BRPI9813885B1 - A method and equipment for high speed packet data transmission from at least one base station to a mobile station, and a method and equipment for high speed packet data transmission from at a base station to a mobile station - Google Patents

A method and equipment for high speed packet data transmission from at least one base station to a mobile station, and a method and equipment for high speed packet data transmission from at a base station to a mobile station Download PDF

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"MÉTODO E EQUIPAMENTO PARA TRANSMISSÃO DE DADOS EM PACOTE EM ALTA VELOCIDADE A PARTIR DE PELO MENOS UMA ESTAÇÃO BASE PARA UMA ESTAÇÃO MÓVEL, E MÉTODO E EQUIPAMENTO PARA TRANSMISSÃO DE DADOS EM PACOTE EM ALTA VELOCIDADE A PARTIR DE UMA ESTAÇÃO BASE PARA UMA ESTAÇÃO MÓVEL" CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção está relacionada à comunicação de dados. Mais particularmente, a presente invenção está relacionada a um método e a um equipamento novos e aperfeiçoados para transmissão de dados em pacotes em taxa elevada."METHOD AND EQUIPMENT FOR HIGH-SPEED PACKAGE DATA FROM AT LEAST ONE BASE STATION FOR A MOBILE STATION, AND METHOD AND EQUIPMENT FOR HIGH-SPEED PACKAGE DATA FROM A BASE STATION" FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to data communication. More particularly, the present invention relates to a new and improved method and equipment for high rate packet data transmission.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIORBACKGROUND DESCRIPTION

Um sistema de comunicação nos dias atuais deve suportar uma diversidade de aplicações. Um de tais sistemas de comunicação consiste de um sistema de múltiplo acesso por divisão de código (CDMA) de acordo com a "TIA/EIA/IS-95A, Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", a seguir designada como a norma IS-95. 0 sistema CDMA permite comunicações de voz e dados entre usuários através de um link terrestre. 0 uso de técnicas CDMA em um sistema de comunicações por múltiplo acesso é descrito na Patente U.S. N£ 4,901,307, intitulada "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" e na Patente U.S. N£ 5,103,459, intitulada "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", ambas em nome da Requerente da presente invenção.A communication system today must support a variety of applications. One such communication system consists of a code division multiple access (CDMA) system in accordance with "TIA / EIA / IS-95A, Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System" , hereinafter referred to as the IS-95 standard. The CDMA system allows voice and data communications between users over a terrestrial link. The use of CDMA techniques in a multiple access communication system is described in US Patent No. 4,901,307 entitled "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" and US Patent No. 5,103,459 entitled "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM ", both on behalf of the Applicant of the present invention.

No presente relatório descritivo, a estação base refere aos hardwares com os quais as estações móveis se comunicam. Célula diz respeito aos hardwares ou à área de cobertura geográfica, dependendo do contexto em que o termo é utilizado. Um setor é uma partição de uma célula. Devido ao fato de que um setor de um sistema CDMA possui os atributos de uma célula, os ensinamentos descritos em termos de células podem ser prontamente estendidos aos setores.In this descriptive report, the base station refers to the hardware with which mobile stations communicate. Cell refers to hardware or geographic area, depending on the context in which the term is used. A sector is a partition of a cell. Because a sector of a CDMA system has the attributes of a cell, the teachings described in terms of cells can be readily extended to the sectors.

No sistema CDMA, as comunicações entre usuários são conduzidas através de uma ou mais estações base. Um primeiro usuário em uma estação móvel comunica com um segundo usuário em uma segunda estação móvel pela transmissão de dados através do link reverso para uma estação base. A estação base recebe os dados e pode direcioná-los para outra estação base. Os dados são transmitidos através do link direto da mesma estação base, ou de uma segunda estação base, para a segunda estação móvel. 0 link direto refere-se à transmissão a partir da estação base para uma estação móvel e o link reverso refere-se à transmissão a partir da estação móvel para uma estação base. Nos sistemas IS-95, o link direto e o link reverso são alocados em frequências separadas.In the CDMA system, communications between users are conducted through one or more base stations. A first user on a mobile station communicates with a second user on a second mobile station by transmitting data via reverse link to a base station. The base station receives the data and can direct it to another base station. Data is transmitted over the direct link from the same base station, or from a second base station, to the second mobile station. Direct link refers to transmission from the base station to a mobile station and reverse link refers to transmission from the mobile station to a base station. On IS-95 systems, forward link and reverse link are allocated at separate frequencies.

A estação móvel se comunica com pelo menos uma estação base durante uma comunicação. As estações móveis CDMA são capazes de se comunicar com múltiplas estações base simultaneamente durante soft handoff (repasse suave). Soft handoff é o processo de estabelecer um link com uma nova estação base antes de romper o link com a estação base anterior. Soft handoff minimiza a probabilidade de quedas de chamadas. 0 método e o sistema para prover uma comunicação com uma estação móvel através de mais de uma estação base durante o processo de soft handoff são descritos na Patente U.S. N- 5,267,261, intitulada "MOBILE STATION ASSISTED SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR COMMUNICATIONS SYSTEM", em nome da Requerente da presente invenção. Softer handoff (repasse mais suave) é o processo pelo qual a comunicação ocorre através de múltiplos setores que são servidos pela mesma estação base. 0 processo de softer handoff é descrito em detalhes no Pedido Co-pendente de Patente U.S. N- de Série 08/763,498, intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING HANDOFF BETWEEN SECTORS OF A COMMON BASE STATION", depositado em 11 de dezembro de 1996, em nome da Requerente da presente invenção.The mobile station communicates with at least one base station during a communication. CDMA mobile stations are capable of communicating with multiple base stations simultaneously during soft handoff. Soft handoff is the process of establishing a link with a new base station before breaking the link with the previous base station. Soft handoff minimizes the likelihood of dropped calls. The method and system for providing communication with a mobile station through more than one base station during the soft handoff process is described in US Patent No. 5,267,261, entitled "MOBILE STATION ASSISTED SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR COMMUNICATIONS SYSTEM", on behalf of the Applicant of the present invention. Softer handoff is the process by which communication occurs across multiple sectors that are served by the same base station. The handoff process is described in detail in US Patent Serial No. 08 / 763,498, entitled "METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING HANDOFF BETWEEN SECTORS OF A COMMON BASE STATION", filed December 11, 1996, on behalf of the Applicant of the present invention.

Dada a crescente demanda por aplicações de dados sem fio, a necessidade de sistemas sem fio de comunicação de dados bastante eficientes tornou-se crescentemente significativa. A norma IS-95 é capaz de transmitir dados de tráfego e dados de voz através dos links direto e reverso. Um método para transmitir dados de tráfego em quadros de canal de código de tamanho fixo é descrito em detalhes na Patente U.S. N£ 5,504,773, intitulada "METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION", em nome da Requerente da presente invenção. De acordo com a norma IS-95, os dados de tráfego ou dados de voz são particionados em quadros de canal de código que possuem duração de 20 ms, com taxas de dados de até 14,4 kbps.Given the growing demand for wireless data applications, the need for very efficient wireless data communication systems has become increasingly significant. The IS-95 standard is capable of transmitting traffic data and voice data via forward and reverse links. A method for transmitting traffic data in fixed length code channel frames is described in detail in U.S. Patent No. 5,504,773 entitled "METHOD AND APPARATUS FOR DATA FOR TRANSMISSION" on behalf of the Applicant of the present invention. According to IS-95, traffic data or voice data is partitioned into code channel frames that have a duration of 20 ms at data rates up to 14.4 kbps.

Uma significativa diferença entre serviços de voz e serviços de dados é o fato de que os primeiros impõem exigências de retardo restritas e fixas. Tipicamente, o retardo unidirecional geral dos quadros de fala deve ser menor que 100 ms. Em contraste, o retardo dos dados pode tornar-se um parâmetro variável usado para otimizar a eficiência do sistema de comunicação de dados. Especificamente, técnicas de codificação de correção de erros mais eficientes, que requerem retardos significativamente maiores que aqueles que podem ser tolerados pelos serviços de voz podem ser usadas. Um esquema de codificação eficiente exemplar para dados é descrito no Pedido de Patente U.S. N- de Série 08/743 688, intitulado "SOFT DECISION OUTPUT DECODER FOR DECODING CONVOLUTIONALLY ENCODED CODEWORDS", depositado em 6 de novembro de 1996, em nome da Requerente da presente invenção.A significant difference between voice services and data services is the fact that the former imposes strict and fixed delay requirements. Typically, the overall unidirectional delay of speech frames should be less than 100 ms. In contrast, data delay can become a variable parameter used to optimize the efficiency of the data communication system. Specifically, more efficient error correction coding techniques that require significantly longer delays than can be tolerated by voice services can be used. An exemplary efficient coding scheme for data is described in US Patent Application Serial No. 08 / 743,688 entitled "SOFT DECISION OUTPUT DECODER FOR DECODING CONVOLUTIONALLY ENCODED CODEWORDS" filed November 6, 1996 on behalf of the Applicant. present invention.

Outra significativa diferença entre os serviços de voz e os serviços de dados é a de que os primeiros requerem um grau de serviço (GOS) fixo e comum para todos os usuários. Tipicamente, para sistemas digitais provendo serviços de voz, isto se traduz em uma taxa de transmissão fixa e igual para todos os usuários e um valor máximo tolerável para as taxas de erros dos quadros de fala. Em contraste, para os serviços de dados, o GOS pode ser diferente de usuário para usuário e pode ser um parâmetro otimizado para aumentar a eficiência geral do sistema de comunicação de dados. 0 GOS de um sistema de comunicação de dados é tipicamente definido como o retardo total incorrido na transferência de uma quantidade de dados predeterminada, a seguir designada como um pacote de dados.Another significant difference between voice services and data services is that voice services require a fixed and common service level (GOS) for all users. Typically, for digital systems providing voice services, this translates into a fixed and equal transmission rate for all users and a tolerable maximum value for speech frame error rates. In contrast, for data services, GOS may differ from user to user and may be an optimized parameter to increase the overall efficiency of the data communication system. The GOS of a data communication system is typically defined as the total delay incurred in transferring a predetermined amount of data, hereinafter referred to as a data packet.

Ainda outra diferença significativa entre os serviços de voz e os serviços de dados é a de que os primeiros requerem um link de comunicação confiável, o qual, no sistema de comunicação CDMA exemplar, é provido por soft handoff. Soft handoff resulta em transmissões redundantes a partir de duas ou mais estações base para melhorar a confiabilidade. No entanto, tal confiabilidade adicional não é necessária para a transmissão de dados, pois os pacotes de dados recebidos com erro podem ser retransmitidos. Para os serviços de dados, a potência de transmissão usada para suportar soft handoff pode ser usada mais eficientemente para a transmissão de dados adicionais.Yet another significant difference between voice and data services is that voice services require a reliable communication link, which in the exemplary CDMA communication system is provided by soft handoff. Soft handoff results in redundant transmissions from two or more base stations to improve reliability. However, such additional reliability is not required for data transmission as erroneously received data packets may be retransmitted. For data services, the transmit power used to support soft handoff can be used more efficiently for additional data transmission.

Os parâmetros que medem a qualidade e a eficácia de um sistema de comunicação de dados são o retardo de transmissão necessário para transferir um pacote de dados e a taxa de transferência (throughput) média do sistema. 0 retardo de transmissão não exerce o mesmo impacto na comunicação de dados como o faz para a comunicação de voz, porém constitui uma medida relevante para a medição da qualidade do sistema de comunicação de dados. A taxa de transferência média constitui uma medida da eficiência da capacidade de transmissão de dados do sistema de comunicação. É bem conhecido que nos sistemas celulares a relação sinal/ruído e interferência, C/I, para qualquer usuário é uma função da localização do usuário dentro da área de cobertura. Para manter um dado nivel de serviços, os sistemas TDMA e FDMA recorrem a técnicas de reuso de frequências, isto é, nem todos os canais de frequência e/ou partições de tempo (timeslots) são usados em cada estação base. Em um sistema CDMA, a mesma alocação de frequência é reusada em todas as células do sistema, desse modo, melhorando a eficiência geral. A C/I alcançada por qualquer estação móvel do usuário determina a taxa de informações que pode ser suportada para tal link particular proveniente da estação base para a estação móvel do usuário. Dado o método especifico de modulação e correção de erro usado para a transmissão, o qual a presente invenção procura otimizar para transmissões de dados, é conseguido um dado nivel de desempenho em um nivel de C/I correspondente. Para um sistema celular idealizado com layouts de células hexagonais e utilizando uma frequência em comum em todas as células, pode ser calculada a distribuição de C/I conseguida dentro das células idealizadas. A C/I conseguida por qualquer dado usuário é função da perda de percurso, a qual, para sistemas celulares terrestres aumenta em proporção r3 a r5, em que r é a distância para a fonte de irradiação. Além disso, a perda de percurso está sujeita a variações aleatórias devidas às obstruções naturais ou feitas pelo homem dentro do percurso da onda de rádio. Tais variações aleatórias são tipicamente modeladas como um processo aleatório de sombreamento log-normal, com um desvio padrão de 8 dB. A distribuição C/I resultante conseguida para um layout celular hexagonal ideal com antenas de estação base omnidirecionais, lei de propagação r4 e processo de sombreamento com desvio padrão de 8 dB é apresentada na Figura 10. A distribuição de C/I obtida só pode ser conseguida se, em qualquer momento no tempo e em qualquer local, a estação móvel for servida pela melhor estação base, a qual é definida como aquela que consegue o maior valor de C/I, independentemente da distância fisica até cada estação base. Devido à natureza aleatória da perda de percurso, tal como foi acima descrito, o sinal com o maior valor de C/I pode ser um que esteja a uma distância fisica diferente da mínima em relação à estação móvel. Em contraste, caso uma estação móvel deva se comunicar somente através da estação base de mínima distância, a C/I pode ser substancialmente degradada. É portanto benéfico que as estações móveis se comuniquem com a e a partir da estação base de melhor serviço em todas as ocasiões, desse modo conseguindo o valor de C/I ideal. Pode também ser observado que o alcance (range) de valores da C/I conseguida no modelo idealizado acima, e tal como apresentado na Figura 10, seja tal que a diferença entre o valor mais elevado e o mais baixo pode ser de até 10.000. Em uma implementação na prática, o alcance é limitado tipicamente a aproximadamente 1:100 ou 20 dB. É portanto possível a uma estação base CDMA servir as estações móveis com taxas de bits que podem variar por um fator de até 100, uma vez que se aplica a seguinte relação: (D em que Rh representa a taxa de informações para uma estação móvel específica, W é a largura de banda total ocupada pelo sinal de espectro espalhado e Eb/I0 é a energia por bit sobre a densidade de interferência necessária para se conseguir um dado nível de desempenho. Como exemplo, se o sinal de espectro espalhado ocupa uma largura de banda, W, de 1,2288 MHz e uma comunicação confiável requer uma Eb/I0 média igual a 3 dB, então uma estação móvel que consiga um valor de C/I de 3 dB para a melhor estação base pode comunicar com uma taxa de dados tão elevada quanto 1,2288 Mbps. Por outro lado, se uma estação móvel for submetida a uma interferência substancial proveniente de estações base adjacentes e só consiga uma C/I de -7 dB, uma comunicação confiável não pode ser suportada a uma taxa maior 122,88 kbps. Um sistema de comunicação projetado para otimizar a taxa de transferência média irá portanto tentar servir a cada usuário remoto a partir da estação base de melhor serviço e na taxa de dados Rb mais elevada que o usuário remoto possa suportar de forma confiável. 0 sistema de comunicação de dados da presente invenção explora as características acima mencionadas e otimiza a taxa de transferência de dados a partir das estações base CDMA para as estações móveis.Parameters that measure the quality and effectiveness of a data communication system are the transmission delay required to transfer a data packet and the average system throughput. Transmission delay does not have the same impact on data communication as it does for voice communication, but is a relevant measure for measuring the quality of the data communication system. Average throughput is a measure of the efficiency of the communication system's data transmission capacity. It is well known that in cellular systems the signal / noise and interference ratio, C / I, for any user is a function of the user's location within the coverage area. To maintain a given level of service, the TDMA and FDMA systems use frequency reuse techniques, ie not all frequency channels and / or timeslots are used at each base station. In a CDMA system, the same frequency allocation is reused in all cells of the system, thereby improving overall efficiency. The C / I achieved by any user mobile station determines the rate of information that can be supported for such a particular link from the base station to the user's mobile station. Given the specific error modulation and correction method used for transmission, which the present invention seeks to optimize for data transmissions, a given level of performance is achieved at a corresponding C / I level. For an idealized cellular system with hexagonal cell layouts and using a common frequency across all cells, the C / I distribution achieved within the idealized cells can be calculated. The C / I achieved by any given user is a function of path loss, which for terrestrial cellular systems increases in proportion r3 to r5, where r is the distance to the irradiation source. In addition, path loss is subject to random variations due to natural or man-made obstructions within the radio wave path. Such random variations are typically modeled as a random log-normal shading process with a standard deviation of 8 dB. The resulting C / I distribution achieved for optimal hexagonal cellular layout with omnidirectional base station antennas, r4 propagation law and 8 dB standard deviation shading process is shown in Figure 10. The obtained C / I distribution can only be This is achieved if, at any time in time and in any location, the mobile station is served by the best base station, which is defined as the one that achieves the highest C / I value, regardless of the physical distance to each base station. Due to the random nature of the path loss as described above, the signal with the highest C / I value may be one that is at a different physical distance from the minimum than the mobile station. In contrast, if a mobile station is to communicate only through the short distance base station, C / I can be substantially degraded. It is therefore beneficial for mobile stations to communicate with and from the best service base station at all times, thereby achieving the optimal C / I value. It can also be observed that the range of C / I values achieved in the model idealized above, and as shown in Figure 10, is such that the difference between the highest and the lowest value can be up to 10,000. In a practical implementation, the range is typically limited to approximately 1: 100 or 20 dB. It is therefore possible for a CDMA base station to serve mobile stations with bit rates that can vary by a factor of up to 100, since the following ratio applies: (D where Rh represents the information rate for a specific mobile station W is the total bandwidth occupied by the spread spectrum signal and Eb / 10 is the energy per bit over the interference density required to achieve a given performance level. bandwidth, W, 1.2288 MHz and reliable communication requires an average Eb / I0 of 3 dB, so a mobile station that achieves a C / I value of 3 dB for the best base station can communicate at a rate On the other hand, if a mobile station is subjected to substantial interference from adjacent base stations and can only achieve -7 dB C / I, reliable communication cannot be supported. 122.88 kbps A communication system designed to optimize the average throughput will therefore attempt to serve each remote user from the best service base station and at the highest Rb data rate than the remote user. can withstand reliably. The data communication system of the present invention exploits the above characteristics and optimizes the data transfer rate from CDMA base stations to mobile stations.

Uma atenção é destinada ao documento US-A 5.093.924 que descreve um método de designação geral para uso em sistemas de comunicações móveis em que uma estação base seleciona em resposta a uma solicitação de conexão de comunicação um canal de rádio comunicação possuindo um nível de recepção de onda de interferência que é obtido por uma unidade de medição e satisfaz uma condição de qualidade de um canal de comunicação a partir de uma pluralidade de canais de rádio comunicação, e transmite informação do canal de rádio comunicação a uma estação móvel como um objeto da solicitação de conexão de comunicação. A estação móvel seleciona o canal de rádio comunicação transmitido pela estação base, mede um nível de recepção de onda de interferência e transmite o resultado de medição à estação base. A estação base verifica se os resultados de medição satisfazem as condições de qualidade de um percurso de comunicação, e designa o canal de rádio comunicação à comunicação solicitada quando os resultados de medição satisfazem as condições de qualidade do percurso de comunicação.Attention is directed to US-A 5,093,924 which describes a general designation method for use in mobile communication systems in which a base station selects in response to a communication connection request a radio communication channel having a level of interference wave reception that is obtained by a measurement unit and satisfies a quality condition of a communication channel from a plurality of radio communication channels, and transmits radio communication channel information to a mobile station as an object. of the communication connection request. The mobile station selects the radio communication channel transmitted by the base station, measures an interference wave reception level, and transmits the measurement result to the base station. The base station checks that the measurement results satisfy the quality conditions of a communication path, and assigns the requested communication radio channel when the measurement results satisfy the quality conditions of the communication path.

RESUMO DA INVENÇÃO A presente invenção é um método e um equipamento novos e aperfeiçoados para transmissão de dados em pacotes em taxa elevada em um sistema CDMA. A presente invenção melhora a eficiência de um sistema CDMA por prover mecanismos para transmitir dados através dos links direto e reverso. Cada estação móvel comunica com uma ou mais estações base e monitora os canais de controle pela duração da comunicação com as estações base. Os canais de controle podem ser usados pelas estações base para a transmissão de pequenas quantidades de dados, mensagens de alerta (paging) endereçadas a uma estação móvel específica e mensagens de difusão para todas as estações móveis. A mensagem de alerta informa à estação móvel que a estação base possui uma grande quantidade de dados a transmitir à estação móvel. É um objetivo da presente invenção melhorar a utilização da capacidade do link direto e reverso no sistema de comunicação de dados. Quando do recebimento das mensagens de alerta provenientes de uma ou mais estações base, a estação móvel mede a relação sinal/ruído e interferência (C/I) dos sinais de link direto (por exemplo os sinais piloto de link direto) em cada partição de tempo e seleciona a melhor estação base usando um conjunto de parâmetros que pode compreender as medidas de C/I atual e anterior. Na modalidade exemplar, em cada partição de tempo, a estação móvel transmite à estação base selecionada, através de um canal de solicitação de dados dedicado (DRC), uma solicitação para transmissão na taxa de dados mais elevada que a C/I medida pode suportar de forma confiável. A estação base selecionada transmite dados, em pacotes de dados, em uma taxa de dados que não excede a taxa de dados recebida da estação móvel no canal DRC. Ao transmitir da melhor estação base em todas as partições de tempo, um aumento na taxa de transferência e retardo de transmissão são conseguidos. É um outro objetivo da presente invenção melhorar o desempenho pela transmissão a partir da estação base selecionada, na potência de transmissão máxima, pela duração de uma ou mais partições de tempo, para uma estação móvel na taxa de dados solicitada pela estação móvel. No sistema de comunicação CDMA exemplar, as estações base operam com um recuo (back-off) predeterminado (por exemplo, de 3 dB) em relação à potência de transmissão disponível para compensar variações no uso. Dessa forma, a potência de transmissão média é a metade da potência máxima (pico). No entanto, na presente invenção, uma vez que as transmissões de dados em alta velocidade são programadas e a potência tipicamente não é compartilhada (por exemplo, entre as transmissões), não é necessário um recuo da potência de transmissão máxima disponível. É ainda outro objetivo da presente invenção aumentar a eficiência ao permitir que as estações base transmitam pacotes de dados a cada estação móvel durante um número variável de partições de tempo. A capacidade de transmitir de diferentes estações base de partição de tempo em partição de tempo permite que o sistema de comunicação de dados da presente invenção se adapte rapidamente às mudanças no ambiente de operação. Além disso, a capacidade de transmitir um pacote de dados através de partições de tempo não-contíguas é possível na presente invenção, devido ao uso de um número de sequência para identificar as unidades de dados dentro de um pacote de dados. É ainda outro objetivo da presente invenção aumentar a flexibilidade por emissão dos pacotes de dados endereçados a uma estação móvel específica a partir de um controlador central para todas as estações base que são membros do conjunto ativo da estação móvel. Na presente invenção, a transmissão de dados pode ocorrer a partir de qualquer estação base no conjunto ativo da estação móvel em cada partição de tempo. Uma vez que cada estação base compreende uma fila que contém os dados a serem transmitidos à estação móvel, uma transmissão em link direto eficiente pode ocorrer com um minimo retardo de processamento. É ainda outro objetivo da presente invenção prover um mecanismo de retransmissão para unidades de dados recebidas com erro. Na modalidade exemplar, cada pacote de dados compreende um número predeterminado de unidades de dados, com cada unidade de dados sendo identificada por um número de sequência. Na recepção incorreta de uma ou mais unidades de dados, a estação móvel envia uma confirmação negativa (NACK) através do canal de dados de link reverso indicando os números de sequência das unidades de dados faltosas para retransmissão a partir da estação base. A estação base recebe a mensagem NACK e pode retransmitir as unidades de dados recebidas com erro. É ainda outro objetivo da presente invenção que a estação móvel selecione as melhores candidatas a estações base para comunicação com base no procedimento descrito no Pedido de Patente U.S. N- de Série 08/790,497, intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING SOFT HANDOFF IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM", depositado em 29 de janeiro de 1997, em nome da Requerente da presente invenção. Na modalidade exemplar, a estação base pode ser adicionada ao conjunto ativo da estação móvel se o sinal piloto recebido estiver acima de um limite de adição predeterminado e retirada do conjunto ativo se o sinal piloto recebido estiver abaixo de um limite inferior predeterminado. Na modalidade alternativa, a estação base pode ser adicionada ao conjunto ativo se a energia adicional da estação base (por exemplo, tal como medida através do sinal piloto) e a energia das estações base já no conjunto ativo exceder um limite predeterminado. Usando esta modalidade alternativa, uma estação base cuja energia transmitida compreende uma quantidade não substancial da energia total recebida na estação móvel não é adicionada ao conjunto ativo. É ainda outro objetivo da presente invenção que as estações móveis transmitam as solicitações de taxa de dados através do canal DRC de forma que somente a estação base selecionada dentre as estações base em comunicação com a estação móvel seja capaz de distinguir as mensagens DRC, assegurando portanto que a transmissão em link direto em qualquer partição de tempo seja efetuada a partir da estação base selecionada. Na modalidade exemplar, a cada estação base em comunicação com a estação móvel é designado um único código Walsh. A estação móvel cobre a mensagem DRC com o código Walsh correspondente à estação base selecionada. Outros códigos podem ser usados para cobrir as mensagens DRC, embora os códigos ortogonais sejam tipicamente utilizados e os códigos Walsh sejam preferidos.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a new and improved method and apparatus for high rate packet data transmission in a CDMA system. The present invention improves the efficiency of a CDMA system by providing mechanisms for transmitting data via forward and reverse links. Each mobile station communicates with one or more base stations and monitors the control channels for the duration of communication with the base stations. Control channels can be used by base stations to transmit small amounts of data, paging messages addressed to a specific mobile station, and broadcast messages to all mobile stations. The alert message informs the mobile station that the base station has a large amount of data to transmit to the mobile station. It is an object of the present invention to improve the utilization of forward and reverse link capability in the data communication system. Upon receipt of alert messages from one or more base stations, the mobile station measures the signal-to-noise and interference (C / I) ratio of the direct link signals (for example the direct link pilot signals) in each partition. time and selects the best base station using a set of parameters that can comprise current and previous C / I measurements. In the exemplary embodiment, at each time partition, the mobile station transmits to the selected base station, via a dedicated data request channel (DRC), a request for transmission at the highest data rate that the measured C / I can support. reliably. The selected base station transmits data in data packets at a data rate that does not exceed the data rate received from the mobile station on the DRC channel. By transmitting from the best base station on all time partitions, an increase in throughput and transmission delay is achieved. It is another object of the present invention to improve performance by transmitting from the selected base station at maximum transmit power for the duration of one or more time partitions to a mobile station at the data rate requested by the mobile station. In the exemplary CDMA communication system, base stations operate at a predetermined back-off (e.g. 3 dB) from available transmit power to compensate for variations in usage. Thus, the average transmit power is half of the maximum (peak) power. However, in the present invention, since high speed data transmissions are programmed and power is typically not shared (for example, between transmissions), a retreat from the maximum available transmission power is not required. It is yet another object of the present invention to increase efficiency by allowing base stations to transmit data packets to each mobile station for a variable number of time partitions. The ability to transmit from different time partition base stations to time partition enables the data communication system of the present invention to adapt quickly to changes in the operating environment. In addition, the ability to transmit a data packet over noncontiguous time partitions is possible in the present invention due to the use of a sequence number to identify the data units within a data packet. It is yet another object of the present invention to increase the flexibility by issuing data packets addressed to a specific mobile station from a central controller to all base stations that are members of the active mobile station set. In the present invention, data transmission may occur from any base station in the active mobile station set in each time partition. Since each base station comprises a queue containing the data to be transmitted to the mobile station, efficient direct link transmission can occur with minimal processing delay. It is yet another object of the present invention to provide a relay mechanism for erroneously received data units. In the exemplary embodiment, each data packet comprises a predetermined number of data units, with each data unit being identified by a sequence number. Upon incorrect reception of one or more data units, the mobile station sends a negative acknowledgment (NACK) through the reverse link data channel indicating the sequence numbers of the missing data units for relay from the base station. The base station receives the message NACK and can relay the units of data received in error. It is yet another object of the present invention for the mobile station to select the best base station candidates for communication based on the procedure described in US Patent Application Serial No. 08 / 790,497 entitled "METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING SOFT HANDOFF IN A WIRELESS" COMMUNICATION SYSTEM ", filed January 29, 1997, on behalf of the Applicant of the present invention. In the exemplary embodiment, the base station may be added to the active set of the mobile station if the received pilot signal is above a predetermined plus limit and withdrawn from the active set if the received pilot signal is below a predetermined lower limit. In the alternative embodiment, the base station may be added to the active set if the additional energy of the base station (for example as measured by the pilot signal) and the energy of the base stations already in the active set exceeds a predetermined limit. Using this alternative embodiment, a base station whose transmitted energy comprises a non-substantial amount of the total energy received at the mobile station is not added to the active set. It is still another object of the present invention that mobile stations transmit data rate requests through the DRC channel so that only the base station selected from the base stations communicating with the mobile station is capable of distinguishing DRC messages, thus ensuring direct link transmission on any time partition is from the selected base station. In the exemplary embodiment, each base station communicating with the mobile station is assigned a unique Walsh code. The mobile station covers the DRC message with the Walsh code corresponding to the selected base station. Other codes may be used to cover DRC messages, although orthogonal codes are typically used and Walsh codes are preferred.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

