FI115361B - Menetelmä linkkiadaptaation suorittamiseksi - Google Patents

Description

115361

Menetelmä linkkiadaptaation suorittamiseksi

Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa esitettyyn menetelmään linkkiadaptaation suorittamiseksi.

5 Keksintö kohdistuu lisäksi oheisen patenttivaatimuksen 12 johdanto-osassa esitettyyn tiedonsiirtojärjestelmään. Keksintö kohdistuu myös oheisen patenttivaatimuksen 15 johdanto-osassa esitettyyn yhteys-aseman ohjaimeen. Keksintö kohdistuu vielä oheisen patenttivaatimuksen 16 johdanto-osassa esitettyyn langattomaan päätelaitteeseen.

10

Langattoman tiedonsiirron edelleen lisääntyessä tulee tarve langattomien tiedonsiirtoverkkojen käytön kontrolloimiseen entistä tärkeämmäksi, jotta mahdollisimman moni tiedonsiirtoyhteys olisi samanaikaisesti mahdollinen. Toisaalta myös kannettavien tiedonsiirtolaitteiden 15 kannalta tulee tiedonsiirtoon käytettävä energia pitää mahdollisimman pienenä aiheuttamatta kuitenkaan liiallista yhteyslaadun heikkenemistä. Näiden tarkoitusten toteuttamiseksi on joissakin tiedonsiirtoverkoissa käytettävissä eri lähetystehoja ja erilaisia modulaatiomenetelmiä sen mukaan, minkälaisella kombinaatiolla kulloinkin saavutetaan opti-20 maalinen tulos. Esimerkiksi kansainvälisen standardointijärjestön IEEE standardissa 802.11a ja ETSI-järjestön standardissa HIPERLAN/2 on . esitetty käytettäväksi kahdeksan erilaista modulaatiomoodia (indeksit ·*·.. 1—8). Nämä modulaatiomoodit ja niitä vastaavat eri parametrit on esi- :y: tetty oheisessa taulukossa 1. Mainitussa järjestelmässä käytetään .·. : 25 modulointimenetelmänä ortogonaalista taajuusjakomultipleksointia .)·.] OFDM (Ortoghonal Frequency Division Multiplexing). On tunnettua, • · ::: että erilaisilla modulaatiomoodeilla saavutetaan erilaisia pakettivir- hesuhteita (PER, Packet Error Rate) tilanteessa, jossa signaa-li/häiriösuhde (s/i, signal to interference ratio) on vakio. Tällöin järjes-30 telmän tulisi optimoida tiedonsiirtoyhteys siten, että signaalin siirtono-peus on optimaalinen, eli pakettivirhesuhde on mahdollisimman lähellä : ennalta asetettua arvoa tai sitä pienempi ja lähetysteho on mahdolli- simman pieni. Mainituissa standardeissa ei kuitenkaan oteta kantaa

• I

siihen, miten valinta suoritetaan.

v’: 35 I ) « • · 2 115361

Indeksi Datanopeus Modulaatio Koodaus- Koodeja/ Koodeja/ Databittejä/ (Mbit/s) suhde (R) alikanto- OFDM- OFDM- aalto symboli symboli _____(Nbpcs)__(Ncbps)__(Nqbps) 1 __6__BPSK__1/2__1__48__24 2 __9__BPSK__3/4__1__48___36 3 __12__QPSK__1/2__2__96__48 4 __18__QPSK__3/4__2__96__72 5 __24__16-QAM 1/2__4__192__96 6 __36__16-QAM 3/4__4__192__144 7 __48__64-QAM 2/3__6__288__192 8 I 54 I 64-QAM 3/4 | 6 288 216 TAULUKKO 1

Joissakin tiedonsiirtojärjestelmissä hyödynnetään vapaasti käytettä-5 vissä olevia taajuusalueita. Eräät kiinteät langattomat tiedonsiirtoverkot käyttävät sellaisia taajuusalueita, joiden käyttämiseen ei tarvita mitään lupia. Tällaisia taajuusalueita ovat mm. 2,4 GHz ja 5,8 GHz:n taajuusalueet. Koska lupia näiden taajuusalueiden käyttämiseen ei tarvita, voi samalla taajuusalueella olla käytössä useita eri tiedonsiirtojärjestelmiä.

Ί0 Näiden taajuusalueiden käyttö asettaa omat vaatimuksensa tehok-kaalle linkkiadaptaatiolle, sillä taajuuskaistojen käytössä joudutaan suorittamaan optimointia järjestelmän robustisuuden ja spektritehok-kuuden välillä. Tällaisissa järjestelmissä ei välttämättä ole järjestelmää ohjaavaa palvelinlaitetta, vaan järjestelmään liitetyt päätelaitteet voivat :. :15 keskenään suorittaa yhteydessä käytettävän kanavan ja modulaatio- menetelmän valinnan. Tällaisia verkkoja ovat mm. MESH-verkot. Tällaisissa järjestelmissä korostuu linkkiadaptaation tehokkaan .··*. toiminnan merkitys, jotta kullakin yhteydellä saadaan mahdollisimman tehokas tiedonsiirto ja että yhteyden häiritsevä vaikutus muihin ’;; ’20 samanaikaisiin tiedonsiirtoyhteyksiin saataisiin minimoitua.

