DE69637106T2

DE69637106T2 - Verfahren und vorrichtung zur lieferung variabler datenraten in einem übertragungssystem mit statistischem multiplexbetrieb

Info

Publication number: DE69637106T2
Application number: DE69637106T
Authority: DE
Inventors: Ephraim Zehavi; Jack K. La Jolla WOLF; Leonard N. San Diego SCHIFF
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: ZA963021B; CA2219423C; DE69637106D1; AU699534B2; ATE363791T1; ES2287939T3; KR19990008161A; MY121893A; IL118046A; RU2225680C2; JP2003324776A; JP4163028B2; HK1009218A1; BR9608463A; AR001724A1; WO1996034480A1; JPH11504475A; EP0823163A1; CA2219423A1; EP0823163B1

Description

Hintergrund der Erfindung
I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Kommunikationen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein neues und verbessertes Kommunikationssystem, wobei ein Benutzer Daten mit variablen Raten auf einem zugeteilten Verkehrskanal überträgt, wenn jedoch die Übertragung des Benutzers die Kapazität des zugeteilten Verkehrskanal übersteigt, wird dem Benutzer eine temporäre Verwendung eines Überlaufkanals zur Verwendung in Verbindung mit dem zugeteilten Verkehrskanal zur Verfügung gestellt.
II. Beschreibung der verwandten Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft mehrere Benutzer, die eine Kommunikationsressource, wie einen Satellitentransponder, benutzen. Insbesondere soll die Zuteilung der Kommunikationsressource effizienter gestaltetwerden. Das Problem, im Kontext eines Satellitentransponders, ist, Teile der festen Kommunikationsressource des Transponders einer großen Anzahl von Benutzern effizient zuzuteilen, die versuchen, digitale Information an einander mit einer Vielzahl von Bitraten und Dienstzyklen zu kommunizieren.
Der Verwendung von CDMA(code division multiple access)-Modulationstechniken ist eine von mehreren Techniken um Kommunikationen, in denen eine große Anzahl von Systembenutzern vorhanden ist, zu ermöglichen. Andere Mehrfachzugangs-Kommunikationssystemtechniken, wie TDMA (time division multiple access)-, FDMA(frequency division multiple access)- und AM-Modulationsschemen, wie ACSSB (amplitude companded single sideband), sind in der Technik bekannt. Jedoch hat die Spreiz-Spektrum-Modulationstechnik von CDMA bedeutende Vorteile gegenüber diesen Modulationstechniken für Mehrfachzugangs-Kommunikationssysteme. Der Ver wendung von CDMA-Techniken in einem Mehrfachzugangs-Kommunikationssystem wird offenbart in dem U.S.-Patent Nr. 4,901,307 , mit dem Titel „SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS", das der Anmelderin der vorliegenden Erfindung erteilt wurde. Die Verwendung von CDMA-Techniken in einem Mehrfachzugangs-Kommunikationssystem wird weiter offenbart in dem U.S.-Patent Nr. 5,103,459 mit dem Titel „SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", das der Anmelderin der vorliegenden Erfindung erteilt wurde.
CDMA bietet durch seine inhärente Natur eines Breitbandsignals eine Form von Frequenzdiversity durch Spreizen der Signalenergie über eine breite Bandbreite. Folglich betrifft ein Frequenz-selektives Fading nur einen kleinen Teil der CDMA-Signalbandbreite. Raum- oder Pfad-Diversity wird erreicht durch Vorsehen mehrerer Signalpfade durch simultane Verbindungen von einem mobilen Benutzer durch zwei oder mehr Zellenorte. Ferner kann eine Pfad-Diversity erlangt werden durch Ausnutzen der Mehrfachpfad-Umgebung durch Spreiz-Spektrum-Verarbeitung durch Ermöglichen, dass ein Signal, das mit unterschiedlichen Ausbreitungsverzögerungen ankommt, getrennt empfangen und verarbeitet wird. Beispiele der Verwendung einer Pfad-Diversity werden dargestellt in dem ebenfalls anstehenden U.S.-Patent Nr. 5,101,501 mit dem Titel „SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" und dem U.S.-Patent Nr. 5,109,390 mit dem Titel „DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", die beide der Anmelderin der vorliegenden Erfindung erteilt wurden.
Eine zusätzliche Technik, die verwendet werden kann, um die Effizienz der Zuteilung der Kommunikationsressource zu erhöhen, ist, den Benutzern der Ressource zu ermöglichen, Daten mit variierenden Raten zu liefern, wodurch nur die minimale Menge der Kommunikationsressource verwendet wird, um ihre Dienst-Bedürfnisse zu erfüllen. Ein Beispiel einer Datenquelle mit variablen Raten ist ein Vocoder mit variabler Rate, der detailliert dargestellt wird in dem U.S.-Patent Nr.5,414,796 mit dem Titel „VARIABLE RATE VOCODER ", das der Anmelderin der vorliegenden Erfindung erteilt wurde. Da Sprache inhärent Perioden der Stille enthält, d.h. Pausen, kann die Menge von Daten, die erforderlich ist, um diese Perioden darzustellen, reduziert werden. Das Variabel-Raten-Vocoding nutzt am effektivsten diese Tatsache aus durch Reduzieren der Datenrate für diese stillen Perioden.
In einem Variabel-Raten-Vocoder des Typs, der in dem oben angeführten U.S.-Patent Nr. 5,414,796 beschrieben wird, werden ungefähr 40% der Sprachpakete mit voller Rate codiert. In dem Vocoder, der in der Patentanmeldung beschrieben wird, wird die Codierrate gemäß der Paketenergie gewählt. Wenn die Paketenergie eine Schwelle für die volle Rate übersteigt, wird die Sprache mit voller Rate codiert. In dem U.S.-Patent Nr. 5,742,734 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR SELECTING AN ENCODING RATE IN A VARIABLE RATE VOCODER", das der Anmelderin der vorliegenden Erfindung erteilt wurde, wird ein Verfahren zur Reduzierung der Anzahl von Paketen mit voller Rate mit einem Minimum geopferter Qualität offenbart.
Ein Sprachcodierer mit variabler Rate liefert Sprachdaten bei voller Rate, wenn der Sprecher aktiv spricht, somit unter Verwendung der vollen Kapazität der Übertragungspakete. Wenn ein Sprachcodierer mit variabler Rate Sprachdaten mit einer geringeren als der maximalen Rate liefert, gibt es eine überschüssige Kapazität in den Übertragungspaketen. Ein Verfahren zum Übertragen zusätzlicher Daten in Übertragungspaketen einer festen Größe, wobei die Quelle der Daten für die Datenpakete die Daten mit einer variablen Rate liefert, wird detailliert in dem U.S.-Patent Nr. 5,504,773 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION" beschrieben, das der Anmelderin der vorliegenden Erfindung erteilt wurde und durch Bezugnahme hier aufgenommen ist. In der oben erwähnten Patentanmeldung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung offenbart zum Kombinieren von Daten unterschiedlicher Typen von unterschiedlichen Quellen in einem Datenpaket zur Übertragung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Kommunikationsressource wird typischerweise in Kommunikationskanäle aufgeteilt. Typischerweise hat zur Einfachheit jeder dieser Kanäle dieselbe Kapazität. Es ist für ein Kommunikationssystem möglich, die Kanäle den Benutzern für jedes zu übertragende Paket neu zuzuteilen. Dies würde theoretisch eine maximal effiziente Zuteilung der Kommunikationsressource ermöglichen. Jedoch würde diese Technik zu einer nicht akzeptablen Komplexität in der resultierenden Empfänger- und Sendergestaltung führen.
In der vorliegenden Erfindung wird ein effizientes Verfahren des Sendens und Empfangens von Daten variabler Rate offenbart. In der vorliegenden Erfindung wird jeder Benutzer mit einem zugeteilten Sprach- oder Daten-Kanal versehen, auch als ein Verkehrskanal bezeichnet. Zusätzlich wird jeder Benutzer mit einem ausgewählten Zugang zu einem Pool von Sprach- oder Daten-Kanälen versehen, als Überlaufkanäle bezeichnet, die von allen Benutzern der Kommunikationsressource gemeinsam benutzt werden.
Wenn die Rate der Übertragung eines Benutzers die Kapazität des zugeteilten Verkehrskanals übersteigt, bestimmt das Kommunikationssystem, ob ein Überlaufkanal zur Verwendung durch den Benutzer vorhanden ist. Wenn ein Überlaufkanal vorhanden ist, wird er temporär dem Benutzer zur Übertragung zugewiesen. Die Verfahren, die in den beispielhaften Ausführungsbeispielen dargestellt werden, beschreiben die Fälle, in denen ein Benutzer höchstens den zugeteilten Verkehrskanal und einen einzelnen Überlaufkanal benutzt. Jedoch sind die Verfahren, die hier beschrieben werden, einfach erweiterbar auf Fälle, in denen ein Benutzer mehr als einen Überlaufkanal zusätzlich zu dem zugeteilten Verkehrskanal anfordern kann.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung für die Zuweisung von Überlaufkanälen an Benutzer basiert auf einem Konzept, das bezeichnet wird als statistisches Multiplexing. In dem allgemeinen Fall von statistischem Multiple xing kann jeder Überlaufkanal in dem allgemeinen Pool von Überlaufkanälen jedem Benutzer zugewiesen werden. In einer alternativen Überlaufkanal-Zuweisungs-Strategie wird jeder Benutzer beschränkt auf die Verwendung eines Teilsatzes der Überlaufkanäle. Durch Reduzierung der Anzahl möglicher Überlaufkanäle kann das Design des Empfängers vereinfacht werden.
Eine Überlaufkanal-Zuweisungs-Information identifiziert für einen Empfänger, welcher der möglichen Überlaufkanäle, wenn vorhanden, eine Information trägt, die für den Empfänger für dieses Paket relevant ist. Die vorliegende Erfindung beschreibt zwei Klassen von Techniken zum Übermitteln von Überlaufkanal-Zuweisungs-Information an einen Empfänger. In einem Verfahren wird die Überlaufkanal-Zuweisungs-Information explizit geliefert. In einer expliziten Überlaufkanal-Zuweisungs-Implementierung wird die Überlaufkanal-Zuweisungs-Information dem Empfänger als Teil der Nachrichten-Pakete übermittelt, die über den Verkehrskanal oder alternativ auf einem getrennten Kanal übertragen werden, der für eine Signalisierung verwendet wird. Die explizite Überlaufkanal-Zuweisungs-Information kann das aktuelle Paket betreffen oder sie kann ein kommendes Paket betreffen. Der Vorteil eines Sendens der Überlaufkanal-Information im Voraus ist, die Menge einer Pufferung zu reduzieren, die in dem Empfänger erforderlich ist. Dies wird auf Kosten von zusätzlicher Pufferung in dem Sender erreicht.
Das andere Verfahren des Vorsehens der Überlaufkanal-Zuweisungs-Information ist implizit. In impliziten Kanal-Zuweisungstechniken wird die Überlaufkanal-Zuweisungs-Information nicht als Teil der Nachrichtenpakete vorgesehen, die über den Verkehrskanal übertragen werden, noch wird die Information auf einem anderen Kanal vorgesehen. In einer impliziten Überlaufkanal-Zuweisungs-Implementierung testet der Empfänger alle möglichen Überlaufkanäle und stellt fest, ob einer der Überlaufkanäle Daten zu seiner Verwendung enthält. Dies kann erreicht werden durch Codieren einer Empfänger-Identifikationsinformation in dem Überlaufpaket oder durch die Kombination des Verkehrspakets und des entsprechenden Überlaufpakets, die auf eine Art miteinander verbunden sind, die der Empfänger erfassen kann.
Es ist weiter ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das Design von ausgeglichenen bzw. balanzierten Vor-Zuweisungs-Tabellen genau zu beschreiben. Vor-Zuweisungs-Tabellen legen fest, welche Überlaufkanäle für Übertragungen von Information an welche Empfänger verwendet werden können. Die Idee hinter ausgeglichenen Vor-Zuweisungs-Tabellen ist, die Wahrscheinlichkeit des Findens eines verfügbaren Überlaufkanals für eine Übertragung für alle Empfängern gleich zu machen. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erreichen einer Nach-Zuweisung zu beschreiben, konsistent mit einer Vor-Zuweisungs-Tabelle. Eine Nach-Zuweisung ist das Verfahren des tatsächlichen Zuweisens der Überlaufkanäle zur Übertragung. Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die Verfahren der vorliegenden Erfindung auf die Anforderungen der Benutzer hinsichtlich Kapazität und Blockierungswahrscheinlichkeit zugeschnitten werden können. Es werden Verfahren zur Bestimmung der Anzahl von notwendigen Überlaufkanälen offenbart, die erforderlich sind angesichts einer maximal akzeptablen Blockierwahrscheinlichkeit und der Wahrscheinlichkeit, dass ein Überlaufkanal zur Übertragung eines bestimmten Pakets erforderlich ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher aus der detaillierten Beschreibung, die im Folgenden dargelegt wird, in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen Entsprechendes identifizieren und wobei:
1 ein Diagramm ist, das eine beispielhafte Implementierung der vorliegenden Erfindung in einem Satellitenkommunikationssystem darstellt;
2 ein Blockdiagramm des Übertragungssystems der vorliegenden Erfindung ist;
3a-3d eine Darstellung von beispielhaften Übertragungspaketstrukturen des beispielhaften Ausführungsbeispiels ist;
4a-4e eine Darstellung der Redundanz in einem Übertragungspaket und des Übertragungsenergiepegels des Pakets ist;
5 ein Blockdiagramm eines Empfängersystems für den Empfang von Daten mit impliziter Überlaufkanal-Zuweisung ist, wobei die Überlaufdaten zusammen mit den Verkehrsdaten codiert werden;
6 ein Blockdiagramm eines Empfängersystems für den Empfang von Daten mit expliziter Überlaufkanal-Zuweisung ist, wobei die Überlaufdaten zusammen mit den Verkehrsdaten codiert werden;
7 ein Blockdiagramm eines Empfängersystems für den Empfang von Daten mit impliziter Überlaufkanal-Zuweisung ist, wobei die Überlaufdaten getrennt von den Verkehrsdaten codiert werden; und
8 ein Blockdiagramm eines Empfängersystems für den Empfang von Daten mit expliziter Überlaufkanal-Zuweisung ist, wobei die Überlaufdaten getrennt von den Verkehrsdaten codiert werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Eine Mehrfachzugangs-Kommunikationsressource wird in Kanäle geteilt. Diese Teilung wird normalerweise als Multiplexing bezeichnet, wobei drei spezifische Typen sind: FDM (frequency division multiplexing), TDM (time division multiplexing) und CDM (code division multiplexing). Die grundlegende Einheit von Information, die in einem Kommunikationssystem gesendet und empfangen wird, wird als ein Paket bezeichnet.
Unter Bezugnahme nun auf die Zeichnungen zeigt 1 eine beispielhafte Implementierung der vorliegenden Erfindung in einem Satellitenkommunikationssystem, wie dem Globalstar^TM Satellitensystem niedriger Umlaufbahn. Es sollte jedoch offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in einem terrestrischen basierten System verwendet werden kann, wie wenn Basisstationen verwendet werden, um mit entfernten Stationen zu kommunizieren. In der 1 wird die vorliegende Erfindung verwendet für die Downlink-Kommunikation von Information an eine entfernte Benutzerstation oder Terminal bzw. Anschluss 6 (2) von dem Gateway 8 über die Satelliten 4 und 6, die entweder geosynchrone oder LEO(low earth orbit)-Typen sein können. Es sollte angemerkt werden, dass, obwohl die beispielhafte Implementierung eine Kommunikation zwischen zwei Satelliten und einem Benutzeranschluss darstellt, die vorliegende Erfindung genauso anwendbar für eine Kommunikation von zwei getrennten Strahlen (beams) desselben Satelliten und einem Benutzeranschluss. Der Benutzeranschluss 2 kann eine mobile Station sein, wie ein tragbares Telefon oder eine andere tragbare oder mobile Kommunikationsvorrichtung, oder der Benutzeranschluss 2 kann eine feste Kommunikationsvorrichtung sein, wie ein drahtloser Teilnehmeranschluss oder ein zentrales Kommunikationszentrum, wie eine zellulare Basisstation. Obwohl nur zwei Satelliten, ein einzelner Benutzeranschluss und ein einzelnes Gateway in der 1 für eine einfachere Darstellung gezeigt werden, kann ein typisches System eine Vielzahl von allen enthalten.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind die Satelliten 4 und 6 Transponder oder nicht-regenerative Repeater, die typischerweise des Typs sind, die einfach das Signal, das von dem Gateway 8 empfangen wird, verstärken, in der Frequenz ändern und erneut übertragen. Die vorliegende Erfindung ist genauso anwendbar auf Fälle, in denen die Satelliten 4 und 6 regenerative Repeater sind, die das Signal vor einer erneuten Übertragung demodulieren und wiederherstellen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind das Signal, das durch die Satelliten 4 und 6 an den Benutzeranschluss 2 gesendet wird, und das Signal, das von dem Gateway 8 an die Satelliten 4 und 6 gesendet wird, Spreiz-Spektrum-Signale. Die Erzeugung von Spreiz-Spektrum-Kommunikationssignalen wird detailliert in den oben angeführten U.S.-Patenten Nr. 4,901,307 und 5,103,459 beschrieben.
Gateway 8 dient als eine Schnittstelle von einem Kommunikationsnetzwerk zu den Satelliten 4 und 6 oder direkt zu einer terrestrischen Basisstation (Konfiguration nicht gezeigt). Das Gateway 8 ist typischerweise ein zentrales Kommunikationszentrum, das Daten über ein Netzwerk (nicht gezeigt) empfängt, das öffentliche Fernsprechnetze (PSTN – public switching telephone network) und Netzwerke umfasst, die spezifisch für die Kommunikation der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind. Das Gateway 8 kann mit dem Netzwerk (nicht gezeigt) durch eine Festnetzkommunikation oder mittels einer Luftschnittstelle verbunden sein.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sendet das Gateway 8 Daten mit variabler Rate an den Benutzeranschluss 2. Eine Kommunikationssystem-Information mit Daten variabler Rate, wobei die Rate über die Zeit variiert. Eine Implementierung eines Spreiz-Spektrum-Kommunikationssystems mit variabler Rate wird in dem oben angeführten U.S.-Patent Nr. 5,103,459 beschrieben. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel, wie in dem in U.S.-Patent Nr. 5,103,459 beschriebenen System, wird die Kommunikationsressource in unterschiedliche Kanäle im Coderaum geteilt, und wobei jeder der Kanäle dieselbe Informations-tragende Kapazität hat. Der Unterschied zwischen dem Kommunikationssystem der vorliegenden Erfindung und dem System, das in dem U.S.-Patent Nr. 5,103,459 beschrieben wird, ist, dass in dem System, das in dem U.S.-Patent Nr. 5,103,459 beschrieben wird, jeder Kanal unabhängig fähig zum Tragen von Information mit allen möglichen Raten ist, während in der vorliegenden Erfindung jeder Kanal unabhängig eine Information auf einem Teilsatz der Möglichkeiten tragen kann.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel kommuniziert das Gateway 8 an den Benutzeranschluss 2 mit einer von vier unterschiedlichen Informationsdatenraten. Es sollte angemerkt werden, dass die hier beschriebenen Verfahren genauso anwendbar sind auf ein Kommunikationssystem mit variabler Rate, das jede Anzahl von Raten vorsieht. Die Datenraten der vorliegenden Erfindung werden als achtel Rate, viertel Rate, halbe Rate und volle Rate bezeichnet. Eine volle Rate überträgt ungefähr zweimal die Information pro Bit als die halbe Rate, die halbe Rate überträgt ungefähr zweimal die Information pro Zeiteinheit als die viertel Rate und die viertel Rate überträgt ungefähr zweimal die Information pro Zeiteinheit als die achtel Rate. Die Beziehungen zwischen den Informationsraten ist ungefähr aufgrund der Aufnahme von Overhead-Bits in einem Paket. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel hat ein Verkehrskanal eine adäquate Kapazität, ein Datenpaket aller Raten zu tragen, ausgenommen volle Rate, was einen Verkehrskanal plus einen Überlaufkanal erfordert. Pakete mit voller Rate werden in Hälften geteilt, wobei eine erste Hälfte auf einem Verkehrskanal übertragen wird und eine zweite Hälfte auf einem Überlaufkanal übertragen wird.
Die vorliegende Erfindung ist einfach auf Fälle erweiterbar, in denen es mehr oder weniger als vier Raten gibt, oder wo die höchste Rate mehr als zwei Kanäle erfordert. Auch ist es möglich, dass das Kommunikationssystem der vorliegenden Erfindung sowohl Daten mit fester Rate als auch Daten mit variabler Rate kommuniziert. In der Kommunikation der Daten mit fester Rate wird ein Kanal oder ein Satz von Kanälen für eine spezifische Verwendung durch diesen Benutzer für die Dauer des Diensts zugeteilt, der vorgesehen wird.
Es ist möglich, dass das Kommunikationssystem alle Kanäle in der Kommunikationsressource als einen allgemeinen Pool für alle Benutzer benutzen kann. In diesem Typ des Systems wird kein Kanal einem spezifischen Benutzer zugeteilt und vor der Übertragung jedes Pakets teilt das Kommunikationssystem die gesamte Kommunikationsressource zur Übertragung zu. Obwohl dieses System wohl in einer maximal effizienten Zuteilung der Ressource resultieren kann, führt zu einem nicht akzeptablen Level an Komplexität sowohl in den Empfängern als auch den Sendern.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die Kanäle in Verkehrskanäle und in Überlaufkanäle geteilt. Die Anzahl von Kanälen in jeder Gruppe kann mit der Systemverwendung, Verbindungsparametern oder anderen Faktoren variieren. Die erste Gruppe der Kanäle ist die Verkehrskanalgruppe. Jedem Benutzer, der momentan auf dem Kommunikationssystem kommuniziert, wird ein Verkehrskanal oder ein Satz von Verkehrskanälen spezifisch für seine Verwendung für die Dauer eines Dienstes zugeteilt. Die zweite Gruppe von Kanälen ist die Überlaufkanalgruppe. Diese Gruppe von Kanälen wird von allen Benutzern des Kommunikationssystems gemeinsam benutzt. Die Überlaufkanäle werden auf einer erforderlichen Basis zugewiesen und werden in regelmäßigen Intervallen erneut zugewiesen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die Überlaufkanäle für jedes Paketintervall erneut zugewiesen. Ein Paketintervall ist das Zeitintervall zwischen Übertragungen von aufeinander folgenden Datenpaketen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Überlaufkanäle zugewiesen durch Berücksichtigen aller Pakete mit voller Rate, die in einem gegebenen Paketintervall übertragen werden sollen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel können die Überlaufkanäle individuell auf einer „erste Anforderung"-Basis oder gemäß einer gesetzten Verteilungsreihenfolge zugewiesen werden. Ferner kann der Satz von Überlaufkanälen, der verfügbar ist zur Verwendung mit einem Verkehrskanal, unterschiedlich sein von den Überlaufkanälen, die mit anderen Verkehrskanälen verwendet werden können. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Überlaufkanäle, die für jeden Verkehrskanal verfügbar sind, festgelegt, aber diese Anzahl kann über die Zeit variieren gemäß Faktoren, wie die oben angeführten, welche die Teilung aller Kanäle zwischen denen, die als Verkehrskanäle verwendet werden, und denen, die als Überlaufkanäle verwendet werden, beeinflussen.
2 stellt das Übertragungssystem der vorliegenden Erfindung dar. In dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel des Übertragungssystems der vorliegenden Erfindung werden, wenn ein Paket zur Übertragung ein Paket mit voller Rate ist, ein Verkehrskanalteil des Datenpakets und ein Überlaufkanalteil des Datenpakets zusammen codiert und die Überlaufkanal-Zuweisungsdaten werden implizit vorgesehen. Wie oben beschrieben, wird in einer impliziten Überlaufkanal-Zuweisungsimplementierung die Kanal-Zuweisungsinformation nicht an den Empfänger übertragen. Stattdessen demoduliert und decodiert der Empfänger eine Information über seinen zugeteilten Verkehrskanal und eine Information über alle möglichen Überlaufkanäle und bestimmt, ob eine Information, die auf den Überlaufkanäle geliefert wird, ein zweiter Teil eines Pakets ist, das auf dem Verkehrskanal gesendet wird.
Eingangsdaten zur Übertragung werden an die Datenquelle 20 mit variabler Rate geliefert, welche die Eingangsdaten codiert. Die Datenquelle mit variabler Rate kann die Daten derart codieren, dass sie gegenüber Übertragungsfehlern robuster sind, oder sie kann die Daten derart komprimieren, dass die Übertragung der Daten weniger der Kommunikationsressource zur Übertragung benötigt, oder eine Kombination der beiden. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel liefert die Datenquelle 20 mit variabler Rate Daten mit vier unterschiedlichen Raten, die als volle Rate, halbe Rate, viertel Rate und achtel Rate bezeichnet werden. Wie oben angeführt ist die vorliegende Erfindung genauso auf Datenquellen anwendbar, die Daten mit jeder Anzahl von Raten vorsehen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird eine Information mit voller Rate bei 8.6 kbps in Paketen von 172 Bits geliefert, eine Information mit halber Rate bei 4 kbps in Paketen von 80 Bits geliefert, eine Information mit viertel Rate bei 1.7 kbps in Paketen von 34 Bits geliefert, und eine Information mit achtel Rate bei 800 bps in Paketen von 16 Bits geliefert.