As características, objetivos e vantagens da presente invenção ficarão mais claros através da descrição detalhada apresentada a seguir, quando lida em conjunto com os desenhos, nos quais as mesmas referências numéricas identificam itens correspondentes e nos quais: A Figura 1 é um diagrama de um sistema de comunicação de dados da presente invenção, compreendendo uma pluralidade de células, uma pluralidade de estações base e uma pluralidade de estações móveis; A Figura 2 é um exemplo de diagrama de blocos dos subsistemas do sistema de comunicação de dados da presente invenção;The features, objects, and advantages of the present invention will become clearer from the following detailed description when read in conjunction with the drawings, in which the same numerical references identify corresponding items and in which: Figure 1 is a diagram of a system data communication device of the present invention, comprising a plurality of cells, a plurality of base stations and a plurality of mobile stations; Figure 2 is an example block diagram of the data communication system subsystems of the present invention;

As Figuras 3A e 3B são diagramas de blocos de um exemplo da arquitetuta de link direto da presente invenção; A Figura 4A é um diagrama de um exemplo da estrutura de quadro de link direto da presente invenção;Figures 3A and 3B are block diagrams of an example of the forward link architect of the present invention; Figure 4A is a diagram of an example of the forward link frame structure of the present invention;

As Figuras 4B e 4C são diagramas de exemplos do canal de tráfego direto e do canal de controle de potência, respectivamente; A Figura 4D é um diagrama do pacote puncionado da presente invenção;Figures 4B and 4C are example diagrams of the direct traffic channel and the power control channel, respectively; Figure 4D is a punctured packet diagram of the present invention;

As Figuras 4E a 4G são diagramas de dois exemplos de formatos de pacotes de dados e da cápsula de canal de controle, respectivamente; A Figura 5 é um exemplo de um diagrama de temporização, mostrando a transmissão de pacote de taxa elevada através do link direto; A Figura 6 é um diagrama de blocos do exemplo da arguitetura de link reverso da presente invenção; A Figura 7A é um diagrama de um exemplo da estrutura de quadro de link reverso da presente invenção; A Figura 7B é um diagrama do exemplo do canal de acesso de link reverso; A Figura 8 é um exemplo de diagrama de temporização mostrando a transmissão de dados de taxa elevada através do link reverso; A Figura 9 é um exemplo de diagrama de estado mostrando as transições entre os vários estados de operação da estação móvel; e A Figura 10 é um diagrama da função de distribuição cumulativa (CDF) da distribuição C/I em um layout celular hexagonal ideal.Figures 4E to 4G are diagrams of two examples of data packet and control channel capsule formats, respectively; Figure 5 is an example of a timing diagram showing high rate packet transmission over the forward link; Figure 6 is a block diagram of the example reverse link argumentar of the present invention; Figure 7A is a diagram of an example reverse link frame structure of the present invention; Figure 7B is a diagram of the example reverse link access channel; Figure 8 is an example of timing diagram showing high rate data transmission over reverse link; Figure 9 is an example state diagram showing the transitions between the various operating states of the mobile station; and Figure 10 is a diagram of the cumulative distribution function (CDF) of the C / I distribution in an ideal hexagonal cellular layout.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

De acordo com uma modalidade exemplar do sistema de comunicação de dados da presente invenção, a transmissão de dados em link direto ocorre a partir de uma estação base para uma estação móvel (ver Figura 1) na, ou próximo à, taxa de dados máxima que pode ser suportada pelo link direto e pelo sistema. A comunicação de dados em link reverso pode ocorrer a partir de uma estação móvel para uma ou mais estações base. O cálculo da taxa de dados máxima para a transmissão em link direto é descrito em detalhes a seguir. Os dados são particionados em pacotes de dados, com cada pacote de dados sendo transmitido através de uma ou mais partições de tempo (ou partições). Em cada partição de tempo, a estação base pode direcionar a transmissão de dados a qualquer estação móvel que esteja em comunicação com a estação base.According to an exemplary embodiment of the data communication system of the present invention, direct link data transmission takes place from a base station to a mobile station (see Figure 1) at or near the maximum data rate that can be supported by direct link and system. Reverse link data communication can occur from one mobile station to one or more base stations. The calculation of the maximum data rate for direct link transmission is described in detail below. Data is partitioned into data packets, with each data packet being transmitted across one or more time partitions (or partitions). At each time partition, the base station may direct data transmission to any mobile station communicating with the base station.

Inicialmente, a estação móvel estabelece a comunicação com uma estação base usando um procedimento de acesso predeterminado. Neste estado conectado, a estação móvel pode receber mensagens de dados e de controle provenientes da estação base, e é capaz de transmitir mensagens de dados e controle à estação base. A estação móvel então monitora o link direto quanto às transmissões a partir de estações base no conjunto ativo da estação móvel. 0 conjunto ativo contém uma listagem de estações base em comunicação com a estação móvel. Especificamente, a estação móvel mede a relação sinal/ruido e interferência (C/I) do piloto de link direto proveniente das estações base no conjunto ativo, tal como recebido na estação móvel. Caso o sinal piloto recebido esteja acima de um limite de adição predeterminado ou abaixo de um limite de retirada predeterminado, a estação móvel reporta tal fato para a estação base. Mensagens subsequentes provenientes da estação base direcionam a estação móvel a adicionar ou retirar a(s) estação(ões) base ao/do seu conjunto ativo, respectivamente. Os vários estados de operação da estação móvel são descritos mais adiante.Initially, the mobile station establishes communication with a base station using a predetermined access procedure. In this connected state, the mobile station can receive data and control messages from the base station, and is capable of transmitting data and control messages to the base station. The mobile station then monitors the direct link for transmissions from base stations in the active mobile station set. The active set contains a listing of base stations in communication with the mobile station. Specifically, the mobile station measures the signal-to-noise ratio and interference (C / I) of the direct link pilot coming from the base stations in the active set as received at the mobile station. If the received pilot signal is above a predetermined addition limit or below a predetermined withdrawal limit, the mobile station reports this to the base station. Subsequent messages from the base station direct the mobile station to add or remove the base station (s) to / from its active set, respectively. The various operating states of the mobile station are described below.

Se não houver dados a serem enviados, a estação móvel retorna a um estado ocioso (idle) e interrompe a transmissão de informações de taxa de dados para as estações base. Enquanto a estação móvel está no estado ocioso, a estação móvel monitora o canal de controle proveniente de uma ou mais estações base no conjunto ativo quanto às mensagens de alerta.If there is no data to send, the mobile station returns to an idle state and stops transmitting data rate information to the base stations. While the mobile station is in the idle state, the mobile station monitors the control channel from one or more base stations in the active set for alert messages.

Caso existam dados a serem transmitidos para a estação móvel, os dados são enviados por um controlador central para todas as estações base no conjunto ativo e armazenados em uma fila em cada estação base. Uma mensagem de alerta é a seguir enviada por uma ou mais estações base para a estação móvel nos respectivos canais de controle. A estação base pode transmitir todas estas mensagens de alerta ao mesmo tempo através de várias estações base, de modo a assegurar a recepção mesmo quando a estação móvel está em comutação entre as estações base. A estação móvel demodula e decodifica os sinais em um ou mais canais de controle para receber as mensagens de alerta.If data is to be transmitted to the mobile station, data is sent by a central controller to all base stations in the active set and stored in a queue at each base station. An alert message is then sent by one or more base stations to the mobile station in the respective control channels. The base station can transmit all of these alert messages at the same time through several base stations to ensure reception even when the mobile station is switching between base stations. The mobile station demodulates and decodes signals on one or more control channels to receive alert messages.

Ao decodificar as mensagens de alerta, e para cada partição de tempo até que se complete a transmissão de dados, a estação móvel mede a C/I dos sinais de link direto provenientes das estações base no conjunto ativo, tal como recebidos na estação móvel. A C/I dos sinais de link direto pode ser obtida pela medição dos respectivos sinais piloto. A estação móvel a seguir seleciona a melhor estação base com base em um conjunto de parâmetros. 0 conjunto de parâmetros pode compreender as medições de C/I atual e anterior e a taxa de erro de bits ou taxa de erro de pacotes. Como exemplo, a melhor estação base pode ser selecionada com base na maior medição de C/I. A estação móvel a seguir identifica a melhor estação base e transmite para a estação base selecionada uma mensagem de solicitação de dados (a seguir denominada como a mensagem DRC) através do canal de solicitação de dados (a seguir denominado como o canal DRC) . A mensagem DRC pode conter a taxa de dados solicitada ou, alternativamente, uma indicação da qualidade do canal de link direto (por exemplo, a própria medição C/I, a taxa de erro de bits, ou a taxa de erro de pacotes). Na modalidade exemplar, a estação móvel pode direcionar a transmissão da mensagem DRC para uma estação base especifica pelo uso de um código Walsh que identifica de forma exclusiva a estação base. Os símbolos da mensagem DRC passam por OU-Exclusivo (XOR) com o código Walsh único. Uma vez que cada estação base no conjunto ativo da estação móvel é identificada por um código Walsh único, somente a estação base selecionada que efetua a operação OU-Exclusiva idêntica à efetuada pela estação móvel, com o código Walsh correto, poderá decodificar corretamente a mensagem DRC. A estação base utiliza as informações de controle de taxa provenientes de cada estação móvel para transmitir eficientemente dados de link direto na taxa mais elevada possível.By decoding the alert messages, and for each time partition until data transmission is complete, the mobile station measures the C / I of direct link signals coming from the active set base stations as received at the mobile station. The C / I of the direct link signals can be obtained by measuring the respective pilot signals. The following mobile station selects the best base station based on a set of parameters. The parameter set may comprise current and previous C / I measurements and the bit error rate or packet error rate. As an example, the best base station may be selected based on the highest C / I measurement. The following mobile station identifies the best base station and transmits to the selected base station a data request message (hereinafter referred to as the DRC message) via the data request channel (hereinafter referred to as the DRC channel). The DRC message may contain the requested data rate or, alternatively, an indication of the quality of the direct link channel (for example, the C / I measurement itself, the bit error rate, or the packet error rate). In the exemplary embodiment, the mobile station may direct transmission of the DRC message to a specific base station using a Walsh code that uniquely identifies the base station. The DRC message symbols are OR-Exclusive (XOR) with unique Walsh code. Since each base station in the mobile station's active set is identified by a unique Walsh code, only the selected base station that performs the same OR-Exclusive operation as the mobile station with the correct Walsh code can correctly decode the message. DRC The base station uses rate control information from each mobile station to efficiently transmit deep link data at the highest possible rate.

Em cada partição de tempo, a estação base pode selecionar quaisquer dentre as estações móveis alertadas para transmissão de dados. A estação base então determina a taxa de dados em que deve transmitir os dados para a estação móvel selecionada com base no valor mais recente da mensagem DRC recebida proveniente da estação móvel. Adicionalmente, a estação base identifica exclusivamente uma transmissão para uma estação móvel específica pelo uso de um código de espalhamento que é exclusivo desta estação móvel. Na modalidade exemplar, tal código de espalhamento é o código de pseudo ruído (PN) longo que é definido pela norma IS-95. A estação móvel, para a qual se destina o pacote de dados, recebe a transmissão de dados e decodifica o pacote de dados. Cada pacote de dados compreende uma pluralidade de unidades de dados. Na modalidade exemplar, uma unidade de dados compreende oito bits de informação, embora diferentes tamanhos de unidades de dados possam ser definidos e estejam dentro do escopo da presente invenção. Na modalidade exemplar, cada unidade de dados é associada com um número de sequencial e as estações móveis são capazes de identificar as transmissões faltosas ou duplicadas. Em tais casos, as estações móveis comunicam através do canal de dados de link reverso os números de sequência das unidades de dados faltosas. Os controladores da estação base, que recebem as mensagens de dados provenientes das estações móveis, então indicam a todas as estações base que se comunicam com tal estação móvel especifica quais as unidades de dados que não foram recebidas pela estação móvel. As estações base então programam uma retransmissão de tais unidades de dados.In each time partition, the base station can select any of the mobile stations alerted for data transmission. The base station then determines the data rate at which to transmit data to the selected mobile station based on the most recent value of the DRC message received from the mobile station. Additionally, the base station uniquely identifies a transmission to a specific mobile station by the use of a spreading code that is unique to this mobile station. In the exemplary embodiment, such a spreading code is the long pseudo noise (PN) code which is defined by the IS-95 standard. The mobile station for which the data packet is intended receives the data transmission and decodes the data packet. Each data packet comprises a plurality of data units. In the exemplary embodiment, a data unit comprises eight bits of information, although different sizes of data units may be defined and are within the scope of the present invention. In the exemplary embodiment, each data unit is associated with a sequence number and mobile stations are capable of identifying missing or duplicate transmissions. In such cases, mobile stations communicate through the reverse link data channel the sequence numbers of the missing data units. The base station controllers, which receive data messages from mobile stations, then indicate to all base stations that communicate with such mobile station which specifies which data units were not received by the mobile station. The base stations then schedule a relay of such data units.

Cada estação móvel no sistema de comunicação de dados pode se comunicar com múltiplas estações base no link reverso. Na modalidade exemplar, o sistema de comunicação de dados da presente invenção suporta soft handoff e softer handoff no link reverso por diversas razões. Em primeiro lugar, soft handoff não consome capacidade adicional no link reverso, mas sim permite que as estações móveis transmitam dados no nivel de potência minimo, de tal forma que pelo menos uma dentre as estações base possa decodificar os dados de forma confiável. Em segundo lugar, a recepção dos sinais de link reverso por mais estações base aumenta a confiabilidade da transmissão e requer apenas hardware adicionais nas estações base.Each mobile station in the data communication system can communicate with multiple base stations on the reverse link. In the exemplary embodiment, the data communication system of the present invention supports soft handoff and reverse reverse handoff for various reasons. Firstly, soft handoff does not consume additional reverse link capacity, but rather allows mobile stations to transmit data at the minimum power level so that at least one of the base stations can decode the data reliably. Second, receiving reverse link signals from more base stations increases transmission reliability and requires only additional hardware at base stations.

Na modalidade exemplar, a capacidade do link direto do sistema de transmissão de dados da presente invenção é determinada pelas solicitações de taxa das estações móveis. Ganhos adicionais na capacidade do link direto podem ser conseguidos pelo uso de antenas direcionais e/ou filtros espaciais adaptativos. Um exemplo de método e equipamento para prover transmissões direcionais é descrito no Pedido Co-pendente de Patente U.S. N2 de Série 08/575,049, intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING THE TRANSMISSION DATA RATE IN A MULTI-USER COMMUNICATION SYSTEM", depositado em 20 de dezembro de 1995 e no Pedido de Patente U.S. N2 de Série 08/925,521, intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING ORTHOGONAL SPOT BEAMS, SECTORS AND PICOCELLS", depositado em 8 de setembro de 1997, ambos em nome da Requerente da presente invenção.In the exemplary embodiment, the direct link capability of the data transmission system of the present invention is determined by rate requests from mobile stations. Additional gains in direct link capacity can be achieved by using directional antennas and / or adaptive space filters. An example of a method and equipment for providing directional transmissions is described in US Patent Application Serial No. 08 / 575,049 entitled "METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING THE TRANSMISSION DATA RATE IN A MULTI-USER COMMUNICATION SYSTEM" filed 20 December 1995 and in US Patent Application Serial No. 08 / 925,521 entitled "METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING ORTHOGONAL SPOT BEAMS, SECTORS AND PICOCELLS", filed September 8, 1997, both on behalf of the Applicant of the present invention.

!. DESCRIÇÃO DO SISTEMA! SYSTEM DESCRIPTION

Fazendo referência às Figuras, a Figura 1 representa o sistema de comunicação de dados exemplar da presente invenção, que compreende múltiplas células 2a-2g. Cada célula 2 é servida por uma estação base 4 correspondente. Várias estações móveis 6 são dispersas por todo o sistema de comunicação de dados. Na modalidade exemplar, cada uma das estações móveis 6 se comunica com no máximo uma estação base 4 através do link direto em cada partição de tempo, mas pode estar em comunicação com uma ou mais estações base 4 através do link reverso, dependendo se a estação móvel 6 está em soft handoff. Como exemplo, a estação base 4a transmite dados exclusivamente para a estação móvel 6a, a estação base 4b transmite dados exclusivamente para a estação móvel 6b e a estação base 4c transmite dados exclusivamente à estação móvel 6c através do link direto na partição de tempo n. Na Figura í, a linha sólida com a seta indica uma transmissão de dados proveniente da estação base 4 para a estação móvel 6. Uma linha tracejada com a seta indica que a estação móvel 6 está recebendo o sinal piloto, porém nenhuma transmissão de dados, proveniente da estação base 4. A comunicação do link reverso não é mostrada na Figura 1 para maior simplicidade.Referring to the Figures, Figure 1 represents the exemplary data communication system of the present invention comprising multiple cells 2a-2g. Each cell 2 is served by a corresponding base station 4. Several mobile stations 6 are dispersed throughout the data communication system. In the exemplary embodiment, each mobile station 6 communicates with at most one base station 4 via the direct link on each time partition, but may be in communication with one or more base stations 4 via the reverse link, depending on whether the station Mobile 6 is in soft handoff. As an example, base station 4a transmits data exclusively to mobile station 6a, base station 4b transmits data exclusively to mobile station 6b and base station 4c transmits data exclusively to mobile station 6c via the direct link in time partition n. In Figure 1, the solid line with the arrow indicates a data transmission from base station 4 to mobile station 6. A dashed line with the arrow indicates that mobile station 6 is receiving the pilot signal, but no data transmission, from base station 4. Reverse link communication is not shown in Figure 1 for simplicity.

Como mostrado pela Figura 1, cada estação base 4 de preferência transmite dados para uma estação móvel 6 em um dado momento. As estações móveis 6, especialmente as localizadas próximo a um limite de célula, podem receber os sinais piloto provenientes de múltiplas estações base 4. Se o sinal piloto estiver acima de um limite predeterminado, a estação móvel 6 pode solicitar que a estação base 4 seja adicionada ao conjunto ativo da estação móvel 6. Na modalidade exemplar, a estação móvel 6 pode receber transmissões de dados de nenhum ou de um membro do conjunto ativo.As shown in Figure 1, each base station 4 preferably transmits data to a mobile station 6 at a given time. Mobile stations 6, especially those located near a cell boundary, may receive pilot signals from multiple base stations 4. If the pilot signal is above a predetermined limit, mobile station 6 may request that base station 4 be added to the active set of mobile station 6. In the exemplary embodiment, mobile station 6 can receive data transmissions from none or one member of the active set.

Um diagrama de blocos ilustrando os subsistemas básicos do sistema de comunicação de dados da presente invenção é apresentado na Figura 2. 0 controlador de estação base 10 faz interface com a interface de rede de pacotes 24, PSTN 30 e todas as estações base 4 no sistema de comunicação de dados (somente uma estação base 4 é mostrada na Figura 2 para maior simplicidade). O controlador de estação base 10 coordena a comunicação entre as estações móveis 6 no sistema de comunicação de dados e outros usuários conectados à interface de rede de pacotes 24 e à PSTN 30. A PSTN 30 faz interface com usuários através da rede de telefonia padrão (não mostrada na Figura 2) . O controlador de estação base 10 contém vários elementos seletores 14, embora apenas um seja apresentado na Figura 2 para maior simplicidade. Um elemento seletor 14 é designado para controlar a comunicação entre uma ou mais estações base 4 e uma estação móvel 6. Se o elemento seletor 14 não tiver sido designado à estação móvel 6, o processador de controle de chamadas 16 é informado sobre a necessidade de alertar a estação móvel 6. O processador de controle de chamadas 16, então direciona a estação base 4 a alertar a estação móvel 6. A fonte de dados 20 contém os dados que devem ser transmitidos para a estação móvel 6. A fonte de dados 20 provê os dados para a interface de rede de pacotes 24. A interface de rede de pacotes 24 recebe os dados e direciona os dados para o elemento seletor 14. 0 elemento seletor 14 envia os dados para cada estação base 4 em comunicação com a estação móvel 6. Cada estação base 4 mantém uma fila de dados 40 que contém os dados a serem transmitidos para a estação móvel 6.A block diagram illustrating the basic subsystems of the data communication system of the present invention is shown in Figure 2. Base station controller 10 interfaces with packet network interface 24, PSTN 30 and all base stations 4 in the system. data communication (only one base station 4 is shown in Figure 2 for simplicity). Base station controller 10 coordinates communication between mobile stations 6 in the data communication system and other users connected to packet network interface 24 and PSTN 30. PSTN 30 interfaces with users via the standard telephone network ( not shown in Figure 2). Base station controller 10 contains several selector elements 14, although only one is shown in Figure 2 for simplicity. A selector element 14 is designed to control communication between one or more base stations 4 and a mobile station 6. If the selector element 14 has not been assigned to mobile station 6, call control processor 16 is informed of the need to alert mobile station 6. Call control processor 16 then directs base station 4 to alert mobile station 6. Data source 20 contains the data to be transmitted to mobile station 6. Data source 20 provides data for packet network interface 24. Packet network interface 24 receives data and directs data to selector element 14. Selector element 14 sends data to each base station 4 in communication with the mobile station 6. Each base station 4 maintains a data queue 40 containing the data to be transmitted to mobile station 6.

Na modalidade exemplar, no link direto, um pacote de dados se refere a uma quantidade predeterminada de dados que é independente da taxa de dados. O pacote de dados é formatado com outros bits de controle e de codificação e codificado. Se a transmissão de dados ocorre através de múltiplos canais Walsh, o pacote codificado é demultiplexado em fluxos paralelos, com cada fluxo sendo transmitido através de um canal Walsh.In the exemplary embodiment, in direct link, a data packet refers to a predetermined amount of data that is independent of the data rate. The data packet is formatted with other control and encoding bits and encoded. If data transmission occurs over multiple Walsh channels, the encoded packet is demultiplexed in parallel streams, with each stream being transmitted over one Walsh channel.

Os dados são enviados, em pacotes de dados, a partir da fila de dados 40, para o elemento de canal 42. Para cada pacote de dados, o elemento de canal 42 insere os campos de controle necessários. 0 pacote de dados, campos de controle, bits de sequência de verificação de quadro e bits de terminação (tail bits) de código constituem um pacote formatado. O elemento de canal 42, então codifica um ou mais pacotes formatados e intercala (ou reordena) os símbolos dentro dos pacotes codificados. A seguir, o pacote intercalado é embaralhado com uma sequência de embaralhamento, coberto com coberturas Walsh e espalhado com o código PN longo e os códigos PNi e PNQ curtos. Os dados espalhados são modulados em quadratura, filtrados e amplificados por um transmissor dentro da unidade de RF 44. O sinal de link direto é transmitido através do ar por meio da antena 46 no link direto 50.Data is sent in data packets from data queue 40 to channel element 42. For each data packet, channel element 42 inserts the required control fields. The data packet, control fields, frame check sequence bits, and code tail bits constitute a formatted packet. The channel element 42 then encodes one or more formatted packets and interleaves (or reorders) the symbols within the encoded packets. Next, the interleaved packet is shuffled with a scramble sequence, covered with Walsh covers and spread with long PN code and short PNi and PNQ codes. The scattered data is quadrature modulated, filtered and amplified by a transmitter within the RF unit 44. The forward link signal is transmitted over the air through antenna 46 on forward link 50.