*·.. Kansainvälisessä patenttijulkaisussa WO 97/41675 on esitetty eräs adaptiivinen ilmarajapinta, jota voidaan soveltaa solukkomatkaviestin-verkoissa. Ilmarajapinta sisältää erilaisia informaatioelementtejä, joissa 3 115361 on toimintaparametrejä, kuten langattoman viestimen nopeus, etäisyys, viive, viivehaje, bittivirhesuhde (BER, Bit Error Rate), kapasiteetti ja datanopeus. Tässä julkaisussa esitetyssä menetelmässä säätö suoritetaan tilakoneen avulla, jossa päätellään säädettävät arvot useasta 5 muuttujasta. Julkaisussa esitetyssä esimerkissä käytetään seitsemää sisäänmenoa, joiden avulla säädetään seitsemää ulostuloa. Tällöin tällaisen järjestelmän epäkohtana on mm. se, että sisäänmenojen ja ulostulojen välille tarvitaan monimutkaista päättelyä kulloinkin optimaalisen vaihtoehdon valitsemiseksi.

10

Tunnetun tekniikan mukaisten säätöjärjestelmien soveltaminen linkkiadaptaatiossa on hankalaa johtuen mm. siitä, että järjestelmä käsittää lukuisia säädettäviä suureita ja säätöön vaikuttavia muuttujia. Tällöin säätösuureiden ja muuttujien välisten täsmällisten riippuvuus-15 suhteiden selvittäminen on vaikeaa ja säätöalgoritmeista voi tulla monimutkaisia.

On kehitetty sumeaan logiikkaan perustuvia säätöjärjestelmiä, joissa säätöön vaikuttavalla muuttujalla ja säädettävällä lähtöarvolla sekä 20 niiden välisellä riippuvuudella voi olla useampia vaihtoehtoisia arvoja kuin perinteisissä järjestelmissä. Esimerkiksi tehonsäädössä voi valittavissa olevina tehoarvoina olla pieni, keskinkertainen ja suuri, jolloin tehonsäätöön vaikuttavien parametrien kulloisestakin arvosta riippuu se, mikä iähtöteho valitaan. Sumean säädön toteuttamiseksi .·- 25 laaditaan sumeita sääntöjä, jos-niin-sääntöjä (if-then). Nämä sumeat .··! säännöt määrittävät sen, miten muuttujien (linguistic variable) kul- loinenkin arvo vaikuttaa säätöön. Sumean säätöjärjestelmän toteutuksessa on vielä suoritettava muuttujien ja sääntöjen muuntaminen säätöjärjestelmälle sopivaan muotoon, eli täsmäyttäminen (defuzzifi-; 30 cation). Täsmäyttämisessä muodostetaan sumeita joukkoja, jotka käsittävät muuttujalle määritetyt vaihtoehtoiset arvot. Esimerkiksi mainitussa tehonsäätöesimerkissä voidaan tehoarvot asettaa esim. siten, että pieni teho on n. 0,2 W, keskinkertainen teho on n. 0,5 W ja suuri teho on n. 1 W.

Nyt esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on aikaansaada menetelmä linkkiadaptaation toteuttamiseksi tietoliikennejärjestelmässä ; 35 4 115361 sekä tietoliikennejärjestelmä, jossa linkkiadaptaation toteutuksessa käytetään sumeaa logiikkaa. Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että laaditaan joukko sumean logiikan sääntöjä siten, että säätöön vaikuttavina suureina käytetään pakettivirhesuhdetta ja pakettivirhesuhteen 5 muutosnopeutta. Tällöin sumean logiikan sääntöjen perusteella suoritetaan modulaatiomoodin valinta ja lähetystehon säätäminen. Täsmällisemmin ilmaistuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle tiedonsiirto-10 järjestelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 12 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle yhteysaseman ohjaimelle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 15 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle langattomalle päätelaitteelle on vielä pääasiassa 15 tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 16 tunnusmerkkiosassa.

Nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisella menetelmällä pyritään pakettivirhesuhde säätämään ennalta 20 määrättyyn pakettivirhesuhteen tavoitearvoon. Pakettivirhesuhde ei välttämättä pysy tämän tavoitearvon alapuolella vaan voi vaihdella I hieman tavoitearvon molemmin puolin. Käytännössä simulaatiot ovat kylläkin osoittaneet, että pakettivirhesuhde pysyy riittävässä määrin : Y: tavoitearvon alapuolella.

25 .···. Nyt esillä olevalla keksinnöllä saavutetaan merkittäviä etuja tunnetun tekniikan mukaisiin ratkaisuihin verrattuna. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisissa menetelmissä säädettävinä suureina käytetään modulaatiomoodia ja lähetystehotasoa. Tässä säätämisessä 30 käytetään hyväksi sumeaa logiikkaa, jolloin säätöjärjestelmä pystyy • paremmin käsittelemään säätöihin vaikuttavien muuttujien muutoksia verrattuna tavanomaisiin binäärilogiikkaan perustuviin säätöjärjes-telmiin. Sovellettaessa sumeaa logiikkaa linkkiadaptaatiossa voidaan kulloinkin valita mahdollisimman optimaalinen modulointimenetelmä ja ] 35 näin saavuttaa suurin mahdollinen datanopeus pienimmällä mahdol- lisella teholla ja silti pitää pakettivirhesuhde ennalta määritetyn rajan tuntumassa. Tällöin tiedonsiirtojärjestelmässä ei käytetä tarpeettoman 5 115361 suurta tehoa, mikä vähentää mm. muihin radiolaitteisiin kohdistuvia häiriöitä ja lisäksi useampia radiolaitteita voi olla samanaikaisesti toiminnassa samalla alueella. Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan myös tehonkulutusta pienentää, koska ei käytetä tarpeettoman 5 suurta lähetystehoa ja myös siitä syystä, että käytetään aina mahdollisimman suurta tiedonsiirtonopeutta, jolloin informaatio saadaan siirrettyä mahdollisimman nopeasti.

