BR9812317B1

BR9812317B1 - estrutura de canal para sistemas de comunicação.

Info

Publication number: BR9812317B1
Application number: BRPI9812317-3A
Authority: BR
Inventors: Ramin Rezaiifar; Yu-Cheun Jou; Edward G Tiedemann Jr
Priority date: 1997-09-16
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2012-12-11
Also published as: US6377809B1; US6526030B2; CA2302942C; NO337557B1; EP1933476A3; HK1030323A1; DE69832805D1; NO20001334D0; TW437249B; KR100803956B1; KR20060114392A; NO20001334L; EP1933476A2; RU2004100940A; EP1641147B1; NO325590B1; EP1933476B1; JP2001517049A; DE69839328T2; EP1933476B8

Description

"ESTRUTURA DE CANAL PARA SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO".

Campo da Invenção

A presente invenção está relacionada a uma estrutura de canal para sistemas de comunicação.

Descrição da Técnica Correlacionada

0 uso de técnicas de modulação de acesso múltiplo por divisão de código (CDMA) constitui uma dentre diversas técnicas para facilitar as comunicações quando está presente um grande número de usuários do sistema. Apesar de serem conhecidas outras técnicas, tais como a de acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA) e acesso múltiplo por divisão de freqüência (FDMA), o CDMA possui significativas vantagens sobre essas outras técnicas. 0 uso de técnicas CDMA em um sistema de comunicações de acesso múltiplo é descrito na Patente U.S. N^ 4, 901, 307, intitulada "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" da Requerente da presente invenção e aqui incorporada por referência. O uso de técnicas CDMA em um sistema de comunicações de acesso múltiplo é também descrito na Patente U.S. N- 5,103,459, intitulada "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporada por referência. 0 sistema CDMA pode ser projetado para conformar a "TIA/EIA/IS-95 Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", a seguir denominada como a norma IS-95. Outro sistema de comunicação de acesso múltiplo por divisão de código inclui o sistema de comunicação GLOBALSTAR para comunicação mundial utilizando satélites em órbita terrestre baixa.

Os sistemas de comunicação CDMA são capazes de transmitir dados de tráfego e dados de voz através dos enlaces direto e reverso. Um método para transmitir dados de tráfego em quadros de canal de código de tamanho fixo é descrito em detalhes na Patente U.S. N2 5,504,773, intitulada "METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSΙΟΝ", em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporada por referência. De acordo com a norma IS-95, os dados de tráfego e dados de voz são divididos em quadros de canal de tráfego que possuem 20 ms de duração. A taxa de dados de cada quadro de canal de tráfego é variável e pode ser de até 14,4 kbps.

No sistema CDMA, as comunicações entre usuários são conduzidas através de uma ou mais estações base. Um primeiro usuário em uma estação remota comunica com um segundo usuário em uma segunda estação remota ao transmitir dados no enlace reverso para uma estação base. A estação ba se recebe os dados e pode direcionar os dados para outra estação base. Os dados são transmitidos no enlace direto da mesma estação base, ou uma segunda estação base, para a segunda estação remota. 0 enlace direto se refere à transmissão da estação base para uma estação remota e o enlace reverso se refere à transmissão proveniente da estação remota para uma estação base. Nos sistemas IS-95, o enlace direto e o enlace reverso são atribuídos freqüências separadas.

A estação remota comunica com pelo menos uma estação ba se durante a comunicação. As estações remotas CDMA são capazes de comunicar com múltiplas estações base simultaneamente durante o repasse suave (soft handoff). 0 repasse suave é o processo de estabelecer um enlace com uma nova estação base antes de romper o enlace com a estação base anterior. 0 repasse suave minimiza a probabilidade de quedas de chamadas. 0 método e sistema para prover a comunicação com uma estação remota através de mais de uma estação base durante o processo de repasse suave é descrito na Patente U.S. Ns 5,267,261, intitulada "MOBILE ASSISTED SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporada por referência. O repasse mais suave (softer handoff) é o processo através do qual a comunicação ocorre através de múltiplos setores que são servidos pela mesma estação base. 0 processo de repasse mais suave é descrito em detalhes no Pedido Co-pendente de Patente U.S. N- de Série 08/763,498, intitulado xxMETHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING HANDOFF BETWEEN SECTORS OF A COMMOM BASE STATION", depositado em 11 de dezembro de 1996, em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporado por referência.

Dada a crescente demanda por aplicações de dados sem fio, a necessidade de sistemas para comunicação de dados sem fio mais eficientes se torna crescentemente significativa. Um exemplo de sistema de comunicação que é otimizado para transmissão de dados é descrito em detalhes no Pedido Co-pendente de Patente U.S. N- de Série 08/654, 443, intitulado xxHIGH DATA RATE CDMA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM", depositado em 28 de maio de 1996, em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporado por referência. 0 sistema descrito pelo Pedido de Patente U.S. N- de Série 08/654,443 é um sistema de comunicação de taxa variável capaz de transmitir em uma dentre uma pluralidade de taxas de dados. Uma diferença significativa entre serviços de voz

e serviços de dados é a de que os primeiros requerem um grau de serviço (G0S - Grade Of Service) fixo e comum a todos os usuários. Tipicamente, para os sistemas digitais que provêem serviços de voz, isto significa uma taxa de dados fixa e igual para todos os usuários e um valor máximo tolerável para as taxas de erros dos quadros de fala, independente do recurso de enlace. Para a mesma taxa de dados, é necessária uma maior alocação de recursos para usuários possuindo enlaces mais fracos. Isto resulta em uma utilização ineficiente dos recursos disponíveis. Em contraste, para serviços de dados, o GOS pode diferir de usuário para usuário e pode ser um parâmetro otimizado para aumentar a eficiência global do sistema de comunicação de dados. 0 GOS de um sistema de comunicação de dados é tipicamente definido como o retardo total sofrido pela transferência de uma mensagem de dados.

Outra diferença significativa entre os serviços de voz e os serviços de dados é o fato de que os primeiros impõem exigências estritas e fixas quanto ao retardo. Tipicamente, o retardo de uma forma global dos quadros de fala deve ser menor que 100 ms. Em contraste, o retardo de dados pode se tornar um parâmetro variável usado para otimizar a eficiência do sistema de comunicação de dados.

Os parâmetros que medem a qualidade e eficácia de um sistema de comunicação são o retardo total necessário para a transferência de um pacote e a taxa de transferência média do sistema. 0 retardo total não possui o mesmo impacto na comunicação de dados como na comunicação de voz, porém constitui uma métrica importante para medir a qualidade do sistema de comunicação de dados. 0 fluxo total de saida (throughput) médio é uma medida de eficiência da capacidade de transmissão de dados do sistema de comunicação.

Um sistema de comunicação projetado para otimizar a transmissão de serviços de dados e serviços de voz deve atender às exigências especificas de ambos os serviços. A presente invenção tem por objetivo prover uma estrutura de canal que facilita as transmissões de serviços de dados e voz.

Resumo da Invenção

Em um aspecto a presente invenção provê uma estrutura de canal para sistemas de comunicação, compreendendo: pelo menos um canal fundamental para transmitir dados de tráfego, dados de voz, e sinalização; um canal suplementar para transmitir dados de tráfego; e um canal de alerta (paging) para transmitir mensagens de alerta.

Em outro aspecto a invenção provê um dispositivo de transmissão para um sistema de comunicações, o dispositivo compreendendo um transmissor para: transmitir em pelo menos um canal fundamental dados de tráfego, dados de voz, e sinalização; transmitir dados de tráfego em um canal suplementar; e transmitir mensagens de alerta em um canal de alerta.

Em outro aspecto a invenção provê um dispositivo de recepção para um sistema de comunicações, o dispositivo compreendendo um receptor para: receber dados de tráfego, dados de voz, e sinalização transmitidos em pelo menos um canal fundamental; receber dados de tráfego transmitidos em um canal suplementar; e receber mensagens de alerta transmitidas em um canal de alerta.

A invenção proporciona também uma estrutura de canal para uso em sistemas de comunicações compreendendo dois conjuntos de canais físicos, um para o enlace direto e outro para o enlace reverso, canais físicos estes que são utilizados para facilitar a comunicação de uma variedade de canais lógicos.

A presente invenção pode ser constituída por dois conjuntos de canais físicos, um para o enlace direto e outro para o enlace reverso, para facilitar a comunicação de uma variedade de canais lógicos. Os canais físicos incluem canais de dados e de controle. Em uma modalidade exemplar, os canais de dados compreendem canais fundamentais que são usados para transmitir tráfego de voz, tráfego de dados, dados de alta velocidade, e outros canais de informações de sobrecarga (overhead) e suplementares, os quais são usados para transmitir dados de alta velocidade. Na modalidade exemplar, os canais de tráfego direto e reverso podem ser liberados quando as estações remotas estiverem em repouso para utilizar de forma mais completa a capacidade disponível. Os canais de controle são usados para transmitir mensagens de controle e informações de programação (scheduling).

