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Die
vorliegende Erfindung betrifft Kommunikationsvorrichtungen und -verfahren,
insbesondere, aber nicht ausschließlich, für drahtlose Kommunikationen,
insbesondere, aber nicht ausschließlich, über Satellit.
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Es
wurde bereits eine Anzahl von drahtlosen Kommunikationssystemen
vorgeschlagen, um einen geteilten Zugriff durch viele gleichzeitige
Kommunikationssitzungen unterschiedlicher Arten zu unterstützen. Zum Beispiel
offenbart die Patentveröffentlichung
WO 98/25358 ein mobiles Satellitenkommunikationssystem, das die
veränderlichen
Bandbreitenanforderungen von mehreren gleichzeitigen Kommunikationssitzungen
unterstützt.
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Bei
dieser Art von System ist es schwierig, Bandbreite zuzuteilen, um
die sich verändernden
Anforderungen von mehreren Endgeräten oder Sitzungen zu erfüllen, während die
gesamte Bandbreite leistungsfähig verwendet
wird. Die Bandbreitenzuteilungsprotokolle selbst rufen einen bedeutenden
Signalisierungssteuerungsaufwand hervor, doch je größer die
Menge der Informationen ist, die in diesen Protokollen ausgetauscht werden,
desto besser ist das Netzwerk fähig,
sich an die sich dauernd verändernde
Nachfrage nach Bandbreite anzupassen. Es kann sein, dass etwas Bandbreite
als für
einen konfliktbasierten Zugriff verfügbar bestimmt ist, der gestattet,
dass Daten und Signalisierung durch Mobiltelefone ohne eine für dieses
Mobiltelefon spezifische Bandbreitenzuteilung übertragen werden, doch ein
konfliktbasierter Zugriff ist hinsichtlich der Bandbreite sehr leistungsschwach;
wenn die Wahrscheinlichkeit einer Kollision gering gehalten werden
soll, muss viel mehr Bandbreite zugeteilt werden, als wahrscheinlich
tatsächlich
verwendet wird.
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Das
Dokument WO 98/21834 offenbart ein Frequenzsprungverfahren und ein
Funksystem, in dem ein Netzwerkteil eine Angabe, welche Frequenz
für die
nächste Übertragung
verwendet werden wird, überträgt.
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Nach
einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
nach Anspruch 1 bereitgestellt. Nach einem anderen Gesichtspunkt
wird eine Vorrichtung nach Anspruch 2 und eine Funkbasisstation nach
Anspruch 3 bereitgestellt.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Frequenzkanalzuteilungsschema
bereitgestellt, bei dem ein drahtloses Netzwerk Zuordnungen zwischen
Hin- und Rücksendefrequenzkanälen speichert,
so dass das Netzwerk dann, wenn ein Mobiltelefon, das einen Hinsendefrequenzkanal
empfängt, Rücksendekapazität anfordert,
diesem Mobiltelefon vorzugsweise Rücksendebandbreite in einem
oder mehreren der zugehörigen
Rücksendekanäle zuordnet.
Als Ergebnis werden Mobiltelefone, denen Kapazität in einem bestimmten Satz
von Rücksendekanälen zugeordnet
wird, wahrscheinlich auf eine geringe Anzahl unterschiedlicher Hinsendekanäle abgestimmt
sein, so dass die Bandbreitenzuteilungspläne für Rücksendekanäle nur auf einer geringen Anzahl
von zugehörigen
Hinsendekanälen
gesendet werden muss.
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Gesichtspunkte
der vorliegenden Erfindung erstrecken sich auf Vorrichtungen, die
dazu geeignet sind, die obigen Verfahren und Protokolle auszuführen, wie
auch auf Signale, die durch diese Verfahren und Protokolle erzeugt
werden.
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Unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen werden nun bestimmte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, wobei
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1 ein
Diagramm der Bestandteile eines Satellitenkommunikationssystems
ist, das Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung enthält;
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2 die
Kanäle
zeigt, die für
die Kommunikation zwischen dem Satellitenzugangsknoten SAN und den
beweglichen Zugangsknoten MAN in einem Paketdatendienst verwendet
werden, der im System von 1 ausgeführt wird;
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3 ein
Diagramm von Sender- und Empfängerkanaleinheiten
in einem Satellitenzugangsknoten (SAN) des Systems von 1 ist;
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4 ein
Diagramm von Sender- und Empfängerkanaleinheiten
in einem beweglichen Zugangsknoten (MAN) des Systems von 1 ist;
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5a bis 5d den
Aufbau eines der Land-Erdfunkstellen-Paket(LESP)-Kanäle von 4 zeigen;
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6a den
Burstaufbau eines Bursts von 5 ms in einem der beweglichen Bodenstations-Paket(MESP)-Kanäle von 4 zeigt;
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6b den
Burstaufbau eines Bursts von 20 ms in einem der MESP-Kanäle von 4 zeigt;
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7 ein
Zeittaktdiagramm ist, das den Betrieb eines anfänglichen Zeittaktkorrekturprotokolls
zur Korrektur des Zeittakts von Übertragungen
auf den MESP-Kanälen
veranschaulicht;
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8a ein
Zeittaktdiagramm ist, das den Zeittakt einer Übertragung auf einem der MESP-Kanäle veranschaulicht,
die unmittelbar auf eine Zeittaktkorrektur folgt;
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8b ein
Zeittaktdiagramm ist, das den Zeittakt einer Übertragung auf einem der MESP-Kanäle in einem
Zeitabstand nach einer Zeittaktkorrektur veranschaulicht, wobei
Zeittaktunsicherheit besteht;
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9 ein
Diagramm einer Medienzugriffssteuerungs-(MAC)-Schicht in einem der MANs zeigt; und
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10 ein
Diagramm einer MAC-Schicht in einem der SANs zeigt.
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Systemüberblick
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1 zeigt
die Hauptelemente eines Satellitenkommunikationssystems in einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Mehrere bewegliche Zugangsknoten (MAN) 2 kommunizieren über einen
Satelliten 4 mit einer Satellitenbodenstation, die nachstehend
als Satellitenzugangsknoten (SAN) 6 bezeichnet wird. Der Satellit 4 kann
zum Beispiel ein Inmarsat-3TM-Satellit sein,
wie er zum Beispiel im Artikel „Launch of a New Generation" von J. R. Asker,
TRANSAT, Ausgabe 36, Januar 1996, Seite 15 bis 18, erschienen bei
Inmarsat, beschrieben ist, dessen Inhalte durch Nennung als hierin
aufgenommen betrachtet werden. Der Satellit 4 ist geostationär und projiziert
mehrere Punktstrahlen SB (im Fall eines Inmarsat-3TM-Satelliten
fünf Punktstrahlen) und
einen globalen Strahl GB, der die Abdeckungsbereiche der Punktstrahlen
SB umgibt, auf die Erdoberfläche.
Die MANs 2 können
tragbare Satellitenendgeräte
mit manuell steuerbaren Antennen von der Art, die gegenwärtig zur
Verwendung mit dem Inmarsat-Mini-MTM-System
verfügbar
ist, aber mit den nachstehend beschriebenen Abänderungen, sein. Innerhalb
des Abdeckungsbereichs jedes Satelliten 4 können mehrere SANs 6 vorhanden
sein und fähig
sein, Kommunikationen mit den MANs 2 zu unterstützen, und
es können auch
weitere geostationäre
Satelliten 4 mit Abdeckungsbereichen vorhanden sein, die
jenen des beispielhaften Satelliten 4 überlappen oder nicht überlappen
können.