Nyt esillä olevaa keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten 10 samalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1a havainnollistaa keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen menetelmän yhteydessä käytettäviä pakettivir-hesuhteen sumeita säätöarvoja, 15 kuva 1 b esittää vastaavasti keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen menetelmän yhteydessä käytettävän paketti-virhesuhteen muutoksen sumeita säätöarvoja, 20 kuva 2 esittää esimerkkiä, jossa todellinen pakettivirhesuhde muunnetaan vastaavaksi sumeaksi säätöarvoksi, i ·- kuva 3a esittää vuokaaviona keksinnön erään edullisen suoritus- :Y: muodon mukaista menetelmää, 25 .···. kuva 3b esittää vuokaaviona keksinnön erään toisen edullisen suori- . · · ·. tusmuodon mukaista menetelmää, kuva 4 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista 30 tiedonsiirtojärjestelmää pelkistettynä lohkokaaviona, kuva 5a esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista •: · ·; langatonta päätelaitetta pelkistettynä lohkokaaviona, ja * 35 kuva 5b esittää keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon • " mukaista yhteysasemaa pelkistettynä lohkokaaviona.

6 115361

Seuraavassa keksinnön ensimmäisen edullisen suoritusmuodon mukaista menetelmää selostetaan tarkemmin viitaten samalla mm. kuvan 4 tiedonsiirtojärjestelmään. Esimerkkinä tiedonsiirtojärjestelmästä 1 käytetään HIPERLAN/2 standardin mukaista järjestelmää, 5 mutta on selvää, että keksintöä voidaan soveltaa myös muun tyyppisissä tiedonsiirtojärjestelmissä. Oletetaan, että tiedonsiirtojärjestelmässä 1 on käytettävissä edellä esitetyssä taulukossa 1 esitetyt modulaatiomoodit. Tällöin langattoman päätelaitteen 2 ja tiedonsiirto-järjestelmän 1 välisessä kommunikoinnissa valitaan kulloinkin yksi 10 näistä valittavissa olevista modulaatiomoodeista. Modulaatiomoodin valinta suoritetaan mm. yhteyden muodostusvaiheessa ja tarvittaessa voidaan modulaatiomoodia vaihtaa yhteydenkin aikana, mikäli olosuhteet ovat muuttuneet siinä määrin, että pakettivirhesuhde on muuttunut merkittävästi. Yhteyden muodostamiseksi langaton pääte-15 laite 2 sekä tiedonsiirtojärjestelmä 1 kommunikoivat edullisesti yhteys-asemien 3 välityksellä. Kutakin yhteysasemaa 3 ohjaa yksi yhteys-aseman ohjain 4. Saman yhteysasemaohjaimen 4 ohjattavana voi kuitenkin olla useampia kuin yksi yhteysasema 3. Siinä vaiheessa, kun yhteyttä aletaan muodostaa, valitaan modulaatiomoodiksi jokin valitta-20 vissa olevista modulaatiomoodeista. Tämä valinta voidaan tehdä esimerkiksi siten, että yksi modulaatiomoodi on valittu oletusarvoiseksi · modulaatiomoodiksi, jolloin tämä valitaan yhteyden alussa. Toisaalta f ·.. modulaatiomoodin valinta voi perustua siihen, mitä modulaatiomoodia :V: käytetään muissa kyseiseen yhteysasemaan 3 samanaikaisesti yhtey- 25 dessä olevissa langattomissa päätelaitteissa 2. Tässä jälkimmäisessä .···. vaihtoehdossa oletetaan, että olosuhteet ovat suurin piirtein saman- laiset kaikille yhteysasemaan 3 yhteydessä oleville langattomille päätelaitteille 2. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä asetetaan yhteyttä muodostettaessa lähetysteho sopi-30 vimmin kuitenkin suurimpaan sallittuun arvoon valitusta modulaatio-·;·: moodista riippumatta. Tämä tehdään siitä syystä, että modulaatio- moodin valitseminen voitaisiin suorittaa mahdollisimman nopeasti. Sen jälkeen, kun sopiva modulaatiomoodi on valittu, suoritetaan lähetys-tehon asettaminen sopivaksi, kuten myöhemmin tässä selityksessä ·’ [ 35 esitetään. Kuvan 3 vuokaaviossa tätä alustusvaihetta esittää lohko 301.

7 115361

Alustusvaiheen 301 jälkeen keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä suoritetaan valittua modulaatiomoodia vastaavan pakettivirhesuhteen määritys (lohko 302) siinä vaiheessa kun riittävä määrä paketteja on vastaanotettu, esim. n kpl. Tähän 5 pakettivirhesuhteeseen PER vaikuttaa mm. käytetty modulaatiomoodi, lähetysteho, häiriötaso, johon voivat vaikuttaa mm. muut lähellä olevat radiolaitteet (interferenssi), ja tiedonsiirtohäviöt. Tämän jälkeen suoritetaan määritetyn pakettivirhesuhteen PER perusteella sumeassa säädössä tarvittavien muuttujien ja säädettävien suureiden arvojen 10 määritys (lohko 303).

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä säädettävinä suureina käytetään modulaatiomoodia ja lähetysteho-tasoa. Sumeaan logiikkaan perustuvan säätöjärjestelmän toteutta-15 miseksi määritetään järjestelmän säätöön vaikuttavat muuttujat.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä valitaan muuttujiksi pakettivirhesuhde PER ja pakettivirhesuhteen muutosnopeus PERdt. Pakettivirhesuhteen muutosnopeus PERdt on pakettivirhesuhteen derivaatta, joka kuvaa sitä, kuinka vakaana paketti-20 virhesuhde pysyy. Pakettivirhesuhteen muutosnopeus voi olla nolla tai lähes nolla myös sellaisessa tilanteessa, missä todellinen pakettivirhe-: suhde on kaukana pakettivirhesuhteen tavoitearvosta. Pakettivirhe- • '·· suhteen muutosnopeus ilmaisee siis ainoastaan epäsuorasti, kuinka :V: kaukana todellinen pakettivirhesuhde on pakettivirhesuhteen tavoite- 25 arvosta, sillä pakettivirhesuhteen poiketessa tavoitearvosta modulaatio ; hyvin suurella todennäköisyydellä muuttuu ja samalla pakettivirhe- .··. suhteen muutos eroaa suurella todennäköisyydellä nollasta. Epästabiilisuuden poistamiseksi säätöjärjestelmästä modulaation muutokset ... pyritään pitämään suhteellisen pieninä erityisesti silloin, kun paketti- 30 virhesuhde on lähellä pakettivirhesuhteen tavoitearvoa.