De preferência, os canais de tráfego compreendem canais fundamentais e suplementares. Os canais fundamentais podem ser usados para transmitir tráfego de voz, tráfego de dados, dados de alta velocidade, e mensagens de sinalização. Os canais suplementares podem ser usados para transmitir dados de alta velocidade. Na modalidade exemplar, os canais fundamentais e suplementares podem ser transmitidos concomitantemente. Na modalidade exemplar, para melhorar a confiabilidade (especialmente para mensagens de sinalização) os canais fundamentais são suportados por repasse suave.

De preferência, os canais suplementares transmitem em uma dentre uma pluralidade de taxas de dados. A taxa de dados é selecionada com base em um conjunto de parâmetros que podem incluir a quantidade de informações .a ser transmitida, a potência de transmissão disponível para a estação remota e a energia por bit necessária. A taxa de dados é atribuída por um programador de tal forma que a taxa de produção do sistema seja maximizada.

De preferência, os níveis de potência de todas as estações base no conjunto ativo da estação remota são medidos periodicamente durante uma comunicação. Os níveis de potência Δ de múltiplas células são transmitidos para as estações base que utilizam a informação para transmitir dados de alta velocidade provenientes do "melhor" conjunto de estações base, desse modo aumentando a capacidade. Além disso, os níveis de potência de todas as portadoras são também medidos periodicamente e os níveis de potência Δ de múltiplas portadoras são transmitidos para as estações base. As estações base podem usar as informações para aumentar o nível de potência de portadoras fracas ou para reatribuir a estação remota para uma nova atribuição de portadora.

A estação remota pode operar em um de três modos de operação, os quais compreendem o modo de canal de tráfego, o modo suspenso e o modo de repouso. Se o período de inatividade desde o término da última transmissão excede um primeiro limite predeterminado, a estação remota é colocada no modo suspenso. Na modalidade exemplar, no modo suspenso, o canal de tráfego é liberado porém as informações de estado são retidas tanto pela estação remota como pela estação base e a estação remota monitora o canal de alerta no modo não-dividido (non-slotted). Dessa forma, a estação remota pode ser trazida de volta para o modo de canal de tráfego em um curto período de tempo. Se o período de inatividade excede um segundo limite predeterminado, a estação remota é colocada no modo de repouso. Na modalidade exemplar, no modo de repouso, a informação de estado não é retida nem pela estação remota nem pela estação base, porém a estação remota continua a monitorar o canal de alerta no modo dividido (slotted) quanto a mensagens de alerta.

Os dados de controle podem ser transmitidos através de quadros de controle que constituem uma fração do quadro de canal de tráfego. Na modalidade exemplar, a solicitação de taxa de dados pela estação remota e outras informações são transmitidas pela estação remota usando um formato de quadro de canal de controle que minimiza o retardo de processamento entre o momento em que uma solicitação de taxa de dados é efetuada até o momento da real transmissão na taxa de dados atribuída. Além disso, a presente invenção provê bits indicadores de apagamento tanto para o enlace direto como para o enlace reverso, que podem ser usados em lugar dos quadros NACK RLP definidos pela norma IS-107. Breve Descrição dos Desenhos

As características, objetivos e vantagens da presente invenção ficarão mais claros através da descrição detalhada apresentada a seguir, quando lida em conjunto com os desenhos, nos quais as mesmas referências numéricas identificam itens correspondentes e nos quais:

Figura 1 - é um diagrama de um sistema de comunicação exemplar de acordo com a presente invenção;

Figura 2 - é um diagrama em blocos que ilustra os subsistemas básicos de um sistema de comunicação exemplar de acordo com a presente invenção;

Figura 3 - é um diagrama exemplar ilustrando a relação entre os canais físicos e lógicos no enlace direto;

Figura 4 - é um diagrama exemplar ilustrando a relação entre os canais físicos e lógicos no enlace reverso;

Figuras 5A e 5B - são diagramas exemplares que ilustram o uso dos níveis de potência Δ entre células para controlar a transmissão do canal suplementar direto, respectivamente;

Figura 6 - é um diagrama exemplar do espectro do sinal de múltiplas portadoras recebido;

Figura 7A - é um diagrama de um formato exemplar de quadro piloto de enlace reverso/canal de controle;

Figura 7B - é um diagrama de temporização exemplar ilustrando a transmissão de dados de alta velocidade no enlace reverso;

Figura 7C - é um diagrama de temporização exemplar ilustrando o uso dos níveis de potência Δ entre células;

Figura 7D - é um diagrama de temporização exemplar ilustrando o uso dos níveis de potência entre portadoras;

Figura 7E - é um diagrama de temporização exemplar ilustrando a transmissão dos bits EIB;

Figuras 8A e 8B - são diagramas de temporização exemplares apresentando as transições para os modos suspensos e em repouso e um diagrama de estado exemplar mostrando as transições entre os vários modos de operação, respectivamente;

Figura 8C - é um diagrama exemplar mostrando um cenário em que uma estação remota operando no modo suspenso envia uma mensagem de atualização de localização ao detectar um novo piloto;

Figuras 9A e 9B são diagramas exemplares

ilustrando o protocolo para uma transição iniciada pela estação base dos modos suspenso e em repouso para o modo de canal de tráfego, respectivamente; e Figuras 9C e 9D - são diagramas exemplares

ilustrando o protocolo para uma transição iniciada pela estação remota dos modos suspenso e em repouso para o modo de canal de tráfego, respectivamente.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas

I- Descrição do Sistema

Fazendo referência às Figuras, a Figura 1 representa um sistema de comunicação exemplar. Um de tais sistemas é o sistema de comunicação CDMA que se conforma à norma IS-95. Outro de tais sistemas é descrito no Pedido de Patente U.S. N2- de Série 08/654,443 acima mencionado. O sistema de comunicação compreende múltiplas células 2a-2g. Cada célula 2 é servida por uma correspondente estação base 4. Várias estações remotas 6 são dispersas por todo o sistema de comunicação. Na modalidade exemplar, cada uma das estações remotas 6 se comunica com zero ou mais estações base 4 através do enlace direto em cada quadro de canal de tráfego ou quadro. Como exemplo, a estação base 4a transmite para as estações remotas 6a e 6j, a estação base 4b transmite para as estações remotas 6b e 6j, e a estação base 4c transmite para as estações remotas 6c e 6h no enlace direto no quadro i. Como mostrado na Figura 1, cada estação base 4 transmite dados para zero ou mais estações remotas 6 em qualquer dado momento. Além disso, a taxa de dados pode ser variável e pode depender da razão de portadora para interferência (C/I) tal como medida pela estação remota receptora 6 e da razão de energia por bit para ruido (Eb/No) necessária. As transmissões de enlace reverso provenientes das estações remotas 6 para as estações base 4 não são mostradas na Figura 1 para maior simplicidade.

Na Figura 2 é apresentado um diagrama em blocos ilustrando os subsistemas básicos de um sistema de comunicação exemplar. O controlador de estação base 10 está interligado à interface de rede de pacote 24, à PSTN 30, e a todas as estações base 4 no sistema de comunicação (para maior simplicidade somente é mostrada uma estação base na Figura 2). 0 controlador de estação base 10 coordena a comunicação entre as estações remotas 6 no sistema de comunicação e outros usuários conectados à interface de rede de pacotes 24 e PSTN 30. A PSTN 30 tem interface com os usuários através da rede de telefonia padrão (não mostrada na Figura 2).

O controlador de estação base 10 contém muitos elementos seletores 14, apesar de apenas um ser mostrado na Figura 2 para maior simplicidade. Um elemento seletor 14 é designado para controlar a comunicação entre uma ou mais estações base 4 e uma estação remota 6. Se o elemento seletor 14 não tiver sido atribuído à estação remota 6, o processador de controle de chamada 16 é informado sobre a necessidade de alertar a estação remota 6. 0 processador de controle de chamada 16 a seguir ordena à estação base que alerte a estação remota 6.

A fonte de dados 20 contém os dados que devem ser transmitidos para a estação remota 6. A fonte de dados 20 provê os dados para a interface de rede de pacote 24. A interface de rede de pacote 24 recebe os dados e direciona os dados para o elemento seletor 14. 0 elemento seletor 14 envia os dados para cada estação base 4 em comunicação com a estação remota 6. Na modalidade exemplar, cada estação base 4 mantém a fila de dados 40 que contém os dados a serem transmitidos para a estação remota 4.

Os dados são enviados, em pacotes de dados, a partir da fila de dados 40 para o elemento de canal 42. Na modalidade exemplar, no enlace direto, um pacote de dados se refere a uma quantidade fixa de dados a serem transmitidos para a estação remota 6 de destino dentro de um quadro. Para cada pacote de dados, o elemento de canal 42 insere os campos de controle necessários. Na modalidade exemplar, o elemento de canal 42 codifica em CRC o pacote de dados e campos de controle e insere um conjunto de bits finais de código. 0 pacote de dados, os campos de controle, os bits de paridade CRC, e os bits finais de código constituem um pacote formatado. Na modalidade exemplar, o elemento de canal 42 codifica o pacote formatado e intercala (ou reordena) os símbolos dentro do pacote codificado. Na modalidade exemplar, o pacote intercalado é embaralhado com um código PN longo, coberto com uma cobertura Walsh, e espalhado com os códigos curtos PN1 e PN0. Os dados espalhados são providos à unidade de RF 44 que modula em quadratura, filtra, e amplifica o sinal. 0 sinal de enlace direto é transmitido pelo ar através da antena 46 no enlace direto 50.