Na estação móvel 6, o sinal de link direto é recebido pela antena 60 e direcionado para um receptor dentro de um front-end 62. O receptor filtra, amplifica, demodula em quadratura e quantiza o sinal. O sinal digitalizado é provido ao demodulador (DEMOD) 64 onde o mesmo é desespalhado com o código PN longo e os códigos curtos PNn; e PNQ, descoberto com as coberturas Walsh e desembaralhado com uma sequência de embaralhamento idêntica. Os dados demodulados são providos ao decodificador 66 que efetua o inverso das funções de processamento de sinal efetuadas na estação base 4, especificamente as funções de deintercalação, decodificação e verificação de quadros. Os dados decodificados são providos ao depósito de dados 68. O hardware, como foi acima descrito, suporta as transmissões de dados, troca de mensagens, voz, vídeo e outras comunicações através do link direto .At mobile station 6, the forward link signal is received by antenna 60 and directed to a receiver within a front end 62. The receiver filters, amplifies, quadrature demodulates and quantizes the signal. The digitized signal is provided to demodulator 64 where it is spread out with the long PN code and the short PNn codes; and PNQ, uncovered with the Walsh covers and scrambled with an identical scramble sequence. The demodulated data is provided to the decoder 66 which performs the inverse of the signal processing functions performed at base station 4, specifically the deinterleaving, decoding and frame checking functions. The decoded data is provided to the data store 68. The hardware, as described above, supports data transmission, message exchange, voice, video and other communications over the direct link.

As funções de controle e programação do sistema podem ser efetuadas por diversas implementações. A localização do programador de canal 48 depende de se um processamento de controle/programação centralizado ou distribuído é desejado. Como exemplo, para o processamento distribuído, o programador de canal 48 pode ser localizado dentro da estação base 4. Ao contrário, para o processo centralizado, o programador de canal 48 pode estar localizado dentro do controlador de estação base 10 e pode ser projetado para coordenar as transmissões de dados de múltiplas estações base 4. Outras implementações das funções acima descritas podem ser contempladas e estão dentro do escopo da presente invenção.System control and programming functions can be performed by various implementations. The location of channel programmer 48 depends on whether centralized or distributed control / programming processing is desired. As an example, for distributed processing, channel scheduler 48 may be located within base station 4. In contrast, for centralized processing, channel scheduler 48 may be located within base station controller 10 and may be designed to coordinate data transmissions from multiple base stations 4. Other implementations of the functions described above may be contemplated and are within the scope of the present invention.

Como mostrado na Figura 1, as estações móveis 6 são dispersas por todo o sistema de comunicação de dados e podem estar em comunicação com nenhuma ou uma estação base 4 através do link direto. Na modalidade exemplar, o programador de canal 48 coordena as transmissões de dados em link direto de uma estação base 4. Na modalidade exemplar, o programador de canal 48 se conecta a uma fila de dados 40 e ao elemento de canal 42 dentro da estação base 4 e recebe o tamanho da fila, o qual é indicativo da quantidade de dados a ser transmitida à estação móvel 6, e as mensagens DRC provenientes das estações móveis 6. O programador de canal 48 programa a transmissão de dados em taxa elevada, tal que as metas de sistema quanto a taxa de transferência de dados máxima e retardo de transmissão mínimo sejam otimizados.As shown in Figure 1, mobile stations 6 are dispersed throughout the data communication system and may be in communication with none or a base station 4 via the direct link. In the exemplary embodiment, the channel scheduler 48 coordinates the direct link data transmissions of a base station 4. In the exemplary embodiment, the channel scheduler 48 connects to a data queue 40 and channel element 42 within the base station. 4 and receive the queue size, which is indicative of the amount of data to be transmitted to mobile station 6, and DRC messages from mobile stations 6. Channel programmer 48 schedules high rate data transmission such that system goals for maximum data throughput and minimum transmission delay are optimized.

Na modalidade exemplar, a transmissão de dados é programada em parte com base na qualidade do link de comunicação. Um exemplo de sistema de comunicação que seleciona a taxa de transmissão com base na qualidade do link é descrito no Pedido de Patente U.S. N2 de Série 08/741,320, intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING HIGH SPEED DATA COMMUNICATIONS IN A CELLULAR ENVIRONMENT", depositado em 11 de setembro de 1996, em nome da Requerente da presente invenção. Na presente invenção, a programação da comunicação de dados pode se basear em considerações adicionais tais como o GOS do usuário, o tamanho da fila, o tipo de dados, a quantidade de retardo já experimentado e a taxa de erros da transmissão de dados. Tais considerações são descritas em detalhes no Pedido de Patente U.S. N- de Série 08/798,951, intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR FORWARD LINK RATE SCHEDULING", depositado em 11 de fevereiro de 1997, e no Pedido de Patente U.S. N- de Série 08/914,928, intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR REVERSE LINK RATE SCHEDULING", depositado em 20 de agosto de 1997, ambos em nome da Requerente da presente invenção. Outros fatores podem ser considerados na programação de transmissões de dados e estão dentro do escopo da presente invenção. O sistema de comunicação de dados da presente invenção suporta as transmissões de dados e mensagens através do link reverso. Dentro da estação móvel 6, o controlador 76 processa a transmissão de dados ou mensagens direcionando os dados ou mensagens ao codificador 72. O controlador 7 6 pode ser implementado em um microcontrolador, um microprocessador, um chip de processamento de sinal digital (DSP), ou um ASIC programado para efetuar a função tal como foi aqui descrito.In the exemplary embodiment, data transmission is programmed in part based on the quality of the communication link. An example of a communication system that selects the baud rate based on link quality is described in US Patent Application Serial No. 08 / 741,320 entitled "METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING HIGH SPEED DATA COMMUNICATIONS IN A CELLULAR ENVIRONMENT" filed on September 11, 1996, on behalf of the Applicant of the present invention. In the present invention, data communication programming may be based on additional considerations such as user GOS, queue size, data type, amount of delay already experienced, and error rate of data transmission. Such considerations are described in detail in US Patent Application Serial No. 08 / 798,951, entitled "METHOD AND APPARATUS FOR FORWARD LINK RATE SCHEDULING", filed February 11, 1997, and US Patent Application Serial No. 08 / 914,928, entitled "METHOD AND APPARATUS FOR REVERSE LINK RATE SCHEDULING", filed August 20, 1997, both on behalf of the Applicant of the present invention. Other factors may be considered in the programming of data transmissions and are within the scope of the present invention. The data communication system of the present invention supports reverse link data and message transmissions. Within mobile station 6, controller 76 processes the transmission of data or messages by directing the data or messages to encoder 72. Controller 76 may be implemented in a microcontroller, a microprocessor, a digital signal processing chip (DSP), or an ASIC programmed to perform the function as described herein.

Na modalidade exemplar, o codificador 72 codifica a mensagem de forma consistente com o formato de dados de sinalização Blank & Burst (Branco e Rajada) descrito na Patente U.S. N- 5,504,773 acima mencionada. O codificador 72 então gera e anexa um conjunto de bits CRC, anexa um conjunto de bit de terminação de código , codifica os dados e bits anexados e reordena os símbolos dentro dos dados codificados. Os dados intercalados são providos ao modulador (MOD) 74. 0 modulador 74 pode ser implementado em várias modalidades. Na modalidade exemplar (ver Figura 6), os dados intercalados são cobertos com códigos Walsh, espalhados com um código PN longo e adicionalmente espalhados com os códigos PN curtos. Os dados espalhados são providos a um transmissor dentro do front-end 62. 0 transmissor modula, filtra, amplifica e transmite o sinal de link reverso através do ar, por meio da antena 46, no link reverso 52.In the exemplary embodiment, encoder 72 encodes the message consistent with the Blank & Burst signaling data format described in U.S. Patent No. 5,504,773 mentioned above. Encoder 72 then generates and appends a CRC bit set, appends a code termination bit set, encodes the attached data and bits, and reorders the symbols within the encoded data. Interleaved data is provided to modulator (MOD) 74. Modulator 74 can be implemented in various embodiments. In the exemplary embodiment (see Figure 6), the interleaved data is covered with Walsh codes, spread with a long PN code and further spread with short PN codes. The spread data is provided to a transmitter within front end 62. The transmitter modulates, filters, amplifies and transmits the reverse link signal through the air via antenna 46 on reverse link 52.

Na modalidade exemplar, a estação móvel 6 espalha os dados de link reverso de acordo com um código PN longo. Cada canal de link reverso é definido de acordo com o deslocamento (offset) temporal de uma sequência PN longa comum. Com dois deslocamentos diferentes, as sequências de modulação resultantes não são correlacionadas. 0 deslocamento de uma estação móvel 6 é determinado de acordo com uma identificação numérica única da estação móvel 6 que, na modalidade exemplar das estações móveis 6 IS-95 é o número de identificação especifico da estação móvel. Dessa forma, cada estação móvel 6 transmite em um canal de link reverso não correlacionado, determinado de acordo com o seu número de série eletrônico exclusivo.In the exemplary embodiment, mobile station 6 spreads the reverse link data according to a long PN code. Each reverse link channel is defined according to the temporal offset of a common long PN sequence. With two different offsets, the resulting modulation sequences are uncorrelated. The displacement of a mobile station 6 is determined according to a unique numerical identification of mobile station 6 which, in the exemplary embodiment of mobile stations 6 IS-95 is the mobile station specific identification number. Thus, each mobile station 6 broadcasts on an uncorrelated reverse link channel, determined according to its unique electronic serial number.

Na estação base 4, o sinal de link reverso é recebido pela antena 46 e provido à unidade de RF 44. A unidade de RF 44 filtra, amplifica, demodula e quantiza o sinal e provê o sinal digitalizado ao elemento de canal 42. 0 elemento de canal 42 desespalha o sinal digitalizado com os códigos PN curtos e o código PN longo. 0 elemento de canal 42 também efetua a descobertura do código Walsh e a extração do piloto e DRC. 0 elemento de canal 42, então reordena os dados demodulados, decodifica os dados deintercalados e efetua a função de verificação CRC. Os dados decodificados, por exemplo os dados ou mensagem, são providos ao elemento seletor 14. 0 elemento seletor 14 direciona os dados e a mensagem para o destino apropriado. 0 elemento de canal 42 pode também emitir um indicador de qualidade para o elemento seletor 14 indicativo da condição do pacote de dados recebido.At base station 4, the reverse link signal is received by antenna 46 and provided to RF unit 44. RF unit 44 filters, amplifies, demodulates and quantizes the signal and provides the digitized signal to channel element 42. The element channel 42 splits the digitized signal with short PN codes and long PN code. Channel element 42 also performs Walsh code discovery and pilot and DRC extraction. Channel element 42 then reorders the demodulated data, decodes the deinterleaved data, and performs the CRC check function. The decoded data, for example the data or message, is provided to selector element 14. Selector element 14 directs the data and message to the appropriate destination. Channel element 42 may also output a quality indicator to selector element 14 indicative of the condition of the received data packet.

Na modalidade exemplar, a estação móvel 6 pode estar em um dentre três estados de operação. Um exemplo de diagrama de estado que mostra as transições entre os vários estados de operação da estação móvel 6 é apresentado na Figura 9. No estado de acesso 902, a estação móvel 6 envia sondas (probes) de acesso e aguarda a atribuição de canal pela estação base 4. A atribuição de canal compreende a alocação de recursos, tal como um canal de controle de potência e alocação de frequência. A estação móvel 6 pode transitar do estado de acesso 902 para o estado conectado 904 caso a estação móvel 6 seja alertada e avisada quanto à chegada de uma transmissão de dados, ou se a estação móvel 6 transmite dados através do link reverso. No estado conectado 904, a estação móvel 6 troca (por exemplo, transmite ou recebe) dados e efetua as operações de handoff. Ao finalizar o procedimento de liberação, a estação móvel 6 transita do estado conectado 904 para o estado ocioso 906. A estação móvel 6 pode também transitar do estado de acesso 902 para o estado ocioso 906 ao ser rejeitada uma conexão com a estação base 4. No estado ocioso 906, a estação móvel 6 escuta as mensagens de overhead e alerta (paging) pela recepção e decodificação de mensagens no canal de controle direto e efetua o procedimento de handoff ocioso. A estação móvel 6 pode transitar para o estado de acesso 902 pela inicialização do procedimento. O diagrama de estado apresentado na Figura 9 é apenas uma definição de estado exemplar, que é mostrado para ilustração. Outros diagramas de estado podem também ser utilizados e estão dentro do escopo da presente invenção.In the exemplary embodiment, mobile station 6 may be in one of three operating states. An example state diagram showing the transitions between the various operating states of mobile station 6 is shown in Figure 9. In access state 902, mobile station 6 sends access probes and waits for channel assignment by base station 4. Channel assignment comprises resource allocation, such as a power control channel and frequency allocation. Mobile station 6 may transition from access state 902 to connected state 904 if mobile station 6 is alerted and warned of the arrival of a data transmission, or if mobile station 6 transmits data via reverse link. In connected state 904, mobile station 6 exchanges (for example transmits or receives) data and performs handoff operations. Upon completion of the release procedure, mobile station 6 transitions from connected state 904 to idle state 906. Mobile station 6 can also transition from access state 902 to idle state 906 when a connection to base station 4 is rejected. In idle state 906, mobile station 6 listens for overhead and paging messages for receiving and decoding messages on the direct control channel and performs the idle handoff procedure. Mobile station 6 may transition to access state 902 by initializing the procedure. The state diagram shown in Figure 9 is only an exemplary state definition, which is shown for illustration. Other state diagrams may also be used and are within the scope of the present invention.

II. TRANSMISSÃO DE DADOS EM LINK DIRETOII. DIRECT LINK DATA TRANSMISSION

Na modalidade exemplar, a iniciação de uma comunicação entre a estação móvel 6 e a estação base 4 ocorre de forma similar a do sistema CDMA. Após a finalização do estabelecimento da chamada, a estação móvel 6 monitora o canal de controle quanto as mensagens de alerta. Quando no estado conectado, a estação móvel 6 começa a transmissão do sinal piloto através do link reverso.In the exemplary embodiment, the initiation of communication between mobile station 6 and base station 4 occurs similarly to the CDMA system. Upon completion of call establishment, mobile station 6 monitors the control channel for alert messages. When in the connected state, mobile station 6 begins transmission of the pilot signal through the reverse link.

Um exemplo de fluxograma de transmissão de dados em taxa elevada em link direto da presente invenção é apresentado na Figura 5. Se a estação base 4 possui dados para transmissão à estação móvel 6, a estação base 4 envia uma mensagem de alerta endereçada à estação móvel 6 no canal de controle no bloco 502. A mensagem de alerta pode ser enviada a partir de uma ou de múltiplas estações base 4, dependendo do estado de handoff da estação móvel 6. Na recepção da mensagem de alerta, a estação móvel 6 inicia o processo de medição C/I no bloco 504. A C/I do sinal de link direto é calculada a partir de um ou de uma combinação de métodos descritos a seguir. A estação móvel 6 então seleciona uma taxa de dados solicitada com base na melhor medição C/I e transmite uma mensagem DRC através do canal DRC no bloco 506.An example of the direct link high rate data transmission flowchart of the present invention is shown in Figure 5. If base station 4 has data for transmission to mobile station 6, base station 4 sends an alert message addressed to the mobile station 6 on the control channel in block 502. The alert message may be sent from one or multiple base stations 4, depending on the handoff state of mobile station 6. Upon receipt of the alert message, mobile station 6 initiates the C / I measurement process in block 504. AC / I of the forward link signal is calculated from one or a combination of methods described below. Mobile station 6 then selects a requested data rate based on the best C / I measurement and transmits a DRC message through the DRC channel in block 506.

Dentro da mesma partição de tempo, a estação base 4 recebe a mensagem DRC no bloco 508. Caso a próxima partição de tempo esteja disponível para a transmissão de dados, a estação base 4 transmite os dados para a estação móvel 6 na taxa de dados solicitada no bloco 510. A estação móvel 6 recebe a transmissão de dados no bloco 512. Se a próxima partição de tempo estiver disponível, a estação base 4 transmite o restante do pacote no bloco 514 e a estação móvel 6 recebe a transmissão de dados no bloco 516.Within the same time partition, base station 4 receives the DRC message in block 508. If the next time partition is available for data transmission, base station 4 transmits data to mobile station 6 at the requested data rate. at block 510. Mobile station 6 receives data transmission at block 512. If the next time partition is available, base station 4 transmits the remainder of the packet at block 514 and mobile station 6 receives data transmission at block 512. 516.

Na presente invenção, a estação móvel 6 pode estar em comunicação com uma ou mais estações base 4, simultaneamente. As ações tomadas pela estação móvel 6 dependem de se a estação móvel 6 está ou não em soft handoff. Estes dois casos são descritos separadamente a seguir.In the present invention, mobile station 6 may be in communication with one or more base stations 4 simultaneously. The actions taken by mobile station 6 depend on whether or not mobile station 6 is in soft handoff. These two cases are described separately below.

III. CASO DE NÃO-HANDOFFIII. NON-HANDOFF CASE

No caso de não-handoff, a estação móvel 6 se comunica com uma estação base 4. Fazendo referência à Figura 2, os dados destinados para uma estação móvel 6 especifica são providos ao elemento seletor 14 que foi designado para controlar a comunicação com tal estação móvel 6. 0 elemento seletor 14 emite os dados à fila de dados 40 no interior da estação base 4. A estação base 4 enfileira os dados e transmite uma mensagem de alerta através do canal de controle. A estação base 4, então monitora o canal DRC de link reverso para as mensagens DRC provenientes da estação móvel 6. Se nenhum sinal for detectado no canal DRC, a estação base 4 pode retransmitir a mensagem de alerta até que a mensagem DRC seja detectada. Após um número predeterminado de tentativas de retransmissão, a estação base 4 pode finalizar o processo ou reiniciar uma chamada com a estação móvel 6.In the case of non-handoff, mobile station 6 communicates with a base station 4. Referring to Figure 2, data destined for a specific mobile station 6 is provided to the selector element 14 which has been designated to control communication with such a station. The selector element 14 outputs data to data queue 40 within base station 4. Base station 4 queues the data and transmits an alert message through the control channel. Base station 4 then monitors the reverse link DRC channel for DRC messages from mobile station 6. If no signal is detected on the DRC channel, base station 4 can relay the alert message until the DRC message is detected. After a predetermined number of retransmission attempts, base station 4 may terminate the process or restart a call with mobile station 6.

Na modalidade exemplar, a estação móvel 6 transmite a taxa de dados solicitada, na forma de uma mensagem DRC, para a estação base 4 através do canal DRC. Na modalidade alternativa, a estação móvel 6 transmite uma indicação da qualidade do canal de link direto (por exemplo, a medição C/I) para a estação base 4. Na modalidade exemplar, a mensagem DRC de 3 bits é decodificada com decisões suaves pela estação base 4. Na modalidade exemplar, a mensagem é transmitida dentro da primeira metade de cada partição de tempo. A estação base 4 então possui a metade restante da partição de tempo para decodificar a mensagem DRC e configurar o hardware para a transmissão de dados na próxima partição de tempo sucessiva, se tal partição de tempo estiver disponível para a transmissão de dados para a estação móvel 6. Se a próxima partição de tempo sucessiva não estiver disponível, a estação base 4 aguarda a próxima partição de tempo disponível e continua a monitorar o canal DRC quanto às novas mensagens DRC.In the exemplary embodiment, mobile station 6 transmits the requested data rate, in the form of a DRC message, to base station 4 via the DRC channel. In the alternative embodiment, mobile station 6 transmits an indication of the quality of the forward link channel (e.g., C / I measurement) to base station 4. In the exemplary embodiment, the 3-bit DRC message is decoded with smooth decisions by base station 4. In the exemplary embodiment, the message is transmitted within the first half of each time partition. Base station 4 then has the remaining half of the time partition to decode the DRC message and configure hardware for data transmission on the next successive time partition, if such a time partition is available for data transmission to the mobile station. 6. If the next successive time partition is not available, base station 4 waits for the next available time partition and continues to monitor the DRC channel for new DRC messages.

Na primeira modalidade, a estação base 4 transmite na taxa de dados solicitada. Esta modalidade confere à estação móvel 6 a importante decisão de selecionar a taxa de dados. 0 fato de sempre transmitir na taxa de dados solicitada possui a vantagem de que a estação móvel 6 sabe qual taxa de dados esperar. Dessa forma, a estação móvel 6 somente demodula e decodifica o canal de tráfego de acordo com a taxa de dados solicitada. A estação base 4 não tem que transmitir uma mensagem à estação móvel 6 indicando qual taxa de dados está sendo usada pela estação base 4.In the first embodiment, base station 4 transmits at the requested data rate. This mode gives mobile station 6 the important decision to select the data rate. Always transmitting at the requested data rate has the advantage that mobile station 6 knows which data rate to expect. Thus, mobile station 6 only demodulates and decodes the traffic channel according to the requested data rate. Base station 4 does not have to transmit a message to mobile station 6 indicating which data rate is being used by base station 4.

Na primeira modalidade, após a recepção da mensagem de alerta, a estação móvel 6 tenta continuamente demodular os dados na taxa de dados solicitada. A estação móvel 6 demodula o canal de tráfego direto e provê os símbolos de decisão suave ao decodificador. 0 decodificador decodifica os símbolos e efetua a verificação de quadros sobre o pacote decodificado para determinar se o pacote foi recebido corretamente. Se o pacote foi recebido com erro, ou se o pacote foi direcionado para outra estação móvel 6, a verificação de quadros indicaria um erro de pacote. Alternativamente na primeira modalidade, a estação móvel 6 demodula os dados em uma base partição por partição. Na modalidade exemplar, a estação móvel 6 é capaz de determinar se uma transmissão de dados é direcionada para ela com base no preâmbulo que é incorporado em cada pacote de dados transmitido, tal como descrito a seguir. Dessa forma, a estação móvel 6 pode finalizar o processo de decodificação se for determinado que a transmissão é direcionada para outra estação móvel 6. Em qualquer dos casos, a estação móvel 6 transmite uma mensagem de confirmação negativa (NACK) para a estação base 4 para confirmar a recepção incorreta das unidades de dados. Quando da recepção da mensagem NACK, as unidades de dados recebidas com erro são retransmitidas. A transmissão das mensagens NACK pode ser implementada de forma similar à transmissão do bit indicador de erros (EIB) no sistema CDMA. A implementação e uso da transmissão do EIB são descritos na Patente U.S. N-5,568,483, intitulada "METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION", em nome da Requerente da presente invenção. Alternativamente, a NACK pode ser transmitida com as mensagens.In the first embodiment, upon receipt of the alert message, mobile station 6 continuously attempts to demodulate the data at the requested data rate. Mobile station 6 demodulates the direct traffic channel and provides the soft decision symbols to the decoder. The decoder decodes the symbols and checks frames on the decoded packet to determine if the packet was received correctly. If the packet was received in error, or if the packet was directed to another mobile station 6, frame checking would indicate a packet error. Alternatively in the first embodiment, mobile station 6 demodulates the data on a partition by partition basis. In the exemplary embodiment, mobile station 6 is able to determine if a data transmission is directed to it based on the preamble that is incorporated into each transmitted data packet as described below. Thus, mobile station 6 can terminate the decoding process if it is determined that transmission is directed to another mobile station 6. In either case, mobile station 6 transmits a negative acknowledgment message (NACK) to base station 4 to confirm incorrect reception of data units. Upon receipt of the NACK message, data units received in error are retransmitted. NACK message transmission can be implemented similarly to error indicator bit (EIB) transmission in the CDMA system. The implementation and use of EIB transmission are described in U.S. Patent No. 5,568,483 entitled "METHOD AND APPARATUS FOR DATA FOR TRANSMISSION" on behalf of the Applicant of the present invention. Alternatively, NACK may be transmitted with the messages.

Na segunda modalidade, a taxa de dados é determinada pela estação base 4 com entrada proveniente da estação móvel 6. A estação móvel 6 efetua a medição C/I e transmite uma indicação da qualidade do link (por exemplo, a medição C/I) para a estação base 4. A estação base 4 pode ajustar a taxa de dados solicitada com base nos recursos disponíveis para a estação base 4, tais como o tamanho da fila e a potência de transmissão disponível. A taxa de dados ajustada pode ser transmitida para a estação móvel 6 antes ou concomitantemente com a transmissão de dados na taxa de dados ajustada, ou pode estar implícita na codificação dos pacotes de dados. No primeiro caso, em que a estação móvel 6 recebe a taxa de dados ajustada antes da transmissão de dados, a estação móvel 6 demodula e decodifica o pacote recebido da maneira descrita na primeira modalidade. No segundo caso, em que a taxa de dados ajustada é transmitida para a estação móvel 6 concomitantemente com a transmissão de dados, a estação móvel 6 pode demodular o canal de tráfego direto e armazenar os dados demodulados. Quando da recepção da taxa de dados ajustada, a estação móvel 6 decodifica os dados de acordo com a taxa de dados ajustada. E, no terceiro caso, em que a taxa de dados ajustada está implícita nos pacotes de dados codificados, a estação móvel 6 demodula e decodifica todas as taxas candidatas e determina a posteriori a taxa de transmissão para seleção dos dados decodificados. 0 método e o equipamento para efetuar determinação da taxa são descritos em detalhes no Pedido de Patente U.S. N- de Série 08/730,863, intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING THE RATE OF RECEIVED DATA IN A VARIABLE RATE COMMUNICATION SYSTEM", depositado em 18 de outubro de 1996, e no Pedido de Patente U.S. N£ de Série 08/908,866, também intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING THE RATE OF RECEIVED DATA IN A VARIABLE RATE COMMUNICATION SYSTEM", depositado em 8 de agosto de 1997, ambos em nome da Requerente da presente invenção. Para todos os casos acima descritos, a estação móvel 6 transmite uma mensagem NACK tal como acima descrito se o resultado da verificação de quadro for negativo. A descrição que se segue é baseada na primeira modalidade, em que a estação móvel 6 transmite à estação base 4 a mensagem DRC indicativa da taxa de dados solicitada, exceto indicado caso contrário. No entanto, o conceito inventivo aqui descrito pode ser igualmente aplicável à segunda modalidade em que a estação móvel 6 transmite uma indicação da qualidade do link à estação base 4.In the second embodiment, the data rate is determined by base station 4 input from mobile station 6. Mobile station 6 performs C / I measurement and transmits a link quality indication (for example, C / I measurement) for base station 4. Base station 4 can adjust the requested data rate based on the resources available for base station 4, such as queue size and available transmit power. The set data rate may be transmitted to the mobile station 6 before or concurrently with the data transmission at the set data rate, or may be implicit in the encoding of the data packets. In the first case, wherein mobile station 6 receives the set data rate prior to data transmission, mobile station 6 demodulates and decodes the received packet as described in the first embodiment. In the second case, where the adjusted data rate is transmitted to the mobile station 6 concurrently with the data transmission, the mobile station 6 may demodulate the direct traffic channel and store the demodulated data. Upon receipt of the set data rate, mobile station 6 decodes the data according to the set data rate. And in the third case, where the adjusted data rate is implicit in the encoded data packets, the mobile station 6 demodulates and decodes all candidate rates and determines a posteriorly the baud rate for selection of the decoded data. The method and equipment for determining the rate is described in detail in US Patent Application Serial No. 08 / 730,863 entitled "METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING THE RATE OF RECEIVED DATE IN A VARIABLE RATE COMMUNICATION SYSTEM" filed 18 October 1996, and in US Patent Application Serial No. 08 / 908,866, also entitled "METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING THE RATE OF RECEIVED DATE IN A VARIABLE RATE COMMUNICATION SYSTEM", filed August 8, 1997, both in name of the Applicant of the present invention. For all of the above cases, mobile station 6 transmits a NACK message as described above if the frame check result is negative. The following description is based on the first embodiment, wherein mobile station 6 transmits to base station 4 the DRC message indicative of the requested data rate, unless otherwise indicated. However, the inventive concept described herein may also apply to the second embodiment wherein mobile station 6 transmits an indication of link quality to base station 4.