Pakettivirhesuhde PER lasketaan edullisesti sen jälkeen, kun n ·:··! kappaletta paketteja on vastaanotettu ja/tai siinä yhteydessä, kun datanopeus tai lähetysteho muuttuu. Mainittujen muuttujien lisäksi on *;* ‘ 35 määritettävä sumeat säännöt, eli mainitut jos-niin-säännöt. Näillä su- • meillä säännöillä yhdistetään valitut muuttujat toisiinsa siten, että tuloksena saadaan ohjaussuure halutun säätösuureen ohjaamiseksi, 8 115361 tässä esimerkissä modulaatiomoodin ja/tai lähetystehon muuttamiseksi tarvittaessa. Tämän toteuttamiseksi muuttujille määritetään sumeat joukot edullisesti siten, että ensimmäisen sumean joukon muodostaa ensimmäiselle muuttujalle valitut arvot, tässä tapauksessa paketti-5 virhesuhteille PER valitut eri arvot. Vastaavasti toisen sumean joukon muodostaa toiselle muuttujalle PERdt valitut arvot. Oheisessa taulukossa 2 on esitetty esimerkinomaisesti sumeiden joukkojen ja sumeiden sääntöjen välistä riippuvuutta keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa järjestelmässä. Tässä suoritusmuodossa 10 sumeat joukot käsittävät seitsemän eri alkiota, mutta on selvää, että keksintöä voidaan soveltaa myös muun tyyppisissä sumeissa joukoissa. Käytännössä on havaittu, että seitsemän alkion sumea joukko toteuttaa sumean säädön yleensä riittävän hyvin. Mitä suurempi sumea joukko on, sitä herkemmin säädöstä muodostuu epästabiili.

15 Käytännössä mainittu seitsemän alkion joukko on havaittu sellaiseksi, jolla säätö tavallisesti toimii riittävän vakaasti.

____ PER____

PERdt__NL NM NS Z PS PM PL

NL P_6 P_5 P_4 P_3 P 2 P_1 N

NM P_5 P_4 P_3 P_2 P _1 N N 1 NS P_4 P_3 P_2 P_1 N N_1 N_2 i *· Z__P_3 P_2 P_1 N N_1 N_2 N_3 PS P_2 P_1 N N_1 N_2 N_3 N_4 V*: PM P_1__N N_1 N_2 N_3 N_4 N_5 _I PL I N I N_1 I N_2 N_3 N_4 N_5 N_6 TAULUKKO 2 . ·. 20 Muuttujat PER, PERdt voivat saada arvot suuri (PL, Positive Large), keskinkertainen (PM, Positive Medium), pieni (PS, Positive Small), merkityksetön (Z, negligible), ei pieni (NS, Not Small), ei kes- • · \'i kinkertainen (NM, Not Medium), ei suuri (NL, Not Large). Sumeat ·*: säännöt voivat tässä esimerkissä saada arvot N_6:sta P_6:een 25 riippuen muuttujien PER, PERdt kulloisistakin arvoista. Nämä sumeat . säännöt määrittävät sen, kuinka paljon modulaatiomoodin indeksiä ' muutetaan. Esimerkiksi, jos pakettivirhesuhde PER on arvossa suuri 9 115361 (PL) ja pakettivirhesuhteen muutosnopeus PERdt on pieni positiiviseen suuntaan (PS), niin modulaatiomoodin indeksin muutos saa arvon N_4. Taulukossa 2 esitetyistä sumeista säännöistä voidaan havaita mm. se, että mitä pienempi pakettivirhesuhde PER on, sitä suurempi voi 5 tiedonsiirtonopeus ja modulaatiomoodi olla, jolloin taulukon 2 vaaka-riveillä alkioiden arvot kasvavat oikealta vasemmalle. Vastaavasti pakettivirhesuhteen muutosnopeus PERdt ilmaisee yleensä, kuinka kaukana todellinen pakettivirhesuhde on halutusta pakettivirhe-suhteesta, jolloin mitä pienempi pakettivirhesuhteen muutosnopeus on, 10 sitä suurempi voi modulaatiomoodi olla, jolloin alkioiden arvot pystysuunnassa pienenevät ylhäältä alaspäin.

Sen jälkeen, kun sumeat säännöt on laadittu, on vielä suoritettava sumeiden sääntöjen muuntaminen todelliseen järjestelmään soveltuviksi.