Jeder SAN 6 kann einen Teil einer Inmarsat-Land-Erdfunkstelle
(LES) bilden und sich HF-Antennen und die Modulations-/Demodulationsausrüstung mit
herkömmlichen
Teilen der LES teilen. Jeder SAN 6 stellt eine Schnittstelle
zwischen der Kommunikationsverbindung durch den Satelliten 4 und
einem oder mehreren terrestrischen Netzwerken 8 bereit,
um die MANs 2 mit terrestrischen Zugangsknoten (TAN) 10 zu
verbinden, die direkt oder durch weitere Netzwerke indirekt mit
einem beliebigen einer Anzahl von Kommunikationsdiensten wie etwa
Diensten auf Basis des Internets, des öffentlichen Telefonwählnetzes
PSTN oder des digitalen diensteintegrierenden Netzes ISDN verbunden werden
können.
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Kanalarten
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2 zeigt
die Kanäle,
die für
die Kommunikation zwischen einem beispielhaften der MANs 2 und dem
SAN 6 verwendet werden. Alle Kommunikationen unter diesem
Paketdatendienst vom MAN 2 zum SAN 6 werden auf
einem oder mehreren Schlitzen eines oder mehrerer TDMA (Zeitmultiplexzugriffs)-Kanäle, die als
MESP-Kanäle
(bewegliche Bodenstations-Paketkanäle) bezeichnet
werden, getragen. Jeder MESP-Kanal ist in Blöcke von 40 ms geteilt, die
in Blöcke
von 20 ms geteilt werden können.
Jeder Block von 20 ms trägt entweder
einen Burst von 20 ms oder vier Bursts von 5 ms in einem Format,
das nachstehend beschrieben werden wird.
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Alle
Kommunikationen unter diesem Paketdatendienst vom SAN 6 zum
MAN 2 werden auf einem oder mehreren Schlitzen eines oder
mehrerer TDM (Zeitmultiplex)-Kanäle,
die als LESP-Kanäle (Land-Erdfunkstellen-Paketkanäle) bezeichnet
werden, getragen. Die Schlitze sind jeweils 80 ms lang und umfassen
zwei Subrahmen von gleicher Länge.
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Für die Zwecke
der Kanaleinrichtung und anderer Netzwerksignalisierungen kommuniziert
der MAN 2 auch mit einer Netzwerkkoordinierungsstation
(NCS) 5, wie dies beim Inmarsat-Mini-MTM-Dienst
bekannt ist. Der SAN 6 kommuniziert durch das Netzwerk 8 mit
einer regionalen Land-Erdfunkstelle (RLES) 9, die mit der NCS 5 kommuniziert,
um die Kanaleinrichtung und andere Netzwerksignalisierungen durchzuführen.
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Die Satellitenverbindungsschnittstelle
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Nun
wird die Satellitenverbindungsschnittstelle zwischen den MANs 2 und
dem SAN 6, mit dem die MANs 2 verbunden sind,
beschrieben werden. Diese Schnittstelle kann als eine Reihe von
Kommunikationsschichten betrachtet werden, eine physikalische Schicht,
eine Medienzugriffssteuerungs-(MAC)schicht
und eine Dienstverbindungsschicht.
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Die SAN-Kanaleinheit
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3 zeigt
die Funktionen im SAN 6 einer Senderkanaleinheit ST, die
die Übertragung
von Datenpaketen über
einen einzelnen Frequenzkanal der Satellitenverbindung durchführt, und
einer Empfängerkanaleinheit
SR, die den Empfang von Datenpaketen über einen einzelnen Frequenzkanal
der Satellitenverbindung durchführt.
Vorzugsweise beinhaltet der SAN 6 mehrere Senderkanaleinheiten
ST und Empfängerkanaleinheiten
SR, um fähig
zu sein, Kommunikationsdienste für
eine ausreichende Anzahl von MANs 2 bereitzustellen.
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Eine
Hardwareanpassungsschicht (HAL) 10 stellt eine Schnittstelle
zwischen den Kanaleinheiten und Software höherer Ebene bereit und steuert
die Einstellungen der Kanaleinheiten. In de Senderkanaleinheit ST gibt
die HAL 10 Datenbursts Td aus, die durch einen Verwürfler 12 verwürfelt werden,
dessen Ausgabezeittakt durch eine Rahmenzeittaktfunktion 14 gesteuert
wird, die auch Rahmenzeittaktsteuersignale an die anderen Senderkanaleinheiten
ST bereitstellt. Die verwürfelten
Datenbursts werden dann durch einen Codierer 16 zum Beispiel
mittels eines Turbocodierungsalgorithmus, wie er in PCT/GB97/03551
beschrieben ist, redundanzcodiert.
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Die
Daten und Paritätsbits
werden vom Codierer 16 an eine Übertragungssynchronisierungsfunktion 18 ausgegeben,
die die Daten und Paritätsbits
als Sätze
von vier Bits zur Modulation durch einen 16QAM-Modulator 20 ausgibt.
Einzelwortsymbole (unique words UW) werden gemäß einem Schlitzformat, das
nachstehend beschrieben ist, ebenfalls in den Modulator 20 eingegeben.
Der Ausgabezeittakt des Codierers 16, des Übertragungssynchronisators 18 und
des Modulators 20 wird durch die HAL 10 gesteuert,
die auch die Frequenz des Übertragungskanals
wählt,
indem sie einen Übertragungsfrequenzsynthetisierer 22 so
steuert, dass dieser ein Aufwärtsumsetzungsfrequenzsignal
ausgibt. Dieses Frequenzsignal wird an einem Aufwärtsumsetzer 24,
dessen Ausgang durch eine HF-Antenne (nicht gezeigt) zum Satelliten übertragen
wird, mit dem Ausgang des Modulators 20 kombiniert.
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In
der Empfängerkanaleinheit
SR wird ein Frequenzkanal durch eine HF-Antenne (nicht gezeigt)
empfangen und durch Mischen mit einem Abwärtsumsetzungsfrequenzsignal
an einem Abwärtsumsetzer 26 abwärtsumgesetzt.
Das Abwärtsumsetzungsfrequenzsignal
wird durch einen Empfangsfrequenzsynthetisierer 28 erzeugt,
dessen Ausgabefrequenz durch die HAL 10 gesteuert wird.
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Um
die empfangenen Bursts richtig zu demodulieren, wird der Zeittakt
des Empfangs der Bursts durch eine Empfangszeittaktsteuerung 29 vorhergesagt,
die die Rahmenzeittaktsteuerinformationen von der Rahmenzeittaktfunktion 14 und
Parameter des Satelliten 4 von der HAL 10 erhält. Diese
Parameter definieren die Position des Satelliten 4 und
seiner Strahlen und gestatten, dass der Zeittakt der Ankunft von
Datenbursts von den MANs 2 am SAN 6 vorhergesagt
wird. Die Ausbreitungsverzögerung
vom SAN 6 zum Satelliten 4 schwankt als Ergebnis
der Neigung der Umlaufbahn des Satelliten über einen Zeitraum von 24 Stunden
zyklisch. Diese Verzögerungsschwankung
ist für
alle MANs 2 gleich und wird daher verwendet, um den Bezugszeittakt
der MESP-Kanäle
zu modifizieren, so dass der Zeittakt der einzelnen MANs 2 nicht
modifiziert werden muss, um Schwankungen in der Satellitenposition
auszugleichen.
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Die
vorhergesagten Zeittaktinformationen werden an jede der Empfangskanaleinheiten
SR ausgegeben. Die empfangenen Bursts sind gemäß einem Schema, das durch den
SAN 6 gesteuert wird, von einer Dauer von entweder 5 ms
oder 20 ms. Die HAL 10 stellt Informationen über die
erwarteten Schlitzarten an eine Schlitzsteuerung 32 bereit,
die auch Informationen von der Empfangszeittaktsteuerung 29 erhält.