Na estação remota 6, o sinal de enlace direto é recebido pela antena 60 e direcionado para um receptor dentro do front end 62. 0 receptor filtra, amplifica, demodula em quadratura, e quantifica o sinal. 0 sinal digitalizado é provido ao demodulador (DEMOD) 64, onde ele é desespalhado (despread) com os códigos curtos PNi e PNq, descoberto com a cobertura Walsh, e desembaralhado com o código PN longo. Os dados demodulados são providos ao decodificador 66 que efetua o inverso das funções de processamento de sinal efetuadas na estação base 4, especificamente, as funções de deintercalação, decodificação, e verificação CRC. Os dados decodificados são providos ao depósito de dados 68.

0 sistema de comunicação suporta as transmissões de dados e mensagens no enlace reverso. Dentro da estação remota 6, o controlador 76 processa a transmissão de dados ou mensagem ao direcionar os dados ou mensagem para o codificador 72. Na modalidade exemplar, o codificador 72 formata a mensagem de forma consistente com o formato de dados de sinalização branco-e-rajada (blank-and-burst) descrito na Patente U.S. N2 5,504,773 acima mencionada. 0 codificador 72 a seguir gera e anexa um conjunto de bits CRC, anexa um conjunto de bits finais de código, codifica os dados e bits anexados, e reordena os símbolos dentro dos dados codificados. Os dados intercalados são providos ao modulador (MOD) 74.

0 modulador 74 pode ser implementado em várias formas de apresentação. Na primeira modalidade, os dados intercalados são cobertos com um código Walsh que identifica o canal de dados atribuído à estação remota 6, espalhados com um código PN longo, e adicionalmente espalhados com os códigos PN curtos. Os dados espalhados são providos a um transmissor dentro do front end 62. 0 transmissor modula, filtra, amplifica, e transmite o sinal de enlace reverso através do ar, pela antena 60, no enlace reverso 52.

Na segunda modalidade, o modulador 74 funciona da mesma forma que o modulador de um sistema CDMA exemplar de acordo com a norma IS-95. Nesta forma de apresentação, o modulador 74 mapeia os bits intercalados em outro espaço de sinal usando um mapeamento de código Walsh. Especificamente, os dados intercalados são agrupados em grupos de seis bits. Os seis bits são mapeados para uma seqüência Walsh de 64 bits correspondente. 0 modulador 74 a seguir espalha a seqüência Walsh com um código PN longo e os códigos PN curtos. Os dados espalhados são providos para um transmissor dentro do front end 62 que funciona da mesma forma acima descrita.

Para ambas as formas de apresentação, na estação base 4, o sinal de enlace reverso é recebido pela antena 46 e provido à unidade de RF 44. A unidade de RF 44 filtra, amplifica, demodula, e quantifica o sinal e provê o sinal digitalizado ao elemento de canal 42. 0 elemento de canal 42 desespalha o sinal digitalizado com os códigos PN curtos e o código PN longo. 0 elemento de canal 42 também efetua o mapeamento ou descoberta do código Walsh, dependendo do processamento de sinal efetuado na estação remota 6. 0 elemento de canal 42 a seguir reordena os dados demodulados, decodifica os dados deintercalados, e efetua a função de verificação CRC. Os dados decodificados, por exempl o os dados ou mensagem, são providos ao elemento seletor 14. 0 elemento seletor 14 direciona os dados e a mensagem para o destino apropriado (por exemplo, depósito de dados 22).

0 hardware, como acima descrito, suporta transmissões de dados, mensagens, voz, video, e outras comunicações através do enlace direto. Outras arquiteturas de hardware podem ser projetadas para dar suporte a transmissões de taxa variável e estão dentro do escopo da presente invenção. 0 programador 12 conecta a todos os elementos

seletores 14 dentro do controlador da estação base 10. 0 programador 12 programa as transmissões de dados de alta velocidade nos enlaces direto e reverso. 0 programador 12 recebe o tamanho de fila, que é indicativo da quantidade de dados a ser transmitida e outras informações descritas a seguir. O programador 12 programa as transmissões de dados para atingir a meta do sistema de processamento máximo de dados, enquanto se conforma às exigências do sistema.

Como mostrado na Figura 1, as estações remotas 6 estão dispersas por todo o sistema de comunicação e podem estar em comunicação com zero ou mais estações base. Na modalidade exemplar, o programador 12 coordena as transmissões de dados de alta velocidade nos enlaces direto e reverso por todo o sistema de comunicação. Um método e aparelho de programação para transmissão de dados de alta velocidade estão descritos em detalhes no Pedido de Patente U.S. N- de Série 08/798,951, intitulado, "METHOD AND APPARATUS FOR FORWARD LINK RATE SCHEDULING", depositado em 11 de fevereiro de 1997, em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporado por referência.

II - Canais de Enlace direto

Na modalidade exemplar, o enlace direto compreende os seguintes canais fisicos: canal piloto, canal de sincronização (sync), canal de alerta, canal fundamental, canal suplementar, e canal de controle. Os canais fisicos de enlace direto facilitam as transmissões de uma variedade de canais lógicos. Na modalidade exemplar, o canal lógico de enlace direto compreende: o controle da camada fisica, o controle de acesso ao meio (MAC - Media Access Control), fluxo de tráfego de usuário, e sinalização. Um diagrama ilustrando a relação entre os canais fisicos e lógicos no enlace direto é apresentado na Figura 3. Os canais lógicos de enlace direto serão adicionalmente descritos a seguir.

III - Canal Piloto Direto

Na modalidade exemplar, o canal piloto direto compreende um sinal não-modulado que é usado pelas estações remotas 6 para sincronização e demodulação. Na modalidade exemplar, o canal piloto é transmitido permanentemente pela estação base 4.

IV - Canal de Sincronização Direto

Na modalidade exemplar, o canal de sincronização direto é usado para transmitir informações de temporização (timing) para as estações remotas 6 para a sincronização temporal inicial. Na modalidade exemplar, o canal de sincronização é também usado para informar às estações remotas 6 sobre a taxa de dados do canal de alerta. Na modalidade exemplar, a estrutura do canal de sincronização pode ser similar a esta do sistema IS-95.

V - Canal de Alerta Direto

Na modalidade exemplar, o canal de alerta direto é usado para transmitir informações de sobrecarga do sistema e mensagens especificas para as estações remotas 6. Na modalidade exemplar, a estrutura do canal de alerta pode ser similar a esta do sistema IS-95. Na modalidade exempl ar, o canal de alerta dá suporte ao alerta no modo dividido (slotted) e ao alerta no modo não-dividido (non- slotted) como definido pela norma IS-95. Os modos de alerta dividido e não-dividido estão descritos em detalhes na Patente U.S. N- 5,392,287, intitulada "METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING POWER CONSUMPTION IN A MOBILE COMMUNICATIONS RECEIVER", emitida em 21 de fevereiro de 1995, em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporada por referência.

VI - Canal Fundamental Direto

Na modalidade exemplar, os canais de tráfego direto são usados para a transmissão de voz, dados e mensagens de sinalização provenientes das estações base 4 para as estações remotas 6 durante a comunicação. Na modalidade exemplar, os canais de tráfego direto compreendem canais fundamentais e canais suplementares. Os canais fundamentais podem ser usados para a transmissão de tráfego de voz, tráfego de dados, tráfego de dados de alta velocidade, tráfego de sinalização, mensagens de controle da camada física, e informações MAC como apresentado na Figura 3. Na modalidade exemplar, os canais suplementares são usados somente para a transmissão de dados de alta velocidade.

Na modalidade exemplar, o canal fundamental é um canal de taxa variável que pode ser usado em um de dois modos: o modo dedicado e o modo compartilhado. No modo dedicado, o canal fundamental é usado para a transmissão de tráfego de voz, tráfego de dados IS-107, tráfego de dados de alta velocidade, e tráfego de sinalização. Na modalidade exemplar, no modo dedicado, as informações de sinalização são transmitidas através de um formato apagar—e—rajada (dim-and-burst) ou branco-e-rajada (blank-and-burst) descrito na Patente U.S. N2 5,504,773 acima mencionada.