IV. CASO DE HANDOFFIV. HANDOFF CASE

No caso de handoff, a estação móvel 6 se comunica com múltiplas estações base 4 através do link reverso. Na modalidade exemplar, a transmissão de dados em link direto para uma estação móvel 6 especifica ocorre a partir de uma estação base 4. No entanto, a estação móvel 6 pode simultaneamente receber os sinais piloto provenientes de múltiplas estações base 4. Caso a medição C/I de uma estação base 4 esteja acima de um limite predeterminado, a estação base 4 é adicionada ao conjunto ativo da estação móvel 6. Durante a mensagem de direcionamento de soft handoff, a nova estação base 4 atribui a estação móvel 6 a um canal Walsh de controle de potência reverso (RPC) o qual é descrito a seguir. Cada estação base 4 em soft handoff com a estação móvel 6 monitora a transmissão de link reverso e envia um bit RPC em seus respectivos canais Walsh RPC.In the case of handoff, mobile station 6 communicates with multiple base stations 4 via reverse link. In the exemplary embodiment, direct link data transmission to a specific mobile station 6 takes place from a base station 4. However, mobile station 6 can simultaneously receive pilot signals from multiple base stations 4. If measurement C / I of a base station 4 is above a predetermined limit, base station 4 is added to the active set of mobile station 6. During the soft handoff routing message, the new base station 4 assigns mobile station 6 to a channel Reverse power control (RPC) walsh which is described below. Each soft handoff base station 4 with mobile station 6 monitors reverse link transmission and sends an RPC bit on its respective Walsh RPC channels.

Fazendo referência à Figura 2, o elemento seletor 14 designado para controlar a comunicação com a estação móvel 6 emite os dados para todas as estações base 4 no conjunto ativo da estação móvel 6. Todas as estações base 4 que recebem dados provenientes do elemento seletor 14 transmitem uma mensagem de alerta à estação móvel 6 em seus respectivos canais de controle. Quando a estação móvel 6 está no estado conectado, a estação móvel 6 efetua duas funções. Na primeira, a estação móvel 6 seleciona a melhor estação base 4 com base em um conjunto de parâmetros que pode ser a melhor medição C/I. A estação móvel 6 a seguir seleciona uma taxa de dados correspondente à medição C/I e transmite uma mensagem DRC à estação base 4 selecionada. A estação móvel 6 pode direcionar a transmissão da mensagem DRC a uma estação base 4 especifica pela cobertura da mensagem DRC com a cobertura Walsh designada à estação base 4 especifica. Na segunda, a estação móvel 6 tenta demodular o sinal de link direto de acordo com a taxa de dados solicitada em cada partição de tempo subsequente.Referring to Figure 2, selector element 14 designed to control communication with mobile station 6 outputs data to all base stations 4 in the active set of mobile station 6. All base stations 4 receiving data from selector element 14 transmit an alert message to mobile station 6 on their respective control channels. When mobile station 6 is in the connected state, mobile station 6 performs two functions. In the first, mobile station 6 selects the best base station 4 based on a set of parameters that may be the best C / I measurement. The following mobile station 6 selects a data rate corresponding to the C / I measurement and transmits a DRC message to the selected base station 4. Mobile station 6 may direct DRC message transmission to a specific base station 4 by covering the DRC message with Walsh coverage assigned to the specific base station 4. In the second, mobile station 6 attempts to demodulate the forward link signal according to the requested data rate in each subsequent time partition.

Após a transmissão das mensagens de alerta, todas as estações base 4 no conjunto ativo monitoram o canal DRC quanto a uma mensagem DRC proveniente da estação móvel 6. Novamente, devido ao fato da mensagem DRC estar coberta com um código Walsh, a estação base 4 selecionada designada com a cobertura Walsh idêntica é capaz de realizar descobertura da mensagem DRC. Ao receber a mensagem DRC, a estação base 4 selecionada transmite dados à estação móvel 6 nas próximas partições de tempo disponíveis.After the alert messages are transmitted, all base stations 4 in the active set monitor the DRC channel for a DRC message from mobile station 6. Again, because the DRC message is covered with a Walsh code, base station 4 selected designation with identical Walsh coverage is capable of DRC message discovery. Upon receiving the DRC message, the selected base station 4 transmits data to mobile station 6 in the next available time partitions.

Na modalidade exemplar, a estação base 4 transmite dados em pacotes compreendendo uma pluralidade de unidades de dados na taxa de dados solicitada para a estação móvel 6. Caso as unidades de dados sejam incorretamente recebidas pela estação móvel 6, uma mensagem NACK é transmitida nos links reverso para todas as estações base 4 no conjunto ativo. Na modalidade exemplar, a mensagem NACK é demodulada e decodificada pelas estações base 4 e emitida ao elemento seletor 14 para processamento. Quando do processamento da mensagem NACK, as unidades de dados são retransmitidas usando-se o procedimento tal como foi acima descrito. Na modalidade exemplar, o elemento seletor 14 combina os sinais NACK recebidos provenientes de todas as estações base 4 em uma mensagem NACK e envia a mensagem NACK para todas as estações base 4 no conjunto ativo.In the exemplary embodiment, base station 4 transmits packet data comprising a plurality of data units at the requested data rate to mobile station 6. If data units are incorrectly received by mobile station 6, a NACK message is transmitted on the links. reverse for all base stations 4 in the active set. In the exemplary embodiment, the NACK message is demodulated and decoded by the base stations 4 and sent to the selector element 14 for processing. When processing the NACK message, data units are relayed using the procedure as described above. In the exemplary embodiment, selector element 14 combines received NACK signals from all base stations 4 into one NACK message and sends the NACK message to all base stations 4 in the active set.

Na modalidade exemplar, a estação móvel 6 pode detectar mudanças na melhor medição C/I e solicitar dinamicamente transmissões de dados a partir de diferentes estações base 4 em cada partição de tempo para melhorar a eficiência. Na modalidade exemplar, uma vez que a transmissão de dados ocorre a partir de apenas uma estação base 4 em qualquer partição de tempo, outras estações base 4 no conjunto ativo podem não ser informadas de quais unidades de dados, caso existam, foram transmitidas para a estação móvel 6. Na modalidade exemplar, a estação base 4 transmissora informa ao elemento seletor 14 sobre a transmissão de dados. 0 elemento seletor 14 a seguir envia uma mensagem para todas as estações base no conjunto ativo. Na modalidade exemplar, presume-se que os dados transmitidos foram corretamente recebidos pela estação móvel 6. Portanto, caso a estação móvel 6 solicite a transmissão de dados a partir de uma estação base 4 diferente no conjunto ativo, a nova estação base 4 transmite as unidades de dados restantes. Na modalidade exemplar, a nova estação base 4 transmite de acordo com a última atualização de transmissão a partir do elemento seletor 14. Alternativamente, a nova estação base 4 seleciona as próximas unidades de dados para transmitir usando esquemas preditivos baseados em métricas tais como a taxa de transmissão média e atualizações anteriores provenientes do elemento seletor 14. Tais mecanismos minimizam as retransmissões duplicadas das mesmas unidades de dados por múltiplas estações base 4 em diferentes partições de tempo, o que resulta em uma perda de eficiência. Caso uma transmissão anterior tenha sido recebida com erro, as estações base 4 podem retransmitir aquelas unidades de dados fora de sequência, uma vez que cada unidade de dados é identificada por um número de sequência exclusivo, tal como descrito a seguir. Na modalidade exemplar, caso um "buraco" (ou unidades de dados não transmitidas) seja criado (por exemplo, como resultado do handoff entre uma estação base 4 para outra estação base 4), as unidades de dados faltosas são consideradas como tendo sido recebidas com erro. A estação móvel 6 transmite mensagens NACK correspondentes às unidades de dados faltosas e estas unidades de dados são retransmitidas.In the exemplary embodiment, mobile station 6 can detect changes in the best C / I measurement and dynamically request data transmissions from different base stations 4 at each time partition to improve efficiency. In the exemplary embodiment, since data transmission takes place from only one base station 4 in any time partition, other base stations 4 in the active set may not be told which data units, if any, have been transmitted to the base station. mobile station 6. In the exemplary embodiment, the transmitting base station 4 informs the selector element 14 about the data transmission. The selector element 14 below sends a message to all base stations in the active set. In the exemplary embodiment, the transmitted data is assumed to have been correctly received by mobile station 6. Therefore, if mobile station 6 requests data transmission from a different base station 4 in the active set, the new base station 4 transmits the data. data units left. In the exemplary embodiment, the new base station 4 transmits according to the last transmission update from selector element 14. Alternatively, the new base station 4 selects the next data units to transmit using metric-based predictive schemes such as rate. average transmission and prior updates from selector element 14. Such mechanisms minimize duplicate retransmissions of the same data units by multiple base stations 4 over different time partitions, resulting in a loss of efficiency. If a previous transmission was received in error, base stations 4 may retransmit those data units out of sequence as each data unit is identified by a unique sequence number as described below. In the exemplary embodiment, if a "hole" (or non-transmitted data units) is created (for example, as a result of the handoff between a base station 4 to another base station 4), the missing data units are considered to have been received. with error. Mobile station 6 transmits NACK messages corresponding to the missing data units and these data units are relayed.

Na modalidade exemplar, cada estação base 4 no conjunto ativo mantém uma fila de dados 40 independente, a qual contém os dados a serem transmitidos à estação móvel 6. A estação base 4 selecionada transmite os dados existentes em sua fila de dados 40 em uma ordem sequencial, exceto por retransmissões de unidades de dados recebidas nas mensagens de sinalização e erro. Na modalidade exemplar, as unidades de dados transmitidas são apagadas da fila 40 após a transmissão.In the exemplary embodiment, each base station 4 in the active set maintains an independent data queue 40, which contains the data to be transmitted to mobile station 6. The selected base station 4 transmits the data in its data queue 40 in an order. sequential, except for retransmissions of data units received in signaling and error messages. In the exemplary embodiment, the transmitted data units are deleted from queue 40 after transmission.

V. OUTRAS CONSIDERAÇÕES QUANTO A TRANSMISSÕES DE DADOS EM LINK DIRETOV. OTHER CONSIDERATIONS ON DIRECT LINK DATA TRANSMISSIONS

Uma importante consideração no sistema de comunicação de dados da presente invenção é a precisão das estimativas C/I com o propósito de selecionar a taxa de dados para futuras transmissões. Na modalidade exemplar, as medições C/I são realizadas nos sinais piloto durante o intervalo de tempo em que as estações base 4 transmitem os sinais piloto. Na modalidade exemplar, uma vez que somente os sinais piloto são transmitidos durante tal intervalo de tempo piloto, os efeitos de multipercurso (multipath) e interferência são mínimos.An important consideration in the data communication system of the present invention is the accuracy of C / I estimates for the purpose of selecting the data rate for future transmissions. In the exemplary embodiment, C / I measurements are performed on the pilot signals during the time interval at which base stations 4 transmit the pilot signals. In the exemplary embodiment, since only pilot signals are transmitted during such a pilot time interval, multipath and interference effects are minimal.

Em outras implementações da presente invenção em que os sinais piloto são transmitidos continuamente através de um canal de código ortogonal, de forma similar a dos sistemas IS-95, o efeito de multipercurso e interferência pode distorcer as medições C/I. De forma similar, ao executar a medição C/I nas transmissões de dados em lugar dos sinais piloto, multipercurso e interferência podem também degradar as medições C/I. Em ambos os casos, quando uma estação base 4 está transmitindo para uma estação móvel 6, a estação móvel 6 é capaz de medir exatamente a C/I do sinal de link direto pois nenhum outro sinal de interferência está presente. No entanto, quando a estação móvel 6 está em soft handoff e recebe os sinais piloto provenientes de múltiplas estações base 4, a estação móvel 6 não é capaz de discernir se as estações base 4 estavam ou não transmitindo dados. Na pior das hipóteses, a estação móvel 6 pode medir uma C/I elevada em uma primeira partição de tempo, quando nenhuma estação base 4 estava transmitindo dados para qualquer estação móvel 6, e receber a transmissão de dados em uma segunda partição de tempo, quando todas as estações base 4 estavam transmitindo dados na mesma partição de tempo. A medição C/I na primeira partição de tempo, quando todas as estações base 4 estão ociosas, dá uma indicação falsa da qualidade do sinal de link direto na segunda partição de tempo, uma vez que o status do sistema de comunicação de dados se modificou. Na realidade, a C/I real na segunda partição de tempo pode ser degradada até o ponto em que não é possível uma decodificação confiável na taxa de dados solicitada. 0 cenário extremo contrário ocorre quando uma estimativa de C/I pela estação móvel 6 é baseada em uma interferência máxima. No entanto, a transmissão real ocorre quando somente a estação base selecionada estiver transmitindo. Neste caso, a estimativa de C/I e a taxa de dados selecionada são conservadoras e a transmissão ocorre a uma taxa mais baixa do que aquela que poderia ser decodificada com confiança, dessa forma reduzindo a eficiência de transmissão.In other embodiments of the present invention where pilot signals are continuously transmitted through an orthogonal code channel, similar to that of IS-95 systems, the multipath and interference effect may distort C / I measurements. Similarly, performing C / I measurement on data transmissions in place of pilot signals, multipath and interference can also degrade C / I measurements. In either case, when a base station 4 is transmitting to a mobile station 6, mobile station 6 is able to accurately measure C / I of the forward link signal as no other interference signal is present. However, when mobile station 6 is in soft handoff and receives pilot signals from multiple base stations 4, mobile station 6 is not able to discern whether or not base stations 4 were transmitting data. At worst, mobile station 6 can measure high C / I in a first time partition, when no base station 4 was transmitting data to any mobile station 6, and receive data transmission in a second time partition, when all 4 base stations were transmitting data on the same time partition. C / I measurement in the first time partition, when all base stations 4 are idle, gives a false indication of the direct link signal quality in the second time partition, as the status of the data communication system has changed. . In fact, the actual C / I in the second time partition may be degraded to the point where reliable decoding at the requested data rate is not possible. The opposite extreme scenario occurs when an estimate of C / I by mobile station 6 is based on maximum interference. However, actual transmission occurs when only the selected base station is transmitting. In this case, the C / I estimate and the selected data rate are conservative and transmission occurs at a lower rate than could be reliably decoded, thereby reducing transmission efficiency.

Na implementação em que a medição C/I é efetuada em um sinal piloto continuo ou sinal de tráfego, a predição da C/I na segunda partição de tempo com base na medição da C/I na primeira partição de tempo pode ser tornada mais precisa pelas três modalidades. Na primeira modalidade, as transmissões de dados provenientes das estações base 4 são controladas de forma que as estações base 4 não fiquem constantemente alternando (toggle) entre os estados de transmissão e ocioso em partições de tempo sucessivas. Isto pode ser conseguido enfileirando-se dados suficientes (por exemplo, um número predeterminado de bits de informação) antes da transmissão de dados real para estações móveis 6.In the implementation where C / I measurement is performed on a continuous pilot signal or traffic signal, C / I prediction in the second time partition based on C / I measurement in the first time partition can be made more accurate. by the three modalities. In the first embodiment, data transmissions from base stations 4 are controlled such that base stations 4 are not constantly toggle between transmission and idle states in successive time partitions. This can be achieved by queuing sufficient data (e.g., a predetermined number of information bits) prior to actual data transmission to mobile stations 6.

Na segunda modalidade, cada estação base 4 transmite um bit de atividade direto (a seguir designado como o bit FAC) que indica se uma transmissão ocorrerá no próximo meio quadro. 0 uso do bit FAC será descrito em detalhes mais adiante. A estação móvel 6 efetua a medição C/I levando em consideração o bit FAC recebido proveniente de cada estação base 4.In the second embodiment, each base station 4 transmits a direct activity bit (hereinafter referred to as the FAC bit) indicating whether a transmission will occur in the next half frame. The use of the FAC bit will be described in detail below. Mobile station 6 performs C / I measurement taking into account the received FAC bit from each base station 4.

Na terceira modalidade, que corresponde ao esquema em que uma indicação da qualidade do link é transmitida à estação base 4 e que utiliza um esquema de programação centralizado, as informações de programação indicando quais dentre as estações base 4 transmitiram dados em cada partição de tempo, são tornadas disponíveis para o programador de canal 48. 0 programador de canal 48 recebe as medições C/I provenientes das estações móveis 6 e pode ajustar as medições C/I com base em seu conhecimento da presença ou ausência de transmissão de dados a partir de cada estação base 4 no sistema de comunicações de dados. Como exemplo, a estação móvel 6 pode medir a C/I na primeira partição de tempo quando nenhuma estação base 4 adjacente está transmitindo. A C/I medida é provida ao programador de canal 48. 0 programador de canal 48 sabe que nenhuma das estações base 4 adjacentes transmitiu dados na primeira partição de tempo, uma vez que nenhuma foi programada pelo programador de canal 48. Ao programar a transmissão de dados na segunda partição de tempo, o programador de canal 48 sabe se uma ou mais estações base 4 adjacentes irá transmitir dados. 0 programador de canal 48 pode ajustar a C/I medida na primeira partição de tempo levando em consideração a interferência adicional que a estação móvel 6 irá receber na segunda partição de tempo devido às transmissões de dados pelas estações base 4 adjacentes. Alternativamente, caso a C/I seja medida na primeira partição de tempo quando as estações base 4 adjacentes estão transmitindo e tais estações base 4 adjacentes não estiverem transmitindo na segunda partição de tempo, o programador de canal 48 pode ajustar a medição C/I levando em consideração as informações adicionais.In the third embodiment, which corresponds to the scheme in which an indication of link quality is transmitted to base station 4 and which uses a centralized scheduling scheme, programming information indicating which of the base stations 4 transmitted data in each time partition, are made available to channel programmer 48. channel programmer 48 receives C / I measurements from mobile stations 6 and can adjust C / I measurements based on their knowledge of the presence or absence of data transmission from each base station 4 in the data communications system. As an example, mobile station 6 may measure C / I in the first time partition when no adjacent base station 4 is transmitting. Measured AC / I is provided to channel programmer 48. Channel programmer 48 knows that none of the adjacent base stations 4 transmitted data in the first time partition, since none was programmed by channel programmer 48. In the second time partition, the channel scheduler 48 knows if one or more adjacent base stations 4 will transmit data. Channel scheduler 48 may adjust the measured C / I in the first time partition taking into account the additional interference that mobile station 6 will receive in the second time partition due to data transmissions by adjacent base stations 4. Alternatively, if C / I is measured in the first time partition when adjacent base stations 4 are transmitting and such adjacent base stations 4 are not transmitting in the second time partition, channel programmer 48 may adjust C / I measurement by taking additional information into account.

Outra consideração importante é a de minimizar as retransmissões redundantes. As retransmissões redundantes podem resultar da permissão para que a estação móvel 6 selecione transmissões de dados provenientes de diferentes estações base 4 em partições de tempo sucessivas. A melhor medição C/I pode alternar entre duas ou mais estações base 4 durante sucessivas partições de tempo caso a estação móvel 6 meça C/I aproximadamente iguais para tais estações base 4. A alternância pode ser devida a desvios nas medições C/I e/ou mudanças na condição do canal. A transmissão de dados por diferentes estações base 4 em partições de tempo sucessivas pode resultar em uma perda de eficiência. 0 problema da alternância pode ser atacado pelo uso de histerese. A histerese pode ser implementada com um esquema de nivel de sinal, um esquema de temporização, ou uma combinação dos esquemas de nivel de sinal e temporização. No esquema exemplar de nivel de sinal, a melhor medição C/I de uma estação base 4 diferente no conjunto ativo não é selecionada, a menos que esta supere a medição C/I da estação base 4 que está transmitindo no momento por ao menos a quantidade de histerese. Como exemplo, presume-se que a histerese seja de 1,0 dB e que a medição C/I da primeira estação base 4 seja de 3,5 dB e a medição C/I da segunda estação base 4 seja de 3,0 dB na primeira partição de tempo. Na próxima partição de tempo, a segunda estação base 4 não é selecionada a menos que sua medição C/I seja pelo menos 1,0 dB mais elevada que a da primeira estação base 4. Dessa forma, se a medição C/I da primeira estação base 4 for ainda 3,5 dB na próxima partição de tempo, a segunda estação base 4 não é selecionada a menos que sua medição C/I seja de pelo menos 4,5 dB.Another important consideration is to minimize redundant retransmissions. Redundant retransmissions may result from allowing mobile station 6 to select data transmissions from different base stations 4 in successive time partitions. The best C / I measurement may alternate between two or more base stations 4 during successive time partitions if mobile station 6 measures approximately equal C / I for such base stations 4. The alternation may be due to deviations in C / I measurements and / or changes in channel condition. Data transmission by different base stations 4 in successive time partitions may result in a loss of efficiency. The problem of alternation can be addressed by the use of hysteresis. Hysteresis can be implemented with a signal level scheme, a timing scheme, or a combination of the signal level and timing schemes. In the exemplary signal level scheme, the best C / I measurement of a different base station 4 in the active set is not selected unless it exceeds the C / I measurement of the base station 4 currently transmitting by at least one. hysteresis amount. As an example, the hysteresis is assumed to be 1.0 dB and the C / I measurement of the first base station 4 to 3.5 dB and the C / I measurement of the second base station 4 to 3.0 dB in the first time partition. In the next time partition, the second base station 4 is not selected unless its C / I measurement is at least 1.0 dB higher than that of the first base station 4. Thus, if the C / I measurement of the first base station If base station 4 is still 3.5 dB at the next time partition, second base station 4 is not selected unless its C / I measurement is at least 4.5 dB.

No esquema de temporização exemplar, a estação base 4 transmite pacotes de dados à estação móvel 6 por um número predeterminado de partições de tempo. Não é permitido que a estação móvel 6 selecione uma estação base 4 transmissora diferente dentro do número predeterminado de partições de tempo. A estação móvel 6 continua a medir a C/I da estação base 4 atualmente transmitindo em cada partição de tempo e seleciona a taxa de dados em resposta à medição C/I.In the exemplary timing scheme, base station 4 transmits data packets to mobile station 6 for a predetermined number of time partitions. Mobile station 6 is not allowed to select a different transmitting base station 4 within the predetermined number of time partitions. Mobile station 6 continues to measure the base station 4 C / I currently transmitting on each time partition and selects the data rate in response to the C / I measurement.

Ainda outra consideração importante é a eficiência da transmissão de dados. Fazendo referência às Figuras 4E e 4F, cada formato de pacote de dados 410 e 430 contém dados e bits de overhead. Na modalidade exemplar, o número de bits de overhead é fixo para todas as taxas de dados. Na taxa de dados mais elevada, o percentual de overhead é pequeno em relação ao tamanho do pacote e a eficiência é elevada. Nas taxas de dados mais baixas, os bits de overhead podem compreender um percentual maior do pacote. A ineficiência nas taxas de dados mais baixas pode ser melhorada pela transmissão de pacotes de dados de comprimento variável para a estação móvel 6. Os pacotes de dados de comprimento variável podem ser particionados e transmitidos à estação móvel 6 através de múltiplas partições de tempo. De preferência, os pacotes de dados de comprimento variável são transmitidos à estação móvel 6 durante sucessivas partições de tempo para simplificar o processamento. A presente invenção é direcionada ao uso de vários tamanhos de pacotes para as várias taxas de dados suportadas para melhorar a eficiência geral de transmissão. VI. ARQUITETURA DE LINK DIRETOYet another important consideration is the efficiency of data transmission. Referring to Figures 4E and 4F, each data packet format 410 and 430 contains data and overhead bits. In the exemplary embodiment, the number of overhead bits is fixed for all data rates. At the highest data rate, the percentage of overhead is small relative to packet size and efficiency is high. At lower data rates, overhead bits may comprise a larger percentage of the packet. Inefficiency at lower data rates can be improved by transmitting variable length data packets to mobile station 6. Variable length data packets can be partitioned and transmitted to mobile station 6 across multiple time partitions. Preferably, variable length data packets are transmitted to mobile station 6 for successive time partitions to simplify processing. The present invention is directed to the use of various packet sizes for the various data rates supported to improve overall transmission efficiency. SAW. DIRECT LINK ARCHITECTURE

Na modalidade exemplar, a estação base 4 transmite na potência máxima disponível para a estação base 4 e na taxa de dados máxima suportada pelo sistema de comunicação de dados para uma única estação móvel 6 em qualquer dada partição. A taxa de dados máxima que pode ser suportada é dinâmica e depende da C/I do sinal de link direto como medido pela estação móvel 6. De preferência, a estação base 4 transmite para apenas uma estação móvel 6 em qualquer dada partição de tempo.In the exemplary embodiment, base station 4 transmits at the maximum available power for base station 4 and at the maximum data rate supported by the data communication system for a single mobile station 6 in any given partition. The maximum data rate that can be supported is dynamic and depends on the C / I of the forward link signal as measured by mobile station 6. Preferably, base station 4 transmits to only one mobile station 6 at any given time partition.

Para facilitar a transmissão de dados, o link direto compreende quatro canais multiplexados no tempo: o canal piloto, o canal de controle de potência, o canal de controle e o canal de tráfego. A função e a implementação de cada um destes canais serão descritas a seguir. Na modalidade exemplar, os canais de tráfego e de controle de potência compreendem, cada um, um número de canais Walsh ortogonalmente espalhados. Na presente invenção, o canal de tráfego é usado para a transmissão de dados de tráfego e mensagens de alerta para as estações móveis 6. Quando usado para a transmissão de mensagens de alerta, o canal de tráfego é também denominado como o canal de controle no presente relatório descritivo.To facilitate data transmission, the direct link comprises four time-multiplexed channels: the pilot channel, the power control channel, the control channel and the traffic channel. The function and implementation of each of these channels will be described below. In the exemplary embodiment, the traffic and power control channels each comprise a number of orthogonally spread out Walsh channels. In the present invention, the traffic channel is used for the transmission of traffic data and alert messages to mobile stations 6. When used for the transmission of alert messages, the traffic channel is also referred to as the control channel in present descriptive report.