15 Kun sumea joukko täsmällistetään, sen alkiot korvataan luvuilla, eli sentroidiarvoilla. Taulukossa 3 on esitetty keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä pakettivirhesuhteelle valittuja sentroidiarvoja. Vastaavasti taulukossa 4 on esitetty pakettivirhesuhteen muutosnopeudelle valittuja sentroidiarvoja. Tyypil-20 lisesti sumean joukon alkio määritetään alkion sentroidin suhteen olennaisesti tasakylkisenä kolmiona. Tämä kolmio ilmaisee totuusarvon : ; μ. Totuusarvo μ voi saada arvot 0:sta 1:een, jolloin kolmion kanta on : .. arvossa μ=0 ja sentroidi on arvossa μ=1. Tällöin esimerkiksi pakettivirhesuhteelle PER saadaan oheisessa kuvassa 1a esitetty 25 käyrästö. Käyrästö on laadittu taulukon 3 mukaisia pakettivirhe-suhteelle valittuja sentroidiarvoja soveltamalla. Vastaavasti kuvassa 1b I · on esitetty pakettivirhesuhteen muutosnopeuden käyrästö, joka on laadittu taulukon 4 perusteella. Tässä esimerkissä sentroidit on valittu tasavälein, jolloin kolmiot ovat samankokoisia, mutta sentroidiarvot *’ 30 voidaan valita myös siten, että joissakin kohdissa halutaan tarkempi tai karkeampi säätö kuin joissakin toisissa kohdissa. Tällöin sentroidi-arvojen erot ovat tällaisissa kohdissa vastaavasti joko pienemmät tai ..: suuremmat. On selvää, että tässä esitetyt lukuarvot ovat vain keksintöä selventäviä, eivät rajoittavia esimerkkejä.

Ϊ ! 35 10 115361

PER____NL NM NS Z PS PM PL

U=1 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 TAULUKKO 3

PERdt NL NM NS Z PS PM PL

μ=1 -0,006 -0,004 -0,002 0 0,002 0,004 0,006 TAULUKKO 4 5

Taulukoista 3 ja 4 voidaan laskea ns. limityssuhde (Overlap ratio), joka kuvaa sitä, kuinka pehmeästi säätösysteemi toimii. Mitä suurempi limityssuhde on, sitä pehmeämpi säätö saavutetaan. Limityssuhde voidaan laskea seuraavalla kaavalla: 10

Limityssuhde = (U-L)/säätöalue, (1) missä säätöalue on säädön kokonaisalue ja U sekä L ovat pisteitä, missä totuusarvo μ = 0. Taulukon 3 ja 4 arvoilla laskettuna saadaan li-15 mityssuhteeksi 0,17 (=(0,08-0,07)/(0,13-0,07)).

N_6 N_5 N_4 N_3 N2 N_1 N P_1 P_2 P3 P_4 P_5 P_6 : -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 ;'· · TAULUKKO 5 • * » :‘\i Taulukossa 5 on esitetty vielä nyt esillä olevan keksinnön edullisen 20 suoritusmuodon mukaisen säätöjärjestelmän säätöjoukkoa vastaavat .*··. reaaliarvot. Taulukon 5 arvot kuvaavat sitä, kuinka paljon modulaatio- moodin indeksi muuttuu eri tilanteissa. Tämän modulaatiomoodin , muutoksen laskemiseksi on ensin suoritettava todellisen pakettivirhe- suhteen muuntaminen vastaavaksi sumean säädön muuttujaksi. Tätä • » ·* 25 esittää esimerkinomaisesti kuva 2, joka vastaa kuvassa 1a esitettyä

käyrästöä, johon on piirretty lisäksi kolmio D, jonka kärki on todellista ;··: pakettivirhesuhdetta vastaavassa kohdassa (viiva C). Tämä kolmio D

leikkaa viereiset kolmiot (NS ja Z) tietyissä pisteissä A, B. Näitä ; ! leikkauspisteitä vastaavia todennäköisyysarvoja w, missä i=1,2, 11 115361 voidaan käyttää modulaatioindeksin laskennassa esimerkiksi seuraavan kaavan mukaisesti: Ί dMode = Σ μ, LABEL (2) /=1 5 missä LABEL on sumeiden sääntöjen mukainen arvo, joka saadaan taulukoiden 2 ja 5 perusteella. Taulukosta 2 selvitetään valitun paketti virhesuhteen tavoitearvon ja todellisen pakettivirhesuhteen PER poikkeaman tästä halutusta tavoitearvosta sekä pakettivirhesuhteen 10 muutosnopeuden PERdt perusteella säätösuure, minkä jälkeen taulukosta 5 saadaan säätösuuretta vastaava reaaliarvo, jota käytetään muuttujana LABEL edellä esitetyssä kaavassa (2). Kuvan 2 esimerkkitilanteessa säätösuureeksi valitaan sarakkeesta NS alkio siltä riviltä, joka vastaa pakettivirhesuhteen muutosnopeutta. Jos 15 pakettivirhesuhteen muutosnopeus on esim. NM, säätösuureeksi valitaan arvo P_3. Tällöin muuttuja LABEL saa arvon 0,6. Mo-dulaatiomoodin indeksin muutoksen on kuitenkin oltava kokonaisluku, jolloin edellä esitetyn kaavan mukaan laskettu muutos dMode pyöristetään lähimpään kokonaislukuun. Uusi modulaatiomoodin 20 indeksi on vanhan modulaatiomoodin indeksin ja modulaatiomoodin muutoksen summa eli kaavana: '. . t Mode = Mode + dMode (3) *;./ 25 Tämä pyöristys kokonaisluvuksi aiheuttaa pyöristysvirheitä, joka voi ai- heuttaa järjestelmän impulssivasteeseen värähtelyä ja ns. soimista (ringing), jotka on pyrittävä kompensoimaan.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä ’ *: 30 värähtelyn ja soimisen minimoimiseksi ylläpidetään tietoa siitä, mikä on . . maksimimodulaatiomoodi pakettivirhesuhteen PER ollessa ennalta : asetetun rajan alapuolella, tähän maksimimodulaatiomoodiin liittyvästä lähetystehotasosta, sekä pakettivirhesuhteesta.

i < t 35 Seuraavaksi menetelmässä tutkitaan se, saavutetaanko suoritetun säädön perusteella valitulla modulaatiomoodilla haluttua pakettivirhe- 1 » 12 115361 suhdetta olennaisesti vastaava pakettivirhesuhde (lohko 304). Jos pakettivirhesuhde poikkeaa vielä merkittävästi mainitusta raja-arvosta, suoritetaan modulaatiomoodin asettaminen edellä määritettyä uutta modulaatiomoodia vastaavaksi (lohko 305), jolloin modulaatiomoodin 5 mukaiset asetukset toteutetaan edullisesti taulukon 1 mukaan. Tämän jälkeen toistetaan edellä esitettyjä sumeita säätövaiheita.