Alternativamente, se a estação remota 6 não tiver um serviço de circuito ativo comutado (por exemplo, voz ou fax) , o canal fundamental pode operar no modo compartilhado. No modo compartilhado, o canal fundamental é compartilhado entre um grupo de estações remotas 6 e o canal de controle direto é usado para indicar à estação remota 6 quando demodular o canal fundamental atribuído. 0 modo compartilhado aumenta a capacidade do

enlace direto. Quando não está ativo qualquer serviço de voz ou de dados comutados por circuito, a utilização de um canal fundamental dedicado é ineficiente pois o canal fundamental fica subutilizado por serviços de dados em pacote e tráfego de sinalização intermitentes. Como exemplo, o canal fundamental pode ser usado para a transmissão das confirmações TCP. Para minimizar o retardo de transmissão na entrega das mensagens de sinalização e tráfego de dados, a taxa de transmissão do canal fundamental não é reduzida significativamente. Vários canais fundamentais subutilizados podem afetar adversamente o desempenho do sistema (causando, por exemplo, redução na taxa de dados dos usuários de alta velocidade).

Na modalidade exemplar, o uso do canal fundamental no modo compartilhado por uma estação remota 6 especifica é indicado por um bit indicador enviado através do canal de controle direto. Tal bit indicador é ajustado para todas as estações remotas 6 no grupo quando uma mensagem de difusão é enviada no canal de sinalização compartilhado. Por outro lado, este bit indicador é ajustado somente para a estação remota 6 especifica para a qual um quadro de canal de tráfego será transmitido no próximo quadro.

VII - Canal Suplementar Direto

Na modalidade exemplar, o canal suplementar é usado para dar suporte a serviços de dados de alta velocidade. Na modalidade exemplar, o quadro do canal suplementar pode ser transmitido usando uma dentre uma pluralidade de taxas de dados e a taxa de dados usada no canal suplementar é transmitida para a estação remota 6 receptora ao sinalizar (por exemplo, programa de enlace direto) no canal de controle. Dessa forma, a taxa de dados no canal suplementar não necessita ser dinamicamente determinada pela estação remota 6 receptora. Na modalidade exemplar, os códigos Walsh usados para o canal suplementar são comunicados às estações remotas 6 através do canal de sinalização lógico que é transmitido no canal fundamental direto.

VIII - Canal de Controle Direto

Na modalidade exemplar, o canal de controle é um canal de controle de taxa fixa associado com cada estação remota 6. Na modalidade exemplar, o canal de controle é usado para transmitir informações de controle de potência e mensagens de controle curtas para o programa de enlace direto e reverso (ver Figura 3) . As informações de programação compreendem a taxa de dados e a duração da transmissão que foi alocada para os canais suplementares direto e reverso.

A utilização do canal fundamental pode ser regulada por quadros de canal de sinalização que são transmitidos no canal de controle. Na modalidade exemplar, a alocação dos quadros do canal de sinalização lógico é efetuada por um bit indicador dentro do quadro do canal de controle. 0 bit indicador fundamental de processo informa à estação remota 6 sempre que existe uma informação direcionada à estação remota β no canal fundamental no próximo quadro.

0 canal de controle é também usado para a

transmissão de bits de controle de potência reverso. Os bits de controle de potência reverso ordenam à estação remota 6 que eleve ou reduza sua potência de transmissão, de tal forma que seja mantido o nivel necessário de desempenho (por exemplo, como medido pela taxa de erros de quadros), enquanto minimiza a interferência a estações remotas 6 vizinhas. Um exemplo de método e aparelho para efetuar o controle de potência de enlace reverso é descrito em detalhes na Patente U.S. N- 5,056,109, intitulada "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM", da Requerente da presente invenção e aqui incorporada por referência. Na modalidade exemplar, os bits de controle de potência reverso são transmitidos no canal de controle a cada 1,25 ms. Para aumentar a capacidade e minimizar a interferência, os quadros de canal de controle são transmitidos no canal de controle somente se houver informações de programação ou controle disponíveis para a estação remota 6. Caso contrário, somente bits de controle de potência são transmitidos no canal de controle. Na modalidade exemplar, o canal de controle é suportado por repasse suave para aumentar a confiabilidade na recepção do canal de controle. Na modalidade exemplar, o canal de controle é colocado dentro e fora do repasse suave da forma especificada pela norma IS-95. Na modalidade exemplar, para acelerar o processo de programação para os enlaces direto e reverso, os quadros de controle constituem cada qual um quarto do quadro de canal de tráfego, ou 5 ms para quadros de canal de tráfego de 20 ms.

IX - Estrutura de Quadro do Canal de Controle

Os exemplos de formatos de quadro de canal de controle para os programas de enlace direto e reverso são apresentados na Tabela 1 e Tabela 2, respectivamente. Dois quadros de canal de controle de programação separados, um para o enlace direto e outro para o enlace reverso, permitem a programação independente de enlace direto e reverso.

Na modalidade exemplar, como mostrado na Tabela 1, o formato de quadro de canal de controle para o programa de enlace direto compreende o tipo de quadro, a taxa de enlace direto atribuída, e a duração da atribuição da taxa de enl ace direto. 0 tipo de quadro indica se o quadro de canal de controle serve ao programa de enlace direto, ao programa de enlace reverso, ao conjunto de canais ativos suplementares, ou ao bit indicador de apagamento (EIB) e indicador de quadro fundamental. Cada um destes formatos de quadro de canal de controle é comentado a seguir. A taxa de enlace direto indica a taxa de dados designada para a transmissão dos dados entrantes e o campo de duração indica a duração da atribuição de taxa. 0 número de bits exemplar para cada campo é indicado na Tabela 1, apesar de um número diferente de bits ser usado, estando dentro do escopo da presente invenção. Tabela 1

Descrição N- de Bits Tipo de Quadro 2 Taxa de Enlace Direto 4 Duração da Atribuição de Taxa de Enlace Direto 4 Total 10

Na modalidade exemplar, como mostrado na Tabela 2, o formato de quadro de canal de controle para o programa de enlace reverso compreende o tipo de quadro, a taxa de enlace reverso concedida, e a duração da atribuição de taxa de enlace reverso. A taxa de enlace reverso indica a taxa de dados que foi concedida para a transmissão de dados entrante. O campo de duração indica a duração da atribuição de taxa para cada uma das portadoras.

Tabela 2

Descrição N2 de Bits Tipo de Quadro 2 Taxa de Enlace Reverso (concedida) 4 Duração da Atribuição de Taxa de Enlace Reverso 12 (4 por portadora) Total 18

Na modalidade exemplar, a estação base 4 pode receber relatórios provenientes da estação remota 6 indicando a identidade do piloto mais forte dentro do conjunto ativo da estação remota 6 e todos os outros pilotos no conjunto ativo que são recebidos dentro de um nivel de potência predeterminado (ΔΡ) do piloto mais forte. Isto é discutido em detalhes a seguir. Em resposta a tal relatório de medição de potência, a estação base 4 pode enviar um quadro de canal de controle no canal de controle para identificar um conjunto de canais modificado a partir do qual a estação remota deve receber os canais suplementares. Na modalidade exemplar, os canais de código correspondentes aos canais suplementares para todos os membros do conjunto ativo são transmitidos à estação remota 6 através de mensagens de sinalização.

0 formato de quadro de canal de controle exemplar que é usado pela estação base 4 para identificar o novo conjunto de estações base 4 a partir do qual os quadros de canal suplementar são transmitidos é apresentado na Tabela 3. Na modalidade exemplar, este quadro de canal de controle compreende o tipo de quadro e o conjunto ativo suplementar. Na modalidade exemplar, o campo de conjunto ativo suplementar é um campo de mapa de bits. Na modalidade exemplar, um 1 na posição i desse campo indica que o canal suplementar é transmitido da i-ésima estação base 4 no conjunto ativo.

Tabela 3

Descrição N- de Bits Tipo de Quadro 2 Conjunto Ativo Suplementar 6 Total 8

O formato exemplar de quadro de canal de controle usado para transmitir o bit indicador de processo do canal fundamental e os EIBs é apresentado na Tabela 4. Na modalidade exemplar, este quadro do canal de controle compreende o tipo de quadro, os EIBs do canal fundamental e suplementar, e o bit de processo de canal fundamental. O EIB fundamental indica se um quadro do canal fundamental de enlace reverso previamente recebido foi apagado. De forma similar, o EIB suplementar indica se um quadro do canal suplementar de enlace reverso previamente recebido foi apagado. O bit de processo de canal fundamental (ou o bit indicador) informa à estação remota 6 para demodular o canal fundamental para informações.

Tabela 4

Descrição N- de Bits Tipo de Quadro 2 EIB para o Canal Fundamental Reverso 1 EIB para o Canal Suplementar Reverso 1 Processo do Canal Fundamental 1 Total 5

Na modalidade exemplar, o enlace reverso compreende os seguintes canais físicos: canal de acesso, canal piloto/de controle, canal fundamental, e canal suplementar. Na modalidade exemplar, os canais físicos de enlace reverso facilitam as transmissões de uma diversidade de canais lógicos. Os canais lógicos de enlace reverso compreendem: o controle da camada física, MAC, o fluxo de tráfego de usuário, e sinalização. Um diagrama ilustrando a relação entre os canais físicos e lógicos no enlace reverso é apresentado na Figura 4. Os canais lógicos de enlace reverso são adicionalmente descritos a seguir.