Na modalidade exemplar, a largura de banda do link direto é selecionada como sendo de 1,2288 MHz. Tal seleção de largura de banda permite o uso de componentes de hardware existentes projetados para um sistema CDMA que se conforma à norma IS-95. No entanto, o sistema de comunicação de dados da presente invenção pode ser adotado para uso com diferentes larguras de banda para melhorar capacidade e/ou conformar às exigências do sistema. Como exemplo, uma largura de banda de 5 MHz pode ser utilizada para aumentar a capacidade. Ademais, as larguras de banda do link direto e do link reverso podem ser diferentes (por exemplo, largura de banda de 5 MHz no link direto e 1,2288 MHz no link reverso) para melhor adequar a capacidade do link à demanda.In the exemplary embodiment, the direct link bandwidth is selected to be 1.2288 MHz. Such bandwidth selection allows the use of existing hardware components designed for an IS-95 compliant CDMA system. However, the data communication system of the present invention may be adopted for use with different bandwidths to improve capacity and / or conform to system requirements. As an example, a 5 MHz bandwidth can be used to increase capacity. In addition, the forward link and reverse link bandwidths may differ (for example, 5 MHz bandwidth on the forward link and 1.2288 MHz on the reverse link) to better match link capacity to demand.

Na modalidade exemplar, os códigos PNi e PNQ curtos possuem o mesmo comprimento dos códigos PN 215 que são especificados pela norma IS-95. Na taxa de chips de 1,2288 MHz, as sequências PN curtas se repetem a cada 26,67 ms {26,67 ms = 215/1,2288xl06} . Na modalidade exemplar, os mesmos códigos PN curtos são usados por todas as estações base 4 dentro do sistema de comunicação de dados. No entanto, cada estação base 4 é identificada por um único deslocamento das sequências PN curtas básicas. Na modalidade exemplar, o deslocamento é em incremento de 64 chips. Outras larguras de banda e códigos PN podem ser utilizados e estão dentro do escopo da presente invenção. VII. CANAL DE TRÁFEGO DE LINK DIRETOIn the exemplary embodiment, short PNi and PNQ codes are the same length as PN 215 codes that are specified by IS-95. At the 1.2288 MHz chip rate, short PN sequences are repeated every 26.67 ms {26.67 ms = 215 / 1.2288x106}. In the exemplary embodiment, the same short PN codes are used by all base stations 4 within the data communication system. However, each base station 4 is identified by a single offset of the basic short PN sequences. In the exemplary embodiment, the offset is incremented by 64 chips. Other bandwidths and PN codes may be used and are within the scope of the present invention. VII. DIRECT LINK TRAFFIC CHANNEL

Na Figura 3A é apresentado um diagrama de blocos da arquitetura de link direto exemplar da presente invenção. Os dados são particionados em pacotes de dados e providos ao codificador CRC 112. Para cada pacote de dados, o codificador CRC 112 gera os bits de verificação de quadro (por exemplo, os bits de paridade CRC) e insere os bits de terminação de código (code tail bits). 0 pacote formatado do codificador CRC 112 compreende os dados, os bits de verificação de quadro e de terminação de código e, outros bits de overhead que serão descritos mais adiante. 0 pacote formatado é provido ao codificador 114 que, na modalidade exemplar, codifica o pacote de acordo com o formato de codificação descrito no Pedido de Patente Ü.S. N2 de Série 08/743,688 acima mencionado. Outros formatos de codificação podem também ser usados e estão dentro do escopo da presente invenção. O pacote codificado proveniente do codificador 114 é provido ao intercalador 116, que reordena os símbolos de código no pacote. O pacote intercalado é provido ao elemento de puncionamento de quadro 118 que remove uma fração do pacote da forma descrita a seguir. O pacote puncionado é provido ao multiplicador 120, que embaralha os dados com a sequência de embaralhamento do embaralhador 122. O elemento de puncionamento 118 e o embaralhador 122 serão descritos em detalhes mais adiante. A saída do multiplicador 120 compreende o pacote embaralhado. 0 pacote embaralhado é provido ao controlador de taxa variável 130 que demultiplexa o pacote em K canais paralelos em fase e em quadratura, em que K depende da taxa de dados. Na modalidade exemplar, o pacote embaralhado é primeiramente demultiplexado nos fluxos em fase (I) e em quadratura (Q) . Na modalidade exemplar, o fluxo I compreende símbolos indexados pares e o fluxo Q compreende os símbolos indexados ímpares. Cada fluxo é adicionalmente demultiplexado em K canais paralelos, de tal forma que a taxa de símbolos de cada canal seja fixada para todas as taxas de dados. Os canais K de cada fluxo são providos ao elemento de cobertura Walsh 132, que cobre cada canal com uma função Walsh para prover os canais ortogonais. Os dados de canais ortogonais são providos ao elemento de ganho 134 que escalona os dados para manter uma energia total por chip constante (e portanto, uma potência de saída constante) para todas as taxas de dados. Os dados escalonados provenientes do elemento de ganho 134 são providos ao multiplexador (MUX) 160 que multiplexa os dados com o preâmbulo. O preâmbulo é comentado em detalhes mais adiante. A saída do MUX 160 é provida ao multiplexador (MUX) 162 que multiplexa os dados de tráfego, os bits de controle de potência e os dados piloto. A saída do MUX 162 compreende os canais Walsh I e os canais Walsh Q.Figure 3A shows a block diagram of the exemplary forward link architecture of the present invention. Data is partitioned into data packets and provided to the CRC encoder 112. For each data packet, the CRC encoder 112 generates the frame check bits (for example, the CRC parity bits) and inserts the code terminating bits. (code tail bits). The formatted packet of the CRC encoder 112 comprises the data, the frame check and code termination bits, and other overhead bits that will be described later. The formatted packet is provided to encoder 114 which, in exemplary embodiment, encodes the packet according to the encoding format described in U.S. Patent Application. Serial No. 08 / 743,688 mentioned above. Other encoding formats may also be used and are within the scope of the present invention. The encoded packet from encoder 114 is provided to interleaver 116, which reorders the code symbols in the packet. The interleaved pack is provided to the frame punching element 118 which removes a fraction of the pack as described below. The punctured packet is provided to the multiplier 120, which scrambles the data with the scrambler scrambling sequence 122. The punching element 118 and scrambler 122 will be described in detail below. The output of multiplier 120 comprises the scrambled packet. The scrambled packet is provided to the variable rate controller 130 which demultiplexes the packet into K phase and quadrature parallel channels, where K depends on the data rate. In the exemplary embodiment, the scrambled packet is first demultiplexed in phase (I) and quadrature (Q) flows. In the exemplary embodiment, flow I comprises even indexed symbols and flow Q comprises odd indexed symbols. Each stream is further demultiplexed into K parallel channels such that the symbol rate of each channel is set for all data rates. The K channels of each stream are provided with the Walsh cover element 132, which covers each channel with a Walsh function to provide the orthogonal channels. Orthogonal channel data is provided to gain element 134 which scales the data to maintain a constant total chip power (and thus a constant output power) for all data rates. The staggered data from the gain element 134 is provided to multiplexer (MUX) 160 which multiplexes the data with the preamble. The preamble is commented in detail below. The output of the MUX 160 is provided to multiplexer (MUX) 162 which multiplexes traffic data, power control bits and pilot data. The MUX 162 output comprises Walsh I channels and Walsh Q channels.

Um diagrama de blocos do modulador exemplar usado para modular .os dados é ilustrado na Figura 3B. Os canais Walsh I e os canais Walsh Q são providos aos somadores 212a e 212b, respectivamente, que somam os K canais Walsh para prover os sinais Isoma e Q , respectivamente. Os sinais Isoma e Qs0ma s^° Providos ao multiplicador complexo 214. O multiplicador complexo 214 também recebe os sinais PN_I e PN_Q provenientes dos multiplicadores 236a e 236b, respectivamente, e multiplica as duas entradas complexas de acordo com a seguinte equação: em que Imult e Qmutl são as saídas do multiplicador complexo 214 e j é a representação complexa. Os sinais Imult e Qmult são providos aos filtros 216a e 216b, respectivamente, que filtram os sinais. Os sinais filtrados provenientes dos filtros 216a e 216b são providos aos multiplicadores 218a e 218b, respectivamente, que multiplicam os sinais pela senóide em fase C0S(wct) e pela senóide em quadratura SEN(wct), respectivamente. Os sinais modulados I e modulados Q são providos ao somador 220 que soma os sinais para prover a forma de onda modulada direta S(t).A block diagram of the exemplary modulator used to modulate the data is illustrated in Figure 3B. Walsh I channels and Walsh Q channels are provided to adder 212a and 212b, respectively, which add the Walsh K channels to provide the Isoma and Q signals, respectively. Signals Isoma and Qs0ma are provided to complex multiplier 214. Complex multiplier 214 also receives signals PN_I and PN_Q from multipliers 236a and 236b, respectively, and multiplies the two complex inputs according to the following equation: where Imult and Qmutl are the outputs of the complex multiplier 214 and j is the complex representation. Imult and Qmult signals are provided to filters 216a and 216b, respectively, which filter the signals. The filtered signals from filters 216a and 216b are provided to multipliers 218a and 218b, respectively, which multiply the signals by the C0S phase sine (wct) and the quadrature sinusoid SEN (wct), respectively. Modulated I and modulated Q signals are provided to adder 220 which sum the signals to provide the direct modulated waveform S (t).

Na modalidade exemplar, o pacote de dados é espalhado com o código PN longo e os códigos PN curtos. 0 código PN longo embaralha o pacote de tal forma que somente a estação móvel 6 para a qual o pacote é destinado é capaz de desembaralhar o pacote. Na modalidade exemplar, os bits piloto e de controle de potência e o pacote de canal de controle são espalhados com os códigos PN curtos, porém não com o código PN longo, para permitir que todas as estações móveis 6 recebam tais bits. A sequência PN longa é gerada pelo gerador de código longo 232 e provida ao multiplexador (MUX) 234. A máscara PN longa determina o deslocamento da sequência PN longa e é atribuída exclusivamente à estação móvel 6 de destino. A saída do MUX 234 é a sequência PN longa durante a porção de dados da transmissão e zero em caso contrário (por exemplo, durante o piloto e a porção de controle de potência). A sequência PN longa chaveada (gated) proveniente do MUX 234 e as sequências curtas PNi e PNq provenientes do gerador de código curto 238 são providas aos multiplicadores 236a e 236b, respectivamente, que multiplicam os dois conjuntos de sequências para formar os sinais PN_I e PN_Q, respectivamente. Os sinais PN_I e PN_Q são providos ao multiplicador complexo 214. 0 diagrama de blocos do canal de tráfego exemplar apresentado nas Figuras 3A e 3B constitui uma dentre numerosas arquiteturas que suportam codificação e modulação de dados no link direto. Outras arquiteturas, tal como a arquitetura para o canal de tráfego de link direto no sistema CDMA de acordo com a norma IS-95, podem também ser utilizadas e estão dentro do escopo da presente invenção.In the exemplary embodiment, the data packet is spread with long PN code and short PN codes. The long PN code scrambles the packet such that only the mobile station 6 for which the packet is intended is capable of unscrambling the packet. In the exemplary embodiment, the pilot and power control bits and the control channel packet are spread with short PN codes but not long PN codes to allow all mobile stations 6 to receive such bits. The long PN sequence is generated by the long code generator 232 and provided to the multiplexer (MUX) 234. The long PN mask determines the displacement of the long PN sequence and is assigned exclusively to the destination mobile station 6. The output of the MUX 234 is the long PN sequence during the transmission data portion and zero otherwise (for example, during pilot and power control portion). The long gated PN sequence from MUX 234 and the short sequences PNi and PNq from short code generator 238 are provided to multipliers 236a and 236b respectively, which multiply the two sequence sets to form signals PN_I and PN_Q respectively. The signals PN_I and PN_Q are provided to the complex multiplier 214. The exemplary traffic channel block diagram shown in Figures 3A and 3B is one of numerous architectures that support direct link data coding and modulation. Other architectures, such as the architecture for the direct link traffic channel in the CDMA system according to IS-95, may also be used and are within the scope of the present invention.

Na modalidade exemplar, as taxas de dados suportadas pelas estações base 4 são predeterminadas e a cada taxa de dados suportada é atribuído um índice de taxa exclusivo. A estação móvel 6 seleciona uma dentre as taxas de dados suportadas com base na medição C/I. Uma vez que a taxa de dados solicitada deve ser enviada para uma estação base 4 para direcionar tal estação base 4 a transmitir dados na taxa de dados solicitada, uma compensação é realizada entre o número de taxas de dados suportadas e o número de bits necessários para identificar a taxa de dados solicitada. Na modalidade exemplar, o número de taxas de dados suportadas é de sete e um indice de taxa de 3 bits é usado para identificar a taxa de dados solicitada. Uma definição exemplar das taxas de dados suportadas é ilustrada na Tabela 1. Diferentes definições das taxas de dados suportadas podem ser contempladas e estão dentro do escopo da presente invenção.In the exemplary embodiment, the data rates supported by base stations 4 are predetermined and each supported data rate is assigned a unique rate index. Mobile station 6 selects one of the supported data rates based on C / I measurement. Since the requested data rate must be sent to a base station 4 to direct such base station 4 to transmit data at the requested data rate, a trade-off is made between the number of supported data rates and the number of bits required to transmit. identify the requested data rate. In the exemplary embodiment, the number of supported data rates is seven and a 3-bit rate index is used to identify the requested data rate. An exemplary definition of supported data rates is illustrated in Table 1. Different definitions of supported data rates may be contemplated and are within the scope of the present invention.

Na modalidade exemplar, a taxa de dados mínima é de 38,4 kbps e a taxa de dados máxima é de 2,457 6 Mbps. A taxa de dados mínima é selecionada com base no pior caso de medição C/I no sistema, no ganho de processamento do sistema, no projeto dos códigos de correção de erro e no nível desejado de desempenho. Na modalidade exemplar, as taxas de dados suportadas são escolhidas de tal forma que a diferença entre taxas de dados suportadas sucessivas seja de 3 dB. 0 incremento de 3 dB é um equilíbrio entre diversos fatores, que incluem a precisão da medição C/I que pode ser conseguida pela estação móvel 6, as perdas (ou ineficiências) que resultam da quantização das taxas de dados baseadas na medição C/I e no número de bits (ou a taxa de bits) necessário para transmitir a taxa de dados solicitada da estação móvel 6 para a estação base 4. Um maior número de taxas de dados suportadas requer mais bits para identificar a taxa de dados solicitada porém permite um uso mais eficiente do link direto devido a um menor erro de quantização entre a taxa de dados máxima calculada e a taxa de dados suportada. A presente invenção é direcionada ao uso de qualquer número de taxas de dados suportadas e outras taxas de dados diferentes daquelas listadas na Tabela 1.In the exemplary embodiment, the minimum data rate is 38.4 kbps and the maximum data rate is 2.457 6 Mbps. The minimum data rate is selected based on the worst case C / I measurement in the system, system processing gain, design of error correction codes and desired level of performance. In the exemplary embodiment, the supported data rates are chosen such that the difference between successive supported data rates is 3 dB. The 3 dB increment is a balance between several factors, including the C / I measurement accuracy that can be achieved by mobile station 6, the losses (or inefficiencies) that result from quantizing data rates based on the C / I measurement. and the number of bits (or bitrate) required to transmit the requested data rate from mobile station 6 to base station 4. More supported data rates require more bits to identify the requested data rate but allow more efficient use of the direct link due to a smaller quantization error between the calculated maximum data rate and the supported data rate. The present invention is directed to the use of any number of supported data rates and other data rates other than those listed in Table 1.

Tabela 1 - Parâmetros de Canal de Tráfego Nota: (1) modulação 16-QAM.Table 1 - Traffic Channel Parameters Note: (1) 16-QAM modulation.

Um diagrama da estrutura de quadro de link direto exemplar da presente invenção é ilustrado na Figura 4A. A transmissão do canal de tráfego é particionada em quadros que, na modalidade exemplar, são definidos como o comprimento das sequências PN curtas, ou 26,67 ms. Cada quadro pode portar informações de canal de controle endereçadas a todas as estações móveis 6 (quadro do canal de controle), dados de tráfego endereçados a uma estação móvel 6 específica (quadro de tráfego), ou pode estar vazio (quadro ocioso). 0 conteúdo de cada quadro é determinado pela programação executada pela estação base 4 transmissora. Na modalidade exemplar, cada quadro compreende 16 partições de tempo, com cada partição de tempo possuindo uma duração de 1,667 ms. Uma partição de tempo de 1,667 ms é adequada para permitir que a estação móvel 6 execute a medição C/I do sinal de link direto. Uma partição de tempo de 1,667 ms representa também uma quantidade de tempo suficiente para uma transmissão de dados em pacote eficiente. Na modalidade exemplar, cada partição de tempo é adicionalmente particionada em quatro quartos de partição.A diagram of the exemplary forward link frame structure of the present invention is illustrated in Figure 4A. The traffic channel transmission is partitioned into frames which, in the exemplary embodiment, are defined as the length of the short PN sequences, or 26.67 ms. Each frame may carry control channel information addressed to all mobile stations 6 (control channel frame), traffic data addressed to a specific mobile station 6 (traffic frame), or may be empty (idle frame). The content of each frame is determined by the programming performed by the transmitting base station 4. In the exemplary embodiment, each frame comprises 16 time partitions, with each time partition having a duration of 1.667 ms. A time partition of 1.667 ms is suitable to allow mobile station 6 to perform C / I measurement of the forward link signal. A time partition of 1.667 ms also represents a sufficient amount of time for efficient packet data transmission. In the exemplary embodiment, each time partition is further partitioned into four quarters of partition.

Na presente invenção, cada pacote de dados é transmitido através de uma ou mais partições de tempo, tal como mostrado na Tabela 1. Na modalidade exemplar, cada pacote de dados de link direto compreende 1024 ou 2048 bits. Dessa forma, o número de partições de tempo necessário para transmitir cada pacote de dados depende da taxa de dados e varia entre 16 partições de tempo para a taxa de 38,4 kbps a 1 partição de tempo para a taxa de 1,2288 Mbps e mais elevadas.In the present invention, each data packet is transmitted over one or more time partitions, as shown in Table 1. In the exemplary embodiment, each forward link data packet comprises 1024 or 2048 bits. Thus, the number of time partitions required to transmit each data packet depends on the data rate and ranges from 16 time partitions for the 38.4 kbps rate to 1 time partition for the 1.2288 Mbps rate and higher.

Um diagrama exemplar da estrutura de partição de link direto da presente invenção é apresentado na Figura 4B. Na modalidade exemplar, cada partição compreende três ou quatro canais multiplexados no tempo, o canal de tráfego, o canal de controle, o canal piloto e o canal de controle de potência. Na modalidade exemplar, os canais piloto e de controle de potência são transmitidos em duas rajadas (bursts) piloto e de controle de potência que são localizadas nas mesmas posições em cada partição de tempo. As rajadas de piloto e de controle de potência são descritas em maiores detalhes abaixo.An exemplary diagram of the forward link partition structure of the present invention is shown in Figure 4B. In the exemplary embodiment, each partition comprises three or four time multiplexed channels, the traffic channel, the control channel, the pilot channel and the power control channel. In the exemplary embodiment, the pilot and power control channels are transmitted in two pilot and power control bursts which are located at the same positions in each time partition. Pilot and power control bursts are described in more detail below.

Na modalidade exemplar, o pacote intercalado proveniente do intercalador 116 é puncionado para acomodar as rajadas de piloto e de controle de potência. Na modalidade exemplar, cada pacote intercalado compreende 4096 símbolos de código e os primeiros 512 símbolos de código são puncionados, tal como mostrado na Figura 4D. Os símbolos de código restantes são deslocados no tempo para alinhamento aos intervalos de transmissão do canal de tráfego.In the exemplary embodiment, the interleaved package from interleaver 116 is punctured to accommodate pilot and power control bursts. In the exemplary embodiment, each interleaved packet comprises 4096 code symbols and the first 512 code symbols are punctured as shown in Figure 4D. The remaining code symbols are shifted in time to align with the transmission intervals of the traffic channel.

Os símbolos de código puncionados são embaralhados para aleatorizar os dados antes da aplicação da cobertura Walsh ortogonal. A aleatorização limita o envelope pico/média na forma de onda modulada S(t). A sequência de embaralhamento pode ser gerada com um registro de desvio de realimentação linear, de forma conhecida pelos técnicos na área. Na modalidade exemplar, o embaralhador 122 é carregado com o estado LC no início de cada partição. Na modalidade exemplar, o relógio (clock) do embaralhador 122 é síncrono ao relógio do intercalador 116 porém é parado durante as rajadas de piloto e de controle de potência.Punctured code symbols are scrambled to randomize data prior to applying orthogonal Walsh coverage. Randomization limits the peak / mean envelope in the modulated waveform S (t). The scramble sequence can be generated with a linear feedback deviation register, known to those skilled in the art. In the exemplary embodiment, scrambler 122 is loaded with the LC state at the beginning of each partition. In the exemplary embodiment, scrambler clock 122 is synchronous with interleaver clock 116 but is stopped during pilot and power control bursts.

Na modalidade exemplar, os canais Walsh direto (para o canal de tráfego e canal de controle de potência) são ortogonalmente espalhados com coberturas Walsh de 16 bits na taxa de chips fixa de 1,2288 Mcps. O número de K canais ortogonais paralelos por sinal em fase e em quadratura é uma função da taxa de dados, tal como mostrado na Tabela 1. Na modalidade exemplar, para taxas de dados mais baixas, as coberturas Walsh em fase e em quadratura são escolhidas de modo a serem conjuntos ortogonais para minimizar a diafonia (cross-talk) dos erros de estimativa de fase do demodulador. Como exemplo, para 16 canais Walsh, uma atribuição Walsh exemplar é de W0 a W7 para o sinal em fase e W% a Wl5 para o sinal em quadratura.In the exemplary embodiment, direct Walsh channels (for the traffic channel and power control channel) are orthogonally spread with 16-bit Walsh overlays at the fixed 1.2288 Mcps chip rate. The number of K orthogonal parallel channels per phase and quadrature signal is a function of the data rate, as shown in Table 1. In the exemplary embodiment, for lower data rates, phase and quadrature Walsh covers are chosen. to be orthogonal sets to minimize cross talk of demodulator phase estimation errors. As an example, for 16 Walsh channels, an exemplary Walsh assignment is W0 to W7 for the phase signal and W% to W15 for the quadrature signal.

Na modalidade exemplar, a modulação QPSK é usada para taxas de dados de 1,2288 Mbps e mais baixas. Para a modulação QPSK, cada canal Walsh compreende um bit. Na modalidade exemplar, na taxa de dados mais elevada de 2,4576 Mbps, 16-QAM é usada e os dados embaralhados são demultiplexados em 32 fluxos paralelos que possuem, cada qual, uma largura de 2 bits, 16 fluxos paralelos para o sinal em fase e 16 fluxos paralelos para o sinal em quadratura. Na modalidade exemplar, a LSB de cada símbolo de 2 bits é a saída de símbolo anterior proveniente do intercalador 116. Na modalidade exemplar, as entradas da modulação QAM de (0, 1, 3, 2) mapeiam os valores de modulação de (+3, +1, -1, -3) respectivamente. O uso de outros esquemas de modulação, tais como chaveamento por deslocamento de fase m-ário PSK, pode ser contemplado e está dentro do escopo da presente invenção.In the exemplary embodiment, QPSK modulation is used for data rates of 1.2288 Mbps and lower. For QPSK modulation, each Walsh channel comprises one bit. In the exemplary embodiment, at the highest data rate of 2.4576 Mbps, 16-QAM is used and the scrambled data is demultiplexed into 32 parallel streams each having a 2-bit width, 16 parallel streams for the signal. phase and 16 parallel flows for the quadrature signal. In the exemplary embodiment, the LSB of each 2-bit symbol is the previous symbol output from interleaver 116. In the exemplary embodiment, the QAM modulation inputs of (0, 1, 3, 2) map the modulation values of (+ 3, +1, -1, -3) respectively. The use of other modulation schemes, such as PSK m-phase shift switching, may be contemplated and is within the scope of the present invention.

Os canais Walsh em fase e em quadratura são escalonados antes da modulação para manter uma potência de transmissão total constante que é independente da taxa de dados. Os ajustes de ganho são normalizados para uma referência unitária equivalente a BPSK não modulada. Os ganhos de canal normalizados, G, como uma função do número de canais Walsh (ou taxa de dados) estão na Tabela 2. É também listada na Tabela 2, a potência média por canal Walsh (em fase ou em quadratura) de tal forma que a potência normalizada total seja igual à unidade. Note que o ganho de canal para 16-QAM considera o fato de que a energia normalizada por chip Walsh é de 1 para QPSK e 5 para 16-QAM.In-phase and quadrature Walsh channels are scaled prior to modulation to maintain a constant total transmit power that is independent of the data rate. Gain adjustments are normalized to an unmodulated BPSK equivalent unit reference. The normalized channel gains, G, as a function of the number of Walsh channels (or data rate) are in Table 2. Also listed in Table 2 is the average power per Walsh channel (in phase or quadrature) in such a way. that the total normalized power is equal to the unit. Note that the channel gain for 16-QAM considers the fact that Walsh chip normalized power is 1 for QPSK and 5 for 16-QAM.

Tabela 2 - Ganhos de Canal Ortogonal de Canal de Tráfego Na presente invenção, um preâmbulo é puncionado em cada quadro de tráfego para auxiliar à estação móvel 6 na sincronização com a primeira partição de cada transmissão de taxa variável. Na modalidade exemplar, o preâmbulo é uma sequência toda de zeros que, para um quadro de tráfego, é espalhada com o código PN longo mas, para um quadro de canal de controle, não é espalhada com o código PN longo. Na modalidade exemplar, o preâmbulo é BPSK não modulado, o qual é ortogonalmente espalhado com a cobertura Walsh Jψ . 0 uso de um único canal ortogonal minimiza o envelope pico/média. Além disso, o uso de uma cobertura Walsh Wx diferente de zero minimiza a falsa detecção de piloto uma vez que, para os quadros de tráfego, o piloto é espalhado com a cobertura Walsh W0 e tanto o piloto quanto o preâmbulo não são espalhados com o código PN longo. 0 preâmbulo é multiplexado no fluxo do canal de tráfego no inicio do pacote, por uma duração que é uma função da taxa de dados. 0 comprimento do preâmbulo é tal que o overhead do preâmbulo é aproximadamente constante para todas as taxas de dados, enquanto minimiza a probabilidade de detecção errônea. Um resumo do preâmbulo como uma função das taxas de dados é apresentado na Tabela 3. Note que o preâmbulo compreende 3,1 porcento ou menos de um pacote de dados.Table 2 - Traffic Channel Orthogonal Channel Gains In the present invention, a preamble is punctured in each traffic frame to assist mobile station 6 in synchronizing with the first partition of each variable rate transmission. In the exemplary embodiment, the preamble is an entire sequence of zeros that for a traffic frame is spread with long PN code but for a control channel frame is not spread with long PN code. In the exemplary embodiment, the preamble is unmodulated BPSK, which is orthogonally spread with the Walsh Jψ covering. Using a single orthogonal channel minimizes the peak / average envelope. In addition, the use of a non-zero Walsh Wx cover minimizes false pilot detection since, for traffic frames, the pilot is spread with the Walsh W0 coverage and both the pilot and the preamble are not spread with the pilot. long PN code. The preamble is multiplexed into the traffic channel stream at the beginning of the packet for a duration that is a function of the data rate. The preamble length is such that preamble overhead is approximately constant for all data rates, while minimizing the likelihood of erroneous detection. A summary of the preamble as a function of data rates is given in Table 3. Note that the preamble comprises 3.1 percent or less of a data packet.