Sen jälkeen, kun alustusvaiheessa on maksimimodulaatiomoodi löydetty, suoritetaan lähetystehotason asettaminen sellaiseksi, että on 10 mahdollista ylläpitää vaadittu pakettivirhesuhde (lohko 306). Myös tässä sovelletaan edullisesti sumeaa logiikkaa. Oheisessa taulukossa 6 on esitetty vastaavasti tähän lähetystehotason säätöön sovellettavat sumeat säännöt ja taulukossa 7 niitä vastaavat reaaliarvot.

PER__NL NM NS Z PS PM PL

μ=1 N_3 N_2 N_1 N P 1 P_2 P_3 15 TAULUKKO 6 N_3 N_2 N_1 N P_1 P_2 P 3 1 0,67 0,33 0 -033 -0,67 -1 TAULUKKO 7 • Lähetystehotason laskennassa voidaan soveltaa samoja periaatteita : 20 kuin edellä modulaatiomoodin valinnan yhteydessä. Muuttujana ; f tässäkin käytetään pakettivirhesuhdetta PER. Tällöin lähetystehotason , . indeksin muutos voidaan laskea seuraavalla kaavalla:

I I

' , , . * 2 dTx = Σ μ, · LABEL (4) /=1 : 25 : missä : dTx = lähetystehotason indeksin muutos, ' ! //, = leikkauspisteitä vastaavien todennäköisyyksien arvo, / =1,2, ja 30 LABEL = alkion reaaliarvo.

» · < I · > · 13 115361

Myös tässä tapauksessa on muutosarvo dTx pyöristettävä ylöspäin lähimpään kokonaislukuun lähetystehotason indeksin muuttamiseksi. Uusi lähetystehotason indeksi saadaan laskemalla yhteen vanha lähetystehotason indeksi ja kaavalla (4) laskettu lähetystehotason 5 indeksin muutos:

Tx=Tx + dTx (5) Lähetystehotason indeksiä vastaava todellinen lähettimelle asetettava 10 teho voidaan valita esim. taulukon 8 perusteella.

Edellä esitettyjä säätötoimenpiteitä toistetaan yhteyden aikana, jolloin yhteysolosuhteissa mahdollisesti tapahtuvat muutokset voidaan huomioida modulaatiomoodia ja/tai lähetystehoa muuttamalla.

15

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä mainitut ylläpidettävät tiedot, kuten maksimi modulaatiomoodi, sitä vastaava lähetystehotaso, ja pakettivirhesuhde, asetetaan takaisin oletusarvoihinsa. Tämä tehdään siitä syystä, että voidaan selvittää se, 20 onko mahdollista saavuttaa vielä suurempi datanopeus. Jos tässä tilanteessa modulaatiomoodia muutetaan ja sen seurauksena paketti-: virhesuhde ylittää ennalta asetetun raja-arvon, keksinnön mukainen säätöjärjestelmä säätää itsensä takaisin optimaaliseen tilaan, jossa jv. käytetään maksimimodulaatiomoodia, jolla pakettivirhesuhde pysyy 25 mainitun raja-arvon alapuolella.

» »

4 I

Selostetaan vielä keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaista menetelmää viitaten samalla kuvaan 3b. Tässä suoritusmuodossa valitaan alustusvaiheessa (lohko 307) jokin käytettävissä ; 30 olevista modulaatiomoodeista sekä lähetystehoista. Lähetystehon ei • välttämättä tarvitse olla suurin mahdollinen, vaan myös jokin muu arvo

: voidaan valita. Toiminnan aikana määritetään pakettivirhesuhde PER

I sekä pakettivirhesuhteen muutosnopeus PERdt (lohko 308). Näitä määritettyjä arvoja PER ja PERdt käytetään sumean säädön : 35 tuloparametreina (lohko 309), joiden perusteella suoritetaan säätö ; esim. taulukkoja 5 ja 7 käyttäen (lohko 310). Säädön tuloksena saadaan modulaatiomoodi sekä lähetysteho, joita käytetään, kunnes 14 115361 seuraava säätökierros on suoritettu ja mahdollisesti valittu jokin toinen modulaatiomoodi ja/tai lähetysteho. Tässä suoritusmuodossa suoritetaan jatkuvaa modulaatiomoodin ja lähetystehon säätöä, jolloin järjestelmässä ei tarvitse ylläpitää tietoa maksimimodulaatiomoodista, 5 jossa pakettivirhesuhde pysyy olennaisesti yhtä suurena tai pienempänä kuin asetettu tavoitearvo, eikä sitä vastaavasta lähetys-tehosta. Koska tässä suoritusmuodossa säädetään olennaisesti samanaikaisesti sekä modulaatiomoodia että lähetystehoa, on tässä suoritusmuodossa kiinnitettävä enemmän huomiota säätöparametrien 10 valintaan värähtelyjen ja soimisefektin minimoimiseksi verrattuna aikaisemmin selostettuun keksinnön ensimmäisen edullisen suoritusmuodon mukaiseen menetelmään.