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3 zeigt
gesonderte Empfangswege für
Bursts von 5 ms und 20 ms; Bezugnahmen auf Funktionen auf jedem
dieser Wege werden durch die Nachsilben a bzw. b bezeichnet werden.
Die Schlitzsteuerung 32 wählt gemäß der vorhergesagten Länge des
Bursts, welcher Empfangsweg für
jeden empfangenen Burst verwendet werden soll. Der Burst wird durch
einen 16QAM-Demodulator 34a/34b demoduliert,
und der Zeittakt des Bursts wird durch eine UW-Erlangungsstufe 36a/36b erlangt.
Sobald der Anfang und das Ende des Bursts bestimmt wurden, wird
der Burst durch einen Decoder 38a/38b turbodecodiert
und durch einen Entwürfler 40a/40b entwürfelt. Der
wiedergewonnene Datenburst von 5 oder 20 ms wird dann durch die
HAL 10 empfangen.
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Die MAN-Kanaleinheit
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4 zeigt
die Funktionen in einem der MANs 2 einer Empfängerkanaleinheit
MR und einer Senderkanaleinheit MT. Der MAN 2 kann aus
Gründen
der Kompaktheit und der Kosten nur jeweils eine der Empfänger- und
der Senderkanaleinheit aufweisen, doch wenn eine erhöhte Bandbreitenkapazität benötigt wird,
können
im MAN 2 mehrere Empfänger-
und Senderkanaleinheiten enthalten sein.
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In
der Empfängerkanaleinheit
MR wird ein Signal durch eine Antenne (nicht gezeigt) empfangen
und durch einen Abwärtsumsetzer 42,
der ein Abwärtsumsetzungsfrequenzsignal
von einem Empfangsfrequenzsignalsynthetisierer 44 erhält, dessen
Frequenz durch eine MAN-Hardwareanpassungsschicht 46 gesteuert wird,
abwärtsumgesetzt.
Das abwärtsumgesetzte
Signal wird durch einen 16QAM-Demodulator 48 demoduliert,
der die parallelen Bitwerte jedes Symbols an eine UW-Feststellungsstufe 50 ausgibt,
wo der Zeittakt des empfangenen Signals durch Identifizieren eines
Einzelworts (UW) im empfangenen Signal festgestellt wird. Die Zeittaktinformationen
werden zu einer Rahmen- und Symbolzeittakteinheit 52 gesendet,
die Zeittaktinformationen speichert und den Zeittakt der späteren Stufen
der Verarbeitung des Signals steuert, wie in 4 gezeigt
ist. Sobald die Blockgrenzen der empfangenen Daten festgestellt
wurden, werden die empfangenen Blöcke durch einen Decodierer 54 turbodecodiert,
durch einen Entwürfler 56 entwürfelt, und
als empfangene Bursts an die HAL 46 ausgegeben.
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In
der Senderkanaleinheit MT werden Daten für Bursts mit einer Dauer von
5 oder 20 ms von der HAL 46 ausgegeben. In 4 sind
für die
Bursts von 5 bzw. 20 ms gesonderte Wege, die durch die Endsilben
a und b identifiziert sind, gezeigt. Die Daten werden durch einen
Verwürfler 48a/48b verwürfelt und
durch einen Turbocodierer 50a/50b codiert. In
Schritt 52a/52b werden wie durch das Burstformat
angewiesen Einzelworte (UW) hinzugefügt, und der sich ergebende
Datenstrom wird in Schritt 54a/54b auf den Übertragungssignalsatz abgebildet
und in Schritt 56a/56b gefiltert. Der Übertragungszeittakt
wird in einem Übertragungszeittaktsteuerschritt 58a/58b gesteuert.
In diesem Schritt wird die TDMA-Schlitzposition durch einen Schlitzsteuerschritt 60 gemäß einer
bestimmten Schlitzposition, die durch die HAL 46 angegeben
wird, gesteuert. Ein Zeittaktversatz wird durch die HAL 46 ausgegeben
und zu einem Zeittaktregulierungsschritt 62 geliefert,
der den Zeittakt des Schlitz steuerschritts 60 reguliert.
Dieser Zeittaktversatz wird verwendet, um Schwankungen in der Ausbreitungsverzögerung,
die durch die relative Position des MAN 2, des Satelliten 4 und
des SAN 6 verursacht wird, auszugleichen, und wird durch
ein Signalisierungsprotokoll gesteuert, wie nachstehend ausführlicher
beschrieben werden wird. Die Sätze
der Datenbits werden zu einer Zeit, die gemäß dem Schlitzzeittakt und der Zeittaktregulierung
bestimmt ist, an einen 16QAM-Modulator 64 ausgegeben. Die
modulierten Symbole werden durch einen Aufwärtsumsetzer 66 zu
einer Übertragungskanalfrequenz
aufwärtsumgesetzt,
die durch einen Frequenzausgang von einem durch die HAL 46 gesteuerten Übertragungsfrequenzsynthetisierer 68,
bestimmt wird. Das aufwärtsumgesetzte
Signal wird durch eine Antenne (nicht gezeigt) zum Satelliten 4 übertragen.
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Das LESP-Kanalformat
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5a zeigt
den Rahmenaufbau eines der LESP-Kanäle. Jeder Rahmen LPF weist
eine Dauer von 80 ms auf und weist einen Datenkopf auf, der aus
einem Einzelwort UW besteht, das für alle Rahmen gleich ist. Das
Einzelwort UW wird für
die Rahmenerlangung, zum Auflösen
einer Phasenmehrdeutigkeit des Ausgangs des Demodulators, und zum
Synchronisieren des Verwürflers 56 und
des Decodierers 54 verwendet.
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5b zeigt
den Aufbau jedes Rahmens, der aus dem Einzelwort UW von 40 Symbolen,
gefolgt von 88 Blöcken
von 29 Symbolen, jeweils gefolgt von einem einzelnen Pilotsymbol
PS besteht und in 8 Symbolen endet, um die gesamte Rahmenlänge auf
2688 Symbole zu bringen, wovon 2560 Datensymbole sind. Diese Datensymbole
werden wie in 5c gezeigt in zwei Subrahmen
SF1, SF2 geteilt, die durch den Codierer 16 jeweils gesondert
codiert werden und jeweils 5120 Bits aufweisen, was 1280 Symbole
ergibt. Der Codierer weist eine Codierungsrate von 0,509375 auf,
so dass jeder Subrahmen aus einem Eingangsblock IB1, IB2 von 2608
Bit codiert wird, wie in 5d gezeigt
ist. Der Aufbau ist nachstehend in Tabelle 1 zusammengefasst:
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Tabelle
1: LESP-Rahmenformat
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Das MESP-Kanalformat
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Der
MESP-Kanalaufbau beruht auf Blöcken
von 40 ms mit einem Kanalzeittakt, der auf den Zeittakt des zugehörigen LESP-Kanals, wie er durch
die MANs 2 empfangen wird, bezogen ist. Jeder Block von
40 ms kann in zwei Schlitze von 20 ms geteilt werden, wovon jeder
weiter in vier Schlitze von 5 ms geteilt werden kann, und die Teilung
jedes Blocks in Schlitze wird durch Protokolle höherer Ebene flexibel bestimmt. 6a zeigt
das Format eines Bursts von 5 ms, der aus einer Vor-Burst-Schutzzeit
G1 von 6 Symbolen, einer Präambel
CW von 4 Symbolen, einem Anfangseinzelwort UW1 von 20 Symbolen,
einem Datensubrahmen von 112 Symbolen, einem Endeinzelwort UW2 von
20 Symbolen, und einer Nach-Burst-Schutzzeit G2 von 6 Symbolen besteht.
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Die
Präambel
CW ist nicht für
Synchronisationszwecke durch Empfänger (zum Beispiel die Demodulatoren 30a, 30b)
bestimmt, stellt aber bequemer Weise ein konstantes Leistungspegelsignal
bereit, um die automatische Pegelsteuerung eines Verstärkers mit
hoher Leistung (HPA, nicht gezeigt) im übertragenden MAN 2 zu
unterstützen.