XI - Canal de Acesso Reverso

Na modalidade exemplar, o canal de acesso é usado

pelas estações remotas 6 para enviar mensagem de origem para a estação base 4 para solicitar um canal fundamental. 0 canal de acesso é também usado pela estação remota 6 para responder a mensagens de alerta (paging). Na modalidade exemplar, a estrutura do canal de acesso pode ser similar a esta do sistema IS-95.

XII - Canal Fundamental Reverso

Na modalidade exemplar, os canais de tráfego reverso são usados para a transmissão de voz, dados, e mensagens de sinalização provenientes das estações remotas 6 para as estações base 4 durante a comunicação. Na modalidade exemplar, os canais de tráfego reverso compreendem canais fundamentais e canais suplementares. Os canais fundamentais podem ser usados para a transmissão de tráfego de voz, tráfego de dados IS-107, e tráfego de sinalização. Na modalidade exemplar, os canais suplementares são usados somente para a transmissão de dados de alta velocidade.

Na modalidade exemplar, a estrutura de quadro do canal fundamental reverso é similar a esta do sistema IS- 95. Portanto, a taxa de dados do canal fundamental pode variar dinamicamente e um mecanismo de determinação é utilizado para demodular o sinal recebido na estação base 4. Um exemplo de mecanismo de determinação de taxa é descrito no Pedido Co-pendente de Patente U.S. N- de Série 08/233,570, intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING DATA RATE OF TRANSMITTED VARIABLE RATE DATA IN A COMMUNICATIONS RECEIVER", depositado em 26 de abril de 1994, em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporado por referência. Ainda outro mecanismo de determinação de taxa é descrito no Pedido de Patente U.S. N- de Série 08/730,863, intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING THE RATE OF RECEIVED DATA IN A VARIABLE RATE COMMUNICATION SYSTEM", depositado em 18 de outubro de 1996, em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporado por referência. Na modalidade exemplar, as informações de sinalização são transmitidas através do canal fundamental usando os formatos apagar-e-rajada e branco-e-rajada como descrito na Patente U.S. N- 5,504,773 acima mencionada.

XIII - Canal Suplementar Reverso

Na modalidade exemplar, o canal suplementar é usado para dar suporte aos serviços de dados de alta velocidade. Na modalidade exemplar, o canal suplementar dá suporte a uma pluralidade de taxas de dados, porém a taxa de dados não se modifica dinamicamente durante a transmissão. Na modalidade exemplar, a taxa de dados no canal suplementar é solicitada pela estação remota 6 e concedida pela estação base 4.

XIV - Canal Piloto/de Controle Reverso

Na modalidade exemplar, as informações do piloto e de controle no enlace reverso são multiplexadas no tempo no canal piloto/de controle. Na modalidade exemplar, as informações de controle compreendem o controle da camada fis ica e MAC. Na modalidade exemplar, o controle da camada física compreende os bits indicadores de apagamento (EIBs) para os canais fundamentais e suplementares direto, os bits de controle de potência direto, os níveis de potência Δ entre células, e os níveis de potência entre portadoras. Na modalidade exemplar, o MAC compreende o tamanho de fila que é indicativo da quantidade de informações a serem transmitidas pela estação remota 6 através do enlace reverso e a reserva (headroom) de potência corrente da estação remota 6. Na modalidade exemplar, dois bits EIB são

utilizados para dar suporte aos canais fundamentais e suplementares direto. Na modalidade exemplar, cada bit EIB indica um quadro apagado recebido dois quadros atrás do respectivo canal de tráfego direto para o qual o bit EIB é atribuído. Os comentários sobre a implementação e uso da transmissão EIB podem ser encontrados na Patente U.S. N2 5,568,483, intitulada "METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION", da Requerente da presente invenção e aqui incorporada por referência. Na modalidade exemplar, o canal fundamental e/ou

suplementar direto pode ser transmitido a partir do "melhor" conjunto de estações base 4. Isto aproveita a diversidade espacial e pode potencialmente resultar em menor potência de transmissão requerida nos canais de tráfego direto. Os níveis de potência Δ entre células são transmitidos pela estação remota 6 no canal piloto/de controle para indicar às estações base 4 a diferença nos níveis de potência recebida a partir das estações base 4 observados pela estação remota 6. As estações base 4 utilizam tais informações para determinar o "melhor" conjunto de estações base 4 para o propósito de transmissão dos canais fundamental e suplementar direto.

Na modalidade exemplar, os níveis de diferenças de potência Δ entre células identificam o piloto no conjunto ativo da estação remota 6 com a maior razão de energia por chip para interferência (Ec/Io) e todos os pilotos no conjunto ativo cuja Ec/Io esteja dentro de um nível de potência (ΔΡ) predeterminado do piloto com a Ec/Io mais alta. Um exemplo de um método e um aparelho para a medição do nível de potência do piloto pode ser encontrado no Pedido de Patente U.S. N- de Série 08/722,763, intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING LINK QUALITY IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM", depositado em 27 de setembro de 1996, em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporado por referência. Na modalidade exemplar, três bits são usados para especificar o índice do piloto (ou a estação base 4 específica) com a Ec/Io mais elevada no conjunto ativo. Na modalidade exemplar, o número de pilotos dentro do conjunto ativo é limitado a seis. Dessa forma, um campo de mapa de bits (bit-map field) de comprimento cinco pode ser usado para identificar todos os pilotos cuja Ec/Io esteja dentro de ΔΡ do piloto mais forte. Como exemplo, um "um" pode indicar que o piloto atribuído a uma posição de bit específica está dentro da ΔΡ do piloto mais forte e um "zero" pode indicar que o piloto não está dentro da ΔΡ do piloto mais forte. Portanto, um total de oito bits é utilizado para os níveis de potência Δ entre células. Isto é indicado na Tabela 5.

Tabela 5

Descrição N2 de Bits EIB Fundamental 1 EIB Suplementar 1 Níveis de Potência Δ Entre Células 8 (3+5) Níveis de Potência Entre Portadoras 12 (4 bits/portadora) Tamanho de Fila 4 Reserva de Potência 4

Uma ilustração exemplar do uso dos níveis de potência Δ entre células para controlar a transmissão do canal suplementar direto é apresentada nas Figuras 5A e 5B. Inicialmente, na Figura 5A, a estação base A transmite os canais fundamental e suplementar, a estação base B transmite o canal fundamental, e a estação base C transmite o canal fundamental. A estação remota 6 mede a potência do enlace direto e determina que o nível de potência recebida da estação base C é mais elevado que o nível de potência recebido da estação base A. A estação remota 6 transmite os níveis de potência Δ entre células para as estações base indicando esta condição. A transmissão do canal suplementar direto é a seguir comutada da estação base A para a estação base C em resposta à mesma, como mostrado na Figura 5B.

Na modalidade exemplar, os níveis de potência entre portadoras é usado para reportar a potência recebida através de cada uma das portadoras. No ambiente de múltiplas portadoras, diferentes portadoras podem desvanecer independentemente e é possível que uma ou mais das portadoras experimente um desvanecimento profundo enquanto as portadoras restantes são recebidas de forma significativamente mais forte. Na modalidade exemplar, a estação remota 6 pode indicar a intensidade das portadoras utilizando os níveis de potência entre portadoras.

Um diagrama exemplar do espectro do sinal recebido de múltiplas portadoras é apresentado na Figura 6. Pode ser notado na Figura 6 que a portadora C é recebida de forma mais fraca que as portadoras AeB. Na modalidade exemplar, as três portadoras são controladas em potência em conjunto pelos bits de controle de potência direto. As estações base 4 podem usar os níveis de potência entre portadoras para atribuir diferentes taxas para cada uma das portadoras. Alternativamente, as estações base 4 podem utilizar os níveis de potência entre portadoras provenientes da estação remota 6 para elevar o ganho de transmissão para a portadora mais fraca, de tal modo que todas as portadoras sejam recebidas com a mesma razão de energia por bit pela interferência (Ec/Io).

Na modalidade exemplar, um máximo de 16 taxas para o enlace reverso requer programação. Dessa forma, 16 níveis de quantificação são suficientes para especificar a reserva de potência da estação remota 6. A taxa de enlace reverso máxima pode ser expressa como:

Max_Rate_Possible = Current_Reverse_Rate +

r Power_Head room λ Eb_Required

(1)

em que Eb_Required é a energia por bit necessária para que a estação remota 6 transmita no enlace reverso. Da equação (1), e presumindo-se que 4 bits são usados pela estação base 4 para indicar a taxa concedida, uma relação de um- para-um entre a Max_Rate_Possible e a Power_Headroom é possível se quatro bits forem alocados para o parâmetro de reserva de potência. Na modalidade exemplar, até três portadoras são suportadas. Dessa forma, os níveis de potência entre portadoras incluem 12 bits para identificar a intensidade de cada uma das três portadoras (4 bits por portadora). Uma vez que a estação base 4 determina a taxa concedida, a duração da atribuição de taxa para o enlace reverso pode ser computada usando a informação de tamanho de fila proveniente da estação remota 6 através da seguinte relação:

Queue_Size = Reverse_Rate · Assignment_Duration (2)

ou

Tamanho de Fila = Taxa de Retorno χ Duração da Atribuição (2)

Portanto, a "granularidade" do tamanho de fila deve ter a mesma granularidade que a estação base 4 utiliza para especificar a duração da atribuição de taxa (por exemplo, 4 bits).