Die folgende Tabelle I zeigt die Numerologie bzw. Zahlenwerte, die in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Tabelle I. Beispielhafte Zahlenwerte der vorliegenden Erfindung.

Parameter					Einheiten
Datenrate	9600	4800	2400	1200	bps
PN-Chip-Rate	1.238	1.238	1.238	1.238	Mcps
Codier-Rate	1/2	1/2	1/2	1/2	Bits/Codesymbol
Code-	1	1	2	4	mod sym/code
Wiederholung					sym
# der Kanäle	2	1	1	1
Modulation	BPSK	BPSK	BPSK	BPSK

Die vorliegende Erfindung ist genauso auf andere Zahlenwerte anwendbar. Die Anzahl von Bits, die als die Datenraten spezifiziert werden, unterscheidet sich von den Informationsraten aufgrund der Aufnahme von Overhead-Bits in das Paket. Eine detaillierte Beschreibung dieser zusätzlichen Bits wird hier später beschrieben.
Das beispielhafte Ausführungsbeispiel der Datenquelle 20 mit variabler Rate ist ein Vocoder mit variabler Rate, wie in dem oben erwähnten U.S.-Patent Nr. 5,414,796 beschrieben wird. In diesem Fall ist die Eingabe in die Datenquelle 20 ein Paket von Sprachabtastungen und die Ausgabe der Datenquelle 20 ist ein Paket, das eine komprimierte Repräsentation der Sprachabtastungen aufweist. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel eines Vocoders mit variabler Rate wird die Energie eines Pakets von Sprachabtastungen gemessen und mit einem vorgegebenen Satz von Schwellenwerten verglichen, welche die Codierrate bestimmen. Im Allgemeinen, wenn das Paket der Sprachabtastungen eine aktive Sprache enthält, dann wird das Paket mit voller Rate codiert. Das oben erwähnte U.S.-Patent Nr. 5,742,734 lehrt Verfahren zur Reduzierung der Anzahl von Paketen, die mit voller Rate codiert werden, mit minimaler Auswirkung auf eine Wahrnehmungsqualität. Das U.S.-Patent Nr. 5,742,734 beschreibt, wie Pakete zu wählen sind, die ansonsten mit voller Rate codiert werden, und diese Pakete zu markieren sind, um mit einer niedrigeren Rate codiert zu werden. Die in dem U.S.-Patent Nr. 5,742,734 gelehrten Verfahren können in Verbindung mit dem Vocoder des U.S.-Patents Nr. 5,414,796 verwendet werden, um die Anzahl von Paketen zu reduzieren, die mit voller Rate codiert werden, mit einer minimalen Auswirkung auf die wahrgenommene Qualität.
Die Datenquelle 20 mit variabler Rate codiert die Eingangsdaten und liefert sie mit einer der vorgegebenen Raten. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann ein Verkehrskanal Pakete tragen, die mit oder unter halber Rate codiert werden. Wenn ein Paket von Daten durch die Datenquelle 20 mit variabler Rate mit voller Rate codiert wird, dann übersteigt die Größe des Pakets die Kapazität eines zugeteilten Verkehrskanals und muss unter Verwendung sowohl eines Verkehrskanal als auch eines Überlaufkanals übertragen werden.
Wenn das Datenpaket, das von der Datenquelle 20 mit variabler Rate geliefert wird, ein Paket halber Rate, viertel Rate oder achtel Rate ist, dann liefert die Datenquelle 20 mit variabler Rate das Paket direkt an einen Formatierer 24. Der Formatierer 24 erzeugt einen Satz redundanter Bits gemäß Fehlerkorrektur- und Erfassungs-Verfahren, die in der Technik weithin bekannt sind. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind die redundanten Bits CRC(cyclic redundancy check)-Bits, deren Erzeugung wird in dem oben erwähnten U.S.-Patent Nr. 5,504,773 detailliert beschrieben wird.
Die 3a-3d zeigen die Paketstrukturen des beispielhaften Ausführungsbeispiels. 3a stellt die Paketstruktur eines Pakets mit voller Rate dar, das aus 172 Informationssymbolen besteht, gefolgt von 12 redundanten Symbolen (F) und dann von 8 Endsymbolen (T). 3b stellt die Paketstruktur eines Pakets mit halber Rate dar, das aus 80 Informationssymbolen besteht, gefolgt von 8 redundanten Symbolen und dann von 8 Endsymbolen. 3c stellt die Paketstruktur eines Pakets mit viertel Rate dar, das aus 34 Informationssymbolen besteht, gefolgt von 6 redundanten Symbolen und dann von 8 Endsymbolen. 3d stellt die Paketstruktur eines Pakets mit achtel Rate dar, das aus 16 Informationssymbolen besteht, gefolgt von 8 Endsymbolen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind die Endsymbole eine Serie binären Nullen, die verwendet werden, um den Speicher des Codierers 26 zu löschen und zu ermöglichen, dass Pakete getrennt an dem Decodierer in dem Empfängersystem decodiert werden.
Der Formatierer 24 gibt das Paket an den Codierer 26 aus, der das Paket in codierte Symbole codiert. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Codierer 26 ein 1/2-Rate-Faltungscodierer. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird der Faltungscodierer implementiert unter Verwendung eines digitalen Verschieberegisters mit Feedback. Der Codierer 26 liefert das codierte Paket an den Interleaver 28.
Der Interleaver 28 ordnet die Binärstellen des codierten Pakets gemäß einem vorgegebenen Interleaver-Format neu. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Interleaver 26 ein Block-Interleaver. In einem Block-Interleaver werden die Daten in Spalten eingegeben und in Reihen ausgegeben, wodurch die Diversität bzw. Verschiedenheit der Daten erhöht wird. Zusätzlich liefert die Implementierung des Interleavers 28 für die vorliegende Erfindung eine Redundanz in den Paketen derart, dass jedes Paket eine volle Kapazität hat, aus derselben Anzahl von Binärstellen besteht. Das Hinzufügen der Redundanz wird im Folgenden beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die 4a-4e verschachtelt der Interleaver 28 die Binärstellen des Pakets, gruppiert dann die neu geordneten Binärstellen in Symbole. Die Binärstellen können die Symbole selbst sein oder die Binärstellen, welche die Symbole aufweisen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel besteht jede Leistungssteuergruppe (P₁-P₃₂) aus 24 Binärstellen. Die 4a und 4b zeigen das Paketformat für ein Paket mit voller Rate. Das Paket wird in Hälften geteilt, wobei die erste Hälfte des Pakets mit voller Rate, das in der 4a gezeigt wird, auf dem Verkehrskanal gesendet wird und die zweite Hälfte des Paket mit voller Rate, das in der 4b gezeigt wird, auf dem Überlaufkanal gesendet wird. Es ist anzumerken, dass keine Redundanz in keiner Hälfte des Pakets vorhanden ist, da eine Übertragung eines Paket mit voller Rate die gesamte Kapazität sowohl des zugeteilten Verkehrskanals als auch des begleitenden Überlaufkanals verwendet. Die 4c zeigt ein Verkehrspaket mit halber Rate. Es ist anzumerken, dass, da eine Übertragung des Pakets mit halber Rate die volle Kapazität des Verkehrskanals verwendet, keine Wiederholung in dem Paket vorgesehen ist. 4d zeigt ein Paket mit viertel Rate, in dem jedes Symbol zweimal vorgesehen ist. 4e zeigt ein Verkehrspaket mit achtel Rate, in dem jedes Symbol viermal vorgesehen ist. Die Reihenfolge der Leistungssteuergruppen in den 4d-4e liefern eine maximale durchschnittliche Trennung zwischen einer Leistungssteuergruppe und ihrem Duplikat. Auf diese Weise kann, wenn möglicherweise eine Leistungssteuergruppe bei der Übertragung verloren geht, die Information zurückgewonnen werden durch Verwendung des Duplikats und umgekehrt. Die Reihenfolge der Leistungssteuergruppen in den 4a-4e ist für beispielhafte Zwecke und die vorliegende Erfindung gilt in gleicher Weise für alle Reihenfolgen.
Das verschachtelte Paket wird von dem Interleaver 28 an den Modulator 30 geliefert. Der Modulator 30 moduliert das Paket, um das Paket auf dem zugeteilten Verkehrskanal zu liefern. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Modulator 30 ein CDMA(code division multiple access)-Modulator, wie detailliert in den U.S.-Patenten Nr. 4,901,307 und 5,103,459 beschrieben wird. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird jedes Paket durch eine Walsh-Sequenz (W_n) gespreizt, die für diesen Verkehrskanal eindeutig ist und die zu allen anderen Walsh-Sequenzen orthogonal ist, die von allen anderen Verkehrskanälen und Überlaufkanälen verwendet werden. Das gespreizte Paket wird dann unter Verwendung einer PN(pseudorandom noise)-Sequenz abgedeckt, die eine größere Trennung im Coderaum liefert. Jeder Verkehrskanal und Überlaufkanal wird eindeutig durch seine Walsh-Sequenz unterschieden. Es gibt eine begrenzte Anzahl von verfügbaren orthogonalen Sequenzen, so dass je größer die Anzahl von verfügbaren Überlaufkanälen, desto weniger verfügbare Verkehrskanäle. Andererseits, je mehr Verkehrskanäle zugeteilt werden, desto geringer die Anzahl von verfügbaren Über laufkanälen. Dies zeigt, wie die Kapazität des Systems einen Kompromiss schließt mit der Wahrscheinlichkeit, dass ein Rahmen mit voller Rate vor der Übertragung blockiert wird. Wenn zugelassen wird, dass die Anzahl der Überlaufkanäle mit Verwendung und Ausbreitungspfadqualität variieren kann, ermöglicht dies eine maximale Ausnutzung der Kommunikationsressource. In einem impliziten Kanal-Zuweisungs-System erfordert dies zusätzliche Overhead- oder Signalisierungsinformation, damit die entfernten Empfänger mit der Anzahl von möglichen Überlaufkanälen Schritt halten. In beiden impliziten und expliziten Kanal-Zuweisungs-Systemen verursacht dies eine zunehmende Komplexität in dem Übertragungssystem und insbesondere eine erhöhte Komplexität in der Zellsteuervorrichtung 40. Der Modulator 30 liefert das modulierte Paket an den Sender 34, der das modulierte Paket Frequenzaufwärtswandelt und verstärkt und es an die Antenne 36 liefert, die das Signal ausstrahlt (broadcasts).
Da der Empfänger der vorliegenden Erfindung die empfangene Energie der redundant gelieferten Symbole kombinieren kann, ist es nicht notwendig, Pakete zu übertragen, die eine Wiederholung mit der selben Energie wie Pakete enthalten, die keine Wiederholung enthalten. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel skaliert die Energie zur Übertragung eines Pakets invers mit der Menge von Wiederholung, die in dem Paket vorhanden ist. Der Sender 34 empfängt ein Ratensignal (RATE) von der Zellsteuervorrichtung 40 und verstärkt das Signal gemäß der Rate, die durch das Ratensignal angezeigt wird.
Das Verhältnis zwischen der erforderlichen Übertragungsenergie und der Menge von Wiederholung wird in den 4a-4e darstellt. Die 4a und 4b zeigen die Überlauf- und Verkehrspakete, die erforderlich sind, um ein Datenpaket mit voller Rate zu tragen. Ein Paket mit voller Rate erfordert die gesamte Kapazität des Überlaufkanals und des Verkehrskanals, somit wird in keinem Paket eine Wiederholung vorgesehen und sowohl das Überlaufpaket als auch das Verkehrspaket auf einem maximalen Paketenergiepegel E übertragen. Wieder gibt es in der 4c in einem Paket mit halber Rate keine Wiederholung, somit wird das Paket auf einem Energiepegel E geliefert. In der 4d gibt es in einem Paket mit viertel Rate eine Wiederholungsrate von zwei, somit wird das Paket mit der Hälfte der Paketenergie des Pakets mit halber Rate oder E/2 geliefert. In der 4e gibt es in einem Paket mit achtel Rate eine Wiederholungsrate von vier, somit wird das Paket mit einem Viertel der Paketenergie des Pakets mit halber Rate oder E/4 geliefert.
In dem Fall des Übertragens eines Pakets mit voller Rate liefert die Datenquelle 20 mit variabler Rate das Paket oder die Pakete an den Selektor 22 und sendet ein Anforderungs(REQ – request)signal an die Zellsteuervorrichtung 40. Die Zellsteuervorrichtung 40 stellt fest, ob ein Überlaufkanal verfügbar ist und liefert ein Raten(RATE)-Anzeigesignal an den Selektor 22, das anzeigt, ob ein Überlaufkanal der v möglichen Überlaufkanäle vorhanden ist. Wie oben beschrieben, kann v der Satz aller möglicher Kanäle sein, die nicht zur Verwendung als Verkehrskanäle vorgesehen sind, oder v kann ein Teilsatz der Kanäle zur Verwendung durch den Empfänger sein, an den die Nachricht gesendet werden soll.
Wenn die Rate des Pakets, das von der Datenquelle 20 mit variabler Rate geliefert wird, eine volle Rate ist, gibt es mehrere Ausführungsbeispiele der Datenquelle 20 mit variabler Rate für das Liefern des Pakets mit voller Rate. Das erste Ausführungsbeispiel der Datenquelle 20 mit variabler Rate erzeugt das Paket mit voller Rate unabhängig von der Verfügbarkeit eines Überlaufkanals. In dem Fall, dass ein Überlaufkanal nicht verfügbar ist, wird kein Paket übertragen und eine Paketlöschung wird an dem Empfänger erfasst. Da die Pakete von kurzer Dauer sind, ist ein Benutzer nicht nachteilig durch das gelegentlich fallengelassene Paket betroffen. In diesem Fall wird ein Paket mit voller Rate an den Selektor 22 geliefert, der entweder das Paket mit voller Rate an den Formatierer 24 liefert, wenn ein Überlaufkanal verfügbar ist, oder kein Paket liefert, wenn kein Überlaufkanal verfügbar ist.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Datenquelle 20 mit variabler Rate liefert sowohl ein Paket mit voller Rate als auch eines mit halber Rate gleichzeitig, repräsentativ für dieselben Eingangsdaten (d.h. die Eingangssprache wird mit unterschiedlichen Raten codiert). Wenn ein Überlaufkanal verfügbar ist, dann wird das Paket mit voller Rate übertragen. Wenn kein Überlaufkanal verfügbar ist, dann wird das Paket mit halber Rate übertragen. In diesem Fall liefert die Datenquelle 20 mit variabler Rate zwei getrennt codierte Pakete an den Selektor 22. Wenn ein Überlaufkanal verfügbar ist, dann liefert der Selektor 22 das Paket mit voller Rate an den Formatierer 24. Wenn kein Überlaufkanal verfügbar ist, dann liefert der Selektor 22 das Paket mit halber Rate an den Formatierer 24.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Datenquelle 20 mit variabler Rate codiert die Datenausgabe durch die variable Datenquelle 20 derart, dass die Daten des Pakets mit halber Rate ein Teilsatz des Paket mit voller Rate sind. Dies kann in zwei alternativen Ausführungsbeispielen erreicht werden. In der ersten Implementierung kann die Datenquelle 20 mit variabler Rate gestaltet werden, optimiert zu werden für eine halbe Ratenqualität, wobei zusätzliche Binärstellen zu dem Paket in dem Fall hinzugefügt werden, dass ein Überlaufkanal verfügbar ist. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Datenquelle 20 mit variabler Rate für eine Sprachqualität mit voller Rate optimiert werden, wobei die wahrnehmbar unbedeutensten Daten fallengelassen oder abgeschnitten werden, wenn kein Überlaufkanal verfügbar ist.
In diesem dritten Ausführungsbeispiel der Datenquelle 20 mit variabler Rate liefert die Datenquelle 20 mit variabler Rate ein Paket mit voller Rate an den Selektor 22. Wenn ein Überlaufkanal verfügbar ist, dann liefert der Selektor 22 das gesamte Paket mit voller Rate an den Formatierer 24. Wenn kein Überlaufkanal verfügbar ist, dann liefert der Selektor 22 nur einen vorbestimmten Teilsatz des Pakets mit voller Rate an den Formatierer 24. In den oben beschriebenen Fällen liefert, wenn kein Überlaufkanal verfügbar ist, der Selektor 22 ein Paket mit halber Rate oder geringer und die Übertragung des Pakets geht weiter, wie oben beschrieben.
Wenn ein Überlaufkanal verfügbar ist, dann liefert die Zellsteuervorrichtung 40 ein RATE-Signal an den Selektor 22, das anzeigt, dass ein Überlaufkanal verfügbar ist, und der Selektor 22 liefert das Paket mit voller Rate an den Formatierer 24. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel formatiert der Formatierer 24 das Paket, wie in der 3a darstellt wird, durch Anfügen von 12 redundanten Bits und 8 Endbits an das ausgegebene Paket. Der Formatierer 24 gibt sein Paket an den Codierer 26 aus. Der Codierer 26 codiert das Paket, wie oben beschrieben, und liefert das codierte Paket an den Interleaver 28.
Der Interleaver 28 kann auf eine von zwei Weisen arbeiten. Entweder kann er das volle Paket neuordnen als eine Einheit oder er kann das Paket in die Hälfte teilen und jede Hälfte unabhängig neuordnen. In jedem Fall liefert der Interleaver 28 eine erste Hälfte des verschachtelten Pakets an den Modulator 30 zur Übertragung über den zugeteilten Verkehrskanal und liefert eine zweite Hälfte an den Modulator 32 zur Übertragung über den zugewiesenen Überlaufkanal. Wie oben beschrieben, moduliert der Modulator 30 das Paket, um das Paket auf dem zugeteilten Verkehrskanal zu liefern. Der Modulator 32 moduliert die zweite Hälfte des Pakets, das von dem Interleaver 28 geliefert wird, das auf dem zugewiesenen Überlaufkanal zu liefern ist.
Der Modulator 32 moduliert das Paket gemäß dem KANALZUWEISUNGS-(CHANNEL ASSIGNMENT)-Signal von der Zellsteuervorrichtung 40, das die Identität des zugewiesenen Überlaufkanals anzeigt. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel spreizt der Modulator 32 das Paket durch eine eindeutige Walsh-Sequenz, (W_j), die gemäß dem KANALZUWEISUNGS-Signal bestimmt wird. Die Walsh-Sequenz (W_j) ist eindeutig für Übertragungen auf dem gewählten Überlaufkanal, was sicherstellt, dass das Signal orthogonal zu allen anderen übertragenen Signalen ist. Wie oben beschrieben, wird das gespreizte Signal dann erneut gespreizt durch eine PN(pseudorandom noise)-Sequenz.
Die Modulatoren 30 und 32 liefern die modulierten Pakete an den Sender 34, der die modulierten Pakete aufwärtswandelt und verstärkt und sie an die Antenne 36 liefert, die das Signal aussendet (broadcasts). In diesem Fall wird, da es keine Wiederholung gibt, das Paket mit der Paketenergie E übertragen, wie in den 4a und 4b gezeigt wird.