In einem Beispiel weist jedes der Symbole der Präambel CW den Wert (0,1,0,0)
auf. In einem alternativen Format kann die Präambel aus weniger als 4 Symbolen
bestehen und werden die Symbolzeiten, die nicht durch die Präambel CW
verwendet werden, zur Vor-Burst-Schutzzeit und zur Nach-Burst-Schutzzeit
G1, G2 hinzugefügt.
Zum Beispiel kann die Präambel
CW gänzlich
weggelassen werden und die Vor- und die Nach-Burst-Schutzzeit jeweils
auf 8 Symbole erhöht
werden.
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Die
Einzelworte enthalten nur die Symbole (1,1,1,1), die bei der maximalen
Amplitude auf eine Phase von 45° abgebildet
werden, und (0,1,0,1), die bei der maximalen Amplitude auf eine
Phase von 225° abgebildet werden.
Somit werden die Einzelworte wirksam BPSK-moduliert, obwohl die
Symbole durch den 16QAM-Modulator 64 moduliert werden. Unter Angabe
des Symbols (1,1,1,1) als (1) und des Symbols (0,1,0,1) als (0) umfasst
das Anfangseinzelwort UW1 die Abfolge 10101110011111100100, während das
Endeinzelwort UW2 die Abfolge von Symbolen 10111011010110000111
umfasst.
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Der
Burst von 5 ms ist zum Tragen kurzer Signalisierungsnachrichten
oder Datennachrichten bestimmt, und der Aufbau ist nachstehend in
Tabelle 2 zusammengefasst:
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Tabelle
2: Aufbau des Bursts von 5 ms
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6b zeigt
den Aufbau eines Bursts von 20 ms des MESP-Kanals. Die gleichen Bezugszeichen werden
verwendet werden, um die Teile des Aufbaus zu bezeichnen, die jenen
des Bursts von 5 ms entsprechen. Der Aufbau besteht aus einer Vor-Burst-Schutzzeit
G1 von 6 Symbolen, einer Präambel
CW von 4 Symbolen, einem Anfangseinzelwort UW1 von 40 Symbolen,
einem Datensubrahmen von 596 Symbolen, einem Endeinzelwort UW2 von
20 Symbolen und einer Nach-Burst-Schutzzeit G2 von 6 Symbolen. Der
Aufbau ist nachstehend in Tabelle 3 zusammengefasst: Tabelle
3: Aufbau des Bursts von 20 ms
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Die
Präambel
CW weist die gleiche Form und den gleichen Zweck wie jene des Bursts
von 5 ms auf. Das Anfangseinzelwort UW1 umfasst die Abfolge 0000010011010100111000010001111100101101,
während das
Endeinzelwort UW2 die Abfolge 11101110000011010010 umfasst wobie
die gleiche Konvention wie jene des Bursts von 5 ms verwendet wird.
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Die MESP-Zeittaktkorrektur
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Wie
oben gezeigt enthält
der MESP-Schlitzaufbau an jedem Ende eine sehr kurze Schutzzeit
von etwa 0,24 ms. Doch der Unterschied in der Ausbreitungsverzögerung vom
SAN 6 zum MAN 2 zwischen dem MAN 2, der
sich am Punkt unter dem Satelliten bzw. am Rand der Abdeckung befindet,
beträgt
für einen
geostationären
Satelliten etwa 40 ms, weshalb die Position jedes MAN 2 den
Zeittakt des Empfangs gesendeter Bursts im MESP-Kanal beeinflussen
wird und eine Interferenz zwischen Bursts von MANs 2 in
unterschiedlichen Entfernungen vom Punkt unter dem Satelliten verursachen
kann. Überdies
ist der Satellit, obwohl er nominell geostationär ist, Störeinflüssen ausgesetzt, die eine kleine
Neigung zur Umlaufbahn einbringen und verursachen, dass der Abstand
zwischen dem Satelliten 4 und dem SAN 6, und zwischen
dem Satelliten 4 und dem MAN 2, schwingt. Obwohl
die Position des SAN 6 fest ist und jene des Satelliten 4 vorhergesagt
werden kann, sind die MANs beweglich, weshalb sich ihre Positionen
unvorhersagbar verändern
und ihre Takte einem Jittern und einer Abwanderung unterliegen.
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Durch
den SAN 6 wird ein Zeittaktkorrekturprotokoll verwendet,
um die Ausbreitungsverzögerung
vom MAN 2 zu messen und einen Zeittakt korrekturwert zum
MAN 2 zu senden, um Unterschiede in der Ausbreitungsverzögerung zwischen
den verschiedenen MANs 2 auszugleichen, um eine Interferenz
zwischen Bursts von unterschiedlichen MANs, die durch eine Fehlausrichtung
mit den Schlitzen verursacht wird, zu vermeiden. Das Protokoll wird
nun unter Bezugnahme auf das Zeittaktdiagramm von 7 veranschaulicht
werden.
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7 zeigt
LESP-Rahmen LPF einschließlich
der Subrahmen SF1, SF2 und der Anfangseinzelwörter UW. Wenn der MAN 2 eingeschaltet
wird oder nach einem Zeitabstand, in dem er nicht dazu fähig ist,
fähig ist, einen
der LESP-Kanäle
zu erlangen, empfängt
(Schritt 70) der MAN 2 einen LESP-Subrahmen SF
von 40 ms einschließlich
von Rücksendeplaninformationen,
die die Schlitzverwendung eines entsprechenden MESP-Kanals vorschreiben.
Die Rücksendeplaninformationen
werden periodisch mit einer durch den SAN 6 gesteuerten
Periodizität übertragen.
Der Subrahmen SF enthält
die Bezeichnung eines Blocks von zumindest neun zusammenhängenden
Schlitzen von 5 ms als eine Zeittakterlangungsgruppe, die aus Zufallszugriffsschlitzen
besteht, welche keinem bestimmten MAN 2 zugeteilt sind.
Der MESP-Rücksendeplan,
auf den sich der Subrahmen SF bezieht, beginnt 120 ms nach dem Beginn
des Empfangs des Subrahmens SF. Dieser Zeitraum vom 120 ms erlaubt
90 ms für
den MAN 2, um den LESP-Subrahmen SF zu demodulieren (Schritt 72)
und 30 ms für
den MAN 2, um sich selbst für
die Übertragung
zu initialisieren (Schritt 74).
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Am
Beginn des MESP-Rücksendeplans
wird eine Zeittaktzuteilungsgruppe von Schlitzen von 5 ms zugeteilt.
Anfänglich
wird angenommen, dass der MAN 2 die höchste Zeittaktunsicherheit
von 40 ms aufweist, die acht Schlitzen von 5 ms entspricht. Daher
kann der MAN 2 erst nach den ersten acht Schlitzen der
Zeittakterlangungsgruppe senden, und kann er in Erlangungsgruppen,
die weniger als neun Schlitze enthalten, überhaupt nicht senden, um ein
Interferieren mit Übertragungen
in Schlitzen, die der Zeittakterlangungsgruppe vorausgehen, zu vermeiden.
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Der
MAN 2 wählt
(Schritt 78) zufällig
einen der Schlitze der Zeittakterlangungsgruppe, die den ersten acht
Schlitzen folgen, und überträgt (Schritt 79)
im gewählten
Schlitz einen Burst, wobei der Burst eine Angabe des gewählten Schlitzes
beinhaltet. Im Beispiel, das in 7 gezeigt ist,
sind die Schlitze der Zeittakterlangungsgruppe von 0 bis M-1 nummeriert,
wobei M die Anzahl der Schlitze in der Zeittakterlangungsgruppe
ist, und wird im Burst in Schritt 79 die Nummer R, die
zufällig
aus 8 bis M-1 gewählt
wird, übertragen.