A descrição acima presume um máximo de 16 taxas que requerem programação e um máximo de três portadoras. Diferentes números de bits podem ser usados para suportar diferentes números de portadoras e taxas e estão dentro do escopo da presente invenção.

XV - Temporização e Programação

Como acima mencionado, as informações de controle são multiplexadas no tempo com os dados do piloto. Na modalidade exemplar, as informações de controle são espalhadas dentro de um quadro de tal forma que ocorra uma transmissão continua. Na modalidade exemplar, cada quadro é também dividido em quatro quadros de controle iguais. Dessa forma, para um quadro de 20 ms, cada quadro de controle possui duração de 5 ms. A partição de um quadro de canal direto em diferentes números de quadros de controle pode ser considerada e se encontra dentro do escopo da presente invenção.

Um diagrama de um formato de quadro de canal de piloto/controle de enlace reverso é apresentado na Figura 7Α. Na modalidade exemplar, os níveis de potência Δ entre células 112 são transmitidos no primeiro quadro de controle de um quadro, os níveis de potência entre portadoras 114 são transmitidos no segundo quadro de controle, os bits EIB 116 são transmitidos no terceiro quadro de controle e a solicitação de taxa de enlace reverso (solicitação de taxa de LR) 118 é transmitida no quarto quadro de controle.

Um exemplo de diagrama de temporização (timing) ilustrando a transmissão de dados de alta velocidade no enlace reverso é apresentado na Figura 7B. A estação remota 6 transmite a solicitação de taxa de LR no quarto quadro de controle do quadro i para a estação base 4, no bloco 212. Na modalidade exemplar, a solicitação de taxa LR compreende o tamanho de fila de 4 bits e a reserva de potência de 4 bits tal como acima descrito. O elemento de canal 42 recebe a solicitação e a envia, juntamente com a Eb/No requerida pela estação remota 6, para o programador 12 dentro do primeiro quadro de controle do quadro i+1, no bloco 214. 0 programador 12 recebe a solicitação no terceiro quadro de controle do quadro i+1, no bloco 216, e programa a solicitação. O programador 12 a seguir envia o programa para o elemento de canal 42 no primeiro quadro de controle do quadro i+2, no bloco 218. O elemento de canal 42 recebe o programa no terceiro quadro de controle do quadro i+2, no bloco 220. 0 quadro de controle de enlace direto contendo o programa de enlace direto é transmitido para a estação remota 6 no terceiro quadro de controle do quadro i+2, no bl oco 222. A estação remota 6 recebe o programa de enlace reverso dentro do quarto quadro de controle do quadro i+2, no bloco 224, e inicia a transmissão na taxa programada no quadro i+3, no bloco 226.

A estação base 4 utiliza os níveis de potência Δ entre células, que são transmitidos no primeiro quadro de controle pela estação remota 6, para selecionar as estações base 4 a partir das quais é transmitido o canal suplementar. Um exemplo de diagrama de temporização ilustrando o uso dos niveis de potência Δ entre células é apresentado na Figura 7C. A estação remota 6 transmite os niveis de potência Δ entre células no primeiro quadro de controle do quadro i para a estação base 4 no bloco 242. O elemento de canal 42 recebe os niveis de potência Δ entre células e envia as informações para o controlador de estação base (BSC) 10 no segundo quadro de controle do quadro i, no bloco 244. O controlador de estação base 10 recebe as informações no quarto quadro de controle do quadro i, no bloco 246. O controlador de estação base 10 a seguir determina o novo conjunto ativo para os canais suplementares no primeiro quadro de controle do quadro i+1, no bloco 248. 0 elemento de canal 42 recebe o quadro de canal de controle de enlace direto contendo o novo conjunto ativo suplementar e o transmite através do canal de controle de enlace direto no terceiro quadro de controle do quadro i+1, no bloco 250. A estação remota 6 termina a decodificação do quadro de canal de controle de enlace direto dentro do quarto quadro de controle do quadro i+1, no bloco 252. A estação remota 6 inicia a demodulação do novo canal suplementar no quadro i+2, no bloco 254.

A estação base 4 usa os niveis de potência entre portadoras, que são transmitidos no segundo quadro de controle pela estação remota 6, para atribuir taxas a cada uma das portadoras para suportar a estação remota 6. Um exemplo de diagrama de temporização ilustrando o uso dos niveis de potência entre portadoras é apresentado na Figura 7D. A estação remota 6 transmite os niveis de potência entre portadoras no segundo quadro de controle do quadro i para a estação base 4, no bloco 262. O elemento de canal 42 decodifica o quadro no terceiro quadro de controle do quadro i, no bloco 264. A estação base 4 recebe os niveis de potência entre portadoras e atribui taxas a cada uma das portadoras no quarto quadro de controle do quadro i, no bloco 266. Na modalidade exemplar, os níveis de potência entre portadoras não são direcionados através do canal de transporte de retorno (backhaul). Portanto, a ação apropriada pode entrar em efeito no próximo quadro após a recepção dos níveis de potência entre portadoras. 0 quadro de canal de controle de enlace direto contendo as taxas para cada uma das portadoras é transmitido no primeiro quadro de controle do quadro i+1, no bloco 268. A estação remota 6 termina a decodificação do quadro do canal de controle de enlace direto no segundo quadro de controle do quadro i+1, no bloco 270. A estação remota 6 inicia a demodulação de acordo com as novas taxas para as portadoras no quadro i+2, no bloco 272.

Na modalidade exemplar, os bits EIB são transmitidos no terceiro quadro de controle através do canal piloto/de controle para indicar um quadro apagado recebido nos canais fundamental e suplementar pela estação remota 6. Na modalidade exemplar, os bits EIB podem ser usados pelos serviços de dados de alta velocidade na forma de uma confirmação (ACK - acknowledgement) da camada 2 ou confirmação negativa (NACK) em lugar dos quadros de protocolo de enlace de rádio (RLP - Radio Link Protocol) NACK definidos pela norma IS-707 intitulada "TIA/EIA/IS-707 DATA SERVICE 0PTI0NS FOR WIDEBAND SPREAD SPECTRUM SYSTEMS". Os bits EIB da presente modalidade são mais curtos e apresentam menores retardos de processamento que os quadros NACK RLP. Um exemplo de diagrama de temporização ilustrando a transmissão dos bits EIB é apresentado na Figura 7E. A estação remota 6 recebe os dados no canal de tráfego no enlace direto no quadro i-2, no bloco 282. A estação remota 6 termina a decodificação do quadro i-2 e determina se o quadro de dados está ou não apagado no primeiro quadro de controle do quadro i, no bloco 284. Os bits EIB indicativos da condição dos quadros de dados recebidos no quadro i-2 através do canal de tráfego direto são transmitidos pela estação remota 6 no terceiro quadro de controle do quadro i, no bloco 286.

0 formato de quadro de canal piloto/de controle

de enlace reverso como acima descrito é um exemplo de formato que minimiza os retardos de processamento para os processos que utilizam as informações contidas no quadro de canal piloto/de controle. Para alguns sistemas de comunicação, algumas das informações acima descritas não se aplicam nem são necessárias. Por exemplo, um sistema de comunicação que opera com uma portadora não requer os níveis de potência entre portadoras. Para outros sistemas de comunicação, informações adicionais são utilizadas para implementar diversas funções do sistema. Dessa forma, formatos de quadro de canal piloto/de controle contendo diferentes informações e utilizando diferentes ordenações das informaçõ es podem ser considerados e se encontram dentro do escopo da presente invenção.

XVI - Modos de operação da Estação Remota

Na modalidade exemplar, para utilizar mais completamente a capacidade dos enlaces direto e reverso, os canais de tráfego são liberados durante os períodos de inatividade. Na modalidade exemplar, a estação remota 6 opera em um dentre três modos: o modo de canal de tráfego, o modo suspenso e o modo de repouso. A transição para/de cada modo depende da duração do período de inatividade.