Kuvassa 5a on pelkistettynä lohkokaaviona esitetty erästä langatonta 15 päätelaitetta 2, jossa nyt esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa. Langaton päätelaite 2 käsittää edullisesti radio-osan 5 langattoman tiedonsiirron suorittamiseksi tiedonsiirtojärjestelmässä muihin laitteisiin, kuten yhteysasemaan 4 ja/tai langattomiin päätelaitteisiin 2. Ohjauslohkolla 6 ohjataan langattoman päätelaitteen 2 toimintaa.

20 Muistivälineitä 7 käytetään mm. langattoman päätelaitteen 2 toiminnassa tarvittavien ohjelmakoodien sekä toiminnan aikaisten : tietojen tallennukseen. Käyttöliittymä 8 käsittää sinänsä tunnetusti : ” edullisesti audiovälineet, kuten kuulokkeen ja mikrofonin, näytön ja näppäimistön, joita ei kuitenkaan ole esitetty oheisissa kuvissa.

:/-:25

Kuvassa 5b on pelkistettynä lohkokaaviona esitetty erästä /": yhteysaseman ohjainta 4, jossa myös nyt esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa. Yhteysaseman ohjain 4 käsittää ensimmäiset : tiedonsiirtovälineet 9 kommunikoinnin suorittamiseksi yhteysaseman 3 ./•[30 kanssa. Yhteysasemalla 3 on vastaavat tiedonsiirtovälineet 13. Lisäksi yhteysaseman ohjaimessa 4 on ohjauslohko 10 ja muistivälineet 11.

:.v Yhteysaseman ohjain 4 voi toisten tiedonsiirtovälineiden 12 kautta /./ kommunikoida muiden yhteysaseman ohjaimien 4 ja/tai muiden tiedonsiirtojärjestelmien, kuten langallisen ja/tai langattoman televerkon /...35 kanssa. Radiotiedonsiirto langattoman päätelaitteen 2 kanssa suoritetaan yhteysasemalle 3 järjestetyn radio-osan 14 välityksellä.

15 115361

Nyt esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa edullisesti yhteys-asemassa 4, joka suorittaa edellä esitettyjä säätötoimenpiteitä langattomasta päätelaitteesta 2 vastaanotettujen signaalien perusteella. Keksinnön mukaisen menetelmän säätövaiheet voidaan suurelta 5 osin toteuttaa ohjelmallisesti esim. yhteysaseman ohjaimen 4 ohjauslohkon 10 ohjelmakoodina. On selvää, että myös langattomassa päätelaitteessa 2 voidaan keksinnön mukaista menetelmää soveltaa. Lisäksi keksintöä voidaan soveltaa sellaisissa tiedonsiirtojärjestelmissä, joissa mikään laite ei ole isäntälaitteena, vaan kukin tiedon-10 siirtojärjestelmään kytketty laite voi olla suoraan yhteydessä mihin tahansa muuhun tiedonsiirtojärjestelmään kytkettyyn laitteeseen. Tällöin kukin päätelaite voi soveltaa keksinnön mukaista menetelmää eri päätelaiteyhteyksissä. Menetelmässä tarvittavat sumean säädön taulukot voidaan tallentaa edullisesti säätöä suorittavan laitteen 2, 4 15 muistivälineisiin 7,11.

On selvää, että nyt esillä olevaa keksintöä ei ole rajoitettu ainoastaan edellä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

20

Claims (16)

115361

1. Menetelmä linkkiadaptaation suorittamiseksi tiedonsiirtojärjestelmässä, jossa kahden tiedonsiirtolaitteen (2, 3, 4) välille muodostetaan 5 tiedonsiirtoyhteys informaation siirtämiseksi ainakin osittain langattomasi'!, siirrettävästä informaatiosta muodostetaan paketteja, määritetään pakettivirhesuhde (PER), ja jota yhteyttä varten on valittavissa ainakin kaksi eri modulaatiomoodia, ja käytetään modulaatiomoodin valinnassa sumeaa säätöä, tunnettu siitä, että sumeassa säädössä 10 muuttujana käytetään mainittua määritettyä pakettivirhe-suhdetta (PER).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä määritetään pakettivirhesuhteelle (PER) tavoitearvo, 15 että pakettivirhesuhde (PER) pyritään pitämään olennaisesti samana kuin mainittu tavoitearvo, ja että menetelmässä käytetään muuttujana lisäksi pakettivirhesuhteen (PER) ja tavoitearvon eroa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 20 sumean säädön suorittamiseksi muodostetaan ensimmäinen joukko säätöarvoja, jossa muuttujana käytetään pakettivirhesuhdetta (PER), : muodostetaan toinen joukko säätöarvoja, jossa muuttujana käytetään ·' ” pakettivirhesuhteen muutosnopeutta (PERdt), ja muodostetaan joukko v.: sumeita sääntöjä, joilla määritetään mainittujen muuttujien säätö- :‘ · 25 arvojen vaikutus modulaatiomoodiin. • · · Γ': 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että I t I mainitut säätöarvojen joukot muodostetaan arvoista suuri (PL), keskin-: kertainen (PM), pieni (PS), merkityksetön (Z), ei pieni (NS), ei kes- .··/ 30 kinkertainen (NM), ja ei suuri (NL). v.: 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu joukko sumeita sääntöjä määritetään seuraavan taulukon :! perusteella: , * ·' 35 115361 ____ PER____ PERdt__NL NM NS Z PS PM PL NL P6 P_5 P_4 P_3 P_2 P_1 N NM P_5 P_4 P_3 P_2 P_1 N N_1 NS P_4 P_3 P_2 P_1 N N_1 N_2 Z__P_3 P_2 P_1 N N_1 N_2 N_3 PS P_2 P_1 N N_1 N_2 N_3 N_4 PM P_1__N N_1 N_2 N_3 N_4 N_5 __PL I N N_1 [ N_2 N_3 N_4 N_5 N_6