Der Burst kann auch die Art des Mobiltelefons angeben, wie etwa
landbasiert, maritim oder aeronautisch.
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Der
SAN 6 empfängt
den Burst, der durch den MAN 2 übertragen wird und zeichnet
seine Ankunftszeit auf. Der SAN 6 berechnet aus der Schlitznummer
R, die im Burst angegeben ist, die Differenzausbreitungsverzögerung zu
diesem MAN 2. Da der Zeittakt der Übertragung des Bursts (120
+ R × 5)
ms nach der Zeit des Empfangs des LESP-Subrahmens SF war, ist der
Zeittakt des Empfangs TR des Bursts ungefähr (2 × DP + C
+ 120 + 5 × R)
ms nach der Zeit der Übertragung
des LESP-Subrahmens
LPSF, wobei DP die Differenzausbreitungsverzögerung zu diesem MAN 2 ist,
und C eine Verzögerung
ist, die für
alle MANs in einer Gruppe gleich ist und verschiedene Faktoren wie
etwa die Ausbreitungsverzögerung
zum und vom Satelliten 4 und die Rückübertragungsverzögerung des
Satelliten 4 beinhaltet. Daher wird die Differenzausbreitungsverzögerung in
diesem Beispiel als DP
= TR – C – 120 – 5 × R (1)berechnet.
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Der
SAN 6 überträgt dann
ein Datenpaket, das einen Zeittaktkorrekturversatz X im Bereich
von 0 bis 40 ms angibt, zum MAN 2. Der Versatz ersetzt
den anfänglichen
Zeittaktversatz von 40 ms in Schritt 76 für anschließende Übertragungen.
Der MAN 2 empfängt
den Zeittaktkorrekturversatz und reguliert seinen Übertragungszeittakt
entsprechend.
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Wenn
der Burst, der durch den MAN 2 übertragen wird, mit einem Burst
interferiert, der durch einen anderen MAN 2 übertragen
wird, welcher ebenfalls versucht, eine Zeittakt korrektur zu erhalten,
kann der SAN 6 nicht fähig
sein, die Inhalte beider Bursts zu lesen, und wird er in diesem
Fall keine Zeittaktversatzkorrektur zu beiden MANs 2 senden.
Wenn der MAN 2 innerhalb einer vorbestimmten Zeit keine
Zeittaktversatzkorrektur vom SAN 6 erhält, wartet der MAN 2 für einen
zufälligen
Zeitabstand innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, bevor er versucht,
in der nächsten
anschließend
verfügbaren
Zeittakterlangungsgruppe einen Burst zu übertragen. Der vorbestimmte
Bereich von Zeitabständen
ist durch ein vom SAN 6 übertragenes Signalisierungspaket
bestimmt, das Höchst-
und Mindestzeitabstände,
die durch MANs 2 nach einer ersten erfolglosen Übertragung
einzuhalten sind, bevor eine Neuübertragung
versucht wird, zusammen mit einem weiteren Wartezeitabstand, der
jedes Mal, wenn im Anschluss an eine erfolglose Übertragung eine weitere Neuübertragung
vorgenommen wird, zum gesamten Wartezeitabstand hinzugefügt wird,
angibt.
-
8a veranschaulicht
den Übertragungszeittakt
eines der MANs 2, der vorher einen Zeittaktkorrekturversatzwert
X empfangen hat. Wie in 7 empfängt (Schritt 80) der
MAN 2 den LESP-Subrahmen SF, der Rücksendeplaninformationen beinhaltet.
Der MAN 2 demoduliert (Schritt 82) den LESP-Subrahmen LPSF und initialisiert
(Schritt 84) seine übertragende
Kanaleinheit während
einer gesamten zugewiesenen Zeit von 120 ms nach dem Beginn des
Empfangs des LESP-Subrahmens
LPSF. Der MAN 2 berechnet den Beginn des MESP-Rücksendeplans als (120 + X)
ms ab dem Beginn des Empfangs des Subrahmens SF, der die Rücksendeplaninformationen
trägt.
Der MAN 2 wartet daher nach dem Ende des Zeitraums von
120 ms für
den Zeittaktversatzzeitraum X (Schritt 86), bevor er zur Übertragung
fähig ist.
-
In
diesem Beispiel beinhaltet der Rücksendeplan,
der durch den LESP-Subrahmen LPSF vorgeschrieben wird, vier Schlitze
von 5 ms gefolgt von einem Schlitz von 20 ms. Wenn dem MAN 2 ein
Schlitz von 20 ms zugeteilt wurde, wird er im be stimmten Schlitz
von 20 ms übertragen
(Schritt 88), wenn dem MAN 2 ein Schlitz von 5
ms zugeteilt wurde, wird er im bestimmten Schlitz von 5 ms übertragen.
Alternativ wählt
der MAN 2 dann, wenn die Schlitze von 5 ms als Zufallszugriffsschlitze
bestimmt sind und der MAN 2 über ein kurzes Paket verfügt, das
zum SAN 6 übertragen
werden soll, einen der vier Schlitze zufällig und übertragt in diesem Schlitz (Schritt 89).
-
Wenn
der SAN 6 aus der Übertragung
durch den MAN 2 feststellt, dass eine Korrektur im Zeittaktversatz
benötigt
wird, zum Beispiel, wenn die durch den SAN 6 gemessene
Zeit zwischen dem Beginn des Bursts und der Schlitzgrenze geringer
als eine vorbestimmte Anzahl von Symbolen ist, gibt der SAN 6 dem
MAN 2 in einem anschließenden Datenpaket eine neue
Zeittaktkorrektur an. Diese kann als ein absoluter Zeittaktversatz X
oder als ein relativer Zeittaktversatz, der dem gegenwärtigen Wert
von X hinzugefügt
oder davon abgezogen werden soll, angegeben werden.
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Die Zeittaktunsicherheit
-
Im
Zeittaktkorrekturversatzburst überträgt der SAN 6 zusammen
mit dem Zeittaktversatz eine Zeittaktunsicherheitsrate RU, die die Rate angibt, mit der sich der
Zeittakt des MAN 2 wahrscheinlich verändern wird, zum MAN 2.
Zum Beispiel kann die Zeittaktunsicherheitsrate eine Anzahl von
Symbolen pro Sekunde darstellen, um die der MAN 2 wahrscheinlich
seinen Zeittakt verändern
wird. Der SAN 6 bestimmt die Zeittaktunsicherheitsrate
aus der Klasse des MAN 2 (z.B. landbeweglich, aeronautisch)
und anderen Faktoren wie etwa der Neigung der Umlaufbahn des Satelliten 4.
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Der
MAN 2 misst den Zeitabstand, der vergangen ist, seit die
letzte Zeittaktkorrektur empfangen wurde, und multipliziert diesen
mit der Zeittaktunsicherheitsrate RU, um
eine Zeittaktunsicherheit tU anzugeben, wobei TU =
MIN(T – TC × RU, 40 ms) (2)ist,
wobei T die gegenwärtige
Zeit ist, und TC die Zeit ist, zu der die
letzte Korrektur empfangen wurde. Die MIN-Funktion bedeutet, dass die Zeittaktunsicherheit
die höchste
Unsicherheit von 40 ms nicht überschreiten kann.
-
Der
Zeittaktversatz X wird um die Zeittaktunsicherheit tU verringert,
so dass sich X =
MIN(XC – tU, 0) (3)ergibt,
wobei XC der in der letzten Korrektur angegebene
Anfangswert von X ist, und die MIN-Funktion sicherstellt, dass X
nicht unter Null fallen kann.