Um diagrama de temporização exemplar, mostrando as transições para os modos suspenso e em repouso é apresentado na Figura 8A e um diagrama de estado exemplar apresentando as transições entre os vários modos de operação é mostrado na Figura 8B. 0 tráfego (ou atividade) nos canais de tráfego direto e/ou reverso é representado pela estação remota 6 estando no modo de canal de tráfego 312a, 312b e 312c na Figura 8A e no modo de canal de tráfego 312 na Figura 8B. 0 período de inatividade, denotado como Tidie, é o intervalo de tempo desde o término da última transmissão de dados. Na modalidade exemplar, se o período de inatividade exceder um primeiro período de repouso predeterminado Ts, a estação remota 6 é colocada no modo suspenso 314. Uma vez no modo suspenso 314, se o período de inatividade exceder um segundo período de repouso predeterminado Td, em que Td>Ts, a estação remota 6 é colocada no modo de repouso 316. No modo suspenso 314 ou no modo de repouso 316, se a estação base 4 ou a estação remota 6 possuir dados para comunicar, a estação remota 6 pode ser atribuída com um canal de tráfego e ser trazida de volta ao modo de canal de tráfego 312 (como mostrado na Figura 8B) . Na modalidade exemplar, Ts é selecionado de modo a ser aproximadamente de um segundo e Td selecionado como sendo aproximadamente de 60 segundos, apesar de que outros valores para Ts e Td podem ser selecionados e estão dentro do escopo da presente invenção.

XVII - Modo Suspenso da Estação Remota

A estação remota 6 entra no modo suspenso após o período de inatividade exceder um primeiro período de inatividade Ts. Na modalidade exemplar, no modo suspenso, o canal de tráfego é liberado porém as informações de estado ficam retidas tanto pela estação remota 6 como pela estação base 4, de forma que a estação remota 6 possa ser trazida de volta para o modo de canal de tráfego em um curto período de tempo. Na modalidade exemplar, as informações de estado que ficam armazenadas no modo suspenso compreendem o estado RLP, a configuração do canal de tráfego, as variáveis de criptografia e as variáveis de autenticação. Tais informações de estado são definidas pelas normas IS-95 e IS-707. A configuração do canal de tráfego pode incluir a configuração de serviço, as opções de serviço conectadas e suas características, e parâmetros de controle de potência. Uma vez que as informações de estado são armazenadas, a estação remota 6 pode ser trazida de volta para o modo de canal de tráfego e atribuída com um canal de tráfego após a recepção de uma mensagem de atribuição de canal.

Na modalidade exemplar, enquanto no modo suspenso, a estação remota 6 monitora continuamente o canal de alerta (paging) no modo não-dividido (non-slotted) e processa as mensagens de sobrecarga que são difundidas para todas as estações remotas 6 no canal de alerta. A estação remota 6 pode enviar mensagens de atualização à estação base 4 de modo a informar ao controlador de estação base 10 sobre sua localização atual. Um diagrama exemplar, mostrando um cenário em que a estação remota 6k, que opera no modo suspenso, envia uma mensagem de atualização de localização ao detectar um novo piloto, é apresentado na Figura 8C. A estação remota 6k recebe os pilotos provenientes das estações base 4i e 4j e o novo piloto proveniente da estação base 4k. A estação remota 6k a seguir transmite uma mensagem de atualização de localização através do enlace reverso, a qual é recebida pelas estações base 4i, 4j e 4k. A estação remota 6k pode também enviar uma mensagem de atualização de localização suspensa se o piloto proveniente de uma das estações base 4 cai abaixo de um limite predeterminado. Na modalidade exemplar, a mensagem de atualização de localização suspensa é transmitida através do canal de acesso.

Na modalidade exemplar, as mensagens de atualização de localização são direcionadas para os controladores de estação base 10 pelas estações base 4. Dessa forma, o controlador de estação base 10 é constantemente informado sobre a localização da estação remota 6 e pode compor uma mensagem de atribuição de canal e trazer a estação remota β para o modo de canal de tráfego no modo de repasse suave. XVIII - Modo de Repouso da Estação Remota

Na modalidade exemplar, a estação remota β monitora o canal de alerta no modo dividido (slotted) enquanto no modo de repouso para conservar a energia da bateria. Na modalidade exemplar, o modo de repouso é similar ao definido pela norma IS-707.

Na modalidade exemplar, nenhuma informação relacionada a chamadas é retida pela estação base 4 ou pela estação remota 6 no modo de repouso e somente o estado do protocolo ponto-a-ponto (PPP) é mantido pela estação remota 6 e pela estação base 4. Como resultado, a estação remota 6 e a estação base 4 passam pelo processo de estabelecimento de chamada (que compreende o alerta, a resposta ao alerta e a atribuição de canal) antes que a estação remota 6 seja atribuída com um canal de tráfego e trazida de volta para o modo de canal de tráfego.

XIX - Transição para o Modo de Canal de tráfego

Na modalidade exemplar, as transições da estação remota 6 do modo suspenso ou de repouso para o modo de canal de tráfego podem ser iniciadas pela estação base 4 ou pela estação remota 6. Os diagramas exemplares que ilustram o protocolo para transições iniciadas pela estação base a partir dos modos suspenso ou em repouso para o modo de canal de tráfego são respectivamente apresentados nas Figuras 9A e 9B. A estação base 4 inicia o processo se tiver dados para comunicação à estação remota 6. Se a estação remota 6 estiver no modo suspenso (ver Figura 9A), a estação base 4 transmite uma mensagem de atribuição de canal através do canal de alerta e a transmissão dos dados pode ocorrer logo a seguir. Se a estação remota 6 estiver no modo de repouso (ver Figura 9B) , a estação base 4 inicialmente transmite uma mensagem de alerta através do canal de alerta. A estação remota 6 recebe a mensagem de alerta e transmite uma mensagem de resposta ao alerta em confirmação. A estação base 4 a seguir transmite a mensagem de atribuição de canal. Após uma série de mensagens de negociação de serviço, o estabelecimento da chamada é completado e a transmissão de dados pode ocorrer logo a seguir. Como mostrado nas Figuras 9A e 9B, a transição do modo suspenso para o modo de canal de tráfego é mais rápida que a transição do modo em repouso para o modo de canal de tráfego, pois o estado da chamada é mantido tanto pela estação remota 6 como pela estação base 4.

Os diagramas exemplares que ilustram o protocolo para as transições iniciadas pela estação remota a partir dos modos suspenso e em repouso para o modo de canal de tráfego são apresentados nas Figuras 9C e 9D, respectivamente. A estação remota 6 inicia o processo se tiver dados para comunicar à estação base 4. Se a estação remota 6 estiver no modo suspenso (ver Figura 9C), a estação remota 6 transmite uma mensagem de reconexão à estação base 4. A estação base 4 a seguir transmite uma mensagem de atribuição de canal e a transmissão de dados pode ocorrer logo a seguir. Se a estação remota 6 estiver no modo de repouso (ver Figura 9D), a estação remota inicialmente transmite uma mensagem de origem para a estação base 4. A estação base 4 a seguir transmite a mensagem de atribuição de canal. Após uma série de mensagens de negociação de serviço, o estabelecimento da chamada é completado e a transmissão de dados pode ocorrer a seguir.

A presente invenção foi descrita através de um número de canais físicos que facilitam a comunicação da pluralidade de canais lógicos acima descritos. Outros canais físicos podem também ser utilizados para implementar funções adicionais, que podem ser necessárias para o sistema de comunicação onde os canais são usados. Além disso, os canais físicos acima descritos podem ser multiplexados e/ou combinados de tal forma que as funções requeridas possam ser efetuadas e tais diversas combinações dos canais físicos se encontram dentro do escopo da presente invenção.

A descrição acima das modalidades preferidas é provida para permitir que os técnicos na área efetivem ou façam uso da presente invenção. As várias modificações a estas modalidades ficarão prontamente claras para os técnicos na área, e os princípios genéricos aqui definidos podem ser aplicados a outras modalidades sem o uso das faculdades inventivas. Dessa forma, a presente invenção não deve ser limitada às modalidades aqui apresentadas, devendo receber o escopo mais amplo, consistente com os princípios e as novas características aqui descritos.

Claims

1. Estrutura de canal em um sistema de telecomunicações em que são usadas técnicas de espalhamento espectral, e em que a estrutura de canal suporta pelo menos um canal de alerta, em que cada canal de alerta transmite mensagens de alerta para uma pluralidade de estações remotas (6), e em que a estrutura de canal suporta um canal suplementar, em que cada canal suplementar transmite tráfego de dados de alta velocidade, a estrutura de canal é CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: - um canal fundamental para a troca de tráfego de voz e tráfego de dados entre uma estação remota (6) da pluralidade de estações remotas e outra estação, em que o canal fundamental pode ser usado somente quando a estação remota (6) está em um modo de canal de tráfego; e um canal de controle para a troca de informações de sinalização entre a estação remota (6) e a outra estação, em que o canal de controle pode ser usado somente quando a estação remota está no modo de canal de tráfego.

2. Estrutura de canal de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a outra estação é uma estação base (4), e em que a estação remota está no modo de canal de tráfego somente quando a estação remota (6) não está monitorando o canal de alerta.

3. Estrutura de canal de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERI ZADA pelo fato de que o canal de controle compreende quadros de controle, em que o comprimento de cada um dos quadros de controle é uma fração do comprimento de um quadro de canal de tráfego.