Nun unter Bezugnahme auf 5 wird das Signal, das von der Antenne 36 der 2 ausgesendet wird, an dem Benutzeranschluss durch die Antenne 50 empfangen und an den Empfänger (RCVR – receiver) 52 geliefert. Der Empfänger 52 abwärtswandelt und verstärkt das empfangene Signal und liefert das empfangene Signal an zumindest eine Demodulationsschaltung oder „Finger" eines RAKE-Empfängers, wenn eine derartige Gestaltung verwendet wird. Jeder Finger besteht aus einem Verkehrs-Demodulator 54 und den Überlauf-Demodulatoren 55a-55v. Es sollte angemerkt werden, dass v die Anzahl der Überlaufkanäle ist, die möglicherweise in Verbindung mit dem fraglichen Verkehrskanal verwendet werden können. Es ist anzumerken, dass v die gesamte Anzahl von möglichen Überlaufkanälen sein kann oder es ein vorbestimmter Teilsatz der möglichen Überlaufkanäle sein kann.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind der Verkehrs-Demodulator 54 und die Überlauf-Demodulatoren 55a-55v CDMA-Demodulatoren, wie in den oben erwähnten U.S.-Patenten Nr. 4,901,307 und 5,103,459 offenbart. Der Verkehrs-Demodulator 54 und die Überlauf-Demodulatoren 55a-55v sind BPSK(binary Phase shift keying)-Demodulatoren. Der Verkehrs-Demodulator 54 entspreizt das empfangene Signal und gewinnt weiter die Verkehrsdaten zurück durch Entspreizen durch die die zugewiesene Walsh-Sequenz. Die Überlauf-Demodulatoren entspreizen ebenfalls das empfangene Signal und empfangen weiter die Überlauf-Daten durch Entspreizen durch eine jeweilige zugewiesene der verschiedenen Walsh-Sequenzen, die den Überlaufkanälen zugewiesen sind.
Der Verkehrs-Demodulator 54 demoduliert das empfangene Paket gemäß einem zugeteilten Verkehrskanal und liefert das demodulierte Paket an einen Puffer 56. Der Puffer 56 speichert temporär das demodulierte Verkehrspaket und liefert das Paket gemäß einer vorgegebenen Timing-Sequenz.
Das empfangene Signal wird auch an die v Überlauf-Demodulatoren 55a-55v geliefert. Die Überlauf-Demodulatoren 55a-55v demodulieren jeweils das empfangene Signal gemäß einem anderen Überlaufkanal. Jeder der Überlauf-Demodulatoren 55a-55v liefert ein getrenntes demoduliertes Paket an den Puffer 56. Der Puffer 56 speichert temporär die demodulierten Überlaufpakete und liefert die Pakete gemäß einer vorgegebenen Timing-Sequenz.
Der Puffer 56 liefert die demodulierten Pakete an einen De-Interleaver 57 auf eine Weise, dass alle möglichen Übertragungs-Hypothesen geprüft werden können. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die Übertragungs-Hypothesen in der folgenden Reihenfolge geprüft: achtel Rate, viertel Rate, halbe Rate, volle Rate unter Verwendung des Überlaufkanals 1, um die zweite Hälfte des Pakets zu tragen, volle Rate unter Verwendung des Überlaufkanals 2, um die zweite Hälfte des Pakets zu tragen, ..., volle Rate unter Verwendung des Überlaufkanals v, um die zweite Hälfte des Pakets zu tragen.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel liefert der Puffer 56 zuerst das demodulierte Verkehrspaket an den De-Interleaver 57, der die Daten gemäß einem achtel Rate Reihenfolge-Format neu ordnet. Der De-Interleaver 57 liefert das neu geordnete Paket an den Decodierer 58, der das Paket decodiert und dem decodierten Paket einen Wert zuweist, der die Wahrscheinlichkeit anzeigt, dass das übertragene Paket ein Paket mit achtel Rate war. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Decodierer 58 ein Viterbi-Decodierer einer begrenzten Länge 7. Viterbi-Decodierer dieses Typs werden detailliert in dem U.S.-Patent Nr. 5,844,922 beschrieben.
Dann liefert der Puffer 56 das demodulierte Verkehrspaket an den De-Interleaver 57, der die Daten gemäß einem viertel Rate Reihenfolge-Format neu ordnet. Der De-Interleaver 57 liefert das neu geordnete Paket an den Decodierer 58, der das Paket decodiert und dem decodierten Paket einen Wert zuweist, der die Wahrscheinlichkeit anzeigt, dass das übertragene Paket ein Paket mit viertel Rate war.
Dann liefert der Puffer 56 das demodulierte Verkehrspaket an den De-Interleaver 57, der die Daten gemäß einem halbe Rate Reihenfolge-Format neu ordnet. Der De-Interleaver 57 liefert das neu geordnete Paket an den Decodierer 58, der das Paket decodiert und dem decodierten Paket einen Wert zuweist, der die Wahrscheinlichkeit anzeigt, dass das übertragene Paket ein Paket mit halber Rate war.
Dann liefert der Puffer 56 das demodulierte Verkehrspaket, das mit dem demodulierten Überlaufpaket von dem Überlauf-Demodulator 1 verkettet ist, Block 55a, an den De-Interleaver 57, der die Daten gemäß einem volle Rate Reihenfolge-Format neu ordnet. Der De-Interleaver 57 liefert das neu geordnete Paket an den Decodierer 58, der das Paket decodiert und dem decodierten Paket einen Wert zuweist, der die Wahrscheinlichkeit anzeigt, dass das übertragene Paket ein Paket mit voller Rate war, wobei die zweite Hälfte des Pakets auf dem Überlaufkanal 1 übertragen wird.
Dann liefert der Puffer 56 das demodulierte Verkehrspaket, das mit dem demodulierten Überlaufpaket von dem Überlauf-Demodulator 2 verkettet ist, Block 55b, an den De-Interleaver 57, der die Daten gemäß einem voller Rate Reihenfolge-Format neu ordnet. Der De-Interleaver 57 liefert das neu geordnete Paket an den Decodierer 58, der das Paket decodiert und dem decodierten Paket einen Wert zuweist, der die Wahrscheinlichkeit anzeigt, dass das übertragene Paket ein Paket mit voller Rate war, wobei die zweite Hälfte des Pakets auf dem Überlaufkanal 2 übertragen wird. Der Prozess wird für jeden der v möglichen Überlaufkanäle wiederholt. Am Ende des Prozesses werden alle decodierten Pakete an das Diversity-Kombinierer-Element 60 geliefert, die zusammen mit decodierten Paketschätzungen von anderen Verbreitungspfaden, demoduliert durch andere Finger, kombiniert werden, um eine verbesserte Schätzung des übertragenen Pakets zu liefern. Die Gestaltung von Diversity-Kombinierer-Elementen wird detailliert in dem U.S.-Patent Nr. 5,109,390 beschrieben.
In dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel des Übertragungssystems der vorliegenden Erfindung werden die Verkehrs-Teile des Datenpakets und die Überlauf-Teile des Datenpakets zusammen codiert und die Überlaufkanal-Zuweisungs-Daten werden explizit geliefert. In einer expliziten Überlaufkanal-Zuweisungs-Implementierung wird die Kanal-Zuweisungs-Information mit den Verkehrsdaten übertragen. Eine explizite Überlaufkanal-Zuweisung verringert zum großen Teil den Decodier-Betrieb in dem Empfänger, da der Empfänger weiß, auf welchem Überlaufkanal die Überlaufdaten geliefert werden. Eine explizite Überlaufkanal-Zuweisung reduziert die Menge von Information, die auf dem Verkehrskanal geliefert werden kann.
Zurück zu 2 werden Eingangsdaten für eine Übertragung an die Datenquelle 20 mit variabler Rate geliefert. Die Datenquelle 20 mit variabler Rate liefert Daten mit vier unterschiedlichen Raten. Wenn die Übertragungsrate des Pakets weniger als voll ist, arbeitet das Übertragungssystem identisch zu dem Übertragungssystem des ersten beispielhaften Ausführungsbeispiels. Wenn die Datenquelle 20 mit variabler Rate ein Paket mit voller Rate an den Selektor 22 liefert, liefert sie ein entsprechendes Anforderungssignal an die Zellsteuervorrichtung 40. Wenn kein Überlaufkanal verfügbar ist, dann liefert der Selektor 22 ein Paket mit halber Rate oder weniger und die Übertragung des Pakets geht weiter, wie oben beschrieben.
Wenn ein Überlaufkanal verfügbar ist, dann liefert die Zellsteuervorrichtung 40 ein RATE-Signal an den Selektor 22, das anzeigt, dass ein Überlaufkanal verfügbar ist, und der Selektor 22 liefert das Paket mit voller Rate an den Formatierer 24. Die Zellsteuervorrichtung 40 liefert auch ein Kanalzuweisungssignal an den Formatierer 24. Das Kanalzuweisungssignal besteht aus b binären Symbolen, wobei b die kleinste Ganzzahl ist, so dass: b ≥ log2v (1) wobei v die Anzahl von möglichen Überlaufkanälen zum Tragen des zweiten Teils des Datenpakets mit voller Rate ist.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel formatiert der Formatierer 24 das Paket, wie in der 3a darstellt. Die expliziten Kanalzuweisungsdaten können jeden Teil des Pakets ersetzen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ersetzen die Kanalzuweisungsbits einen Teil der Endbits in dem Paket. In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Kanalzuweisungsbits in dem linken Teil des Pakets geliefert, da dieser Teil des Pakets an dem Empfänger zuerst decodiert wird.
Der Formatierer 24 gibt sein Paket an den Codierer 26 aus. Der Codierer 26 codiert das Paket, wie oben beschrieben, und liefert das codierte Paket an den Interleaver 28. In dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel verschachtelt der Interleaver 28 den Verkehrskanal-Teil des Pakets mit voller Rate getrennt von dem Überlaufkanal-Teil des Paket mit voller Rate. Das verschachtelte Verkehrskanal-Paket wird an den Modulator 30 geliefert und das verschachtelte Überlaufkanal-Paket wird an den Modulator 32 geliefert.
Wie oben beschrieben, moduliert der Modulator 30 das Verkehrskanal-Paket, um das Paket auf dem zugeteilten Verkehrskanal zu liefern. Der Modulator 32 moduliert das Überlaufkanal-Paket, das von dem Interleaver 28 geliefert wird, zur Lieferung auf dem zugewiesenen Überlaufkanal. Wie oben beschrieben, moduliert Modulator 32 das Paket gemäß dem KANAL-ZUWEISUNGS-Signal von der Zellsteuervorrichtung 40, das die Identität des zugewiesenen Überlaufkanals anzeigt.
Die Modulatoren 30 und 32 liefern das modulierte Paket an den Sender 34, der das modulierte Paket aufwärtswandelt und verstärkt und es an die Antenne 36 liefert, die das Signal aussendet. In diesem Fall wird, da es keine Wiederholung gibt, das Paket auf dem Paketenergiepegel E übertragen, wie in den 4a und 4b gezeigt.
Unter Bezugnahme nun auf 6 wird das Signal, das durch die Antenne 36 der 2 ausgesendet wird, von der Antenne 70 empfangen und an den Empfänger (RCVR – receiver) 72 geliefert. Der Empfänger 72 abwärtswandelt und verstärkt das empfangene Signal und liefert das empfangene Signal an den Verkehrs-Demodulator 74 und den Puffer 76. Der Empfang der Pakete, die eine Rate von weniger als volle Rate haben, geht weiter, wie oben beschrieben.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind der Verkehrs-Demodulator 74 und der Überlauf-Demodulator 78 CDMA(code division multiple access)-Demodulatoren, wie in den oben angeführten U.S.-Patenten Nr. 4,901,307 und 5,103,459 offenbart. Wiederum sind in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Verkehrs-Demodulator 74 und der Überlauf-Demodulator 78 BPSK(binary Phase shift keying)-Demodulatoren.
Bei dem Empfang der Pakete mit voller Rate demoduliert der Verkehrs-Demodulator 74 das empfangene Paket gemäß dem zugeteilten Verkehrskanal und liefert das demodulierte Paket an den De-Interleaver 80. Der De-Interleaver 80 ordnet die binären Symbole des Verkehrskanal-Pakets neu und liefert das neu geordnete Paket an den Decodierer 82. Der Decodierer 82 decodiert das Paket. Wiederum ist in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Decodierer 82 ein Viterbi-Decodierer. Viterbi-Decodierer werden detailliert in dem oben angeführten U.S.-Patent Nr. 5,844,922 beschrieben.
Der Decodierer 82 liefert ein Kanalzuweisungs-Signal an den Überlauf-Demodulator 78. Der Decodierer kann das gesamte Verkehrskanal-Paket decodieren, bevor er die Überlaufkanal-Zuweisungs-Daten an den Überlauf-Demodulator 78 liefert. Jedoch werden in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Kanalzuweisungs-Daten in dem am weitesten links liegenden Teil des Pakets geliefert, so dass es die ersten Daten sind, die von dem Decodierer 82 decodiert werden. Dies verringert die erforderliche Größe des Puffers 76 und ermöglicht eine schnellere Decodierung des gesamten Pakets mit voller Rate.
Nachdem der Decodierer 82 das Kanalzuweisungs-Signal an den Überlauf-Demodulator 78 geliefert hat, liefert der Decodierer 82 ein Timing-Signal an den Puffer 76. Der Puffer 76 liefert in Erwiderung auf das Timing-Signal das empfangene Paket an den Überlauf-Demodulator 78. Der Überlauf-Demodulator 78 demoduliert das empfangene Paket gemäß dem Kanalzuweisungs-Signal und liefert das demodulierte Paket an den De-Interleaver 80. Der De-Interleaver 80 ordnet, wie oben beschrieben, die Daten in dem demodulierten Überlaufpaket neu und liefert das neu geordnete Paket an den Decodierer 82. Der Decodierer 82 decodiert den Überlaufteil des Pakets. Der Decodierer 82 verkettet das decodierte Verkehrskanal-Paket mit dem decodierten Überlaufkanal-Paket und liefert das Ergebnis an das Diversity-Kombinierer-Element 84. Das Kombinierer-Element 84 empfängt die decodierte Paketschätzung von dem Decodierer 82 und Paketschätzungen von decodierten Schätzungen von anderen Fingern. Der Kombinierer 84 arbeitet, wie hinsichtlich dem Kombinierer-Element 60 beschrieben, um eine verbesserte Paketschätzung zu liefern.
In dem dritten beispielhaften Ausführungsbeispiel des Übertragungssystems der vorliegenden Erfindung werden die Verkehrs-Teile des Datenpakets und die Überlauf-Teile des Datenpakets zusammen codiert und die Überlaufkanal-Zuweisungs-Daten werden explizit geliefert. In dem dritten beispielhaften Ausführungsbeispiel betreffen die explizit gelieferten Kanalzuweisungs-Daten das nächste Paket von Daten im Gegensatz zu dem aktuellen Paket, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben wird. Ein vorzeitiges Liefern der Kanalzuweisungs-Daten reduziert die erforderliche Komplexität des angeschlossenen Empfangssystems.
Wiederum unter Bezugnahme zurück zu 2 werden Eingangsdaten zur Übertragung an die Datenquelle 20 mit variabler Rate geliefert. Die Datenquelle 20 mit variabler Rate codiert das aktuelle Paket von Daten und be stimmt die Codierrate für das nächste Paket von Daten. Wenn die Rate des nächsten Pakets von Daten eine volle Rate ist, sendet die Datenquelle 20 mit variabler Rate ein Anforderungs(REQ – request)signal an die Zellsteuervorrichtung 40. Als Antwort auf das Anforderungssignal bestimmt die Zellsteuervorrichtung 40, ob ein Überlaufkanal zur Übertragung des nächsten Pakets von Daten verfügbar ist.
Wenn ein Überlaufkanal zur Übertragung des nächsten Pakets von Daten verfügbar ist, liefert die Zellsteuervorrichtung 40 ein „nächstes Paket-Kanalzuweisungs(NFCA – next packet channel assignment)"-Signal an den Formatierer 24. Der Selektor 22 liefert das aktuelle Paket, wie oben beschrieben, an den Formatierer 24. Der Formatierer 24 kombiniert die „nächstes Paket-Kanalzuweisungs"-Information mit den Informationsdaten, den redundanten Daten und den Endbits und liefert das Paket an den Codierer 26. Da die Kanalzuweisungs-Daten vorzeitig geliefert werden, ist es nicht notwendig, die Kanalzuweisungs-Daten an dem am weitesten links liegenden Teil des Pakets vorzusehen. Der Codierer 26 codiert das Paket, wie oben beschrieben, und liefert das codierte Paket an den Interleaver 28.
Der Interleaver 28 ordnet die binären Symbole in dem aktuellen Paket neu. Wenn das aktuelle Paket ein Paket mit voller Rate ist, dann kann das Paket als eine einzelne Einheit verschachtelt werden, wie in dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel beschrieben, oder das Paket kann in zwei getrennten Hälften verschachtelt werden, wie in dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wenn das aktuelle Paket weniger als volle Rate ist, wird es von dem Interleaver 28 an den Modulator 30 geliefert. Das verschachtelte Paket wird gemäß dem Verkehrskanal moduliert, auf dem das Paket übertragen werden soll, und dann an den Sender 34 geliefert, wo das Paket aufwärtsgewandelt und verstärkt wird und dann durch die Antenne 36 ausgesendet wird. Wenn das aktuelle Paket volle Rate ist, wird es von dem Interleaver 28 an die Modulatoren 30 und 32 geliefert. Das verschachtelte Paket wird durch den Mo dulator 30 moduliert, um auf dem Verkehrskanal geliefert zu werden, und durch den Modulator 32 moduliert, um auf dem zugewiesenen Überlaufkanal geliefert zu werden. Das Paket wird dann von den Modulatoren 30 und 32 an den Sender 34 geliefert, wo es aufwärtsgewandelt und verstärkt und dann durch die Antenne 36 ausgesendet wird.
In einem verbesserten Ausführungsbeispiel bestimmt die Zellsteuervorrichtung 40, ob es einen Überlaufkanal gibt, der zur Übertragung des nachfolgenden Rahmens verfügbar ist, und wenn nicht, sendet die Zellsteuervorrichtung 40 eine Nachricht an die Datenquelle 20 mit variabler Rate, die den nachfolgenden Rahmen mit einer Rate neucodiert, die übertragen werden kann, ohne einen Überlaufkanal zu verwenden.
Unter Bezugnahme nun auf 6 wird das Signal, das durch die Antenne 36 der 2 ausgesendet wird, durch die Antenne 70 empfangen und an den Empfänger (RCVR – receiver) 72 geliefert. Der Empfänger 72 abwärtswandelt und verstärkt das empfangene Signal und liefert das empfangene Signal an den Verkehrs-Demodulator 74 und, wie dargestellt in der gestrichelten Linie, direkt an den Überlauf-Demodulator 78. In dieser Implementierung wird der Puffer 76 nicht verwendet.
Der Verkehrs-Demodulator 74 demoduliert das empfangene Paket gemäß dem zugeteilten Verkehrskanal und liefert das demodulierte Paket an den De-Interleaver 80. Wenn das vorher empfangene Paket eine Kanalzuweisungs-Information für das aktuelle Paket enthält, dann wird diese Information durch den Puffer 83 an den Überlauf-Demodulator 78 geliefert. Der Überlauf-Demodulator 78 demoduliert das empfangene Signal gemäß der Überlaufkanal-Zuweisungs-Information, die in dem vorhergehenden Paket geliefert wurde.
Der Verkehrs-Demodulator 74 liefert den demodulierten Verkehrs-Teil des übertragenen Pakets an den De-Interleaver 80. Der De-Interleaver 80 ordnet das Paket gemäß einem vorgegebenen Entschachtelungs(de-interleaving)- Format neu und liefert das neu geordnete Paket an den Decodierer 82. Der Decodierer 82 decodiert das Paket. Wenn es Kanalzuweisungs-Daten für das nächste Paket gibt, die in dem decodierten Paket vorhanden sind, dann liefert der Decodierer 82 die Kanalzuweisungs-Daten für das nächste Paket an den Puffer 83. Der Decodierer 82 liefert auch das decodierte Paket an das Kombinierer-Element 84, das die decodierte Schätzung von dem Decodierer 82 mit decodierten Schätzungen von anderen Fingern kombiniert, um eine verbesserte decodierte Schätzung zu liefern.
In dem vierten beispielhaften Ausführungsbeispiel des Übertragungssystems der vorliegenden Erfindung werden die Verkehrs-Teile des Datenpakets und die Überlauf-Teile des Datenpakets getrennt codiert und die Überlaufkanal-Zuweisungs-Daten werden implizit geliefert.