Tabela 3 - Parâmetros de Preâmbulo VIII. FORMATO DE QUADRO DE TRÁFEGO DE LINK DIRETOTable 3 - Preamble Parameters VIII. DIRECT LINK TRAFFIC TABLE FORMAT

Na modalidade exemplar, cada pacote de dados é formatado pelas adições de bits de verificação de quadros, bits de terminação de código e outros campos de controle. No presente relatório descritivo, um octeto é definido como 8 bits de informação e uma unidade de dados é um único octeto e compreende 8 bits de informação.In the exemplary embodiment, each data packet is formatted by the addition of frame check bits, code termination bits, and other control fields. In the present report, an octet is defined as 8 bits of information and a unit of data is a single octet and comprises 8 bits of information.

Na modalidade exemplar, o link direto suporta dois formatos de pacotes de dados que são ilustrados nas Figuras 4E e 4F. 0 formato de pacote 410 compreende cinco campos e o formato de pacote 430 compreende nove campos. O formato de pacote 410 é usado quando o pacote de dados a ser transmitido para a estação móvel 6 contém dados suficientes para preencher completamente todos os octetos disponíveis no campo DADOS 418. Se a quantidade de dados a ser transmitida for menor que os octetos disponíveis no campo DADOS 418, o formato de pacote 430 é usado. Os octetos não utilizados são preenchidos todos com zeros e designados como campo PREENCHIMENTO 446.In the exemplary embodiment, the direct link supports two data packet formats which are illustrated in Figures 4E and 4F. Packet format 410 comprises five fields and packet format 430 comprises nine fields. Packet format 410 is used when the data packet to be transmitted to mobile station 6 contains sufficient data to completely fill all available octets in the DATA field 418. If the amount of data to be transmitted is less than the available octets in the DATA field 418, the 430 packet format is used. The unused octets are all padded with zeros and designated as field FILL 446.

Na modalidade exemplar, os campos de sequência de verificação de quadro (FCS) 412 e 432 contêm os bits de paridade CRC que são gerados pelo gerador CRC 112 (ver Figura 3A) de acordo com um polinômio gerador predeterminado. Na modalidade exemplar, o polinômio CRC é g(x)= x16 +x12 + x5 +1, embora outros polinômios possam ser usados e estão dentro do escopo da presente invenção. Na modalidade exemplar, os bits CRC são calculados sobre os campos FMT, SEQ, LEN, DADOS e PREENCHIMENTO. Isto propicia a detecção de erros sobre todos os bits, exceto os bits de terminação de código nos campos TERMINAÇÃO 420 e 448, transmitidos através do canal de tráfego no link direto. Na modalidade alternativa, os bits CRC são calculados somente no campo DADOS. Na modalidade exemplar, os campos FCS 412 e 432 contêm 16 bits de paridade CRC, embora outros geradores CRC provendo um número diferente de bits de paridade possam ser usados e estejam dentro do escopo da presente invenção. Apesar dos campos FCS 412 e 432 da presente invenção terem sido descritos no contexto de bits de paridade CRC, outras sequências de verificação de quadros podem ser usadas e estão dentro do escopo da presente invenção. Como exemplo, uma soma de verificação (check sum) pode ser calculada para o pacote e provida no campo FCS.In the exemplary embodiment, frame check sequence (FCS) fields 412 and 432 contain the CRC parity bits that are generated by the CRC generator 112 (see Figure 3A) according to a predetermined generator polynomial. In the exemplary embodiment, the CRC polynomial is g (x) = x16 + x12 + x5 +1, although other polynomials may be used and are within the scope of the present invention. In the exemplary embodiment, the CRC bits are calculated over the FMT, SEQ, LEN, DATA, and FILL fields. This provides error detection on all bits except code termination bits in TERMINATION fields 420 and 448 transmitted through the traffic channel on the forward link. In the alternative embodiment, CRC bits are calculated only in the DATA field. In the exemplary embodiment, FCS fields 412 and 432 contain 16 CRC parity bits, although other CRC generators providing a different number of parity bits may be used and are within the scope of the present invention. Although the FCS fields 412 and 432 of the present invention have been described in the context of CRC parity bits, other frame check sequences may be used and are within the scope of the present invention. As an example, a check sum may be calculated for the packet and provided in the FCS field.

Na modalidade exemplar, os campos de formato de quadro (FMT) 414 e 434 contêm um bit de controle que indica se o quadro de dados contém somente octetos de dados (formato de pacote 410) ou octetos de dados e preenchimento e zero ou mais mensagens (formato de pacote 430). Na modalidade exemplar, um baixo valor para o campo FMT 414 corresponde ao formato de pacote 410. Alternativamente, um valor elevado para o campo FMT 434 corresponde ao formato de pacote 430.In the exemplary embodiment, frame format (FMT) fields 414 and 434 contain a control bit indicating whether the data frame contains only data octets (packet format 410) or data octets and padding and zero or more messages. (430 package format). In the exemplary embodiment, a low value for field FMT 414 corresponds to packet format 410. Alternatively, a high value for field FMT 434 corresponds to packet format 430.

Os campos de número de sequência (SEQ) 416 e 442 identificam a primeira unidade de dados nos campos de dados 418 e 444, respectivamente. O número de sequência permite que os dados sejam transmitidos fora de sequência para a estação móvel 6, por exemplo para retransmissão de pacotes que foram recebidos com erro. A atribuição do número de sequência ao nível de unidade de dados elimina a necessidade de um protocolo de fragmentação de quadros para retransmissão. O número de sequência permite também que a estação móvel 6 detecte unidades de dados em duplicata. Quando do recebimento dos campo FMT, SEQ e LEN, a estação móvel 6 é capaz de determinar quais unidades de dados foram recebidas em cada partição de tempo sem o uso de mensagens de sinalização especiais. 0 número de bits atribuídos para representar o número de sequência depende do número máximo de unidades de dados que pode ser transmitido em uma partição de tempo e nos piores casos de retardo de retransmissão de dados. Na modalidade exemplar, cada unidade de dados é identificada por um número de sequência de 24 bits. Na taxa de dados de 2,4576 Mbps, o número máximo de unidades de dados que pode ser transmitido em cada partição é de aproximadamente 256. Oito bits são necessários para identificar cada uma dentre as unidades de dados. Além disso, pode ser calculado que os piores casos de retardo de retransmissão de dados são menores que 500 ms. Os retardos de retransmissão incluem o tempo necessário para uma mensagem NACK pela estação móvel 6, a retransmissão dos dados e o número de tentativas de retransmissão causado pelo pior caso de funcionamento de erro de rajada. Portanto, 24 bits permitem que a estação móvel 6 identifique adequadamente as unidades de dados que estão sendo recebidas sem ambiguidade. O número de bits nos campos SEQ 416 e 442 pode ser aumentado ou reduzido, dependendo do tamanho do campo DADOS 418 e dos retardos de retransmissão. O uso de um número diferente de bits para os campos SEQ 416 e 442 está dentro do escopo da presente invenção.Sequence number (SEQ) fields 416 and 442 identify the first data unit in data fields 418 and 444, respectively. The sequence number allows data to be transmitted out of sequence to mobile station 6, for example for retransmission of packets that were received in error. Assigning the data unit level sequence number eliminates the need for a frame fragmentation protocol for retransmission. The sequence number also allows mobile station 6 to detect duplicate data units. Upon receipt of the FMT, SEQ, and LEN fields, mobile station 6 is able to determine which data units have been received in each time partition without the use of special signaling messages. The number of bits assigned to represent the sequence number depends on the maximum number of data units that can be transmitted in a time partition and in the worst cases of data retransmission delay. In the exemplary embodiment, each data unit is identified by a 24-bit sequence number. At the data rate of 2.4576 Mbps, the maximum number of data units that can be transmitted in each partition is approximately 256. Eight bits are required to identify each of the data units. In addition, it can be estimated that the worst cases of data retransmission delay are less than 500 ms. Retransmission delays include the time required for a NACK message by the mobile station 6, the retransmission of the data, and the number of retransmission attempts caused by the worst case burst error operation. Therefore, 24 bits allow mobile station 6 to properly identify data units being unambiguously received. The number of bits in SEQ 416 and 442 fields may be increased or decreased depending on the size of DATA field 418 and retransmission delays. The use of a different number of bits for SEQ 416 and 442 fields is within the scope of the present invention.

Quando a estação base 4 possui menos dados para transmitir à estação móvel 6 que o espaço disponível no campo DADOS 418, o formato de pacote 430 é usado. O formato de pacote 430 permite que a estação base 4 transmita qualquer número de unidades de dados, até o número máximo de unidades de dados disponíveis, para a estação móvel 6. Na modalidade exemplar, um valor elevado para o campo FMT 434 indica que a estação base 4 está transmitindo o formato de pacote 430. Dentro do formato de pacote 430, o campo LEN 440 contém o valor do número de unidades de dados que está sendo transmitido neste pacote. Na modalidade exemplar, o campo LEN 440 possui comprimento de 8 bits, uma vez que o campo DADOS 444 pode variar de 0 a 255 octetos.When base station 4 has less data to transmit to mobile station 6 than the space available in the DATA field 418, packet format 430 is used. Packet format 430 allows base station 4 to transmit any number of data units, up to the maximum number of data units available, to mobile station 6. In the exemplary embodiment, a high value for field FMT 434 indicates that the base station 4 is transmitting packet format 430. Within packet format 430, field LEN 440 contains the value of the number of data units being transmitted in this packet. In the exemplary embodiment, the LEN field 440 is 8 bits long, as the DATA field 444 can range from 0 to 255 octets.

Os campos DADOS 418 e 444 contêm os dados a serem transmitidos para a estação móvel 6. Na modalidade exemplar, para o formato de pacote 410, cada pacote de dados compreende 1024 bits, dos quais 992 são bits de dados. No entanto, pacotes de dados de comprimento variável podem ser usados para aumentar o número de bits de informação e estão dentro do escopo da presente invenção. Para o formato de pacote 430, o tamanho do campo DADOS 444 é determinado pelo campo LEN 440.DATA fields 418 and 444 contain the data to be transmitted to mobile station 6. In the exemplary embodiment, for packet format 410, each data packet comprises 1024 bits, of which 992 are data bits. However, variable length data packets may be used to increase the number of information bits and are within the scope of the present invention. For packet format 430, the size of the DATA field 444 is determined by the LEN field 440.

Na modalidade exemplar, o formato de pacote 430 pode ser usado para a transmissão de zero ou mais mensagens de sinalização. O campo comprimento de sinalização (SIG LEN) 436 contém o Comprimento das mensagens de sinalização subsequentes, em octetos. Na modalidade exemplar, o campo SIG LEN 436 possui comprimento de 8 bits. O campo SINALIZAÇÃO 438 contém as mensagens de sinalização. Na modalidade exemplar, cada mensagem de sinalização compreende um campo identificação de mensagem (MESSAGE ID), um campo comprimento de mensagem (LEN) e uma carga útil da mensagem, tal como é descrito a seguir. O campo PREENCHIMENTO 446 contém octetos de preenchimento que, na modalidade exemplar, são ajustados para 0x00 (hex). O campo PREENCHIMENTO 446 é usado porque a estação base 4 pode possuir menos octetos de dados para transmissão à estação móvel 6 que o número de octetos disponíveis no campo DADOS 418. Quando isto ocorre, o campo PREENCHIMENTO 446 contém octetos de preenchimento suficientes para preencher o campo de dados não utilizado. O campo PREENCHIMENTO 446 possui comprimento variável e depende do comprimento do campo DADOS 444. O último campo dos formatos de pacote 410 e 430 é o dos campos TERMINAÇÃO 420 e 448, respectivamente. Os campos TERMINAÇÃO 420 e 448 contêm os bits de terminação de código zero (0x0) que são usados para forçar o codificador 114 (ver Figura 3A) para um estado conhecido no final de cada pacote de dados. Os bits de terminação de código permitem que o codificador 114 particione sucintamente o pacote, de tal forma que somente bits de um pacote sejam usados no processo de codificação. Os bits de terminação de código permitem também que o decodificador dentro da estação móvel 6 determine os limites do pacote durante o processo de decodificação. 0 número de bits nos campos TERMINAÇÃO 420 e 448 depende do projeto do codificador 114. Na modalidade exemplar, os campos TERMINAÇÃO 420 e 448 são longos o suficiente para forçar o codificador 114 para um estado conhecido.In the exemplary embodiment, packet format 430 may be used for transmitting zero or more signaling messages. The signaling length (SIG LEN) field 436 contains the Length of subsequent signaling messages, in octets. In the exemplary embodiment, the SIG LEN 436 field is 8 bits long. The 438 SIGNALING field contains the signaling messages. In the exemplary embodiment, each signaling message comprises a message ID field, a message length field (LEN), and a message payload as described below. Fill field 446 contains fill octets which, in exemplary mode, are set to 0x00 (hex). FILL field 446 is used because base station 4 may have fewer data octets for transmission to mobile station 6 than the number of octets available in DATA field 418. When this occurs, FILL field 446 contains enough fill octets to fill the field. unused data field. FILL field 446 is variable length and depends on the length of DATA field 444. The last field of packet formats 410 and 430 is that of TERMINATION fields 420 and 448, respectively. The TERMINATION fields 420 and 448 contain the zero (0x0) code termination bits that are used to force encoder 114 (see Figure 3A) to a known state at the end of each data packet. Code termination bits allow encoder 114 to succinctly partition the packet, so that only bits of a packet are used in the encoding process. The code termination bits also allow the decoder within mobile station 6 to determine packet limits during the decoding process. The number of bits in TERMINATION fields 420 and 448 depends on the design of encoder 114. In the exemplary embodiment, TERMINATION fields 420 and 448 are long enough to force encoder 114 to a known state.

Os dois formatos de pacote acima descritos são formatos exemplares que podem ser usados para facilitar a transmissão de mensagens de dados e sinalização. Vários outros formatos de pacote podem ser criados para atender às necessidades de um sistema de comunicação especifico. Além disso, um sistema de comunicação pode ser projetado para acomodar mais que os dois formatos de pacote acima descritos.The two packet formats described above are exemplary formats that can be used to facilitate data message transmission and signaling. Several other packet formats can be created to meet the needs of a specific communication system. In addition, a communication system may be designed to accommodate more than the two packet formats described above.

IX· QUADRO DE CANAL DE CONTROLE DE LINK DIRETOIX · DIRECT LINK CONTROL CHANNEL FRAMEWORK

Na presente invenção, o canal de tráfego é também usado para transmissão de mensagens da estação base 4 para as estações móveis 6. Os tipos de mensagens transmitidas incluem: (1) mensagens de direcionamento de handoff, (2) mensagens de alerta (por exemplo, para alertar uma estação móvel 6 especifica de que existem dados na fila para tal estação móvel 6), (3) pacotes de dados curtos para uma estação móvel 6 especifica e (4) mensagens ACK ou NACK para as transmissões de dados de link reverso (a serem descritas mais adiante). Outros tipos de mensagens podem também ser transmitidos através do canal de controle e estão dentro do escopo da presente invenção. Quando do término do estágio de estabelecimento da chamada, a estação móvel 6 monitora o canal de controle para as mensagens de alerta e inicia a transmissão do sinal piloto de link reverso.In the present invention, the traffic channel is also used for transmitting messages from base station 4 to mobile stations 6. The types of messages transmitted include: (1) handoff routing messages, (2) alert messages (e.g. , to alert a mobile station 6 specifies that data is queued for such mobile station 6), (3) short data packets for a specific mobile station 6, and (4) ACK or NACK messages for reverse link data transmissions. (to be described later). Other types of messages may also be transmitted through the control channel and are within the scope of the present invention. Upon completion of the call establishment stage, mobile station 6 monitors the control channel for alert messages and initiates reverse link pilot signal transmission.

Na modalidade exemplar, o canal de controle é multiplexado no tempo com os dados de tráfego no canal de tráfego, tal como mostrado na Figura 4A. As estações móveis 6 identificam a mensagem de controle pela detecção de um preâmbulo que foi coberto com um código PN predeterminado. Na modalidade exemplar, as mensagens de controle são transmitidas em uma taxa fixa, que é determinada pela estação móvel 6 durante a aquisição. Na modalidade preferida, a taxa de dados do canal de controle é de 7 6,8 kbps. 0 canal de controle transmite mensagens em cápsulas de canal de controle. 0 diagrama de uma tipica cápsula de canal de controle é apresentado na Figura 4G. Na modalidade exemplar, cada cápsula compreende o preâmbulo 462, a carga útil de controle e os bits de paridade CRC 474. A carga útil de controle compreende uma ou mais mensagens e, caso necessário, bits de preenchimento 472. Cada mensagem compreende um identificador de mensagem (MSG ID) 464, o comprimento da mensagem (LEN) 466, um endereço opcional (ADDR) 468 (por exemplo, caso a mensagem seja direcionada a uma estação móvel 6 especifica) e a carga útil da mensagem 470. Na modalidade exemplar, as mensagens são alinhadas aos limites dos octetos. A cápsula de canal de controle exemplar ilustrada na Figura 4G compreende duas mensagens de difusão (broadcast) destinadas a todas as estações móveis 6 e uma mensagem direcionada a uma estação móvel 6 especifica. 0 campo MSG ID 4 64 determina se a mensagem requer ou não um campo de endereço (isto é, se é uma mensagem de difusão ou especifica).In the exemplary embodiment, the control channel is time multiplexed with traffic data on the traffic channel as shown in Figure 4A. Mobile stations 6 identify the control message by detecting a preamble that has been covered with a predetermined PN code. In the exemplary embodiment, control messages are transmitted at a fixed rate, which is determined by mobile station 6 during acquisition. In the preferred embodiment, the control channel data rate is 7 6.8 kbps. The control channel transmits messages in control channel capsules. The diagram of a typical control channel capsule is shown in Figure 4G. In the exemplary embodiment, each capsule comprises preamble 462, the control payload and the CRC parity bits 474. The control payload comprises one or more messages and, if necessary, filler bits 472. Each message comprises a handle identifier. (MSG ID) 464, the length of the message (LEN) 466, an optional address (ADDR) 468 (for example, if the message is directed to a specific mobile station 6) and the payload of message 470. In the exemplary embodiment , the messages are aligned to the octet boundaries. The exemplary control channel capsule illustrated in Figure 4G comprises two broadcast messages destined for all mobile stations 6 and one message directed to a specific mobile station 6. The MSG ID 464 field determines whether or not the message requires an address field (that is, whether it is a broadcast or specific message).

X. CANAL PILOTO DE LINK DIRETOX. DIRECT LINK PILOT CHANNEL

Na presente invenção, um canal piloto de link direto provê um sinal piloto que é utilizado pelas estações móveis 6 para a aquisição inicial, recuperação de fase, recuperação de temporização e combinação de taxas. Tais usos são similares àqueles dos sistemas de comunicação CDMA que se conformam à norma IS-95. Na modalidade exemplar, o sinal piloto é também usado pelas estações móveis 6 para realizar a medição C/I.In the present invention, a direct link pilot channel provides a pilot signal that is used by mobile stations 6 for initial acquisition, phase recovery, timing recovery and rate matching. Such uses are similar to those of CDMA communication systems that conform to the IS-95 standard. In the exemplary embodiment, the pilot signal is also used by mobile stations 6 to perform C / I measurement.

Na Figura 3A é apresentado um diagrama de blocos exemplar do canal piloto de link direto da presente invenção. Os dados piloto compreendem uma sequência toda de zeros (ou toda de uns) que é provida ao multiplicador 156. 0 multiplicador 156 cobre os dados piloto com o código Walsh W0 . Uma vez que o código Walsh W0 é uma sequência toda de zeros, a saida do multiplicador 156 são os dados piloto. Os dados piloto são multiplexados no tempo pelo MUX 162 e providos ao canal Walsh I que é espalhado pelo código PNj curto dentro do multiplicador complexo 214 (ver Figura 3B) . Na modalidade exemplar, os dados piloto não são espalhados com o código PN longo, que é interrompido (gated off) durante a rajada de piloto pelo MUX 234, para permitir a recepção por todas as estações móveis 6. 0 sinal piloto é portanto um sinal BPSK não modulado.An exemplary block diagram of the forward link pilot channel of the present invention is shown in Figure 3A. The pilot data comprises a whole sequence of zeros (or all of ones) which is provided to multiplier 156. Multiplier 156 covers the pilot data with Walsh code W0. Since the Walsh code W0 is an entire sequence of zeros, the output of multiplier 156 is the pilot data. Pilot data is time multiplexed by MUX 162 and provided to the Walsh I channel which is spread by the short PNj code within complex multiplier 214 (see Figure 3B). In the exemplary embodiment, the pilot data is not spread with the long PN code which is gated off during the pilot burst by the MUX 234 to allow reception by all mobile stations 6. The pilot signal is therefore a signal. Unmodulated BPSK.

Um diagrama ilustrando o sinal piloto é apresentado na Figura 4B. Na modalidade exemplar, cada partição de tempo compreende duas rajadas de piloto 306a e 306b que ocorrem ao final do primeiro e terceiro quartos da partição de tempo. Na modalidade exemplar, cada rajada de piloto 306 possui duração de 64 chips (Tp = 64 chips) . Na ausência de dados de tráfego ou dados do canal de controle, a estação base 4 transmite apenas as rajadas de piloto e de controle de potência, resultando em uma forma de onda descontínua em rajadas na taxa periódica de 1200 Hz. Os parâmetros de modulação de piloto são tabulados na Tabela 4. XI. CONTROLE DE POTÊNCIA EM LINK REVERSOA diagram illustrating the pilot signal is shown in Figure 4B. In the exemplary embodiment, each time partition comprises two pilot bursts 306a and 306b occurring at the end of the first and third quarters of the time partition. In the exemplary embodiment, each pilot burst 306 has a duration of 64 chips (Tp = 64 chips). In the absence of traffic data or control channel data, base station 4 transmits only pilot and power control bursts, resulting in a burst waveform in bursts at the periodic rate of 1200 Hz. pilot are tabulated in Table 4. XI. REVERSE LINK POWER CONTROL

Na presente invenção, o canal de controle de potência de link direto é usado para enviar o comando de controle de potência que é usado para controlar a potência de transmissão da transmissão em link reverso a partir da estação remota 6. No link reverso, cada estação móvel 6 transmissora atua como uma fonte de interferência para todas as outras estações móveis 6 na rede. Para minimizar a interferência no link reverso e maximizar a capacidade, a potência de transmissão de cada estação móvel 6 é controlada por duas malhas de controle (control loops) de potência. Na modalidade exemplar, as malhas de controle de potência são similares ao do sistema CDMA descrito em detalhes na Patente U.S. N- 5,056,109, intitulada "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM", em nome da Requerente da presente invenção. Outros mecanismos de controle de potência podem também ser contemplados e estão dentro do escopo da presente invenção. A primeira malha de controle de potência ajusta a potência de transmissão da estação móvel 6, de tal forma que a qualidade do sinal de link reverso seja mantida em um nível ajustado. A qualidade de sinal é medida como a relação energia por bit/ruido mais interferência Eb/I0 do sinal de link reverso recebido na estação base 4. O nível ajustado é referido como o ponto de ajuste (set point) Eb/I0. A segunda malha de controle de potência ajusta o ponto de ajuste, de tal forma que o nível desejado de desempenho, tal como medido pela taxa de erros de quadros (FER), seja mantido. O controle de potência é crítico no link reverso, pois a potência de transmissão de cada estação móvel 6 é uma interferência para outras estações móveis 6 no sistema de comunicação. Minimizar a potência de transmissão de link reverso reduz a interferência e aumenta a capacidade do link reverso.In the present invention, the forward link power control channel is used to send the power control command which is used to control the reverse link transmission transmit power from remote station 6. At the reverse link, each station The transmitting mobile 6 acts as a source of interference for all other mobile stations 6 in the network. To minimize reverse link interference and maximize capacity, the transmit power of each mobile station 6 is controlled by two power control loops. In the exemplary embodiment, the power control loops are similar to the CDMA system described in detail in US Patent No. 5,056,109 entitled "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM" on behalf of the Applicant herein. invention. Other power control mechanisms may also be contemplated and are within the scope of the present invention. The first power control loop adjusts the transmitting power of mobile station 6 such that the reverse link signal quality is maintained at an adjusted level. Signal quality is measured as the power-to-noise ratio plus interference Eb / I0 of the reverse link signal received at base station 4. The set level is referred to as the set point Eb / I0. The second power control loop adjusts the setpoint such that the desired level of performance as measured by the frame error rate (FER) is maintained. Power control is critical in reverse link, because the transmitting power of each mobile station 6 is interference with other mobile stations 6 in the communication system. Minimizing reverse link transmission power reduces interference and increases reverse link capacity.

Dentro da primeira malha de controle de potência, a Eb/I0 do sinal de link reverso é medida na estação base 4. A estação base 4 então compara a Eb/I0 medida com o ponto de ajuste. Caso a Eb/I0 medida seja maior que o ponto de ajuste, a estação base 4 transmite uma mensagem de controle de potência para a estação móvel 6 para reduzir a potência de transmissão. Alternativamente, caso a Eb/I0 medida esteja abaixo do ponto de ajuste, a estação base 4 transmite uma mensagem de controle de potência para que a estação móvel 6 aumente a potência de transmissão. Na modalidade exemplar, a mensagem de controle de potência é implementada com um bit de controle de potência. Na modalidade exemplar, um valor elevado para o bit de controle de potência comanda a estação móvel 6 para aumentar a sua potência de transmissão e um valor reduzido comanda a estação móvel para reduzir a sua potência de transmissão.Within the first power control loop, the reverse link signal Eb / I0 is measured at base station 4. Base station 4 then compares the measured Eb / I0 to the setpoint. If the measured Eb / I0 is greater than the setpoint, base station 4 transmits a power control message to mobile station 6 to reduce transmit power. Alternatively, if the measured Eb / I0 is below the setpoint, base station 4 transmits a power control message to mobile station 6 to increase transmit power. In the exemplary embodiment, the power control message is implemented with a power control bit. In the exemplary embodiment, a high value for the power control bit commands mobile station 6 to increase its transmit power and a small value controls the mobile station to reduce its transmit power.