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen joukko säätöarvoja käsittää seuraavat arvot: PER__NL NM NS Z PS PM PL U=1 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 5 että mainittu toinen joukko säätöarvoja käsittää seuraavat arvot: PERdt NL NM NS Z PS PM PL μ=1 -0,006 -0,004 -0,002 0 0,002 0,004 0,006 ja että mainittu joukko sumeita sääntöjä käsittää seuraavat arvot: N_6 N_5 N_4 N_3 N_2 N_1 N P_1 P_2 P_3 P_4 P_5 P 6 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 j 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 ;./io

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä määritetään joukko modulaatiomoodeja, jossa kullekin modulaatiomoodille määritetään modulaatiomoodin yksilöivä indeksi, ja :. i että menetelmässä suoritetaan ainakin seuraavat vaiheet: ,,,•15 - alustusvaihe, jossa valitaan yksi mainituista indekseistä .·!*. tiedonsiirtoyhteydessä käytettävän modulaatiomoodin valitse- miseksi, laskentavaihe, jossa lasketaan pakettivirhesuhteen poikkeama tavoitearvosta ja pakettivirhesuhteen muutosnopeus, ja 115361 sumea säätövaihe, jossa sumealla säädöllä määritetään modulaa-tiomoodin indeksin muutos, jolloin lasketun uuden indeksin mukainen modulaatiomoodi valitaan tiedonsiirtoyhteyttä varten.

5. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittua laskentavaihetta ja sumeaa säätövaihetta toistetaan.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1—8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä lisäksi säädetään lähetystehoa. 10

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä säädetään modulaatiomoodia, kunnes saavutetaan sellainen modulaatiomoodi, jolla pakettivirhesuhde (PER) on olennaisesti sama kuin mainittu pakettivirhesuhteen tavoitearvo, minkä jälkeen 15 suoritetaan lähetystehon säätäminen käyttämällä sumeaa säätöä.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että modulaatiomenetelmän ja lähetystehon valinta suoritetaan olennaisesti samanaikaisesti. 20

12. Tiedonsiirtojärjestelmä (1), joka käsittää välineet (5,14) « · : tiedonsiirtoyhteyden muodostamiseksi kahden tiedonsiirtolaitteen : :: (2,3,4) välille informaation siirtämiseksi pakettimuodossa ainakin osittain langattomasi, välineet (6, 10) pakettivirhesuhteen (PER) V-i 25 määrittämiseksi, ja välineet (6,10) modulaatiomoodin valitsemiseksi yhteyttä varten ainakin kahdesta eri modulaatiomoodista, ja välineet (6,10) sumean säädön käyttämiseksi modulaatiomoodin • · t valinnassa, tunnettu siitä, että sumeassa säädössä muuttujana on : järjestetty käytettäväksi mainittua määritettyä pakettivirhe- ,/ 30 suhdetta (PER). t \v 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen tiedonsiirtojärjestelmä (1), tunnettu siitä, että pakettivirhesuhteelle (PER) on määritetty tavoite-: \ arvo, että välineet linkkiadaptaation suorittamiseksi käsittävät välineet ;....35 pakettivirhesuhteen (PER) säätämiseksi olennaisesti samaksi kuin mainittu tavoitearvo, ja että sumean säädön muuttujana on järjestetty käytettäväksi lisäksi pakettivirhesuhteen (PER) ja tavoitearvon eroa. 115361

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen tiedonsiirtojärjestelmä (1), tunnettu siitä, että sumean säädön suorittamiseksi on muodostettu ensimmäinen joukko säätöarvoja, jossa muuttujana on käytetty 5 pakettivirhesuhdetta (PER), ja toinen joukko säätöarvoja, jossa muuttujana on käytetty pakettivirhesuhteen muutosnopeutta (PERdt), ja että on muodostettu joukko sumeita sääntöjä, joilla on määritetty mainittujen muuttujien säätöarvojen vaikutus modulaatiomoodiin.

15. Yhteysaseman ohjain (4), joka käsittää välineet (14) tiedon siirtoyhteyden muodostamiseksi yhteysaseman ohjaimen (4) ja ainakin yhden langattoman päätelaitteen (2) välille informaation siirtämiseksi pakettimuodossa ainakin osittain langattomasti, välineet (10) pakettivirhesuhteen (PER) määrittämiseksi, ja välineet (10) modulaatiomoodin 15 valitsemiseksi yhteyttä varten ainakin kahdesta eri modulaatio-moodista, ja välineet (10) sumean säädön käyttämiseksi modulaatio-moodin valinnassa, tunnettu siitä, että sumeassa säädössä muuttujana on järjestetty käytettäväksi mainittua määritettyä pakettivirhesuhdetta (PER). 20

16. Langaton päätelaite (2), joka käsittää välineet (5) informaation • · : siirtämiseksi pakettimuodossa ainakin osittain langattomasti langat- : oman päätelaitteen (2) ja toisen tiedonsiirtolaitteen (3,4) välille v.: muodostetussa tiedonsiirtoyhteydessä, välineet (10) pakettivirhe- ;, j 25 suhteen (PER) määrittämiseksi, ja välineet (10) modulaatiomoodin valitsemiseksi yhteyttä varten ainakin kahdesta eri modulaatio- moodista, ja välineet (10) sumean säädön käyttämiseksi modulaatio-moodin valinnassa, tunnettu siitä, että sumeassa säädössä muuttu-jana on järjestetty käytettäväksi mainittua määritettyä pakettivirhe- ,•*♦[30 suhdetta (PER). • * i * i · > t I » I I I * · • t i 115361