Wieder unter Bezugnahme zurück zu 2 werden Eingangsdaten zur Übertragung an die Datenquelle 20 mit variabler Rate geliefert. Wenn das Datenpaket, das von der Datenquelle 20 mit variabler Rate geliefert wird, ein-Paket mit halber Rate, viertel Rate oder achtel Rate ist, dann arbeitet das Übertragungssystem, wie in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben. Wenn das Paket ein Paket mit voller Rate ist, dann sendet die Datenquelle 20 mit variabler Rate ein Anforderungssignal an die Zellsteuervorrichtung 40 und liefert das Paket an den Selektor 22. Die Zellsteuervorrichtung 40 liefert als Antwort auf das Anforderungssignal von der Datenquelle 20 mit variabler Rate ein Ratensignal an den Selektor 22. Wenn das Ratensignal anzeigt, dass es keinen verfügbaren Überlaufkanal gibt, dann liefert der Selektor 22 ein Paket mit niedrigerer Rate, wie oben beschrieben, und die Übertragung geht weiter, wie in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wenn das Ratensignal anzeigt, dass es einen verfügbaren Überlaufkanal gibt, dann liefert der Selektor 22 das Paket mit voller Rate an den Formatierer 24. Der Formatierer 24 hängt die redundanten Bits und die Endbits an, wie in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das forma tierte Paket wird dann an den Codierer 26 geliefert. Der Codierer 26 codiert das Paket als zwei getrennte Hälften, was zu zwei getrennt codierten Paketen führt.
Der Codierer 26 liefert die zwei codierten Pakete an den Interleaver 28. Der Interleaver 28 ordnet die binären Symbole der zwei codierten Pakete getrennt neu an. Der Interleaver 28 liefert ein erstes verschachteltes Paket an den Modulator 30 und ein zweites verschachteltes Paket an den Modulator 32.
Wie oben beschrieben, moduliert der Modulator 30 das Paket, um so das erste verschachtelte Paket auf dem zugeteilten Verkehrskanal zu liefern. Der Modulator 32 moduliert das zweite verschachtelte Paket, das von dem Interleaver 28 geliefert wird, um auf dem zugewiesenen Überlaufkanal geliefert zu werden. Der Modulator 32 moduliert das Paket gemäß dem KANAL-ZUWEISUNGS-Signal von der Zellsteuervorrichtung 40, das die Identität des zugewiesenen Überlaufkanals anzeigt.
Die Modulatoren 30 und 32 liefern das modulierte Paket an den Sender 34, der das modulierte Paket aufwärtswandelt und verstärkt und es an die Antenne 36 liefert, die das Signal aussendet. In diesem Fall wird, da es keine Wiederholung gibt, das Paket auf dem Paketenergiepegel E übertragen, wie in den 4a und 4b gezeigt.
Unter Bezugnahme nun Auf 7 wird das Signal, das durch die Antenne 36 der 2 ausgesendet wird, durch die Antenne 90 empfangen und an den Empfänger (RCVR – receiver) 92 geliefert. Der Empfänger 92 abwärtswandelt und verstärkt das empfangene Signal und liefert das empfangene Signal an den Verkehrs-Demodulator 94 und die Überlauf-Demodulatoren 96a-96v eines ersten Fingers und zu anderen Fingern, wenn ein RAKE-Empfänger-Design eingesetzt wird. Wieder ist v die Anzahl von möglichen Überlaufkanälen für das empfangende System, dies kann der Satz aller nicht verwendeten Kanäle oder ein bestimmter Teilsatz sein.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind der Verkehrs-Demodulator 94 und die Überlauf-Demodulatoren 96a-96v CDMA-Demodulatoren, wie in den oben angeführten U.S.-Patenten Nr. 4,901,307 und 5,103,459 offenbart. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind der Verkehrs-Demodulator 94 und die Überlauf-Demodulatoren 96a-96v BPSK(binary Phase shift keying)-Demodulatoren.
Der Verkehrs-Demodulator 94 demoduliert das empfangene Signal gemäß dem zugeteilten Verkehrskanal-Demodulationsformat und liefert das demodulierte Paket an den Verkehrs-De-Interleaver 98. Das empfangene Signal wird auch an die v Überlauf-Demodulatoren 96a-96v geliefert. Die Überlauf-Demodulatoren 96a-96v demodulieren jeweils das empfangene Signal gemäß einem anderen hypothetischen Überlaufkanal-Demodulationsformat. Die Demodulatoren 96a-96v liefern jeweils ein demoduliertes Paket an die Überlauf-De-Interleaver 100a-100v.
Der Verkehrs-De-Interleaver 98 und Überlauf-De-Interleaver 100a-100v ordnen die binären Symbole in den demodulierten Paketen neu und liefern die neu geordneten Pakete jeweils an den Verkehrs-Decodierer 101 und die Überlauf-Decodierer 99a-99v. Der Verkehrs-Decodierer 101 und die Überlauf-Decodierer 99a-99v decodieren die neu geordneten Pakete und liefern sie an den Kombinierer 102. Der Kombinierer 102 bestimmt, ob welche der decodierten Pakete von den Überlauf-Decodierern 99a-99v die zweiten Hälften des decodierten Verkehrspakets sind, durch Prüfen der redundanten Bits, um festzustellen, ob es eine Übereinstimmung zwischen dem decodierten Überlaufpaket und dem decodierten Verkehrspaket gibt. Wenn der Kombinierer 102 feststellt, dass einige der decodierten Pakete von den Überlauf-Decodierern 99a-99v die zweiten Hälften des decodierten Verkehrspakets sind, dann verkettet der Kombinierer 102 das decodierte Überlaufpaket mit dem decodierten Verkehrspaket. Der Kombinierer 102 kombiniert das decodierte Paket mit decodierten Paketschätzungen anderer Finger, wie oben beschrieben, um eine verbesserte Paketschätzung zu liefern.
In dem fünften beispielhaften Ausführungsbeispiel des Übertragungssystems der vorliegenden Erfindung werden die Verkehrs-Teile des Datenpakets und die Überlauf-Teile des Datenpakets getrennt codiert und die Überlaufkanal-Zuweisungs-Daten für das aktuelle Paket werden explizit geliefert.
Unter Bezugnahme wiederum auf 2 werden Eingangsdaten zur Übertragung an die Datenquelle 20 mit variabler Rate geliefert. Bei der Übertragung von Paketen, die weniger als volle Rate sind, geht die Übertragung weiter, wie oben beschrieben. Wieder liefert die Datenquelle 20 mit variabler Rate Daten mit vier unterschiedlichen Raten. Wenn die Übertragungsrate des Pakets eine Rate ist, die weniger als volle Rate ist, arbeitet das Übertragungssystem identisch zu dem Übertragungssystem des ersten beispielhaften Ausführungsbeispiels. Wenn die Datenquelle 20 mit variabler Rate ein Paket mit voller Rate an den Selektor 22 liefert, liefert sie ein entsprechendes Anforderungssignal an die Zellsteuervorrichtung 40. Wenn kein Überlaufkanal verfügbar ist, dann liefert der Selektor 22 ein Paket mit halber Rate oder geringer und die Übertragung des Pakets geht weiter, wie oben beschrieben.
Wenn ein Überlaufkanal verfügbar ist, dann liefert die Zellsteuervorrichtung 40 ein RATE-Signal an den Selektor 22, das anzeigt, dass ein Überlaufkanal verfügbar ist, und der Selektor 22 liefert das Paket mit voller Rate an den Formatierer 24. Die Zellsteuervorrichtung 40 liefert auch ein Kanalzuweisungs-Signal an den Formatierer 24. Wie oben beschrieben, besteht das Kanalzuweisungs-Signal aus b binären Symbolen, wobei b durch die Formel bestimmt wird: b = log2v (2)wobei v die Anzahl von möglichen Überlauf-Kanälen zum Tragen des zweiten Teils des Datenpakets mit voller Rate ist.
Das Paket mit voller Rate und die Kanalzuweisungs-Daten werden an den Formatierer 24 geliefert. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Paket formatiert, wie in dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei die Kanalzuweisungs-Daten in dem Paket so positioniert werden, dass es der erste Teil des Pakets ist, der an einem Empfänger decodiert wird. Das formatierte Paket wird an den Codierer 26 geliefert.
Der Codierer 26 codiert das Paket mit voller Rate in zwei getrennten Hälften. Das erste codierte Paket und das zweite codierte Paket werden jeweils an die Modulatoren 30 und 32 geliefert. Der Modulator 30 moduliert das erste codierte Paket gemäß dem zugeteilten Verkehrskanal-Modulationsformat und der Modulator 32 moduliert das zweite codierte Paket gemäß dem zugewiesenen Überlaufkanal-Modulationsformat. Die modulierten Pakete werden an den Sender 34 geliefert, der die modulierten Pakete aufwärtswandelt und verstärkt, wie oben beschrieben. Das Signal wird durch den Sender 34 an die Antenne 36 geliefert und an empfangende Systeme ausgesendet.
Unter Bezugnahme nun auf 8 wird das Signal, das von der Antenne 36 der 2 ausgesendet wird, durch die Antenne 110 empfangen und an den Empfänger (RCVR) 112 geliefert. Der Empfänger 112 abwärtswandelt und verstärkt das empfangene Signal und liefert das empfangene Signal an den Verkehrs-Demodulator 114 und den Puffer 116. Ein Empfang von Paketen, die eine Rate von weniger als volle Rate sind, geht weiter, wie oben beschrieben.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind der Verkehrs-Demodulator 114 und der Überlauf-Demodulator 120 CDMA(code division multiple access)-Demodulatoren, wie in den oben angeführten U.S.-Patenten Nr. 4,901,307 und 5,103,459 offenbart. Wiederum sind in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Verkehrs-Demodulator 114 und der Überlauf-Demodulator 120 BPSK(binary Phase shift keying)-Demodulatoren.
Bei dem Empfang von Paketen mit voller Rate demoduliert der Verkehrs-Demodulator 114 das empfangene Paket gemäß dem zugeteilten Verkehrskanal-Demodulationsformat und liefert das demodulierte Paket an den Verkehrs-De-Interleaver 118. Der De-Interleaver 118 ordnet die binären Symbole des Verkehrskanal-Pakets neu und liefert das neu geordnete Paket an den Verkehrs-Decodierer 122. Der Verkehrs-Decodierer 122 decodiert das Paket. Wiederum sind in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Verkehrs-Decodierer 122 und der Überlauf-Decodierer 126 Viterbi-Decodierer einer begrenzten Länge 7. Viterbi-Decodierer werden detailliert in dem oben angeführten U.S.-Patent Nr. 5,844,922 beschrieben.
Der Decodierer 122 liefert eine Kanalzuweisungs-Information an den Überlauf-Demodulator 120 und liefert das decodierte Verkehrspaket an das Kombinierer-Element 128. Der Decodierer kann das gesamte Verkehrskanal-Paket decodieren, bevor er die Überlaufkanal-Zuweisungs-Daten an den Überlauf-Demodulator 120 liefert. Jedoch werden in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Kanalzuweisungs-Daten am Anfang des Pakets derart vorgesehen, dass es die ersten Daten sind, die durch den Decodierer 122 decodiert werden. Dies reduziert die erforderliche Größe des Puffers 116 und ermöglicht eine schnellere Decodierung des Pakets.
Nachdem der Decodierer 122 das Kanalzuweisungs-Signal an den Überlauf-Demodulator 120 geliefert hat, liefert der Decodierer 122 ein Timing-Signal an den Puffer 116. Der Puffer 116 liefert als Antwort auf das Timing-Signal das empfangene Paket an den Überlauf-Demodulator 120. Der Überlauf-Demodulator 120 demoduliert das empfangene Paket gemäß dem zugewiesenen Überlaufkanal-Demodulationsformat und liefert das demodulierte Paket an den Überlauf-De-Interleaver 124.
Der De-Interleaver 124 ordnet, wie oben beschrieben, die Daten in dem demodulierten Überlaufpaket neu und liefert das neu geordnete Paket an den Überlauf-Decodierer 126. Der Überlauf-Decodierer 126 decodiert den Überlaufteil des Pakets und liefert das decodierte Überlaufpaket an den Kombi nierer 128. Der Kombinierers 128 kombiniert das decodierte Überlaufpaket mit dem decodierten Verkehrspaket, zum die Paketschätzung mit voller Rate zu liefern. Der Kombinierer 128 dient auch dazu, Paketschätzungen von anderen Fingern zu kombinieren, wie oben beschrieben.
In dem sechsten beispielhaften Ausführungsbeispiel des Übertragungssystems der vorliegenden Erfindung werden die Verkehrs-Teile des Datenpakets und die Überlauf-Teile des Datenpakets getrennt codiert und die Überlaufkanal-Zuweisungs-Daten für das nächste Paket werden explizit geliefert.
Wiederum unter Bezugnahme auf 2 werden Eingangsdaten zur Übertragung an die Datenquelle 20 mit variabler Rate geliefert. Die Datenquelle 20 mit variabler Rate codiert das aktuelle Paket und bestimmt die Codierrate für das folgende Paket. Wenn die Codierrate für das folgende Paket volle Rate ist, sendet die Datenquelle 20 mit variabler Rate ein Anforderungssignal an die Zellsteuervorrichtung 40. Wenn ein Überlaufkanal verfügbar ist zur Übertragung des nächsten Datenpakets, dann liefert die Zellsteuervorrichtung 40 ein RATE-Signal an den Selektor 22, das anzeigt, dass ein Überlaufkanal verfügbar ist, und der Selektor 22 liefert das Paket mit voller Rate an den Formatierer 24. Die Zellsteuervorrichtung 40 liefert auch ein Kanalzuweisungs-Signal an den Formatierer 24.
Das Paket mit voller Rate und die Kanalzuweisungs-Daten werden an den Formatierer 24 geliefert. Das Paket wird formatiert, wie in dem dritten beispielhaften Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei die Kanalzuweisungs-Daten für die nächsten Daten in dem Paket positioniert werden. Das formatierte Paket wird an den Codierer 26 geliefert.
Der Codierer 26 codiert das Paket mit voller Rate in zwei getrennten Hälften. Das erste codierte Paket und das zweite codierte Paket werden an den Interleaver 28 geliefert, der die binären Symbole in dem Paket getrennt neu ordnet. Der Interleaver 28 liefert die neu geordneten Pakete jeweils an die Modulatoren 30 und 32. Der Modulator 30 moduliert das erste codierte Paket gemäß dem zugeteilten Verkehrskanal-Modulationsformat und der Modulator 32 moduliert das zweite codierte Paket gemäß dem zugewiesenen Überlaufkanal-Modulationsformat. Die modulierten Pakete werden an den Sender 34 geliefert, der die modulierten Pakete aufwärtswandelt und verstärkt, wie oben beschrieben. Das Signal wird durch den Sender 34 an die Antenne 36 geliefert und an empfangende Systeme ausgesendet.
Unter Bezugnahme nun auf 8 wird das Signal, das durch die Antenne 36 der 2 ausgesendet wird, durch die Antenne 110 empfangen und an den Empfänger (RCVR) 112 geliefert. Der Empfänger 112 abwärtswandelt und verstärkt das empfangene Signal und liefert das empfangene Signal an den Verkehrs-Demodulator 114 und an den Überlauf-Demodulator 120.
Der Verkehrs-Demodulator 114 demoduliert das empfangene Paket gemäß dem zugeteilten Verkehrskanal-Demodulationsformat und liefert das demodulierte Paket an den Verkehrs-De-Interleaver 118. Der Verkehrs-De-Interleaver 118 ordnet die binären Symbole des Pakets neu und liefert sie an den Verkehrs-Decodierer 122. Der Verkehrs-Decodierer 122 decodiert das Paket und wenn es Kanalzuweisungs-Daten in dem Paket für das nächste Paket gibt, dann werden diese Daten an den Puffer 117 geliefert. Der Verkehrs-Decodierer 122 liefert das decodierte Paket an den Kombinierer 128.
Wenn das vorher empfangene Paket eine Kanalzuweisungs-Information für das aktuelle Paket enthielt, dann wird diese Information von dem Puffer 117 an den Überlauf-Demodulator 120 geliefert. Der Überlauf-Demodulator 120 demoduliert den Überlaufteil des Pakets gemäß der Kanalzuweisungs-Information, die von dem vorhergehenden Paket geliefert wird.
Der Verkehrs-Demodulator 114 liefert den demodulierten Verkehrsteil des übertragenen Pakets an den Verkehrs-De-Interleaver 118, wo der Verkehrsteil des Pakets gemäß einem Verkehrskanal-De-Interleaving-Format neu geordnet wird. Das neu geordnete Paket wird an den Verkehrs-Decodierer 122 geliefert, der den Verkehrskanal-Teil des Pakets decodiert und ihn an das Kombinierer-Element 128 liefert. Wenn das Paket volle Rate ist, dann liefert der Demodulator 120 den demodulierten Überlauf-Teil des übertragenen Pakets an den Überlauf-De-Interleaver 124. Der Überlauf-De-Interleaver 124 ordnet die binären Symbole des Überlaufpakets neu und liefert das neu geordnete Überlaufpaket an den Überlauf-Decodierer 126. Der Decodierer 126 decodiert das Überlaufpaket und liefert das decodierte Überlaufpaket an den Kombinierer 128. Der Kombinierer 128 kombiniert das decodierte Verkehrspaket mit dem decodierten Überlaufpaket. Zusätzlich kombiniert der Kombinierer 128 die Paketschätzung mit Paketschätzungen von anderen Fingern, wie oben beschrieben, um eine verbesserte Paketschätzung zu liefern, die an den Benutzer des empfangenden Systems geliefert wird.
Der folgende zu beschreibende Teil der vorliegenden Erfindung sind die verschiedenen Verfahren des Zuweisens der Überlaufkanäle. Diese Zuweisungsoperation wird durch die Zellsteuervorrichtung 40 durchgeführt. Die Zuweisung eines Pools von Kanälen zu Anrufen kann auf eine Vielzahl von Arten vorgesehen werden. Am einfachsten ist eine zufällige Auswahl aus dem Pool. Eine weiterentwickeltere Technik folgt dem Design eines Versuchsverfahrens, das als statistisches Multiplexing bekannt ist. In einem typischen Fall kann jeder Kanal in einem gemeinsamen Pool jedem Anruf auf einer Bedarfszuweisungsbasis zugewiesen werden. Wie oben beschrieben, führt diese allgemeine Strategie zu Systemen und Empfängern, die unnötigerweise komplex sind. Die vorliegende Erfindung offenbart neue Zuweisungsstrategien, welche die Komplexität des gesamten Kommunikationssystems minimieren.
Wie oben angezeigt, ist der übliche Zuweisungsansatz, anzunehmen, dass einer der Kanäle in dem Überlauf-Pool jedem Anruf zugewiesen werden kann. Diese Zuweisungsstrategie ermöglicht, dass die maximale Anzahl von Anrufen den Überlaufkanälen zugewiesen wird. Jedoch erfordert sie auch den komplexesten Empfänger, da der Empfänger vorbereitet werden muss, um eine Information auf einem Verkehrskanal und jedem der Überlaufkanäle zu empfangen. Wenn die Anzahl von Überlaufkanälen variieren kann, müssen Empfänger diese zusätzliche Komplexität berücksichtigen.
In einem alternativen Schema, als Vor-Zuweisung bezeichnet, wird ein vorgegebener Teilsatz von Überlaufkanälen jedem Benutzer bei Beginn des Anrufs vorher zugewiesen. Dann, wenn die Zeit kommt, einen Überlaufkanal diesem Anruf nachher zuzuweisen, wird der zugewiesene Überlaufkanal aus diesem Teilsatz gewählt.
Ein einfacherer Empfänger kann dann verwendet werden, da er zum Demodulieren von Information auf einem begrenzten Satz von Kanälen fähig sein muss. Hybride Schemen sind vorgesehen, wonach ein primärer Pool von Überlaufkanälen für alle Anrufe verfügbar ist, wo aber ein sekundärer Pool von Überlaufkanälen jedem Anruf vorher zugewiesen wird für den Fall, dass ein Überlaufkanal von dem primären Pool nicht verfügbar ist.
Das Folgende sind Ziele und Vorteile der Zuweisungsverfahren der vorliegenden Erfindung:

1. Die Gestaltung von abgestimmten bzw. balanzierten Vor-Zuweisungs-Tabellen.
2. Ein Algorithmus zum Erreichen einer Nach-Zuweisung konsistent mit einer Vor-Zuweisungs-Tabelle.
3. Bestimmung einer optimalen Zuweisungsstrategie basierend auf einer Blockierungswahrscheinlichkeit der verschiedenen Schemen.

Wie oben beschriebene können, wenn ein einzelner Kanal nicht die Informations-Übertragungs-Kapazität hat, ein Paket unterzubringen, zwei oder mehr Kanäle verwendet werden, um dieses Paket zu tragen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein einzelner Verkehrskanal meistens ausreichend, um ein Paket zu tragen, aber gelegentlich sind ein Überlaufkanal oder mehrere Überlaufkanäle erforderlich, um beim Tragen des Pakets zu helfen.
Ein Anruf ist eine Sequenz von Paketen. Wie oben beschrieben, wenn ein Anruf aufgebaut wird, wird ihm die alleinige Benutzung eines einzelnen Verkehrskanal zugewiesen, aber wenn zwei oder mehr Kanäle erforderlich sind, um ein Paket in dem Anruf zu tragen, wird ihm eine temporären Verwendung von zusätzlichen Überlaufkanälen zugewiesen. Ein derartiges Schema wird in der vorliegenden Erfindung als statistisches Multiplexing bezeichnet.
Wie oben beschrieben, gibt es zwei Sätze von Kanälen: einen Satz von Verkehrskanälen und einen Satz von Überlaufkanälen. Wenn ein Anruf aufgebaut wird, wird einer der Verkehrskanäle dauerhaft für die Übertragung der Pakete in diesem Anruf zugewiesen. In dem gelegentlichen Umstand, dass ein Paket in dem Anruf zwei oder mehr Kanäle erfordert, wird das Paket auf dem zugeteilten Verkehrskanal und einem oder mehrerer der Überlaufkanäle übertragen, die temporär diesem Benutzer zugewiesen werden. Wenn ein anderes Paket in dem Anruf zwei oder mehr Kanäle erfordert, wird derselbe Verkehrskanal verwendet, aber möglicherweise wird ein anderer Überlaufkanal verwendet, um den zweiten Teil dieses Pakets zu tragen.
Wenn ein einzelner Verkehrskanal ein Paket trägt, ist der Verkehrskanal aktiv. Wenn ein Paket zwei Kanäle erfordert (einen Verkehrskanal und einen Überlaufkanal), ist der zugewiesene Verkehrskanal superaktiv.
Überlaufkanäle können Anrufen dauerhaft zugewiesen werden (oder äquivalent zu aktiven Verkehrskanälen). Wenn jedoch ein Verkehrskanal selten superaktiv wird, verschwendet diese Lösung eine Kapazität. Zum Beispiel sogar in dem Fall, in dem nur ein Überlaufkanal erforderlich ist, um einen superaktiven Verkehrskanal unterzubringen, führt ein derartiges Schema dazu, dass eine Hälfte der Kanäle als Überlaufkanäle zugewiesen werden. Jedoch sind zu jedem Zeitpunkt die meisten dieser Überlaufkanäle untätig (idle). Stattdessen offenbart die vorliegende Erfindung Verfahren, durch die der Satz von Verkehrskanälen eine relativ geringere Anzahl von Überlaufkanälen gemeinsam benutzt.
Die folgende Erfindung beschreibt Verfahren zum Erreichen dieses Zieles. Eine Anwendung dieser Erfindung betrifft den Downlink-Pfad des Globalstar Satellitenkommunikationssystems niedriger Umlaufbahn, d.h. der Pfad von dem Satelliten zu den mobilen Empfängern. N bezeichnet die Gesamtzahl von Kanälen (Verkehr Überlauf) in der Kommunikationsressource. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist N gleich 128.
Die beispielhaften Ausführungsbeispiele zeigen den spezifischen Fall, in dem N Kanäle in zwei Gruppen fester Größe geteilt werden, die aus n Überlaufkanälen und (N-n) Verkehrskanälen bestehen, obwohl die Ideen einfach erweiterbar sind auf die Fälle, in denen die Größe der Gruppen mit Belastung, Pfadqualität oder jedem anderen Faktor variiert werden kann. In jedem Augenblick sind nur b der (N-n) Verkehrskanäle aktiv. Ferner ist nur ein kleiner Bruchteil der b aktiven Kanäle superaktiv.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass ein superaktiver Verkehrskanal nur einen Überlaufkanal erfordert. Es sollte jedoch realisiert werden, dass die zu diskutierenden Ideen auf den Fall generalisieren, in dem ein Paket zwei oder mehr Überlaufkanäle erfordert.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel gibt es eine vorherige Zuweisung (oder Vor-Zuweisung) von Überlaufkanälen zu aktiven Verkehrskanälen. Diese Zuweisung ist derart, dass jeder Überlaufkanal zu vielen aktiven Verkehrskanälen zugewiesen wird, aber exakt k (k ≤ n) Überlaufkanäle werden jedem aktiven Verkehrskanal zugewiesen. Wenn ein aktiver Verkehrskanal superaktiv wird, wird ein Teil des Pakets, das durch diesen Verkehrskanal übertragen wird, auch durch einen der k vorher zugewiesenen Überlaufkanäle übertragen. Wenn k = n, sind alle der Überlaufkanäle für diesen Zweck verfügbar und die Absicht einer apriori-Zuweisung ist überflüssig. Wenn jedoch k < n, wird die Wahl von Überlaufkanälen für einen gegebenen superaktiven Verkehrskanal durch die Vor-Zuweisung eingeschränkt.
Eine Blockierung tritt auf, wenn die überschüssige Kapazität eines der superaktiven Verkehrskanäle nicht durch die apriori-Zuweisung von Überlaufkanälen gehandhabt werden kann. Der Fall, in dem k = n ist, wird als eine vollständig dynamische Zuweisungsstrategie bezeichnet. Für eine vollständig dynamische Zuweisungsstrategie tritt eine Blockierung nur auf, wenn die Anzahl der superaktiven Verkehrskanäle n übersteigt, so, wenn jeder der b aktiven Kanäle superaktiv ist, mit der Wahrscheinlichkeit p, und wenn diese Ereignisse statistisch unabhängig sind, dann ist die Wahrscheinlichkeit einer Blockierung:
wobei v die Anzahl der Überlaufkanäle ist, die zur Verwendung jedes Benutzers vorgesehen ist.
Wenn k < n, kann eine Blockierung durch die zusätzlichen Einschränkungen verursacht werden, die durch die apriori-Zuweisung von Überlaufkanälen zu aktiven Verkehrskanäle auferlegt werden. Insbesondere, wenn k < n, kann eine Blockierung auftreten, selbst wenn die Anzahl von superaktiven Kanälen geringer als n ist, der Anzahl von Überlaufkanälen. Wenn k < n, ist die obige Formel eine untere Grenze zur Wahrscheinlichkeit der Blockierung.
Um eine Empfängergestaltung zu vereinfachen, ist es am besten, apriori-Zuweisungsstrategien zu finden, in denen k klein ist. Spezifisch ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Zuweisungsstrategie vorzusehen, wodurch, wenn ein Anruf aufgebaut wird, diesem ein Verkehrskanal und ein Satz von k (n > k > 1) Überlaufkanälen vor-zugewiesen wird (auf jedem Satelliten-Downlink). Der Empfänger für diesen Anruf weiß dann, dass, wenn der zugewiesene Verkehrskanal superaktiv wird, die zusätzlichen Daten auf einem dieser k Überlaufkanäle übertragen werden. Die Wahl eines dieser k Überlaufkanäle, die mit den Verkehrskanälen verbunden werden, wird Nach-Zuweisung (post-assignment) genannt.