Na presente invenção, os bits de controle de potência para todas as estações móveis 6 em comunicação com cada estação base 4 são transmitidos através do canal de controle de potência. Na modalidade exemplar, o canal de controle de potência compreende até 32 canais ortogonais que são espalhados com as coberturas Walsh de 16 bits. Cada canal Walsh transmite um bit de controle de potência reverso (RPC) ou um bit FAC em intervalos periódicos. A cada estação móvel 6 ativa é atribuído um índice RPC que define a cobertura Walsh e a fase de modulação QPSK (isto é, em fase ou quadratura) para transmissão do fluxo de bits RPC destinado para tal estação móvel 6. Na modalidade exemplar, o índice RPC de 0 é reservado para o bit FAC. 0 diagrama de blocos exemplar do canal de controle de potência é apresentado na Figura 3A. Os bits RPC são providos ao repetidor de símbolos 150, que repete cada bit RPC um número predeterminado de vezes. Os bits RPC repetidos são providos ao elemento de cobertura Walsh 152 que cobre os bits com as coberturas Walsh correspondentes aos índices RPC. Os bits cobertos são providos ao elemento de ganho 154 que escalona os bits antes da modulação, de forma a manter uma potência de transmissão total constante. Na modalidade exemplar, os ganhos dos canais Walsh RPC são normalizados de forma que a potência total do canal RPC seja igual à potência de transmissão total disponível. Os ganhos dos canais Walsh podem ser variados como uma função do tempo para uma utilização eficiente da potência de transmissão total da estação base, enquanto mantém a transmissão RPC confiável para todas as estações móveis 6 ativas. Na modalidade exemplar, os ganhos de canal Walsh das estações móveis 6 inativas são ajustados para zero. 0 controle de potência automático dos canais Walsh RPC é possível utilizando-se estimativas da medição de qualidade de link direto a partir do canal DRC correspondente proveniente das estações móveis 6. Os bits RPC escalonados a partir do elemento de ganho 154 são providos ao MUX 162.In the present invention, the power control bits for all mobile stations 6 in communication with each base station 4 are transmitted through the power control channel. In the exemplary embodiment, the power control channel comprises up to 32 orthogonal channels that are spread with 16-bit Walsh covers. Each Walsh channel transmits a reverse power control (RPC) bit or a FAC bit at periodic intervals. Each active mobile station 6 is assigned an RPC index which defines the Walsh coverage and the QPSK modulation phase (i.e., in phase or quadrature) for transmitting the RPC bitstream destined for such mobile station 6. In the exemplary embodiment, the RPC index of 0 is reserved for the FAC bit. The exemplary block diagram of the power control channel is shown in Figure 3A. The RPC bits are provided to symbol repeater 150, which repeats each RPC bit a predetermined number of times. The repeated RPC bits are provided with the Walsh cover element 152 which covers the bits with the Walsh covers corresponding to the RPC indices. The covered bits are provided with the gain element 154 which scales the bits prior to modulation to maintain a constant total transmit power. In the exemplary embodiment, Walsh RPC channel gains are normalized so that the total RPC channel power equals the total available transmit power. Walsh channel gains can be varied as a function of time for efficient utilization of the base station's total transmit power while maintaining reliable RPC transmission for all active mobile stations 6. In the exemplary embodiment, Walsh channel gains from idle mobile stations 6 are set to zero. Automatic power control of Walsh RPC channels is possible by using direct link quality measurement estimates from the corresponding DRC channel from mobile stations 6. Scaled RPC bits from gain element 154 are provided to the MUX 162 .

Na modalidade exemplar, os índices RPC de 0 a 15 são atribuídos às coberturas Walsh W0 a W15, respectivamente, e são transmitidos em torno da primeira rajada de piloto dentro de uma partição (rajadas RPC 304 na Figura 4C) . Os índices RPC de 16 a 31 são atribuídos às coberturas Walsh W0 a Wl5, respectivamente, e são transmitidos em torno da segunda rajada de piloto dentro de uma partição (rajadas RPC 308 na Figura 4C). Na modalidade exemplar, os bits RPC são modulados em BPSK com as coberturas Walsh pares (por exemplo, W0, W2, W4, etc.) moduladas no sinal em fase e as coberturas Walsh ímpares (por exemplo, Wl, W3, W5 etc.) moduladas no sinal em quadratura. Para reduzir o envelope pico/média, é preferível equilibrar a potência em fase e em quadratura. Além disso, para minimizar a diafonia (cross-talk) devido a erros de estimativa de fase de demodulador, é preferível atribuir coberturas ortogonais aos sinais em fase e em quadratura.In the exemplary embodiment, RPC indices from 0 to 15 are assigned to Walsh wraps W0 to W15, respectively, and are transmitted around the first pilot burst within a partition (RPC bursts 304 in Figure 4C). The RPC indices 16 through 31 are assigned to Walsh covers W0 through W15, respectively, and are transmitted around the second pilot burst within a partition (RPC burst 308 in Figure 4C). In the exemplary embodiment, the RPC bits are modulated in BPSK with even Walsh covers (eg W0, W2, W4, etc.) modulated in the phase signal and odd Walsh covers (eg W1, W3, W5 etc.). ) modulated in the quadrature signal. To reduce the peak / average envelope, it is preferable to balance the power in phase and quadrature. In addition, to minimize cross talk due to demodulator phase estimation errors, it is preferable to assign orthogonal coverage to the phase and quadrature signals.

Na modalidade exemplar, até 31 bits RPC podem ser transmitidos através de 31 canais Walsh RPC em cada partição de tempo. Na modalidade exemplar, 15 bits RPC são transmitidos na primeira meia partição e 16 bits RPC são transmitidos na segunda meia partição. Os bits RPC são combinados pelos somadores 212 (ver Figura 3B) e a forma de onda composta do canal de controle de potência é tal como apresentada na Figura 4C.In the exemplary embodiment, up to 31 RPC bits may be transmitted over 31 Walsh RPC channels in each time partition. In the exemplary embodiment, 15 RPC bits are transmitted in the first half partition and 16 RPC bits are transmitted in the second half partition. The RPC bits are combined by the adder 212 (see Figure 3B) and the power control channel composite waveform is as shown in Figure 4C.

Um diagrama de temporização do canal de controle de potência é ilustrado na Figura 4B. Na modalidade exemplar, a taxa de bits RPC é de 600 bps, ou um bit RPC por partição de tempo. Cada bit RPC é multiplexado no tempo e transmitido através de duas rajadas RPC (por exemplo, as rajadas RPC 304a e 304b) , tal como apresentado nas Figuras 4B e 4C. Na modalidade exemplar, cada rajada RPC possui 32 chips PN (ou 2 símbolos Walsh) de largura (Tpc = 32 chips) e a largura total de cada bit RPC é de 64 chips PN (ou 4 símbolos Walsh). Outras taxas de bits RPC podem ser obtidas ao trocar o número de repetições de símbolos. Por exemplo, uma taxa de bit RPC de 1200 bps (para suportar até 63 estações móveis 6 simultaneamente, ou para aumentar a taxa de controle de potência) pode ser obtida pela transmissão do primeiro conjunto de 31 bits RPC nas rajadas RPC 304a e 304b e o segundo conjunto de 32 bits RPC nas rajadas RPC 308a e 308b. Neste caso, todas as coberturas Walsh são usadas nos sinais em fase e em quadratura. Os parâmetros de modulação para os bits RPC são resumidos na Tabela 4.A timing diagram of the power control channel is illustrated in Figure 4B. In the exemplary embodiment, the RPC bit rate is 600 bps, or one RPC bit per time partition. Each RPC bit is time multiplexed and transmitted over two RPC bursts (e.g. RPC bursts 304a and 304b) as shown in Figures 4B and 4C. In the exemplary embodiment, each RPC burst is 32 PN chips (or 2 Walsh symbols) wide (Tpc = 32 chips) and the total width of each RPC bit is 64 PN chips (or 4 Walsh symbols). Other RPC bitrates can be obtained by changing the number of symbol repetitions. For example, an RPC bit rate of 1200 bps (to support up to 63 mobile stations 6 simultaneously, or to increase power control rate) can be obtained by transmitting the first set of 31 RPC bits in RPC bursts 304a and 304b and the second 32-bit set RPC in RPC bursts 308a and 308b. In this case, all Walsh covers are used for phase and quadrature signals. The modulation parameters for the RPC bits are summarized in Table 4.

Tabela 4 - Parâmetros de Modulação de Piloto e de Controle de Potência O canal de controle de potência possui uma natureza em rajada (bursty) , uma vez que o número de estações móveis 6 em comunicação com cada estação base 4 pode ser menor do que o número de canais Walsh RPC disponíveis. Em tal situação, alguns canais Walsh RPC são ajustados para zero pelo ajuste apropriado dos ganhos do elemento de ganho 154.Table 4 - Pilot Modulation and Power Control Parameters The power control channel has a bursty nature, since the number of mobile stations 6 in communication with each base station 4 may be less than number of Walsh RPC channels available. In such a situation, some Walsh RPC channels are set to zero by appropriately adjusting gain element gains 154.

Na modalidade exemplar, os bits RPC são transmitidos às estações móveis 6 sem codificação ou intercalação para minimizar os retardos de processamento. Além disso, a recepção errônea do bit de controle de potência não é prejudicial ao sistema de comunicação de dados da presente invenção, uma vez que o erro pode ser corrigido na próxima partição de tempo pela malha de controle de potência.In the exemplary embodiment, the RPC bits are transmitted to mobile stations 6 without coding or interleaving to minimize processing delays. Furthermore, erroneous reception of the power control bit is not detrimental to the data communication system of the present invention as the error can be corrected in the next time partition by the power control loop.

Na presente invenção, as estações móveis 6 podem estar em soft handoff com múltiplas estações base 4 no link reverso. 0 método e o equipamento para o controle de potência de link reverso para a estação móvel 6 em soft handoff é descrito na Patente U.S. N- 5,056,109 acima mencionada. A estação móvel 6 em soft handoff monitora o canal Walsh RPC para cada estação base 4 no conjunto ativo e combina os bits RPC de acordo com o método descrito na Patente U.S. N- 5,056,109 acima mencionada. Na primeira modalidade, a estação móvel 6 realiza a lógica OU (OR) dos comandos de redução de potência. A estação móvel 6 reduz a potência de transmissão caso qualquer um dos bits RPC recebidos comande a estação móvel 6 a reduzir a potência de transmissão. Na segunda modalidade, a estação móvel 6 em soft handoff pode combinar as decisões suaves dos bits RPC antes de tomar uma decisão rígida (hard). Outras modalidades para processamento dos bits RPC recebidos podem ser contempladas e estão dentro do escopo da presente invenção.In the present invention, mobile stations 6 may be in soft handoff with multiple base stations 4 on the reverse link. The method and apparatus for reverse link power control for the soft handoff mobile station 6 is described in U.S. Patent No. 5,056,109 mentioned above. The soft handoff mobile station 6 monitors the Walsh RPC channel for each base station 4 in the active set and combines the RPC bits according to the method described in the above-mentioned U.S. Patent No. 5,056,109. In the first embodiment, mobile station 6 performs the OR (OR) logic of the power reduction commands. Mobile station 6 reduces transmit power if any of the received RPC bits command mobile station 6 to reduce transmit power. In the second embodiment, the soft handoff mobile station 6 can combine the soft decisions of the RPC bits before making a hard decision. Other modalities for processing received RPC bits may be contemplated and are within the scope of the present invention.

Na presente invenção, o bit FAC indica às estações móveis 6 se o canal de tráfego do canal piloto associado estará ou não transmitindo no próximo meio quadro. 0 uso do bit FAC melhora a estimativa C/I pelas estações móveis 6, e portanto a solicitação de taxa de dados, por difusão do conhecimento da atividade de interferência. Na modalidade exemplar, o bit FAC somente se modifica nos limites de meios quadros e é repetido por oito partições de tempo sucessivas, resultando em uma taxa de bits de 75 bps. Os parâmetros para o bit FAC são listados na Tabela 4.In the present invention, the FAC bit tells mobile stations 6 whether or not the associated pilot channel traffic channel is transmitting in the next half frame. The use of the FAC bit improves the C / I estimate by mobile stations 6, and thus the data rate request, by spreading knowledge of interference activity. In the exemplary embodiment, the FAC bit only changes at half-frame limits and is repeated for eight successive time partitions, resulting in a bit rate of 75 bps. The parameters for the FAC bit are listed in Table 4.

Usando o bit FAC, as estações móveis 6 podem computar a medição C/I da seguinte forma: '(Λ c, j*i em que (C//),. é a medição C/I do iésmo sinal de link direto, Cj é a potência recebida total do iesimo sinal de link direto, C. é a potência recebida do jés,mo sinal de link direto, I é a interferência total caso todas as estações base 4 estejam transmitindo, é o bit FAC do jes,m0 sinal de link direto e pode ser 0 ou 1, dependendo do bit FAC.Using the FAC bit, mobile stations 6 can compute the C / I measurement as follows: '(Λ c, j * i where (C //) ,. is the C / I measurement of the same direct link signal, Cj is the total received power of the nth direct link signal, C. is the received power of jes, m the direct link signal, I is the total interference if all base stations 4 are transmitting, it is the jes FAC bit, m0 direct link signal and can be 0 or 1, depending on the FAC bit.

XII. TRANSMISSÃO DE DADOS EM LINK REVERSOXII. REVERSE LINK DATA TRANSMISSION

Na presente invenção, o link reverso suporta transmissão de dados de taxa variável. A taxa variável propicia flexibilidade e permite que as estações móveis 6 transmitam em uma dentre várias taxas de dados, dependendo da quantidade de dados a ser transmitida para a estação base 4. Na modalidade exemplar, a estação móvel 6 pode transmitir dados na taxa de dados mais baixa em qualquer momento. Na modalidade exemplar, a transmissão de dados em taxas de dados mais elevadas requer uma concessão pela estação base 4. Tal implementação minimiza o retardo de transmissão em link reverso, propiciando concomitantemente a utilização eficaz dos recursos de link reverso.In the present invention, reverse link supports variable rate data transmission. The variable rate provides flexibility and allows mobile stations 6 to transmit at one of several data rates, depending on the amount of data to be transmitted to base station 4. In the exemplary embodiment, mobile station 6 may transmit data at the data rate. lowest at any time. In the exemplary embodiment, data transmission at higher data rates requires a concession by base station 4. Such an implementation minimizes the reverse link transmission delay while providing for the effective use of reverse link resources.

Uma ilustração exemplar do fluxograma da transmissão de dados no link reverso da presente invenção é apresentada na Figura 8. Inicialmente, na partição n, a estação móvel 6 efetua uma sondagem (probe) de acesso, tal como descrito na Patente U.S. N- 5,289, 527 acima mencionada, para estabelecer o canal de dados de taxa mais baixa no link reverso no bloco 802. Na mesma partição n, a estação base 4 demodula a sondagem de acesso e recebe a mensagem de acesso no bloco 804. A estação base 4 concede a solicitação para o canal de dados e, na partição n+2, transmite a concessão e o índice RPC atribuído através do canal de controle, no bloco 806. Na partição n+2, a estação móvel 6 recebe a concessão e é controlada em potência pela estação base 4, no bloco 808. Iniciando na partição n+3, a estação móvel 6 começa a transmissão do sinal piloto e consegue acesso imediato ao canal de dados de taxa mais baixa no link reverso.An exemplary illustration of the reverse link data transmission flowchart of the present invention is shown in Figure 8. Initially, in partition n, mobile station 6 performs an access probe, as described in US Patent No. 5,289, 527 mentioned above, to establish the lowest rate reverse channel data channel on block 802. In the same partition n, base station 4 demodulates access polling and receives the access message on block 804. Base station 4 grants request for the data channel and, on partition n + 2, transmits the lease and the assigned RPC index through the control channel on block 806. On partition n + 2, mobile station 6 receives the lease and is controlled in base station 4 in block 808. Starting at partition n + 3, mobile station 6 begins transmission of the pilot signal and gains immediate access to the lower rate data channel on the reverse link.

Caso a estação móvel 6 possua dados de tráfego e solicite um canal de dados de taxa elevada, a estação móvel 6 pode iniciar o pedido no bloco 810. Na partição n+3, a estação base 4 recebe a solicitação de dados em alta velocidade, no bloco 812. Na partição n+5, a estação base 4 transmite a concessão no canal de controle, no bloco 814. Na partição n+5, a estação móvel 6 recebe a concessão no bloco 816 e inicia a transmissão de dados em alta velocidade no link reverso, começando na partição n+6, no bloco 818.If mobile station 6 has traffic data and requests a high rate data channel, mobile station 6 can initiate the request at block 810. In partition n + 3, base station 4 receives the high-speed data request, at block 812. At partition n + 5, base station 4 transmits the lease on the control channel at block 814. At partition n + 5, mobile station 6 receives the lease at block 816 and initiates high data transmission reverse link speed, starting at partition n + 6, block 818.

XIII. ARQUITETURA DE LINK REVERSOXIII. REVERSE LINK ARCHITECTURE

No sistema de comunicação de dados da presente invenção, a transmissão no link reverso difere da transmissão no link direto de várias formas. No link direto, a transmissão de dados ocorre tipicamente de uma estação base 4 para uma estação móvel 6. No entanto, no link reverso, cada estação base 4 pode, concomitantemente, receber transmissões de dados provenientes de múltiplas estações móveis 6. Na modalidade exemplar, cada estação móvel 6 pode transmitir em uma dentre várias taxas de dados, dependendo da quantidade de dados a ser transmitida para a estação base 4. Tal esquema do sistema reflete a característica assimétrica da comunicação de dados.In the data communication system of the present invention, reverse link transmission differs from direct link transmission in several ways. On direct link, data transmission typically occurs from base station 4 to mobile station 6. However, on reverse link, each base station 4 can concurrently receive data transmissions from multiple mobile stations 6. In the exemplary embodiment , each mobile station 6 may transmit at one of several data rates, depending on the amount of data to be transmitted to base station 4. Such a system scheme reflects the asymmetric characteristic of data communication.

Na modalidade exemplar, a unidade de base de tempo no link reverso é idêntica à unidade de base de tempo no link direto. Na modalidade exemplar, as transmissões de dados no link direto e no link reverso ocorrem em partições de tempo que possuem duração de 1,667 ms. No entanto, uma vez que a transmissão de dados no link reverso ocorre tipicamente em uma taxa de dados mais baixa, uma unidade de base de tempo mais longa pode ser usada para melhorar a eficiência.In the exemplary embodiment, the reverse link time base unit is identical to the forward link time base unit. In the exemplary embodiment, forward link and reverse link data transmissions occur on time partitions lasting 1.667 ms. However, since reverse link data transmission typically occurs at a lower data rate, a longer time base unit can be used to improve efficiency.

Na modalidade exemplar, o link reverso suporta dois canais: o canal piloto/DRC e o canal de dados. As função e implementação de cada um destes canais serão descritas a seguir. 0 canal piloto/DRC é usado para transmitir o sinal piloto e as mensagens DRC e o canal de dados é usado para transmissão de dados de tráfego.In the exemplary embodiment, the reverse link supports two channels: the pilot / DRC channel and the data channel. The function and implementation of each of these channels will be described below. The pilot / DRC channel is used to transmit the pilot signal and DRC messages and the data channel is used to transmit traffic data.

Um diagrama da estrutura de quadro de link reverso exemplar da presente invenção é ilustrada na Figura 7A. Na modalidade exemplar, a estrutura de quadro de link reverso é similar à estrutura de quadro de link direto apresentada na Figura 4A. No entanto, no link reverso, os dados piloto/DRC e os dados de tráfego são transmitidos concomitantemente nos canais em fase e em quadratura.A diagram of the exemplary reverse link frame structure of the present invention is illustrated in Figure 7A. In the exemplary embodiment, the reverse link frame structure is similar to the forward link frame structure shown in Figure 4A. However, in reverse link, pilot / DRC data and traffic data are transmitted concomitantly on the phase and quadrature channels.

Na modalidade exemplar, a estação móvel 6 transmite uma mensagem DRC no canal piloto/DRC em cada partição de tempo sempre que a estação móvel 6 estiver recebendo uma transmissão de dados em alta velocidade. Alternativamente, quando a estação móvel 6 não está recebendo uma transmissão de dados em alta velocidade, toda a partição no canal piloto/DRC compreende o sinal piloto. 0 sinal piloto é usado pela estação base 4 receptora para diversas funções: como um auxilio na captação inicial, como uma referência de fase para o os canais piloto/DRC e de dados e como a fonte para o controle de potência de link reverso em malha fechada (closed loop).In the exemplary embodiment, mobile station 6 transmits a DRC message on the pilot / DRC channel at each time partition whenever mobile station 6 is receiving a high speed data transmission. Alternatively, when mobile station 6 is not receiving high speed data transmission, the entire partition on the pilot / DRC channel comprises the pilot signal. The pilot signal is used by the receiving base station 4 for a variety of functions: as an initial pickup aid, as a phase reference for the pilot / DRC and data channels, and as the source for loop reverse loop power control. closed loop.

Na modalidade exemplar, a largura de banda do link reverso é selecionada como sendo de 1,2288 MHz. Tal seleção da largura de banda permite o uso dos hardwares existentes projetados para um sistema CDMA que atende à norma IS-95. No entanto, outras larguras de banda podem ser utilizadas para aumentar a capacidade e/ou atender as exigências do sistema. Na modalidade exemplar, o mesmo código PN longo e os códigos PN, e PNQ curtos que aqueles especificados pela norma IS-95 são usados para espalhar o sinal em link reverso. Na modalidade exemplar, os canais de link reverso são transmitidos usando modulação QPSK. Alternativamente, a modulação OQPSK pode ser usada para minimizar a variação de amplitude pico/média do sinal modulado, o que pode resultar em melhor desempenho. 0 uso de diferentes larguras de banda do sistema, códigos PN e esquemas de modulação pode ser contemplado e está dentro do escopo da presente invenção.In the exemplary embodiment, the reverse link bandwidth is selected to be 1.2288 MHz. Such bandwidth selection allows the use of existing hardware designed for a CDMA system that meets the IS-95 standard. However, other bandwidths may be used to increase capacity and / or meet system requirements. In the exemplary embodiment, the same long PN code and short PN codes as those specified by IS-95 are used to spread the reverse link signal. In the exemplary embodiment, reverse link channels are transmitted using QPSK modulation. Alternatively, OQPSK modulation can be used to minimize peak / average amplitude variation of the modulated signal, which may result in better performance. The use of different system bandwidths, PN codes and modulation schemes may be contemplated and is within the scope of the present invention.

Na modalidade exemplar, a potência de transmissão das transmissões em link reverso no canal piloto/DRC e no canal de dados é controlada de tal forma que a Eb/I0 do sinal de link reverso, tal como medida na estação base 4, seja mantida em um ponto de ajuste Eb/I0 predeterminado, tal como descrito na Patente U.S. N2 5,506,109 acima mencionada. O controle de potência é mantido pelas estações base 4 em comunicação com a estação móvel 6 e os comandos são transmitidos na forma dos bits RPC tal como acima descrito.In the exemplary embodiment, the transmission power of reverse link transmissions on the pilot / DRC channel and data channel is controlled such that the Eb / I0 of the reverse link signal as measured at base station 4 is maintained at a predetermined setpoint Eb / 10 as described in above-mentioned US Patent No. 5,506,109. Power control is maintained by base stations 4 in communication with mobile station 6 and commands are transmitted in the form of RPC bits as described above.

XIV. CANAL DE DADOS DE LINK REVERSOXIV. REVERSE LINK DATA CHANNEL

Um diagrama de blocos da arquitetura exemplar de link reverso da presente invenção é apresentado na Figura 6. Os dados são particionados em pacotes de dados e providos ao codificador 612. Para cada pacote de dados, o codificador 612 gera os bits de paridade CRC, insere os bits de terminação de código e codifica os dados. Na modalidade exemplar, o codificador 612 codifica o pacote de acordo com o formato de codificação descrito no Pedido de Patente U.S. N2 de Série 08/743,688 acima mencionado.A block diagram of the exemplary reverse link architecture of the present invention is shown in Figure 6. Data is partitioned into data packets and provided to encoder 612. For each data packet, encoder 612 generates the CRC parity bits, inserts the code terminating bits and encodes the data. In the exemplary embodiment, encoder 612 encodes the packet according to the encoding format described in U.S. Patent Application Serial No. 08 / 743,688 mentioned above.

Outros formatos de codificação podem também ser usados e estão dentro do escopo da presente invenção. 0 pacote codificado proveniente do codificador 612 é provido ao intercalador de blocos 614 que reordena os símbolos de código no pacote. 0 pacote intercalado é provido ao multiplicador 616, o qual cobre os dados com a cobertura Walsh e provê os dados cobertos ao elemento de ganho 618. 0 elemento de ganho 618 escalona os dados para manter uma energia por bit, Eb, constante, independente da taxa de dados. Os dados escalonados a partir do elemento de ganho 618 são providos aos multiplicadores 650b e 650d, os quais espalham os dados com as sequências PN_Q e PN_I, respectivamente. Os dados espalhados provenientes dos multiplicadores 650b e 650d são providos aos filtros 652b e 652d, respectivamente, os quais filtram os dados. Os sinais filtrados provenientes dos filtros 652a e 652b são providos ao somador 654a e os sinais filtrados provenientes do filtro 652c e 652d são providos ao somador 654b. Os somadores 654 somam os sinais do canal de dados com os sinais do canal piloto/DRC. As saídas dos somadores 654a e 654b consistem de IOUT e QOUT, respectivamente, as quais são moduladas pela senóide em fase COS(wct) e pela senóide em quadratura SEN(wct), respectivamente (como no link direto) e somadas (não mostrado na Figura 6) . Na modalidade exemplar, os dados de tráfego são transmitidos tanto na fase em fase como na fase em quadratura da senóide.Other encoding formats may also be used and are within the scope of the present invention. The encoded packet from encoder 612 is provided to block interleaver 614 which reorders the code symbols in the packet. The interleaved packet is provided to the multiplier 616, which covers the data with Walsh overlay and provides the data covered to the gain element 618. The gain element 618 scales the data to maintain a constant energy per bit, Eb, independent of the data rate. The scaled data from gain element 618 is provided to multipliers 650b and 650d, which scatter the data with sequences PN_Q and PN_I, respectively. The scattered data from multipliers 650b and 650d are provided to filters 652b and 652d, respectively, which filter the data. Filtered signals from filters 652a and 652b are provided to adder 654a and filtered signals from filter 652c and 652d are provided to adder 654b. Adders 654 sum the data channel signals with the pilot / DRC channel signals. The outputs of the additions 654a and 654b consist of IOUT and QOUT, respectively, which are modulated by the COS phase sine (wct) and quadrature sinusoid SEN (wct), respectively (as in the direct link) and summed (not shown in Figure 6). In the exemplary embodiment, traffic data is transmitted in both the phase phase and quadrature phase of the sinusoid.