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8b veranschaulicht
den Übertragungszeittakt
eines der MANs 2 mit Zeittaktunsicherheit. Die Schritte 80 bis 84 entsprechen
den in 8a gezeigten, und ihre Beschreibung
wird nicht wiederholt werden. In Schritt 86 berechnet der
MAN 2 den MESP-Rücksendeplan
als (120 + X) ms nach dem Anfang des Empfangs des Subrahmens SF
beginnend, wobei der durch die Zeittaktunsicherheit tU verringerte
Wert von X verwendet wird. Als Ergebnis der Zeittaktunsicherheit
tU muss der MAN 2 die ersten I
Schlitze einer Zufallszugriffsgruppe ignorieren, wobei I = INT[(tS – tG + tU)/tS] (4)ist,
wobei TS die Schlitzdauer von 5 ms ist,
und tG die Schutzzeit G1 ist, die in diesem
Fall ein Zeitraum von 6 Symbolen ist.
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Im
Beispiel, das in 8b gezeigt ist, gibt es am Beginn
des MESP-Rücksendeplans
vier Schlitze von 5 ms, doch beträgt tU 7
ms, so dass die ersten beiden Schlitze ignoriert werden müssen. Der
MAN 2 kann dann nur im dritten und im vierten Schlitz übertragen.
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Wenn
die Zeittaktunsicherheit tU größer als
ein vorbestimmter Wert wie etwa der Wert der Schutzzeit ist, kehrt
der MAN 2 zum in 7 gezeigten
Zufallszugriffszeittaktkorrekturanforderungsprozess zurück und blockiert
er Übertragungen
in Zeitschlitzen, die ihm selbst exklusiv zugeteilt wurden, außer wenn
eine ausreichende Anzahl davon verkettet ist, so dass ihre gesamte
Länge sowohl
die Zeittaktunsicherheit als auch den Burst selbst unterbringen
kann, bis vom SAN 6 ein neuer Zeittaktkorrekturversatz
empfangen wurde. Doch das Protokoll unterscheidet sich darin von
jenem von 7, dass der MAN 2 seinen
gegenwärtigen
Zeittaktversatz X verwendet, anstatt zum Standardwert von 40 ms
in Schritt 76 zurückzukehren.
Dieses Protokoll verringert die Wahrscheinlichkeit einer Interferenz
zwischen Bursts in zugeteilten Schlitzen.
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In
der obigen Ausführungsform
wird der Zeittaktversatz X für
alle Übertragungen
durch den MAN 2 um die Zeittaktunsicherheit tU verringert.
In einer alternativen Ausführungsform
wird der Zeittaktversatz X nur für Übertragungen
durch den MAN 2 in Zufallszugriffsschlitzen um die Zeittaktunsicherheit
tU verringert, während der ursprüngliche
Zeittaktversatz XC, der in der letzten Zeittaktkorrekturnachricht
vom SAN 6 empfangen wurde, angewendet wird, wenn in zugeteilten
Schlitzen übertragen
wird. In dieser alternativen Ausführungsform ist es wichtig,
zwischen Zeittaktkorrekturnachrichten, die durch den SAN 6 nach
der Feststellung einer Übertragung
durch den MAN 2 in einem zugeteilten Schlitz, der zu dicht
an der Schlitzgrenze liegt, ausgelöst werden, und Zeittaktkorrekturnachrichten,
die durch den SAN 6 als Reaktion auf eine Zeittaktkorrekturanforderung durch
den MAN 2 gesendet werden, welche einen Zeittaktversatz
aufweisen werden, der von den Übertragungen
in zugeteilten Schlitzen verschieden ist, zu unterscheiden. Daher
gibt der SAN 6 in der Zeittaktkorrekturnachricht an, ob
diese als Reaktion auf eine Anforderung durch den MAN 2 gesendet
wurde oder durch den SAN 6 ausgelöst wurde. Der MAN 2 bestimmt
dann aus dem Zeittaktversatz, der in der Zeittaktkorrekturnachricht
angegeben war, den neuen Zeittaktversatz XC je
nachdem, wie die Zeittaktkorrekturnachricht ausgelöst wurde.
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Die MAC-Schicht
-
Wie
oben beschrieben beinhaltet die Satellitenverbindungsschnittstelle
an jedem der MANs 2 und dem SAN 6 eine Medienzugriffssteuerungs(MAC)schicht,
die eine Schnittstelle zwischen der physikalischen Schicht, wovon
Gesichtspunkte oben beschrieben sind, und der Dienstverbindungsschicht
bereitstellt, die einen Zugriff auf die Satellitenverbindung für einen
oder mehrere Dienstverbindungen bereitstellt. Die MAC-Schicht kann
einen im Wesentlichen wie in der britischen Patentanmeldung Nr.
9822145.0 beschriebenen Aufbau aufweisen. 9 veranschaulicht
den Schichtaufbau am MAN 2, wobei eine physikalische Schicht MPL
die Übertragung
von Paketen auf einem der MESP-Kanäle und den Empfang von Paketen
auf einem der LESP-Kanäle
verwaltet, und die MAC-Schicht MMAC Dienstverbindungen an der Dienstverbindungsschicht MSCL
dynamisch auf Schlitze in den MESP- und in den LESP-Kanälen abbildet. 10 veranschaulicht
den Schichtaufbau am SAN 6, wobei eine physikalische Schicht
SPL die Übertragung
von Paketen auf mehreren LESP-Kanälen und den Empfang von Paketen
auf mehreren MESP-Kanälen
verwaltet, und die MAC-Schicht LMAC Dienstverbindungen an der Dienstverbindungsschicht
LSCL dynamisch auf Schlitze in den MESP- und in den LESP-Kanälen abbildet.
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Die
MAC-Schicht LMAC des SAN ist für
das Zuteilen von Kanalbetriebsmitteln sowohl auf den LESP- als auch
auf den MESP-Kanälen
verantwortlich. Die MAC-Schicht MMAC des MAN erzeugt Signalisierungspakete,
die ihre gegenwärtigen Kanalanforderungen
zum Unterstützen
der Dienstgüte(QoS)Anforderungen
aller Dienstverbindungen der Dienstverbindungsschicht MSCL angeben.
Der Ausdruck „Dienstgüte" (QoS) beinhaltet
eines oder mehrere aus der Mindest- und der Höchstbitrate, der durchschnittlichen
Bitrate, und den maximalen Verzögerungsanforderungen,
und kann auch andere Anforderungen beinhalten, die für bestimmte Arten
der Kommunikation besonders sind. Zum Beispiel kann die Dienstgüte dort,
wo die Verschlüsselung
an der physikalischen Schicht gehandhabt wird und verschlüsselte Daten
auf einem fest zugeordneten Kanal gesendet werden, eine Verschlüsselungsanforderung
beinhalten. Die Dienstverbindungen können, sowohl wenn sie eingerichtet
werden, als auch während
der Lebensdauer einer Dienstverbindung, QoS-Parameter angeben, ohne
angeben zu müssen,
wie diese QoS erreicht werden soll, und es ist die Aufgabe der MAC-Schicht, bei
der Abbildung der Dienstverbindungen auf die physikalische Schicht
die QoS-Anforderungen aller ihrer Dienstverbindungen zu erfüllen. Die
MAC-Schicht MMAC des MAN fordert die Kanalkapazität für diese
Aufgabe an, indem sie Signalisierungspakete zur MAC-Schicht LMAC
des SAN sendet.