Ein erstes Verfahren einer Vor-Zuweisung und einer Nach-Zuweisung wird durch das folgende Beispiel dargestellt. In dem Fall von k = 3 und n = 6 werden jedem der Verkehrskanäle drei von sechs Überlaufkanälen vor-zugewiesen. Die Überlaufkanäle werden durch die Buchstaben A, B, C, D, E und F bezeichnet. Für den Moment wird b = 10 aktive Verkehrskanäle angenommen, die durch die Symbole 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 bezeichnet werden. In der Tabelle I wird eine beispielhafte Zuweisung, durch die Überlaufkanäle diesen zehn Verkehrskanälen vor-zugewiesen werden, dargestellt. In dieser Tabelle betreffen die Spalten Überlaufkanäle und die Reihen betreffen Verkehrskanäle. Die k = 3 „1" in einer bestimmten Reihe zeigen die k = 3 Überlaufkanäle, die diesem Verkehrskanal zugewiesen wurden. Zum Beispiel wurden die Überlaufkanäle A, B, und D dem Verkehrskanal 0 zugewiesen. TABELLE I

AKTIVER VERKEHRSKANAL	ÜBERLAUFKANAL
AKTIVER VERKEHRSKANAL	A	B	C	D	E	F
0	1	1	0	1	0	0
1	1	1	0	0	0	1
2	1	0	1	1	0	0
3	1	0	1	0	1	0
4	1	0	0	0	1	1
5	0	1	1	0	1	0
6	0	1	1	0	0	1
7	0	1	0	1	1	0
8	0	0	1	1	0	1
9	0	0	0	1	1	1

Die „Gerechtigkeit" dieser Zuweisung ist in der Tatsache reflektiert, dass es genau r = 5 Verkehrskanäle gibt, die jedem Überlaufkanal zugewiesen werden, und genau l = 2 Verkehrskanäle, die die gemeinsame Zuweisung jedes Paares von Überlaufkanälen gemeinsam benutzen. Verfahren, durch die diese Tabelle und zukünftige Tabellen konstruiert werden, werden hier später beschrieben.
Wenn sechs oder weniger Verkehrskanäle superaktiv werden, kann jedem dieser superaktiven Verkehrskanäle ein eindeutiger Überlaufkanal zugewiesen werden. Wenn zum Beispiel die Kanäle, die zu den Verkehrskanälen 0, 2, 3, 5, 8, 9 gehören, superaktiv werden, ermöglicht die Tabelle I die Nach-Zuweisung von Verkehrskanal zu Überlaufkanal (0, A), (2, C), (3, E), (5, B), (8, D) und (9, F) zu sein. Wenn jedoch die Kanäle, die zu den Verkehrskanälen 0, 1, 3, 5, 8, 9 gehören, superaktiv werden, ermöglicht die Tabelle I die Nach-Zuweisung (0, A), (1, B), (3, C), (5, E), (8, D) und (9, F). Es ist anzumerken, dass in diesem Beispiel die Nach-Zuweisung für den superaktiven Kanal 3 geändert wurde, obwohl er in beiden Sätzen superaktiv war.
Zusammenfassend gibt es für die Vor-Zuweisung, die in der Tabelle I beschrieben wird, keine Blockierung, es sei denn, die Anzahl superaktiver Kanäle übersteigt die Anzahl der Überlaufkanäle. Somit arbeitet auf diese Weise diese Zuweisung genauso wie die vollständig dynamische Zuweisungsstrategie und die oben gegebene Formel für eine Blockierung trifft in diesem Fall zu. Dennoch ist der Empfänger einfacher, da nur einer von drei möglichen Überlaufkanälen mit einem bestimmten Verkehrskanal verbunden werden kann.
Wenn jedem aktivem Verkehrskanal drei von sechs Überlaufkanälen zugewiesen werden, gibt es keinen Fall, in dem eine Vor-Zuweisung von Überlaufkanälen zu aktiven Verkehrskanälen führt, die mehr als zehn aktive Verkehrskanäle ermöglichen würde, und keine Blockierung mit sechs superaktiven Kanälen haben würde. Zur Darstellung wird der Fall betrachtet, in dem jedem aktiven Kanal k von n Überlaufkanälen vor-zugewiesen werden. Eine obere Grenze der Anzahl von aktiven Kanälen b wird gesucht derart, dass kein Überlauf auftritt, wenn n oder weniger aktive Kanäle superaktiv sind. Für jede Zuweisungs-Tabelle mit b Reihen, n Spalten und k 1 er pro Reihe gibt es insgesamt (kb) 1er und ((n-k) b) 0er in der gesamten Tabelle. Somit ist die durchschnittliche Anzahl von 0 pro Spalte dann ((n-k) b)/n. Für keine Blockierung mit n superaktiven Kanälen ist die maximale Anzahl von 0 in jeder Spalte (n-1). Da das Maximum größer oder gleich zu dem Durchschnitt sein muss, ((n-k) b)/n < (n-1). Ein Auflösen nach b führt zu der folgenden oberen Grenze: b ≤ n(n-1)/(n-k). (4)
Allgemeiner und durch ähnliches Argument gilt, dass, wenn es keinen Überlauf geben soll oder wenn weniger aktive Kanäle superaktiv sind für 0 ≤ a ≤ n-k-1, dann muss b die Ungleichheit erfüllen
Zurück zu dem Fall von a = 0 oder k = 3 wird die Gleichung 5 b ≤ n(n-1)/(n-3). (6)

Es sollte angemerkt werden, dass für den speziellen Fall von n = 6 die rechte Seite der Gleichung 6 gleich der Ganzzahl 10 ist. Somit hat die in der Tabelle I gegebene Abbildung (mapping) einen Wert von b = 10, was gleich dieser oberen Grenze ist. Interessanterweise ist die rechte Seite der Gleichung 6 ebenso eine Ganzzahl für den Fall von n = 9, was die obere Grenze b ≤ 12 liefert. Eine Zuweisung mit n = 9 Überlaufkanälen, die ermöglicht, dass neun von zwölf aktiven Verkehrskanälen superaktiv werden ohne eine Blockierung, wird im Folgenden in der Tabelle 2 gegeben. TABELLE II

AKTIVER VERKEHRSKANAL	ÜBERLAUFKANAL
AKTIVER VERKEHRSKANAL	A	B	C	D	E	F	G	H	I
0	1	1	1	0	0	0	0	0	0
₁	1	0	0	1	1	0	0	0	0
2	1	0	0	0	0	1	0	1	0
3	1	0	0	0	0	0	1	0	1
4	0	1	0	1	0	0	0	0	1
5	0	1	0	0	1	1	0	0	0
6	0	1	0	0	0	0	1	1	0
7	0	0	1	1	0	0	0	1	0
8	0	0	1	0	1	0	1	0	0
9	0	0	1	0	0	1	0	0	1
10	0	0	0	1	0	1	1	0	0
11	0	0	0	0	1	0	0	1	1

