнем мощности сигнала, принимаемого в приемнике 108, как описано ниже.

Передатчик 112 передает сигнал 116 через канал 122. Сигнал 116 принимается приемником 108. Процесс начинается с измерения измерительным элементом 202 мощности сигнала 116, как показано на этапе 402. В предпочтительном варианте осуществления измерительный элемент 202 измеряет отношение сигнал/шум (ОСШ) сигнала 116. Более конкретно, согласно настоящему изобретению измеряется величина Eb/No, где Eb - энергия на бит, a No - плотность шума в единицах мощность/цикл. Конечно, могут использоваться другие меры мощности сигнала, не выходя за рамки настоящего изобретения. В предпочтительном варианте осуществления ОСШ измеряется для каждого кадра принимаемых данных.

В системе 100 связи заранее определенный уровень ОСШ, упоминаемый как "порог ОСШ", связан с приемником 108. Порог ОСШ представляет минимальное ОСШ, при котором сигналы должны приниматься приемником 108 для того, чтобы гарантировать качество сигнала. Порог ОСШ может выбираться в соответствии со способами, которые хорошо известны в данной области техники. Одним из таких способов является выбор ОСШ, которое будет поддерживать значение ошибок данных ниже определенного процента, например одного процента. На этапе 404 приемник 108 сравнивает ОСШ, измеренное на этапе 402, с порогом ОСШ.

Если измеренное ОСШ ниже, чем порог ОСШ, то передатчик 106 приемопередатчика 102 передает команду "увеличить мощность" в приемопередатчик 104, как изображено на этапе 406. В предпочтительном варианте осуществления команда передается как часть сигнала 118 через канал 122. В ответ передатчик 112 увеличивает мощность сигнала 116 на заранее определенную величину, определяемую как "коэффициент усиления" внутреннего контура или "коэффициент усиления внутреннего контура". В предпочтительном варианте осуществления величина коэффициента усиления внутреннего контура и величина коэффициента усиления сигнала, использумая усилителем 308, хранятся в памяти 306. Величина коэффициента усиления сигнала обрабатывается процессором 304.

Если измеренное ОСШ превышает порог ОСШ, то передатчик 106 приемопередатчика 102 передает команду "уменьшить мощность" в приемопередатчик 104, как изображено на этапе 108. В ответ передатчик 112 уменьшает мощность сигнала 116 на коэффициент усиления внутреннего контура. В любом случае процесс возобновляется на этапе 402.

Фиг.5 изображает работу внешнего контура управления мощностью согласно настоящему изобретению (также упоминаемого как "внешний контур"). Функцией внешнего контура управления мощностью является регулирование порога ОСШ приемника 108. В предпочтительном варианте осуществления порог ОСШ регулируется в соответствии с качеством принимаемого сигнала. В предпочтительном варианте осуществления качество сигнала учитывается не только для текущего кадра, но также для определенного числа предшествующих кадров. Также в предпочтительном варианте осуществления используемой мерой качества сигнала является наличие одного или более событий ошибок, например используется частота ошибок кадра (ЧОК). Однако другие меры качества сигнала, как, например, проверки четности, могут использоваться, не выходя за рамки настоящего изобретения. Кроме того, могут использоваться другие способы вычисления предыстории качества сигнала, например, с использованием средних значений и взвешенных средних значений.

Часто встречающимся типом ошибки является "пакетный" тип. Пакетные ошибки отличаются короткой длительностью. Обычно длительность пакетной ошибки меньше, чем период внутреннего контура. Поэтому внутренний контур не может компенсировать эти ошибки. По этой причине желательно изолировать внутренний контур от влияния пакетных ошибок. Пакетные ошибки характеризуются наличием ошибок во множестве последовательных кадров. Внешний контур использует эту характеристику для обнаружения пакетных ошибок. Когда внешний контур обнаруживает ошибки во множестве последовательных кадров, он определяет, что имеет место пакетная ошибка. Когда обнаруживается пакетная ошибка, внешний контур не изменяет порог ОСШ внутреннего контура. Внешний контур изменяет порог ОСШ внутреннего контура только в ответ на ошибки непакетного типа, таким образом изолируя внутренний контур от пакетных ошибок.