4. Estrutura de canal de acordo com as reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADA pelo fato de que um enlace reverso é usado para a transmissão de dados de uma estação remota (6) para uma estação base (4), e em que um enlace direto é usado para a transmissão de dados de uma estação base (4) para uma estação remota (6), em que quadros de controle na direção de enlace reverso compreendem uma ou mais mensagens de enlace reverso compreendendo: - bits de indicação de apagamento (EIBs) para informar a estação base (4) se os quadros recebidos nos canais fundamental e suplementar de enlace direto foram recebidos como apagamentos; - medições de nivel de potência entre células para informar a estação base (4) de um piloto em um conjunto ativo na estação remota (6) que foi recebido com a maior razão de energia por chip para interferência, e para identificar para a estação base todos os pilotos no conjunto ativo da estação remota cuja razão de energia por chip para interferência está dentro de um nivel de potência predeterminado do piloto recebido com a maior razão de energia por chip para interferência; - medições de nivel de potência entre portadoras para informar à estação base (4) sobre a intensidade variável de pilotos recebidos pela estação remota (6) através de diferentes freqüências portadoras; e - uma solicitação de dados de enlace reverso para solicitar um canal suplementar para a transmissão de tráfego de dados de alta velocidade, em que a solicitação de dados de enlace reverso contém um tamanho de fila associado à quantidade de dados prontos para transmissão no enlace reverso, e em que a solicitação de dados de enlace reverso contém uma reserva de potência associada à quantidade de potência restante que a estação remota (6) tem disponível para transmissão.

5. Estrutura de canal de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de que também compreende uma mensagem de atualização de enlace reverso, em que a mensagem de atualização de enlace reverso compreende: - os bits indicadores de apagamento; - as medições de nivel de potência entre células; as medições de nivel de potência entre portadoras; e - a solicitação de dados de enlace reverso.

6. Estrutura de canal de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADA pelo fato de que a mensagem de atualização de enlace reverso possui comprimento de 30 bits, em que a mensagem de atualização de enlace reverso compreende: - um único bit indicando se um apagamento foi recebido no enlace direto do canal fundamental; - um único bit indicando se um apagamento foi recebido no enlace direto do canal suplementar; 8 bits indicando as medições de nivel de potência entre células; 12 bits indicando as medições de nivel de potência entre portadoras; e 8 bits representando campos associados à sol icitação de dados de enlace reverso.

7. Estrutura de canal de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA pelo fato de que os campos associados à solicitação de dados de enlace reverso estão contidos em uma mensagem de solicitação de dados de enlace reverso de 8 bits, em que a mensagem de solicitação de dados de enlace reverso compreende: - 4 bits indicando o tamanho da fila; e - 4 bits indicando a reserva de potência.

8. Estrutura de canal de acordo com as reivindicações 3 a 7, CARACTERIZADA pelo fato de que os quadros de controle na direção de enlace direto contêm uma ou mais mensagens de enlace direto compreendendo: - informações de programação de enlace direto para informar à estação remota (6) que a estação base estará designando um canal suplementar de enlace direto para a estação remota em uma primeira taxa de dados para uma primeira duração; - informações de programação de enlace reverso para informar à estação remota (6) que a estação base estará designando um canal suplementar de enlace reverso para a estação remota em uma taxa de dados especifica para uma duração específica; - informações de atribuição de estação base de canal suplementar para informar à estação remota (6) quais estações base, dentre um conjunto ativo de pilotos da estação remota, iniciará a transmissão de dados de alta velocidade para a estação remota em um canal suplementar; - bits de indicação de apagamento (EIBs) para informar à estação remota se os quadros recebidos no canal fundamental e suplementar de enlace reverso foram recebidos como apagamentos; e - uma indicação de canal fundamental de processo para indicar se a estação remota (6) deve demodular o canal fundamental para informações.

9. Estrutura de canal de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADA pelo fato de que as informações de programação de enlace direto estão contidas em uma mensagem de programação de enlace direto de 10 bits, em que a mensagem de programação de enlace direto compreende: - 2 bits indicando que o quadro é uma mensagem de programação de enlace direto; - 4 bits indicando uma taxa de enlace direto designada do canal suplementar; e - 4 bits indicando a duração pela qual a taxa de enlace direto é designada para o canal suplementar.

10. Estrutura de canal de acordo com a reivindicação 8 ou 9, CARACTERIZADA pelo fato de que as informações de programação de enlace reverso estão contidas em uma mensagem de programação de enlace reverso de 18 bits, em que a mensagem de programação de enlace reverso compreende: - 2 bits indicando que o quadro é uma mensagem de programação de enlace reverso; - 4 bits indicando uma taxa de enlace reverso concedida do canal suplementar; e - 12 bits indicando a duração pela qual a taxa de enlace reverso é concedida para o canal suplementar, em que cada subconjunto de 4 bits representa uma única portadora.

11. Estrutura de canal de acordo com as reivindicações 8 a 10, CARACTERIZADA pelo fato de que as informações de atribuição de estação base do canal suplementar estão contidas em uma mensagem de atribuição de estação base de 8 bits, em que a mensagem de atribuição de estação base (4) compreende: - 2 bits indicando que o quadro é uma mensagem de atribuição de estação base; e - 6 bits compreendendo um mapa de bits, em que um 1 (em posição), na ia posição, do mapa de bits indica que o canal suplementar é transmitido a partir da ia estação base.

12. Estrutura de canal de acordo com as reivindicações 8 a 11, CARACTERIZADA pelo fato de que os bits de indicação de apagamento e a indicação de canal fundamental de processo estão contidos em uma mensagem fundamental de processo de 5 bits, em que a mensagem fundamental de processo compreende: - 2 bits indicando que o quadro é uma mensagem fundamental de processo; - um único bit indicando se um apagamento foi recebido no enlace reverso do canal fundamental; - um único bit indicando se um apagamento foi recebido no enlace reverso do canal suplementar; e - um único bit indicando se a estação remota (β) deve demodular o canal fundamental.

13. Estrutura de canal de acordo com as reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o canal fundamental pode ser operado em dois modos compreendendo: - um modo dedicado; e - um modo compartilhado.

14. Estrutura de canal de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADA pelo fato de que quando o canal fundamental está no modo dedicado, o canal fundamental é usado somente para comunicações entre a estação remota e a estação base (4).

15. Estrutura de canal de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADA pelo fato de que quando o canal fundamental está no modo compartilhado, um enlace direto do canal fundamental é usado para comunicações entre duas ou mais estações remotas dentre a pluralidade de estações remotas e estações base.

16. Estrutura de canal de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADA pelo fato de que para cada estação remota (β) dentre a pluralidade de estações remotas é enviada uma indicação no canal de controle indicando quando a estação remota deve demodular o canal fundamental no modo compartilhado.

17. Estrutura de canal de acordo com as reivindicações 13 a 16, CARACTERIZADA pelo fato de que o canal fundamental no modo compartilhado é demodulado por todas as estações remotas dentre a pluralidade de estações remotas quando uma mensagem de difusão é enviada no canal de controle indicando que o canal fundamental no modo compartilhado deve ser demodulado.

18. Estrutura de canal de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que quando a estação remota deixa o modo de canal de tráfego, a estação remota (6) e a estação base (4) entram em um modo suspenso em que as informações associadas com a sessão anterior de modo de canal de tráfego são armazenadas na estação remota (6) e na estação base (4), e em que a estação remota pode reentrar rapidamente no modo de tráfego após receber uma mensagem de atribuição de canal proveniente da estação base pela utilização das informações armazenadas.

19. Estrutura de canal de acordo com a reivindicação 18, CARACTERI ZADA pelo fato de que as informações armazenadas compreendem um estado de Protocolo de Enlace de Rádio (RLP), uma configuração de canal de tráfego, e variáveis de codificação.

20. Estrutura de canal de acordo com as reivindicações 1 a 19, CARACTERIZADA pelo fato de que a estrutura de canal é uma estrutura de canal de enlace direto.

21. Estrutura de canal de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADA pelo fato de que o canal fundamental é usado para enviar tráfego de canal fundamental a partir de pelo menos uma estação base para uma estação remota; pelo menos um canal suplementar envia tráfego de dados de alta velocidade proveniente de uma de pelo menos uma estação base (4) para a estação remota (6); e em que o canal suplementar pode ser operado em dois modos, compreendendo um modo dedicado e um modo compartilhado, em que quando o canal fundamental está no modo dedicado, o canal fundamental é usado somente para comunicações entre a estação remota e a estação base, em que quando o canal fundamental está no modo compartilhado, o enlace direto do canal fundamental é usado para comunicações entre duas ou mais estações remotas da pluralidade de estações remotas e a estação base, e em que para cada estação remota da pluralidade de estações remota é enviada uma indicação em um canal de controle indicando quando a estação remota deve demodular o canal fundamental em um modo compartilhado.

22. Estrutura de canal de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADA pelo fato de que o canal fundamental no modo compartilhado é demodulado por todas as estações remotas da pluralidade de estações remotas quando uma mensagem de difusão é enviada no canal de controle indicando que o canal fundamental no modo compartilhado deve ser demodulado.