-
Die
MAC-Schicht des SAN bestimmt, wie die LESP-Kanalschlitze ihren eigenen übertragenden Dienstverbindungen
zugeordnet werden, bestimmt die Abfolge von Schlitzen von 5 ms und
20 ms in jedem MESP-Kanal und die Zuteilung dieser Schlitze zu den
MANs 2 oder zum Zufallszugriff, und überträgt Signalisierungspakete, die
die Schlitzabfolgen und Zuteilungen angeben, in den LESP-Kanälen. Jeder
LESP-Subrahmen enthält
ein oder mehrere Pakete von unterschiedlicher Länge, wobei jegliche unverwendeten
Bits mit Auffüllbits
gefüllt
werden. Die MAC-Schicht MMAC des MAN empfängt das Paket, das ihre gegenwärtige Zuteilung angibt,
und entscheidet, wie diese Zuteilung unter ihren Dienstverbindungen
aufgeteilt werden soll.
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Jede
MAC-Schicht MAC empfängt
Daten von Dienstverbindungen, formatiert die Daten in Pakete, und bildet
die Datenpakete gemäß dem gegenwärtigen Zuteilungsschema
auf physikalische Kanäle
ab. Jedes Datenpaket beinhaltet ein Kennungsfeld, das identifiziert,
zu welcher Dienstverbindung das Paket gehört. Die empfangende MAC-Schicht
empfängt
Datenpakete, die durch die physikalische Schicht gelesen werden,
und ordnet die Dateninhalte den Dienstverbindungen zu, die durch
die Pakete identifiziert werden. Die Pakete sind abhängig von
ihrer Art und ihrem Inhalt von unterschiedlicher Länge, und
jeder LESP-Subrahmen oder MESP-Burst von 5 oder 20 ms kann eine
ganze Zahl von Paketen, mit Auffüllung,
falls nicht alle der Datenbits verwendet werden, enthalten.
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Die Betriebsmittelverwaltung
-
Wie
nun beschrieben werden wird, werden durch die MAC-Schicht LMAC des
SAN Betriebsmittelverwaltungsalgorithmen durchgeführt, um
die QoS-Anforderungen der MAC-Schicht MMAC jedes MAN so genau als
möglich
zu erfüllen.
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Der
SAN 6 überträgt periodisch
ein Rücksendeplansignalisierungspaket
auf einem oder mehreren der LESP-Kanäle, das die Zuteilung der Schlitze
in einem der MESP-Kanäle
angibt. Die MAC-Schicht LMAC des SAN wählt gemäß der gegenwärtigen Zuteilung
der MANs 2 zu den LESP-Kanälen und den MANs, denen im Rücksendeplan
Kapazität
zugeteilt wird, auf welchem LESP-Kanal ein Rücksendeplansignalisierungspaket übertragen
werden soll. Daher wird ein Rücksendeplansignalisierungspaket,
das einem der MANs 2 MESP-Kapazität zuteilt, auf dem LESP-Kanal übertragen,
auf den dieser MAN 2 abgestimmt ist. Um die Anzahl der
unterschiedlichen Rücksendepläne, die übertragen
werden müssen,
auf ein Mindestmaß zu
verringern, speichert die MAC-Schicht LMAC des SAN eine Verbindungstabelle,
die mit jedem der LESP-Frequenzkanäle einen Satz von einem oder
mehreren MESP-Frequenzkanä len
verbindet. Wo ein MAN 2 auf einen bestimmten LESP-Kanal
abgestimmt ist, ordnet die MAC-Schicht LMAC des SAN diesem MAN 2 vorzugsweise
Kapazität auf
dem MESP-Kanal oder -Kanälen
zu, der bzw. die mit diesem LESP-Kanal verbunden ist bzw. sind.
Die Verbindungstabelle ist nicht fest, sondern kann durch die MAC-Schicht
LMAC des SAN abgeändert
werden. Jeder MESP-Kanal kann mit mehr als einem LESP-Kanal verbunden
werden.
-
Der
Rücksendeplan
teilt auch Zufallszugriffsschlitze in den MESP-Kanälen zu,
die mit dem LESP-Kanal verbunden sind, auf dem der Rücksendeplan
ausgestrahlt wird. Selbst wenn die Gesamtheit eines MESP-Kanals
als Zufallszugriff zugeteilt wird, wird der Rücksendeplan, der dies angibt,
auf jedem der Hinsendeträger,
die mit diesem MESP-Kanal verbunden sind, übertragen werden.
-
Die
MAC-Schicht MMAC jedes MAN sendet Signalisierungspakete zur MAC-Schicht
LMAC des SAN, die einen Warteschlangenzustandsbericht beinhalten,
der angibt, wie viele Daten übertragen
werden müssen, und
die Zeit, zu der die Daten gesendet werden müssen, angibt. Der Warteschlangenzustandsbericht
weist wie nachstehend in Tabelle 4 gezeigt drei Felder auf, die
letzte Lieferzeit des Datenpakets am Kopf der Warteschlange und
daher mit höchster
Priorität,
die letzte Lieferzeit des Datenpakets am Ende der Warteschlange, die
daher die niedrigste Priorität
aufweist, und die gesamte Länge
der Daten in der Warteschlange: Tabelle
4: Zustandspaketformat
wobei die Felder wie folgt definiert sind:
- Abfolgenummer:
- identifiziert die
Abfolgenummer des Zustandspakets, so dass der SAN 6 die
Abfolgereihenfolge verschiedener Zustandspakete vom gleichen MAN 2 identifizieren
kann;
- U:
- Markierung kleiner
Einheiten, die identifiziert, ob die nachfolgende Warteschlangenlänge in großen oder
kleinen Dateneinheiten ausgedrückt
ist; die großen
Einheiten können
der Kapazität
eines Schlitzes von 20 ms gleich sein; Warteschlangenlänge: die
Länge der
Datenwarteschlange am MAN 2, die gemäß der Markierung kleiner Einheiten
in großen
oder kleinen Einheiten ausgedrückt
ist;
- Zeit Kopf:
- die Lieferzeit, als
Versatz von der Zeit der Übertragung
des Warteschlangenzustandsberichts, des ersten Pakets in der Datenwarteschlange;
und
- Zeit Ende:
- die Lieferzeit, als
Versatz von der Zeit der Übertragung
des Warteschlangenzustandsberichts, des letzten Pakets in der Datenwarteschlange.
-
Dieses
Format ist insofern besonders leistungsfähig, als es das Übertragen
der Übertragungszeitanforderungen
eines jeden der Datenpakete, welches einen zu großen Signalisierungssteuerungsaufwand
benötigen
würde,
vermeidet, während
es der MAC-Schicht LMAC des SAN genug Informationen bereitstellt,
um zu entscheiden, wie viel Kapazität, und wann, dem anfordernden
MAN 2 zugeteilt werden soll.
-
Doch
der Wartschlangenzustandsbericht nimmt immer noch eine bedeutende
Bandbreite auf den MESP-Kanälen
ein, die benötigt
werden kann, um Datenpakete zu Zeiten einer hohen Belastung zu übertragen. Überdies
kann die MAC-Schicht MMAC des MAN Warteschlangenzustandsinformationen
in einem konfliktbasierten Schlitz übertragen, wenn keine reservierte
Kapazität
verfügbar
ist, was die Wahrscheinlichkeit einer Kollision in den konfliktbasierten
Schlitzen erhöht.
Um die Konfliktschlitzbelastung zu verringern, und daher zu gestatten,
dass etwas dieser Bandbreite für
die Datenpaketzuteilung zurückgefordert
wird, kann der SAN 6 Berichtsebenen-Steuersignalisierungspakete übertragen,
die an alle MANs 2 gerichtet sind. Die Steuersignalisierungspakete
können
die Mindestverzögerung
angeben, die benötigt
wird, bevor der Warteschlangenzustand in einem Konfliktschlitz berichtet
wird, und können
auch einen Berichtssteuerparameter angeben, der bestimmt, ob die
MANs 2 Warteschlangenzustandsinformationen so rasch als
möglich
(abhängig
von der Mindestverzögerung),
so spät
als möglich,
oder an einem bestimmten Punkt zwischen diesen beiden Extremen übertragen
werden. Die späteste
mögliche
Verzögerung
wird aus den QoS-Verzögerungsanforderungen
und der Zweiwege(MAN-SAN-MAN)Verzögerung bestimmt und gestattet
dem SAN 6 nur eine Mindestzeit, um bei Empfang der Warteschlangenzustandsinformationen
die Rücksendekapazität zuzuteilen.