Согласно фиг.5 процедура начинается выполнением измерений величины, указывающей на наличие ошибок, например ЧОК, как показано на этапе 502. Определяется, имеются ли ошибки в текущем кадре, с использованием результатов таких измерений, как показано на этапе 504. Если ошибки отсутствуют в текущем кадре, как указано ветвью "нет" на этапе 504, то приемопередатчик 102 уменьшает порог ОСШ на заранее определенную величину, как показано на этапе 506. Однако, если ошибки присутствуют в текущем кадре, как указано ветвью "да" на этапе 504, то анализируется предыстория качества принимаемого сигнала, как показано на этапе 508. В предпочтительном варианте осущетвления предыстория ошибок содержит заранее определенное число предшествущих кадров N. Конечно, предыстория ошибок может быть выбрана другими способами, не выходя за рамки настоящего изобретения. Предыстория ошибок сохраняется в памяти 206. Если некоторые из предшествующих N кадров содержат ошибку, то приемопередатчик 102 уменьшает порог ОСШ на коэффициент усиления внешенего контура, как показано на этапе 506, в зависимости от желательного кадра или временной задержки, как указано ниже.

Однако, если предшествующие N кадров не содержат ошибок, то приемопередатчик 102 увеличивает порог ОСШ, как показано на этапе 510. В предпочтительном варианте осуществления используются две величины изменения: одна для уменьшения порога ОСШ, а другая - для увеличения порога ОСШ. Величина изменения для уменьшения порога ОСШ является небольшой, чтобы порог ОСШ и за счет действия внутреннего контура мощность передаваемого сигнала уменьшалась постепенно в условиях передачи без ошибок. Наоборот, величина изменения для увеличения порога ОСШ является большой, чтобы порог ОСШ и за счет действия внутреннего контура мощность передаваемого сигнала увеличивалась быстро в условиях передачи без ошибок.

Кроме того, было обнаружено, что в общем случае нежелательно быстро изменять порог ОСШ в течение определенного числа кадров после того, как было сделано увеличение, независимо от наличия или отсутствия ошибок, по меньшей мере, в некоторых системах. Поэтому в одном из вариантов осуществления первоначальное увеличение ОСШ производится при обнаружении ошибки кадра после определенного числа кадров без ошибок, как описано выше, но в течение заранее выбранного числа кадров Z после этого регулирования дополнительное увеличение не допускается. То есть, обнаружение или отсутствие ошибок кадра не обеспечивают механизм для выбора дополнительных увеличений величины порога до истечения Z кадров или периодов кадров после увеличения. Это показано необязательным этапом 512, между этапом 508 проверки предыстории качества и этапом 510 регулирования порога. На этапе 512 производится проверка того, обработаны или нет Z кадров данных после последнего увеличения порога ОСШ. Отсчет кадров для этого этапа обработки первоначально устанавливается равным Z, так что, когда первый раз запрашивается регулирование, оно выполняется, как показано этапом 514 установки/сброса. Последующие регулирования будут затем определяться из отсчета кадров.

Всякий раз, если Z кадров еще не обработаны или не пропущены, допускается уменьшать порог ОСШ на довольно малую величину или с низкой скоростью для каждого из Z кадров, как показано на этапе 516. То есть, в течение или в конце каждого периода кадра уровень порога ОСШ получает отрицательное приращение или уменьшается на малый процент или величину порядка 0,004 дБ. Специалистам в данной области техники ясно, что могут использоваться другие величины, включая 0 дБ, если это необходимо. Обработка затем возвращается к этапу 512, где продолжаются измерения, и так далее. После достижения требуемого числа заранее выбранных кадров Z порог ОСШ опять увеличивается на этапе 510 (или уменьшается на этапе 506) вместо отрицательного приращения на этапе 516. Если происходит увеличение порога ОСШ, отсчет кадра, используемый на этапе 512, сбрасывается в ноль, и процесс отсчета начинается заново до тех пор, пока опять не пройдут Z кадров.

Этот процесс постепенного уменьшения или период позволяет системе "устанавливаться" прежде, чем осуществляются дальнейшие действия, и гарантирует более предсказуемую и воспроизводимую реакцию на состояния сигнала. Кроме того, из-за пакетного характера некоторых ошибок и минимальной величины задержки в реализации команд повышения мощности, имеющих место в некоторых системах (спутниковых) или в ситуациях, выполнение коротких запросов изменения мощности не приведет к желаемому результату. Однако ожидание в течение времени нескольких кадров позволит уменьшить величину используемой мощности.