Nun zurück zu dem Fall von n = 6 Überlaufkanälen wird angenommen, dass es wünschenswert ist, die doppelte Anzahl von aktiven Verkehrskanälen aufzunehmen, das heißt, b = 20 aktive Verkehrskanäle. Wenn es erforderlich ist, B = 20 zu erreichen, ohne die Anzahl der Überlaufkanäle zu erhöhen, kann die Vor-Zuweisung verwendet werden, die in der Tabelle III gezeigt wird. Es sollte angemerkt werden, dass die Zuweisung für die ersten zehn Kanäle dieselbe ist wie in der Tabelle I, somit kann diese Zuweisung als eine verschachtelte (nested) Strategie bezeichnet werden. Eine verschachtelte Strategie kann verwendet werden, um eine Tabelle für eine größere Anzahl von Verkehrskanälen zu erzeugen. Dabei wird zuerst eine Vor-Zuweisungs-Tabelle für eine bestimmte Anzahl von aktiven Verkehrskanälen erzeugt und dann werden aktivere Verkehrskanäle hinzugefügt, ohne die Vor-Zuweisung für den ursprünglichen Satz zu ändern. TABELLE III

AKTIVER VERKEHRSKANAL	ÜBERLAUFKANAL
AKTIVER VERKEHRSKANAL	A	B	C	D	E	F
0	1	1	0	1	0	0
1	1	1	0	0	0	1
2	1	0	1	1	0	0
3	1	0	1	0	1	0
4	1	0	0	0	1	1
5	0	1	1	0	1	0
6	0	1	1	0	0	1
7	0	1	0	1	1	0
8	0	0	1	1	0	1
9	0	0	0	1	1	1
10	1	1	1	0	0	0
11	1	1	0	0	1	0
12	1	0	1	0	0	1
13	1	0	0	1	1	0
14	1	0	0	1	0	1
15	0	1	1	1	0	0
16	0	1	0	1	0	1
17	0	1	0	0	1	1
18	0	0	1	0	1	1
19	0	0	1	1	1	0

Die „Gerechtigkeit" der in der Tabelle III gegebenen Vor-Zuweisung ist in der Tatsache reflektiert, dass nun genau r = 10 Verkehrskanäle zu jedem Überlaufkanal zugewiesen werden und es genau l = 4 Verkehrskanäle gibt, welche die gemeinsame Zuweisung jedes Paares von Overhead-Kanälen gemeinsam benutzen.
Jedoch kann in diesem Fall diese neue Zuweisung nicht jeden Satz von sechs superaktiven Kanäle aufnehmen. Wenn zum Beispiel die Kanäle, die den aktiven Verkehrskanälen, 9, 15, 16, 17, 18 und 19 zugewiesen werden, zugewiesen hat. Das heißt, es sind höchstens fünf Überlaufkanäle für diese sechs superaktiven Kanäle verfügbar. Das Verhältnis von Fällen von sechs superaktiven Kanälen, die durch diese Zuweisung nicht aufgenommen werden können, ist:
wobei C 1 / 5 die Anzahl von Kombinationen von s-aus-t anzeigt. Es ist jedoch zutreffend, dass diese neue Zuweisung jeden Satz von fünf oder weniger superaktiven Kanäle aufnimmt.
Wie oben diskutiert, ist ein Verfahren, um mehr aktive Verkehrskanäle aufzunehmen, die Anforderung hinsichtlich einer Blockierung abzumildern. Ein weiteres Verfahren ist, die Anzahl der Überlaufkanäle zu erhöhen. Die vorliegende Erfindung beschreibt Verfahren, durch die beide Ansätze verfolgt werden.
Ein einfaches Verfahren zur Aufnahme von zwanzig aktiven Verkehrskanälen auf eine Weise, dass keine Blockierung auftritt, wenn sechs oder weniger aktive Verkehrskanäle superaktiv werden, ist, zwölf Überlaufkanäle zu verwenden und eine Zuweisung wie in der Tabelle I zu verwenden, um die ersten zehn Verkehrskanäle den ersten sechs Überlaufkanälen zuzuweisen und dann diese Zuweisung zu verwenden, um die letzten zehn Verkehrskanäle den letzten sechs Überlaufkanälen zuzuweisen. Dies ist ein weiteres Beispiel einer verschachtelten Strategie.
Einige Verfahren existieren, um Überlaufkanäle superaktiven Verkehrskanälen nach-zuzuweisen, konsistent mit einer gegebenen Vor-Zuweisungs-Tabelle. Zurück zu der Gestaltung der Vor-Zuweisungs-Tabellen wird eine Zuweisungs-Tabelle für n Überlaufkanäle als voll bezeichnet, wenn ihre Reihen aus allen Vektoren mit genau k 1er bestehen. Ein Beispiel einer derartigen vollen Zuweisungs-Tabelle wird in der Tabelle 2 für den Fall von sechs Überlaufkanälen gegeben. Aus dem Obigen nimmt eine volle Zuweisungs-Tabelle b = C v / k aktive Kanäle auf. Die Anzahl von aktiven Kanälen, die durch eine volle Zuweisungs-Tabelle mit n Überlaufkanälen aufgenommen werden können, wird in Tabelle IV angegeben. TABELLE IV Parameter für volle Zuweisungs-Tabelle (k = 3)

Anzahl von Überlaufkanälen, n 6 7 8 9

Anzahl von aktiven Kanälen, b 20 35 56 84 120
Da es insgesamt 128 Kanäle gibt, die in einem Globalstar-System verfügbar sind, wenn eine volle Zuweisungs-Tabelle verwendet würde, können 118 aktive Verkehrskanäle mit zehn Überlaufkanälen aufgenommen werden.
Für eine volle Zuweisungs-Tabelle wird jeder Satz von i Überlaufkanälen genau C v-1 / k-1 aktiven Verkehrskanälen zugewiesen, wobei i = 1, 2, ..., k. Zum Beispiel hat für den Fall von k = 3 eine volle Zuweisungs-Tabelle die Eigenschaften:

1. Jeder Überlaufkanal wird genau C v-1 / 3 aktiven Verkehrskanälen zugewiesen.
2. Jedes Paar von Überlaufkanälen wird genau C v-2 / 1 = v-1 aktiven Verkehrskanälen zugewiesen.
3. Jedes Triplett von Überlaufkanälen wird genau C v-1 / 0 = 1 aktiven Verkehrskanälen zugewiesen.

Ähnlich gibt es für eine volle Zuweisungs-Tabelle für jeden Satz von i Überlaufkanälen, wobei i = 1, 2, ..., n-k, genau C v-1 / k aktive Verkehrskanäle, die keinem der Überlaufkanäle in dem Satz zugewiesen sind. Zum Beispiel für die volle Zuweisungs-Tabelle von Tabelle II mit n = 6 und k = 3,

1. Jeder einzelne Überlaufkanal wird nicht C 6-1 / 3 = 10 aktiven Verkehrskanälen zugewiesen.
2. Jedes Paar von Überlaufkanälen hat C 6-2 / 3 = 4 aktive Verkehrskanäle, die keinem der Überlaufkanäle in diesem Paar zugewiesen sind.
3. Jedes Triplett von Überlaufkanälen hat C 6-2 / 3 = 1 aktive Verkehrskanäle, die keinem der Überlaufkanäle in diesem Triplett zugewiesen sind.

Wenn die Blockierungswahrscheinlichkeit für eine volle Zuweisung zu hoch ist, können Reihen aus der vollen Zuweisungs-Tabelle eliminiert werden. Das Resultat ist eine Zuweisungs-Tabelle, die weniger aktive Verkehrskanäle aufnehmen kann, aber eine bessere Blockierungsleistung hat. Der Prozess der Eliminierung noch weiterer Reihen kann wiederholt werden, um an einer anderen Tabelle anzukommen, die wiederum noch weniger aktive Verkehrskanäle aufnehmen kann, aber eine noch bessere Blockierungsleistung hat. Diese Tabellen werden als verschachtelt betrachtet, da die Reihen einer kleineren Tabelle in diesem Satz von Tabellen ein Teilsatz der Reihen in einer größeren Tabelle in diesem Tabellenverzeichnis sind.
Ein Satz verschachtelter Zuweisungs-Tabellen ist für verschiedene Anwendungen geeignet. Wenn der Verkehr gering ist, wird die kleinste Zuweisungs-Tabelle in diesem Satz verwendet, welche die Anzahl von aktiven Verkehrskanäle aufnimmt. Wenn der Verkehr bis zu dem Punkt zunimmt, wo die Anzahl von aktiven Verkehrskanälen die maximale Anzahl für die fragliche Zuweisungs-Tabelle übersteigt, wird eine neue Zuweisungs-Tabelle in dem verschachtelten Satz von Tabellen angenommen, welche die größere Anzahl von aktiven Verkehrskanäle aufnehmen kann, die aber ermöglicht, dass die vorhandenen Anrufe ihre ursprüngliche Überlaufkanal-Zuweisung behalten. Wenn nicht-verschachtelte Tabellen verwendet werden, muss die Zuweisung von Überlaufkanälen für einen Anruf mitten in einem Anruf geändert werden.
Allgemeine Verfahren zur Gestaltung von Vor-Zuweisungs-Tabellen werden nun offenbart, obwohl einfach abzuleitende alternative Techniken existieren. Das hier betrachtete Verfahren setzt die Theorie von ausgeglichenen unvollständigen Block-Gestaltungen zur Gestaltung dieser Tabellen ein. In der Terminologie der Block-Gestaltungen werden die Überlaufkanäle als Objekte bezeichnet und die aktiven Verkehrskanäle werden als Blöcke bezeichnet. Eine Block-Gestaltung ist eine Anordnung von n Objekten in b Blöcken, die bestimmte Regeln haben hinsichtlich des Auftretens von Objekten und Paaren von Objekten. Eine ausgeglichene unvollständige Block-Gestaltung mit den Parametern (b, n, r, k, l) ist eine Block-Gestaltung derart, dass:

1. Jeder Block enthält dieselbe Anzahl, k, von Objekten.
2. Jedes Objekt tritt in derselben Anzahl, r, von Blöcken auf.
3. Jedes Paar von eindeutigen Objekten tritt in derselben Anzahl, I, von Blöcken auf.

Eine Zuweisungs-Tabelle basierend auf einer ausgeglichenen unvollständigen Block-Gestaltung ist eine Matrix b Reihen mal n Spalten von 0 und 1 mit einer 1 in der i-ten Reihe und j-ten Spalte, wenn und nur wenn das j-te Objekt in dem i-ten Block auftritt. Es gibt zwei Relationen auf den fünf Parametern, die einfach verifiziert werden: bk = nr, und (7) r(k-1) = l(n-1). (8)
Die Gleichung 7 resultiert durch Zählen der Anzahl von 1 in einer Zuweisungs-Tabelle zuerst nach Reihen und dann nach Spalten. Die Gleichung 8 resultiert durch Zählen von Paaren von 1 in den Reihen einer Zuweisungs-Tabelle, erstens durch anmerken, dass es in jeder Spalte r 1er gibt und jedes kann mit k-1 anderen 1ern paarweise angeordnet werden, und alternativ, dass die 1er in jeder Spalte mit den 1ern in einer der (n-1) anderen Spalten an genau I Stellen übereinstimmen.
Der spezielle Fall von k = 3 hat besondere Aufmerksamkeit empfangen und eine ausgeglichene unvollständige Block-Gestaltung mit k = 3 wird als dreifaches bzw. Triple-System bezeichnet. Es ist anzumerken, dass ein Triple-System einer Zuweisungs-Tabelle entspricht, in der jedem aktiven Verkehrs kanal genau k = 3 Überlaufkanäle zugewiesen werden. Für ein Triple-System können die obigen Gleichungen erneut angeführt werden: r = l(n-1)/2, und (9) b = ln(n-1)/6 (10)
Somit sind notwendige Bedingungen, damit ein Triple-System existiert: l(n-1) = 0 modulo 2 (11) ln(n-1) = 0 modulo 6 (12)
Diese letzten zwei Kongruenzen sind beide erforderlich und ausreichend für die Existenz eines (n, b, r, k = 3, l) Triple-Systems.
Es sollte angemerkt werden, dass für alle Werte von n ≥ 3 die volle Zuweisungs-Tabelle für k = 3 ein Triple-System mit b = C v / 3 und l = (n-2) liefert. Ferner müssen alle Zuweisungs-Tabellen basierend auf einem Triple-System in einer dieser Gestaltungen verschachtelt sein.
Der spezielle Fall eines Triple-Systems, wenn l = 1, wird als ein Steiner-Triple-System bezeichnet. Für ein Steiner-Triple-System reduzieren sich die obigen Kongruenzen auf: n = 1 oder 3 modulo 6, so dass nicht alle Werte von n für Steiner-Systeme verwendet werden können.

Die Verfahren für das Konstruieren von Block-Gestaltungen fallen in zwei breite Kategorien: rekursiv und direkt. Das rekursive Verfahren ist eine Art des Konstruierens von Gestaltungen von kleineren ausgehend, während das direkte Verfahren die Konstruktion für spezielle Werte der Parameter ermöglicht. Die meisten der direkten Verfahren verwenden spezielle Eigenschaften von finiten Feldern oder Kongruenzen. Ein Beispiel des direkten Verfahrens ist eine Zuweisungs-Tabelle basierend auf einer (b = 35, n = 15, r = 7, k = 3, l = 1) Gestaltung, die aus unterschiedlichen Sätzen konstruiert wird, die unten in der Tabelle V gegeben werden. TABELLE V

AKTIVER VERKEHRS KANAL	ÜBERLAUFKANAL
AKTIVER VERKEHRS KANAL	A	B	C	D	E	F	G	H	I	_J	K	L	M	N	O
0	1	1	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
1	0	1	1	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0
2	0	0	1	1	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0
3	0	0	0	1	1	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0
4	0	0	0	0	1	1	0	0	1	0	0	0	0	0	0
5	0	0	0	0	0	1	1	0	0	1	0	0	0	0	0
6	0	0	0	0	0	0	1	1	0	0	1	0	0	0	0
7	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0	0	1	0	0	0
8	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0	0	1	0	0
9	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0	0	1	0
10	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0	0	1
11	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0	0
12	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0
13	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1
14	1	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1
15	1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	1	0
16	0	1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	1
17	1	0	1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0
18	0	1	0	1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0
19	0	0	1	0	1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0
20	0	0	0	1	0	1	0	0	0	0	0	0	1	0	0
21	0	0	0	0	1	0	1	0	0	0	0	0	0	1	0
22	0	0	0	0	0	1	0	1	0	0	0	0	0	0	1
23	1	0	0	0	0	0	1	0	1	0	0	0	0	0	0
24	0	1	0	0	0	0	0	1	0	1	0	0	0	0	0
25	0	0	1	0	0	0	0	0	1	0	1	0	0	0	0
26	0	0	0	1	0	0	0	0	0	1	0	1	0	0	0
27	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	1	0	1	0	0
28	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	1	0	1	0
29	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	1	0	1
30	1	0	0	0	0	1	0	0	0	0	1	0	0	0	0
31	0	1	0	0	0	0	1	0	0	0	0	1	0	0	0
32	0	0	1	0	0	0	0	1	0	0	0	0	1	0	0
33	0	0	0	1	0	0	0	0	1	0	0	0	0	1	0
34	0	0	0	0	1	0	0	0	0	1	0	0	0	0	1