Die MAC-Schicht MMAC
jedes MAN wendet bei Erhalt eines Berichtsebenen-Steuersignalisierungspakets
die darin angegebenen Parameter an. In Fällen, in denen die QoS-Anforderungen
der Dienstverbindungen mit einem MAN 2 sehr schnell zunehmen,
kann ein langer Mindestberichtszeitabstand und/oder ein hoher Berichtssteuerparameter die
Anforderungen der MAC-Schicht
des MAN nach Kapazität
verzögern,
so dass der SAN 6 unfähig
ist, die benötigten
Verzögerungszeiten,
die für
alle MANs in den QoS-Verzögerungsanforderungen
angegeben sind, zu erfüllen.
Ein kurzer Mindestberichtszeitabstand und/oder ein niedriger Berichtssteuerparameter
wird die Wahrscheinlichkeit, dass die Anforderungen der MAC-Schicht
des MAN den SAN 6 rechtzeitig erreichen, damit die benötigte Kapazität zugeteilt
wird, erhöhen,
wird aber die Anzahl der benötigten
Konfliktschlitze erhöhen. Der
SAN 6 kann die passenden Parameter für die Mischung des getragenen
Verkehrs bestimmen.
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Die
MAC-Schicht LMAC des SAN teilt periodisch einen zusammenhängenden
Block von zumindest neun Blöcken
von 5 ms als Zeittakterlangungsgruppe zu und überträgt ein Signalisierungspaket,
das diese Zuteilung angibt. Die Länge und die Frequenz der Zeittakterlangungsgruppen
wird durch die MAC-Gruppe
LMAC des SAN gemäß der erwarteten
Nachfrage (die durch die festgestellte Zeittakterlangungsgruppenbelastung bestimmt
werden kann) abhängig
von einem vorbestimmten Höchstzeitabstand
zwischen Zeittakterlangungsgruppen zugeteilt, um einen leistungsfähigen Betrieb
des Zeittakterlangungsprotokolls zu gestatten.
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Die
MRC-Schicht LMAC des SAN bestimmt auch die kleinsten und größten randomisierenden
Zeitabstände
und weitere Zeitabstände,
für die
die MRNs 2 wie oben beschriebe warten, bevor ein Zeittakterlangungsburst
im Anschluss an eine erfolglose Zeittakterlangung neuübertragen
wird. Diese Zeitabstände
bestimmten die Zeittaktausbreitung der Zeitakterlangungsburstneuübertragungen
und sind so gewählt
dass sie die Wahrscheinlichkeit einer Kollision zwischen Neuübertragungen
gering halten, ohne eine übermäßige Verzögerung für die MANs 2,
die die Zeittakterlangung durchführen,
zu verursachen.
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Die
MAC Schicht LMAC des SAN überwacht
auch den Verkehr, der auf den LESP-Kanälen übertragen wird, um die zukünftigen Übertragungskapazitätsbedürfnisse
eines jeden der MANs 2 vorherzusagen. Zum Beispiel werden
dem MAN 2 für
jede Dienstverbindung, die in der ARQ-Betriebsart tätig ist,
Betriebsmittel zugeteilt, durch die die Verbindung tätig ist,
wenn ein ARQ-Zeitüberwachungszeitraum
dabei ist, abzulaufen. Es kann auch eine dienstspezifische Betriebsmittelvorhersage
durchgeführt
werden. Zum Beispiel wird dann, wenn die MAC-Schicht LMAC des SAN
feststellt, dass ein Paket, das zu einem MAN 2 übertragen
wird, eine Anforderung für
die Übertragung
eines Blocks von Daten enthält,
dem MAN 2 die Kapazität,
die nötig
ist, um diesen Block von Daten zu übertragen, zugeteilt, ohne
darauf zu warten, dass der MAN 2 die zusätzliche
Kapazität
anfordert. Es kann jedoch möglicherweise
nicht möglich
sein, die Dateninhalte von Paketen zu interpretieren, zum Beispiel,
wenn die Inhalte bereits verschlüsselt
sind oder der MAC-Schicht LMAC des SAN die Art der Anwendung unbekannt
ist. Überdies
kann die Interpretation von Benutzerdaten durch Kommunikationsschnittstellen
für Benutzer
nicht annehmbar sein. Daher kann zusätzlich oder alternativ ein
statistisches Modell am SAN 6 gespeichert werden und verwendet
werden, um die Nachfrage durch die MANs 2 vorherzusagen;
optional kann das statistische Modell durch Überwachen des Verkehrsflusses
an einzelnen Duplexverbindungen über
die LESP- und MESP-Kanäle
und Ableiten statistischer Muster abgeändert werden. Zum Beispiel
kann festgestellt werden, dass einer Abfolge von kurzen Datenpaketen
mit einer konstanten Länge
und einem konstanten Abstand, die zu einer Dienstverbindung auf
dem MAN 2 übertragen
werden, gewöhnlich
ein hoher Fluss von Daten folgt, die durch den MAN 2 von
dieser Dienstverbindung übertragen
werden. Das statistische Modell wird dann aktualisiert, so dass
dem MAN 2 jedes Makl, wenn danach die gleiche Abfolge von Datenpaketen
festgestellt wird, zusätzliche
Kapazität
in der Richtung vom Mobiltelefon zugeteilt wird, falls eine solche
verfügbar
ist. Diese umgekehrte Datenflussvorhersage verringert die Menge
der Warteschlangensignalisierung, die durch den MAN 2 übertragen
werden muss.
-
Die
obigen Ausführungsformen
wurden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf bestimmte InmarsatTM-Systeme beschrieben, und die Gesichtspunkte
der vorliegenden Erfindung sind nicht darauf beschränkt. Stattdessen
können
Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung auf terrestrische drahtlose
Netzwerke, insbesondere jene, die einen konfliktbasierten Zugriff
unterstützen,
angewendet werden. Die obigen Ausführungsformen sind unter Bezugnahme
auf eine Architektur veranschaulicht, in der mehrere bewegliche
Endgeräte über einen
einzelnen Zugangspunkt (den SAN) über einen Satelliten, der nur
als Repeater wirkt, auf ein Netzwerk zugrei fen. Doch Gesichtspunkte
der vorliegenden Erfindung sind auch auf Satellitennetzwerke anwendbar,
in denen ein oder mehrere Satelliten Betriebsmittelverwaltungs-
und/oder Formatierungsfunktionen durchführen. Darüber hinaus ist es nicht wesentlich,
dass die beweglichen Endgeräte
Betriebsmittelzuteilungssignale vom gleichen Knoten erhalten, mit
dem die zugeteilten Betriebsmittel zur Kommunikation verwendet werden.
-
Obwohl
die Vorrichtung der bestimmten Ausführungsformen hinsichtlich funktionaler
Blöcke
beschrieben wurde, entsprechen diese Blöcke nicht notwendigerweise
diskreten Hardware- oder Softwareobjekten. Wie wohlbekannt ist,
können
die meisten Basisbandfunktionen in der Praxis durch geeignet programmierte DSPs
oder Allzweckprozessoren durchgeführt werden, und kann die Software
anstatt hinsichtlich des Aufbaus hinsichtlich der Geschwindigkeit
optimiert sein.