После того, как заранее выбранное число Z кадров прошло, регулирование порога ОСШ происходит, как и ранее. Обнаружение ошибок опять вызывает увеличение порога ОСШ при условии, что предшествующие N кадров не содержат ошибок. В предпочтительном варианте осуществления Z выбирается равным шести кадрам после генерирования кадра или запуска процедуры увеличения порога ОСШ, в течение которой не происходит дополнительного увеличения, а реализуется постепенное уменьшение. Однако специалистам в данной области техники должно быть ясно, что могут быть выбраны другие величины в соответствии с известными параметрами реакции системы связи, в которой используется изобретение.

На фиг.6 представлена блок-схема, иллюстрирующая работу внутреннего контура с переменным коэффициентом усиления двухконтурного управления мощностью, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. На этапе 602 приемник 108 измеряет скорость замирания сигнала, принимаемого из приемопередатчика 104А. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления приемник 108 измеряет ОСШ принимаемого сигнала несколько раз в течение каждого кадра для формирования последовательности результатов измерений. Эта последовательность подается в фильтр высоких частот для обнаружения быстрых изменений в ОСШ, которые указывают наличие быстрого замирания. Выходной сигнал фильтра высоких частот, несущий информацию о скорости замирания, сравнивается с заранее определенным порогом скорости замирания, как показано на этапе 604.

Если скорость замирания не превышает порог, как указано ветвью "нет" от этапа 604, замирание не является достаточно быстрым. В этом случае коэффициент усиления внутреннего контура устанавливается на первый заранее определенный уровень G1 коэффициента усиления, как показано на этапе 606.

Если высокочастотная составляющая замирания превышает порог, как указано ветвью "да" на этапе 604, замирание квалифицируется как быстрое. В этом случае коэффициент усиления внутреннего контура устанавливается на второй заранее определенный уровень G2 коэффициента усиления, как показано на этапе 608. В любом случае обработка возобновляется на этапе 602.

В предпочтительном варианте осуществления первый уровень G1 коэффициента усиления значительно больше, чем второй уровень G2 коэффициента усиления. Иначе говоря, коэффициент усиления внутреннего контура, применяемый при быстром замирании, значительно меньше, чем коэффициент усиления внутреннего контура, применяемый в противном случае. Результатом является то, что при быстром замирании контур управления мощностью не пытается отслеживать быстрые флуктуации уровня мощности сигнала, вызываемые быстрым замиранием, а вместо этого отслеживает более медленные флуктуации уровня мощности сигнала, вызываемые более медленным замиранием. В одном из вариантов осуществления G1 равно приблизительно 0,5 дБ, a G2 равно приблизительно 0,1 дБ.

В одном из вариантов осуществления пользовательский терминал обнаруживает быстрое замирание в сигнале, передаваемом из шлюза в пользовательский терминал. В этом варианте осуществления пользовательский терминал уведомляет о состоянии быстрого замирания в шлюз, который в ответ обеспечивает регулирование коэффициента усиления внутреннего контура управления мощностью. Согласно фиг.1 быстрое замирание в сигнале 116 обнаруживается приемопередатчиком 102 на этапе 604. Приемопередатчик 102 обнаруживает быстрое замирание в сигнале 116 путем оценки флуктуации в ОСШ, как описано подробно выше. Быстрое замирание обнаруживается путем оценки ОСШ. Передатчик 106 затем передает команду в приемник 110 регулировать коэффициент усиления внутреннего контура. В соответствии с этой командой приемопередатчик 104 регулирует коэффициент усиления внутреннего контура на этапах 606 и 608.

В другом варианте осуществления в шлюзе принимается решение, что имеет место быстрое замирание в сигнале, передаваемом из шлюза в пользовательский терминал, при обнаружении быстрого замирания сигнала, передаваемого пользовательским терминалом в шлюз. Согласно фиг.1 скорость замирания сигнала 116 определяется в приемопередатчике 104 путем оценки флуктуации ОСШ в сигнале 118 на этапах 602 и 604, как описано подробно выше. На основе этой оценки приемопередатчик 104 затем регулирует коэффициент усиления внутреннего контура на этапах 606 и 608.

III. Заключение

Приведенное выше описание предпочтительных вариантов осуществления предназначено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники осуществить или использовать настоящее изобретение. Различные модификации представленных вариантов осуществления достаточно очевидны для специалистов в данной области техники, а общие принципы, определенные в настоящем описании, могут быть применены в других вариантах осуществления без дополнительного изобретательства. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления, представленными в настоящем описании, а должно соответствовать самому широкому объему, согласующемуся с принципами и новыми признаками, раскрытыми в настоящем описании.