Unter Bezugnahme auf Tabelle 5 sind die Reihen 2 bis 14 zyklische Permutationen von Reihe 1; die Reihen 16 bis 29 sind zyklische Permutationen von Reihe 15; und die Reihen 31 bis 34 sind zyklische Permutationen von Reihe 30.
Das Folgende ist ein Verfahren zum Schätzen der Wahrscheinlichkeit einer Blockierung für einen superaktiven Verkehrskanal für die Vor-Zuweisungs- und Nach-Zuweisungs-Verfahren, die oben beschrieben werden. Ein bestimmter superaktiver Verkehrskanal wird blockiert, wenn dem bestimmten superaktiven Verkehrskanal kein Überlaufkanal in dem Nach-Zuweisungs-Prozess zugewiesen werden kann. Es wird angenommen, dass es b aktive Verkehrskanäle, n Überlaufkanäle gibt und dass jedem aktiven Verkehrskanal k (von n) Überlaufkanäle vor-zugewiesen sind. Wenn A der Fall ist, dass genau j, 0 ≤ j ≤ b, der b Verkehrs-Teilkanäle superaktiv sind und unter der Annahme, dass die Statistiken, die diesen Fall beschreiben, binomial sind: d.h.
wobei
den binomialen Koeffizienten „b wähle" bezeichnet.
B_i wird als das Ereignis definiert, dass der bestimmte superaktive Verkehrskanal, an dem wir interessiert sind, der i-te superaktive Verkehrskanal ist, der in dem Nach-Zuweisungs-Prozess zuzuweisen ist. Es wird angenommen, dass, angenommen, dass es j superaktive zuzuweisende Verkehrskanäle gibt, der von Interesse genauso wahrscheinlich „einen Platz in der Reihe" (von 1 bis j) in dem Nach-Zuweisungs-Prozess hat. Mathematisch kann dies angegeben werden als: Pr{Bi|Aj} = 1/j, i = 1, 2, ...,j. (14)
Schließlich kann eine vereinfachende Annahme über die Vor-Zuweisungs-Tabelle gemacht werden. Es wird angenommen, dass die Vor-Zuweisung derart ist, dass, wenn eine Nach-Zuweisung für einen superaktiven Verkehrskanal gemacht werden soll, sie genauso wahrscheinlich einem der n Überlaufkanäle zugewiesen wird. Ein Fall, in dem diese Annahme gültig ist, ist, wenn die Reihen der Vor-Zuweisungs-Tabelle zufällig und mit gleicher Wahrscheinlichkeit gewählt werden (von den
möglichen Arten der Auswahl von Reihen mit k 1ern und (n-k) 0ern). Es sollte angemerkt werden, dass bestimmte ausgeglichene bzw. balanzierte deterministische Zuweisungen ebenso zu dieser Bedingung führen können.
Unter diesen Annahmen kann die Wahrscheinlichkeit einer Blockierung (blockage), als Pr{blockage} bezeichnet, für jeden bestimmten superaktiven Verkehrskanal berechnet werden. Diese Berechnung wird durchgeführt durch Konditionieren auf den Ereignissen A_j und B_i und dann durch Mittelwertbildung über diese Ereignisse. Das heißt
wobei die Tatsache verwendet wurde, dass Pr{blockage | A_j, B_i} = Pr{blockage | B_j}.
Unter Bezugnahme auf das Zustandsdiagramm, das in der 9 gezeigt wird, das den Fall betrifft, in dem der fragliche superaktive Verkehrskanal der i-te in der Reihe ist, der nach-zuzuweisen ist. Die Abzweige sind mit Wahrscheinlichkeiten bezeichnet und der Index der Zustände bezieht sich darauf, wie viele der Überlauf-Teilkanäle des fraglichen superaktiven Verkehrs-Teilkanals verbraucht wurden durch ihre Nach-Zuweisung zu anderen super aktiven Verkehrskanälen, die vor diesem in dem Nach-Zuweisungs-Prozess sind.
Unter der Annahme, dass i > 1, und beginnend in Zustand S(0) wird der erste superaktive Verkehrsteilkanal nach-zugewiesen. Mit der Wahrscheinlichkeit (k/n) wird einer der k Überlaufkanäle des fraglichen superaktiven Verkehrskanals zugewiesen und mit der Wahrscheinlichkeit 1-(k/n) wird nicht einer der Überlaufkanäle zugewiesen. In dem ersten Fall ist es in dem Zustand S(1), wo das „1" anzeigt, dass einer der k Überlaufkanäle unseres superaktiven Verkehrskanals bereits zugewiesen wurde, während in dem letzten Fall es in dem Zustand S(0) bleibt. Unter der Annahme, dass i > 2, geht der Prozess dann weiter, um den nächsten superaktiven Verkehrskanal nachzuzuweisen. Dies geht auf diese Weise weiter, bis alle i-1 superaktiven Verkehrskanäle, die vor dem in Frage kommenden sind, nach-zugewiesen sind.
Die fragliche Wahrscheinlichkeit, Pr{blockage | B_i), wird durch die bedingte Wahrscheinlichkeit gegeben: Pr{blockage | Bi} = Pr{state = S(k) zur Zeit i-1 | state = S(0) zur Zeit 0}. (17)
Die Wahrscheinlichkeit der Gleichung 17 kann durch einen Generatorfunktionsansatz erlangt werden durch zusätzliches Bezeichnen jedes Vorwärtspfads durch Z I und jedes Pfads, der nicht vorwärts weitergeht, durch Z. Die Generatorfunktion T(Z, I) kann geschrieben werden als:
Die Wahrscheinlichkeit einer Blockierung wird dann gegeben als:
was berechnet werden kann.
Die obige Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele ist vorgesehen, um Fachleuten zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung herzustellen oder zu verwenden. Die verschiedenen Modifikationen dieser Ausführungsbeispiele sind für Fachleute offensichtlich und die generischen Prinzipien, die hier definiert werden, können auf andere Ausführungsbeispiele angewendet werden ohne die Verwendung der erfinderischen Fähigkeit. Somit soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hier gezeigten Ausführungsbeispiele begrenzt werden, sondern soll dem weitesten Umfang entsprechen konsistent mit den Prinzipien und neuen Merkmalen, die hier offenbart werden.

Claims

Eine Vorrichtung zum Senden eines Variabel-Ratenpakets von Datensymbolen, das eine variable Anzahl der Datensymbole aufweist, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: Kanalpaketbildungsmittel (22, 24) zum Empfangen des Variabel-Ratenpakets und wenn die Anzahl der Datensymbole einen Schwellenwert überschreitet, Aufteilen des Variabel-Ratenpakets in ein Verkehrspaket und mindestens ein Überlaufpaket; Übertragungsmittel (30 bis 36) zum Senden des Variabel-Ratenpakets auf einem Verkehrskanal, wenn die Anzahl der Datensymbole unter dem Schwellenwert liegt und zum Senden des Verkehrspakets auf dem Verkehrskanal und des mindestens einen Überlaufpakets auf mindestens einen Überlaufkanal, wenn die Anzahl der Datensymbole den Schwellenwert überschreitet, wobei jeder der mindestens einen Überlaufkanäle orthogonal ist zu dem Verkehrskanal.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Übertragungsmittel (30 bis 36) Folgendes aufweisen: Modulationsmittel (30, 32) zum Modulieren des Variabel-Ratenpakets um das Variabel-Ratenpaket auf dem Verkehrskanal vorzusehen gemäß einem ersten Spreizspektrummodulationsformat, wenn die Anzahl der Datensymbole unter dem Schwellenwert liegt, und zum Modulieren des Verkehrspakets, um das Verkehrspaket auf dem Verkehrskanal gemäß dem ersten Spreizspektrummodulationsformat vorzusehen, und zum Modulieren des mindestens einen Überlaufpakets gemäß einem zweiten Spreizspektrummodulationsformat, um das mindestens eine Überlaufpaket auf den mindestens einen Überlaufkanal vorzusehen, wenn die Zahl der Datensymbole den Schwellenwert überschreitet, wobei das erste Spreizspektrummodulationsformat orthogonal ist zu dem zweiten Spreizspektrummodulationsformat; und Sendermittel (34) zum Hochkonvertieren und Verstärken des Variabel-Ratenpakets, wenn die Anzahl der Datensymbole unter dem Schwellen wert liegt, und zum Aufwärtskonvertieren und Verstärken des Verkehrspakets und des mindestens einen Überlaufpakets, wenn die Zahl der Datensymbole den Schwellenwert überschreitet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, das weiterhin Überlaufkanalsignalisierungsmittel aufweist zum Senden eines Signals, das mindestens einen Überlaufkanal identifiziert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kanalpaketbildungsmittel (22, 24) Mittel aufweisen zum Empfang eines Signals anzeigend für den mindestens einen Überlaufkanal, und zum Kombinieren des Signals anzeigend für den mindestens einen Überlaufkanal und des Verkehrspakets.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kanalpaketbildungsmittel (22, 24) Mittel aufweisen zum Empfangen eines Signals anzeigend für den mindestens einen Überlaufkanal für ein nachfolgendes Variabel-Ratenpaket und zum Kombinieren eines Signals anzeigend für den mindestens einen Überlaufkanal für ein nachfolgendes Variabel-Ratenpaket und des Verkehrspakets.
Vorrichtung nach Anspruch 1, das weiterhin Variabel-Ratenvocodermittel (20) aufweist zum Empfangen von Sprachabtastungen und zum Komprimieren der Sprachabtastungen gemäß einem Variabel-Ratenvocoderformat um das Variabel-Ratenpaket vorzusehen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, das weiterhin Codiermittel (26) aufweist, angeordnet zwischen den Variabel-Ratenvocodermitteln (20) und den Übertragungsmitteln (30 bis 36) zum Fehlerkorrekturcodieren des Variabel-Ratenpakets.
Vorrichtung nach Anspruch 7, das weiterhin Interleaver bzw. Verschachtelermittel (28) aufweist, und zwar angeordnet zwischen den Codiermit teln (26) und den Übertragungsmitteln (30 bis 36) zum Neuordnen des Variabel-Ratenpakets.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Variabel-Ratenvocodermittel weiterhin zum Komprimieren der Sprachabtastungen dienen, und zwar gemäß einem zweiten Variabel-Ratenvocoderformat, um ein alternatives Variabel-Ratenpaket vorzusehen, und wobei die Kanalpaketbildungsmittel (22, 24) weiterhin dienen zum Auswählen eines Variabel-Ratenpakets für die Übertragung, und zwar von dem Variabel-Ratenpaket und dem alternativen Variabel-Ratenpaket.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin Zellsteuermittel (40) aufweist zum Vorsehen eines Überlaufkanalverfügbarkeitssignals und wobei die Kanalpaketbildungsmittel (22, 24) ansprechend sind auf das Verkehrskanalverfügbarkeitssignal.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Überlaufkanal ausgewählt wird, basierend auf einem statistischen Multiplexieren des mindestens einen Überlaufkanals.
Ein Verfahren zum Senden eines Variabel-Ratenpakets von Datensymbolen, das eine variable Anzahl der Datensymbole aufweist, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Empfangen (20) des Variabel-Ratenpakets; Splitten bzw. Aufteilen (28) des Variabel-Ratenpakets in ein Verkehrspaket und mindestens ein Überlaufpaket, wenn die Anzahl der Datensymbole einen Schwellenwert überschreitet; Senden (30, 34) des Variabel-Ratenpakets auf einem Verkehrskanal, wenn die Anzahl der Datensymbole unter dem Schwellenwert liegt; und Senden (32, 34) des Verkehrspakets auf dem Verkehrskanal und des mindestens einen Überlaufpakets auf mindestens einem Überlaufkanal, wenn die Anzahl der Datensymbole den Schwellenwert überschreitet, wobei jeder der mindestens einen Überlaufkanäle orthogonal ist zu dem Verkehrskanal.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Senden (30 bis 34) des Verkehrspakets auf dem Verkehrskanal und das mindestens eine Überlaufpaket auf dem mindestens einen Überlaufkanal Folgendes aufweist: Modulieren (30, 32) des Verkehrspakets, um das Verkehrspaket auf dem Verkehrskanal vorzusehen gemäß dem ersten Spreizspektrummodulationsformat; und Modulieren (30, 32) des mindestens einen Überlaufpakets gemäß einem zweiten Spreizspektrummodulationsformat, um das mindestens eine Überlaufpaket auf dem mindestens einen Überlaufkanal vorzusehen, wobei das erste Spreizspektrummodulationsformat orthogonal ist zu dem zweiten Spreizspektrummodulationsformat; Hochkonvertieren (34) des Verkehrspakets und des mindestens einen Überlaufpakets, wenn die Anzahl der Datensymbole den Schwellenwert überschreitet; und Verstärken (34) des Verkehrspakets und des mindestens einen Überlaufpakets, wenn die Anzahl der Datensymbole den Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin das Senden eines Signals, das den mindestens einen Überlaufkanal identifiziert, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin das Kombinieren des Signals anzeigend für den mindestens einen Überlaufkanal mit dem Verkehrspaket aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin das Kombinieren eines Signals anzeigend für den mindestens einen Überlaufkanal für ein nachfolgendes Variabel-Ratenpaket und das Verkehrspaket aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin Folgendes aufweist: Empfangen (20) von Sprachabtastungen; und Komprimieren (20) der Sprachabtastungen gemäß einem variablen Ratenvocoderformat um das Variabel-Ratenpaket vorzusehen.
Verfahren nach Anspruch 17, das weiterhin Fehlerkorrekturcodierung des Variabel-Ratenpakets aufweist.
Verfahren nach Anspruch 18, das weiterhin das Neuordnen (28) des Variabel-Ratenpakets aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Komprimieren (20) der Sprachabtastungen weiterhin das Komprimieren der Sprachabtastungen gemäß einem zweiten Variabel-Ratenvocoderformat aufweist, um ein alternatives Variables-Ratenpaket vorzusehen.
Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin das Vorsehen (40) eines Überlaufkanalverfügbarkeitsignals aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, wobei der mindestens eine Überlaufkanal ausgewählt wird, basierend auf einem statistischen Multiplexing des mindestens einen Überlaufkanals.
Ein System zum Senden eines Variabel-Ratenpakets von Datensymbolen, wobei das System Folgendes aufweist: einen Interleaver bzw. Verschachteler (28) mit einem Eingang und einem ersten Ausgang zum Ausgeben des Variabel-Ratenpakets, wenn die Anzahl der Datensymbole in dem Variabel-Ratenpaket geringer ist als eine Schwelle und zum Ausgeben eines ersten Teils des Variabel-Ratenpakets, wenn die Anzahl der Datensymbole in dem Paket größer ist als die Schwelle, und einem zweiten Ausgang zum Ausgeben eines zweiten Teils des Variabel-Ratenpakets, wenn die Anzahl der Datensymbole in dem Variabel-Ratenpaket größer ist als die Schwelle; einen ersten Modulator (30) mit einem Eingang, der an den ersten Ausgang des Interleavers (28) gekoppelt ist, und mit einem Ausgang; einen zweiten Modulator (32) mit einem Eingang gekoppelt an den zweiten Ausgang des Interleavers (28) und mit einem Ausgang.
System nach Anspruch 23, das weiterhin eine Variabel-Ratendatenquelle (20) mit einem Eingang und mit einem Ausgang, gekoppelt an den Interleaver (28) aufweist.
System nach Anspruch 24, das weiterhin ein Auswahlelement (22), angeordnet zwischen der Variabel-Ratendatenquelle (20) und dem Interleaver (28) aufweist, und zwar mit einem Eingang, gekoppelt an dem Ausgang der Variabel-Ratendatenquelle (20) und mit einem Ausgang, gekoppelt an den Eingang des Interleavers (28).
System nach Anspruch 25, wobei das Auswahlelement (22) einen zweiten Eingang hat, und das System weiterhin ein Zellsteuerelement (40) aufweist, mit einem Ausgang, gekoppelt an den zweiten Eingang des Auswahlelements (28).
System nach einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei der Ausgang des zweiten Modulators abhängig ist von einer Verfügbarkeit des mindestens einen Überlaufkanals.
Eine Vorrichtung zum Empfangen eines Variabel-Ratenpakets von Datensymbolen, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: Verkehrsdemodulationsmittel (54, 74, 94, 114) zum Demodulieren eines empfangenen Verkehrspakets gemäß einem Verkehrdemodulationsformat um ein demoduliertes Verkehrspaket vorzusehen; mindestens ein Überlaufdemodulationsmittel (55, 78, 96, 120) zum Demodulieren eines empfangenen Überlaufpakets gemäß einem Überlaufdemodulationsformat, um mindestens ein demoduliertes Überlaufpaket vorzusehen, wobei das Überlaufdemodulationsformat orthogonal ist zu dem Verkehrdemodulationsformat; und Kombinierungsmittel (60, 84, 102, 128) zum Kombinieren des demodulierten Verkehrspakets und des mindestens einen demodulierten Überlaufpakets, um das Variabel-Ratenpaket vorzusehen.
Vorrichtung nach Anspruch 28, das weiterhin Decodiermittel (58, 82, 99, 101, 122, 126) aufweist, angeordnet zwischen den Verkehrsdemodulatormitteln (54, 74, 94, 114) und den Kombinierermitteln (60, 84, 102, 128) zum Auswählen eines demodulierten Überlaufpakets von dem mindestens einen demodulierten Überlaufpaket.
Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei die Decoder bzw. Decodiermittel (58, 82, 99, 101, 122, 126) das demodulierte Verkehrspaket und jedes der mindestens einen demodulierten Überlaufpakete kombiniert, und jede Kombination decodiert, um ein ausgewähltes Überlaufpaket zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei die Decodiermittel (58, 82, 99, 101, 122, 126) das Verkehrspaket decodieren, um ein Überlaufkanalidentifikationssignal zu bestimmen, und wobei die mindestens einen Überlaufdemodulationsmittel (55, 74, 94, 114) ansprechend sind auf das Überlaufkanalidentifikationssignal.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 31, wobei die Kombinierermittel (60, 84, 102, 128) betriebsmäßig das Variabel-Ratenpaket gemäß statistischen Multiplexen von Datenpaketen auf Überlaufkanäle vorsieht.