Na modalidade exemplar, os dados são espalhados com o código PN longo e os códigos PN curtos. 0 código PN longo embaralha os dados de tal forma que a estação base 4 receptora seja capaz de identificar a estação móvel 6 transmissora. O código PN curto espalha o sinal através da largura de banda do sistema. A sequência PN longa é gerada pelo gerador de código longo 642 e provida aos multiplicadores 64 6. As sequências PNj e PNg curtas são geradas pelo gerador de código curto 644 e são também providas aos multiplicadores 646a e 646b, respectivamente, os quais multiplicam os dois conjuntos de sequências para formar os sinais PN_I e PN_Q, respectivamente. 0 circuito de temporização/controle 640 provê a referência de temporização. O diagrama de blocos exemplar da arquitetura de canal de dados tal como apresentado na Figura 6 constitui uma dentre inúmeras arquiteturas que suportam a codificação e a modulação de dados no link reverso. Para a transmissão de dados em alta taxa, uma arquitetura similar a esta do link direto utilizando múltiplos canais ortogonais pode também ser usada. Outras arquiteturas, tal como a arquitetura para o canal de tráfego de link reverso no sistema CDMA que conforma à norma IS-95, podem também ser contempladas e estão dentro do escopo da presente invenção.In the exemplary embodiment, data is spread with long PN code and short PN codes. The long PN code scrambles the data such that the receiving base station 4 is able to identify the transmitting mobile station 6. The short PN code spreads the signal across the system bandwidth. The long PN sequence is generated by the long code generator 642 and provided to multipliers 64 6. The short PNj and PNg sequences are generated by the short code generator 644 and are also provided to multipliers 646a and 646b, respectively, which multiply the two. sequence sets to form signals PN_I and PN_Q, respectively. Timing / Control Circuit 640 provides the timing reference. The exemplary block diagram of the data channel architecture as shown in Figure 6 is one of a number of architectures that support reverse link encoding and modulation. For high rate data transmission, a similar architecture of this direct link using multiple orthogonal channels can also be used. Other architectures, such as the reverse link traffic channel architecture in the CDMA system that conforms to the IS-95 standard, may also be contemplated and are within the scope of the present invention.

Na modalidade exemplar, o canal de dados de link reverso suporta quatro taxas de dados, as quais estão tabuladas na Tabela 5. Taxas de dados adicionais e/ou taxas de dados diferentes podem ser suportadas e estão dentro do escopo da presente invenção. Na modalidade exemplar, o tamanho do pacote para o link reverso depende da taxa de dados, tal como apresentado na Tabela 5. Como descrito no Pedido de Patente U.S. N- de Série 08/743,688 acima mencionado, um melhor desempenho do decodificador pode ser obtido para tamanhos maiores de pacote. Dessa forma, tamanhos de pacotes diferentes destes listados na Tabela 5 podem ser utilizados para melhorar o desempenho e estão dentro do escopo da presente invenção. Além disso, o tamanho do pacote pode ter um parâmetro que é independente da taxa de dados.In the exemplary embodiment, the reverse link data channel supports four data rates, which are tabulated in Table 5. Additional data rates and / or different data rates may be supported and are within the scope of the present invention. In the exemplary embodiment, the packet size for the reverse link depends on the data rate as shown in Table 5. As described in the above-mentioned US Patent Serial No. 08 / 743,688, better decoder performance can be obtained. for larger package sizes. Accordingly, packet sizes other than those listed in Table 5 may be used to improve performance and are within the scope of the present invention. In addition, the packet size may have a parameter that is independent of the data rate.

Tabela 5 - Parâmetros de Modulação de Piloto e Controle de Potência Como mostrado na Tabela 5, o link reverso suporta uma pluralidade de taxas de dados. Na modalidade exemplar, a taxa de dados mais baixa de 9,6 kbps é alocada a cada estação móvel 6 quando do registro junto a estação base 4. Na modalidade exemplar, as estações móveis 6 podem transmitir dados através do canal de dados de taxa mais baixa em qualquer partição de tempo sem ter que solicitar permissão à estação base 4. Na modalidade exemplar, a transmissão de dados nas taxas de dados mais elevadas é concedida pela estação base 4 selecionada com base em um conjunto de parâmetros do sistema, tais como a carga do sistema, igualdade e taxa de transferência total. Um mecanismo de programação exemplar para a transmissão de dados em alta velocidade é descrito em detalhes no Pedido de Patente U.S. N- de Série 08/798,951 acima mencionado.Table 5 - Pilot Modulation and Power Control Parameters As shown in Table 5, the reverse link supports a plurality of data rates. In the exemplary embodiment, the lowest data rate of 9.6 kbps is allocated to each mobile station 6 upon registration with base station 4. In the exemplary embodiment, mobile stations 6 may transmit data over the highest rate data channel. low on any time partition without having to request permission from base station 4. In the exemplary embodiment, data transmission at the highest data rates is granted by the selected base station 4 based on a set of system parameters such as system load, equality and total throughput. An exemplary programming mechanism for high speed data transmission is described in detail in the above-mentioned U.S. Serial Patent Application 08 / 798,951.

XV. CANAL PILOTO/DRC DE LINK REVERSOXV. REVERSE LINK PILOT / DRC CHANNEL

0 diagrama de blocos exemplar do canal piloto/DRC é apresentado na Figura 6. A mensagem DRC é provida ao codificador DRC 626 que codifica a mensagem de acordo com um formato de codificação predeterminado. A codificação da mensagem DRC é importante, uma vez que a probabilidade de erro na mensagem DRC deve ser suficientemente baixa, pois uma determinação incorreta da taxa de dados no link direto impacta o desempenho da taxa de transferência do sistema. Na modalidade exemplar, o codificador DRC 62 6 é um codificador de blocos CRC de taxa (8,4), o qual codifica a mensagem DRC de 3 bits em uma palavra código de 8 bits. A mensagem DRC codificada é provida ao multiplicador 628 que cobre a mensagem com o código Walsh que identifica com exclusividade a estação base 4 de destino para a qual a mensagem DRC é direcionada. 0 código Walsh é provido pelo gerador Walsh 624. A mensagem DRC coberta é provida ao multiplexador (MUX) 630, que multiplexa a mensagem com os dados piloto. A mensagem DRC e os dados piloto são providos aos multiplicadores 650a e 650c, que espalham os dados com os sinais PN_I e PN_Q, respectivamente. Dessa forma, o piloto e a mensagem DRC são transmitidos tanto na fase em fase como na fase em quadratura da senóide.The exemplary block diagram of the pilot / DRC channel is shown in Figure 6. The DRC message is provided to the DRC encoder 626 encoding the message according to a predetermined encoding format. DRC message encoding is important since the probability of error in the DRC message must be sufficiently low as incorrect data rate determination on the direct link impacts system throughput performance. In the exemplary embodiment, the DRC encoder 626 is a rate CRC block encoder (8.4) which encodes the 3-bit DRC message into an 8-bit codeword. The encoded DRC message is provided to multiplier 628 which covers the message with the Walsh code that uniquely identifies the destination base station 4 to which the DRC message is directed. The Walsh code is provided by the Walsh generator 624. The covered DRC message is provided to the multiplexer (MUX) 630, which multiplexes the message with the pilot data. The DRC message and pilot data are provided to multipliers 650a and 650c, which spread the data with signals PN_I and PN_Q, respectively. In this way, the pilot and the DRC message are transmitted in both the phase phase and quadrature phase of the sinusoid.

Na modalidade exemplar, a mensagem DRC é transmitida à estação base 4 selecionada. Isto é conseguido cobrindo-se a mensagem DRC com o código Walsh que identifica a estação base 4 selecionada. Na modalidade exemplar, o código Walsh possui comprimento de 128 chips. A derivação de códigos Walsh de 128 chips é conhecida pelos técnicos na área. Um código Walsh exclusivo é atribuido a cada estação base 4 que está em comunicação com a estação móvel 6. Cada estação base 4 descobre (decovers) o sinal no canal DRC com o código Walsh que lhe foi designado. A estação base 4 selecionada é capaz de descobrir a mensagem DRC e transmitir os dados para a estação móvel 6 solicitante através do link direto em resposta a mesma. Outras estações base 4 serão capazes de determinar que a taxa de dados solicitada não está dirigida a elas, pois às tais estações base 4 são atribuídos códigos Walsh diferentes.In the exemplary embodiment, the DRC message is transmitted to the selected base station 4. This is achieved by covering the DRC message with the Walsh code identifying the selected base station 4. In the exemplary embodiment, the Walsh code has a length of 128 chips. The 128-chip Walsh code derivation is known to those skilled in the art. A unique Walsh code is assigned to each base station 4 which is in communication with mobile station 6. Each base station 4 decovers the signal on the DRC channel with the assigned Walsh code. The selected base station 4 is capable of discovering the DRC message and transmitting the data to the requesting mobile station 6 via the direct link in response thereto. Other base stations 4 will be able to determine that the requested data rate is not directed to them, as such base stations 4 are assigned different Walsh codes.

Na modalidade exemplar, os códigos PN curtos de link reverso para todas as estações base 4 no sistema de comunicação de dados são iguais e não existe deslocamento nas sequências PN curtas para distinguir estações base 4 diferentes. 0 sistema de comunicação de dados da presente invenção suporta soft handoff no link reverso. 0 uso dos mesmos códigos PN curtos sem deslocamento permite que múltiplas estações base 4 recebam a mesma transmissão em link reverso proveniente da estação móvel 6 durante um soft handoff. Os códigos PN curtos propiciam espalhamento espectral, porém não permitem a identificação das estações base 4.In the exemplary embodiment, the reverse link short PN codes for all base stations 4 in the data communication system are the same and there is no shift in short PN sequences to distinguish different base stations 4. The data communication system of the present invention supports soft handoff on reverse link. Using the same short, non-offset PN codes allows multiple base stations 4 to receive the same reverse link transmission from mobile station 6 during a soft handoff. Short PN codes provide spectral spreading, but do not allow identification of base stations 4.

Na modalidade exemplar, a mensagem DRC porta a taxa de dados solicitada pela estação móvel 6. Na modalidade alternativa, a mensagem DRC porta uma indicação da qualidade de link direto (por exemplo, a informação C/I tal como medida pela estação móvel 6). A estação móvel 6 pode receber simultaneamente os sinais piloto de link direto provenientes de uma ou mais estações base 4 e efetuar a medição C/I em cada sinal piloto recebido. A estação móvel 6 então seleciona a melhor estação base 4 com base em um conjunto de parâmetros que podem compreender as medições C/I atual e anteriores. A informação de controle de taxa é formatada na mensagem DRC que pode ser conduzida à estação base 4 em uma dentre várias formas de modalidade.In the exemplary embodiment, the DRC message carries the data rate requested by mobile station 6. In the alternative embodiment, the DRC message carries an indication of direct link quality (e.g. C / I information as measured by mobile station 6) . Mobile station 6 can simultaneously receive direct link pilot signals from one or more base stations 4 and perform C / I measurement on each pilot signal received. Mobile station 6 then selects the best base station 4 based on a set of parameters that can comprise current and previous C / I measurements. Rate control information is formatted in the DRC message that can be conveyed to base station 4 in one of several forms.

Na primeira modalidade, a estação móvel 6 transmite uma mensagem DRC com base na taxa de dados solicitada. A taxa de dados solicitada é a taxa de dados mais elevada suportada, que propicia desempenho satisfatório na C/I medida pela estação móvel 6. A partir da medição C/I, a estação móvel 6 primeiramente calcula a taxa de dados máxima que proporciona desempenho satisfatório. A taxa de dados máxima é então quantizada para uma dentre as taxas de dados suportadas e designada como a taxa de dados solicitada. 0 indice de taxa de dados correspondente à taxa de dados solicitada é transmitido à estação base 4 selecionada. Um conjunto exemplar de taxas de dados suportadas e os correspondentes índices de taxa de dados são apresentados na Tabela 1.In the first embodiment, mobile station 6 transmits a DRC message based on the requested data rate. The requested data rate is the highest supported data rate, which provides satisfactory C / I performance measured by mobile station 6. From C / I measurement, mobile station 6 first calculates the maximum data rate that provides performance. satisfactory. The maximum data rate is then quantized to one of the supported data rates and designated as the requested data rate. The data rate index corresponding to the requested data rate is transmitted to the selected base station 4. An exemplary set of supported data rates and corresponding data rate indices are presented in Table 1.

Na segunda modalidade, em que a estação móvel 6 transmite uma indicação da qualidade de link direto para a estação base 4 selecionada, a estação móvel 6 transmite um índice C/I que representa o valor quantizado da medição C/I. A medição C/I pode ser mapeada para uma tabela e associada a um índice C/I. 0 uso de mais bits para representar o índice C/I permite uma quantização mais refinada da medição C/I. Além disso, o mapeamento pode ser linear ou pré-distorcido. Para um mapeamento linear, cada incremento no índice C/I representa um aumento correspondente na medição C/I. Por exemplo, cada etapa no índice C/I pode representar um aumento de 2,0 dB na medição C/I. Para um mapeamento pré-distorcido, cada incremento no índice C/I pode representar um aumento diferente na medição C/I. Como exemplo, um mapeamento pré-distorcido pode ser usado para quantizar a medição C/I para se adequar à curva da função de distribuição cumulativa (CDF) da distribuição C/I, tal como mostrado na Figura 10.In the second embodiment, wherein mobile station 6 transmits a direct link quality indication to the selected base station 4, mobile station 6 transmits a C / I index representing the quantized value of the C / I measurement. The C / I measurement can be mapped to a table and associated with a C / I index. Using more bits to represent the C / I index allows for a finer quantization of C / I measurement. In addition, the mapping may be linear or pre-distorted. For a linear mapping, each increment in the C / I index represents a corresponding increase in the C / I measurement. For example, each step in the C / I index may represent a 2.0 dB increase in C / I measurement. For pre-distorted mapping, each increment in the C / I index may represent a different increase in C / I measurement. As an example, a distorted mapping can be used to quantize the C / I measurement to fit the cumulative distribution function (CDF) curve of the C / I distribution as shown in Figure 10.

Outras modalidades para conduzir a informação de controle de taxa da estação móvel 6 para a estação base 4 podem ser contempladas e estão dentro do escopo da presente invenção. Ademais, o uso de diferentes números de bits para representar as informações de controle de taxa está também dentro do escopo da presente invenção. Por grande parte do relatório descritivo, a presente invenção é descrita, por simplicidade, no contexto da primeira modalidade, com o uso de uma mensagem DRC para conduzir a taxa de dados solicitada.Other embodiments for conducting rate control information from mobile station 6 to base station 4 may be contemplated and are within the scope of the present invention. In addition, the use of different bit numbers to represent rate control information is also within the scope of the present invention. For much of the disclosure, the present invention is described for simplicity in the context of the first embodiment using a DRC message to drive the requested data rate.

Na modalidade exemplar, a medição C/I pode ser efetuada no sinal piloto de link direto, de modo similar ao usado no sistema CDMA. Um método e um equipamento para efetuar a medição C/I são descritos no Pedido de Patente U.S. N- de Série 08/722,763, intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING LINK QUALITY IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM", depositado em 27 de setembro de 1996, em nome da Requerente da presente invenção. Em suma, a medição C/I no sinal piloto pode ser obtida pelo desespalhamento do sinal recebido com os códigos PN curtos. A medição C/I no sinal piloto pode conter imprecisões se a condição do canal mudou entre o momento da medição C/I e o momento atual da transmissão de dados. Na presente invenção, o uso do bit FAC permite que as estações móveis 6 levem em consideração a atividade no link direto ao determinar a taxa de dados solicitada.In the exemplary embodiment, C / I measurement can be performed on the direct link pilot signal, similar to that used in the CDMA system. A method and apparatus for performing C / I measurement are described in US Patent Application Serial No. 08 / 722,763 entitled "METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING LINK QUALITY IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM" filed September 27, 1996, on behalf of the Applicant of the present invention. In short, the C / I measurement on the pilot signal can be obtained by straying the signal received with short PN codes. The C / I measurement on the pilot signal may contain inaccuracies if the channel condition has changed between the C / I measurement moment and the current moment of data transmission. In the present invention, the use of the FAC bit enables mobile stations 6 to account for direct link activity when determining the requested data rate.

Na modalidade alternativa, a medição C/I pode ser realizada no canal de tráfego de link direto. O sinal do canal de tráfego é inicialmente desespalhado com o código PN longo e os códigos PN curtos e descoberto com o código Walsh. A medição C/I dos sinais nos canais de dados pode ser mais exata pois um maior percentual da potência de transmissão é alocado para a transmissão de dados. Outros métodos para medir a C/I do sinal de link direto recebido pela estação móvel 6 podem também ser contemplados e estão dentro do escopo da presente invenção.In the alternative embodiment, the C / I measurement may be performed on the direct link traffic channel. The signal from the traffic channel is initially unscrambled with the long PN code and the short PN codes and uncovered with the Walsh code. The C / I measurement of signals on data channels may be more accurate as a higher percentage of transmit power is allocated for data transmission. Other methods for measuring C / I of the forward link signal received by mobile station 6 may also be contemplated and are within the scope of the present invention.

Na modalidade exemplar, a mensagem DRC é transmitida na primeira metade da partição de tempo (ver Figura 7A) . Para uma partição de tempo exemplar de 1,667 ms, a mensagem DRC compreende os primeiros 1024 chips ou 0,83 ms da partição de tempo. Os 1024 chips restantes de tempo são usados pela estação base 4 para demodular e decodificar a mensagem. A transmissão da mensagem DRC na porção inicial da partição de tempo permite à estação base 4 decodificar a mensagem DRC dentro da mesma partição de tempo e possivelmente transmitir dados na taxa de dados solicitada na partição de tempo imediatamente sucessiva. 0 curto retardo de processamento permite ao sistema de comunicação da presente invenção se adaptar rapidamente às mudanças no ambiente de operação.In the exemplary embodiment, the DRC message is transmitted in the first half of the time partition (see Figure 7A). For an exemplary 1.666 ms time partition, the DRC message comprises the first 1024 chips or 0.83 ms of the time partition. The remaining 1024 time chips are used by base station 4 to demodulate and decode the message. Transmission of the DRC message in the initial portion of the time partition allows base station 4 to decode the DRC message within the same time partition and possibly transmit data at the requested data rate in the immediately successive time partition. The short processing delay allows the communication system of the present invention to quickly adapt to changes in the operating environment.

Na modalidade alternativa, a taxa de dados solicitada é conduzida à estação base 4 pelo uso de uma referência absoluta e uma referência relativa. Nesta modalidade, a referência absoluta compreendendo a taxa de dados solicitada é transmitida periodicamente. A referência absoluta permite que a estação base 4 determine a taxa de dados exata solicitada pela estação móvel 6. Para cada partição de tempo entre as transmissões das referências absolutas, a estação móvel 6 transmite uma referência relativa à estação base 4, que indica se a taxa de dados solicitada para a próxima partição de tempo é mais elevada, mais baixa, ou igual à taxa de dados solicitada para a partição de tempo anterior. Periodicamente, a estação móvel 6 transmite uma referência absoluta. A transmissão periódica do índice de taxa de dados permite que a taxa de dados solicitada seja ajustada para um estado conhecido e assegura que recepções errôneas das referências relativas não se acumulem. 0 uso de referências absolutas e referências relativas pode reduzir a taxa de transmissão das mensagens DRC para a estação base 6. Outros protocolos para a transmissão da taxa de dados solicitada podem também ser contemplados e estão dentro do escopo da presente invenção. XVI. CANAL DE ACESSO DE LINK REVERSO 0 canal de acesso é usado pela estação móvel 6 para transmissão de mensagens à estação base 4 durante a fase de registro. Na modalidade exemplar, o canal de acesso é implementado usando uma estrutura particionada com cada partição sendo acessada aleatoriamente pela estação móvel 6. Na modalidade exemplar, o canal de acesso é multiplexado no tempo com o canal DRC.In the alternative embodiment, the requested data rate is conducted to base station 4 by using an absolute reference and a relative reference. In this embodiment, the absolute reference comprising the requested data rate is transmitted periodically. Absolute reference allows base station 4 to determine the exact data rate requested by mobile station 6. For each time partition between absolute reference transmissions, mobile station 6 transmits a reference relative to base station 4, which indicates whether the Requested data rate for next time partition is higher, lower, or equal to requested data rate for previous time partition. Periodically, mobile station 6 transmits an absolute reference. Periodic transmission of the data rate index allows the requested data rate to be set to a known state and ensures that erroneous receptions of relative references do not accumulate. The use of absolute references and relative references may reduce the transmission rate of DRC messages to base station 6. Other protocols for transmitting the requested data rate may also be contemplated and are within the scope of the present invention. XVI. REVERSE LINK ACCESS CHANNEL The access channel is used by mobile station 6 to transmit messages to base station 4 during the registration phase. In the exemplary embodiment, the access channel is implemented using a partitioned structure with each partition being randomly accessed by mobile station 6. In the exemplary embodiment, the access channel is time multiplexed with the DRC channel.

Na modalidade exemplar, o canal de acesso transmite mensagens em cápsulas de canal de acesso. Na modalidade exemplar, o formato de quadro de canal de acesso é idêntico ao especificado pela norma IS-95, exceto pelo fato de que a temporização é de quadros de 26, 67 ms em lugar dos quadros de 20 ms especificados pela norma IS-95. O diagrama de uma cápsula de canal de acesso exemplar é apresentado na Figura 7B. Na modalidade exemplar, cada cápsula de canal de acesso 712 compreende o preâmbulo 722, uma ou mais cápsulas de mensagem 724 e bits de preenchimento 726. Cada cápsula de mensagem 724 compreende o campo de comprimento de mensagem (MSG LEN) 732, o corpo da mensagem 734 e os bits de paridade CRC 736.In the exemplary embodiment, the access channel transmits messages in access channel capsules. In the exemplary embodiment, the access channel frame format is identical to that specified by IS-95, except that the timing is 26, 67 ms frames instead of the 20 ms frames specified by IS-95. . The diagram of an exemplary access channel capsule is shown in Figure 7B. In exemplary embodiment, each access channel capsule 712 comprises preamble 722, one or more message capsules 724 and filler bits 726. Each message capsule 724 comprises message length field (MSG LEN) 732, the body of the message 734 and the CRC parity bits 736.

XVI1· canal NACK DE LINK REVERSOXVI1 · channel NACK OF LINK REVERSE

Na presente invenção, a estação móvel 6 transmite as mensagens NACK através do canal de dados. A mensagem NACK é gerada para cada pacote recebido com erro pela estação móvel 6. Na modalidade exemplar, as mensagens NACK podem ser transmitidas usando o formato de dados de sinalização Blank & Burst tal como descrito na Patente U.S. N- 5,504,773 acima mencionada.In the present invention, mobile station 6 transmits NACK messages through the data channel. NACK message is generated for each packet received in error by mobile station 6. In the exemplary embodiment, NACK messages may be transmitted using the Blank & Burst signaling data format as described in U.S. Patent No. 5,504,773 mentioned above.

Apesar da presente invenção ter sido descrita no contexto de um protocolo NACK, o uso de um protocolo ACK pode ser contemplado e está dentro do escopo da presente invenção.Although the present invention has been described in the context of a NACK protocol, the use of an ACK protocol may be contemplated and is within the scope of the present invention.

REIVINDICAÇÕES

Claims (8)

1. Transmissor para transmissão de dados em pacote em alta velocidade, caracterizado pelo fato de que compreende: um codificador (114) para receber pacotes de dados e codificar tais pacotes de dados em pacotes codificados; um elemento de puncionamento de quadros (118) para receber os pacotes codificados e puncionar uma porção dos pacotes codificados para prover pacotes puncionados; um controlador de taxa variável (130) conectado ao elemento de puncionamento de quadro para receber os pacotes puncionados e demultiplexar os pacotes puncionados em canais paralelos; um elemento de cobertura Walsh (132) conectado ao controlador de taxa variável (130) para receber os canais paralelos e cobrir os canais paralelos com coberturas Walsh para prover canais ortogonais; e um elemento de ganho (134) conectado ao elemento de cobertura Walsh (132) para receber os canais ortogonais e escalonar os canais ortogonais para prover canais escalonados.Transmitter for high-speed packet data transmission, characterized in that it comprises: an encoder (114) for receiving data packets and encoding such data packets into encoded packets; a frame punching element (118) for receiving the coded packets and punching a portion of the coded packets to provide punctured packets; a variable rate controller (130) connected to the frame punching element for receiving the punctured packets and demultiplexing the punctured packets into parallel channels; a Walsh covering element (132) connected to the variable rate controller (130) for receiving parallel channels and covering parallel channels with Walsh covers to provide orthogonal channels; and a gain element (134) connected to the Walsh cover element (132) for receiving orthogonal channels and scaling orthogonal channels to provide staggered channels. 2. Transmissor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada um dentre os canais paralelos possui uma taxa de dados fixa.Transmitter according to claim 1, characterized in that each of the parallel channels has a fixed data rate. 3. Transmissor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um multiplexador (160) conectado ao elemento de ganho, o multiplexador (160) multiplexando rajadas de piloto e de controle de potência com os canais escalonados para prover canais Walsh.Transmitter according to claim 1, characterized in that it further comprises: a multiplexer (160) connected to the gain element, the multiplexer (160) multiplexing pilot and power control bursts with the scaled channels to provide Walsh channels. 4. Transmissor, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as rajadas de piloto e de controle de potência estão localizadas em posições fixas no interior de cada partição de tempo.Transmitter according to claim 3, characterized in that the pilot and power control bursts are located in fixed positions within each time partition. 5. Transmissor, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as rajadas de piloto e de controle de potência são providas em duas posições no interior de cada partição de tempo.Transmitter according to claim 3, characterized in that the pilot and power control bursts are provided in two positions within each time partition. 6. Transmissor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um multiplexador (160) conectado ao elemento de ganho, o multiplexador (160) multiplexando um preâmbulo com os canais escalonados para prover canais Walsh.Transmitter according to claim 1, characterized in that it further comprises: a multiplexer (160) connected to the gain element, the multiplexer (160) multiplexing a preamble with the scaled channels to provide Walsh channels. 7. Transmissor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um embaralhador (122) interposto entre o elemento de puncionamento de quadros (118) e o controlador de taxa variável (130), o embaralhador (122) embaralhando os pacotes puncionados com uma sequência de embaralhamento.Transmitter according to claim 1, characterized in that it further comprises: a scrambler (122) interposed between the frame punching element (118) and the variable rate controller (130), the scrambler (122) shuffling the punctured packages with a scramble sequence. 8. Transmissor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das coberturas Walsh possui comprimento de 16 bits.Transmitter according to claim 1, characterized in that each of the Walsh covers is 16 bits long.

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