СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ОБ УРОВНЕ ШУМА ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ПАКЕТНОГО ДОСТУПА ПО ВОСХОДЯЩЕЙ ЛИНИИ СВЯЗИ Российский патент 2011 года по МПК H04L1/00 

Область техники

Изобретение относится к мобильной связи, а более конкретно к усовершенствованию адаптации линии связи при использовании децентрализованного планирования.

Уровень техники

На фиг.1 представлена архитектура сети пакетной передачи для универсальной системы мобильной связи (UMTS, Universal Mobile Telecommunications System), включающей главные архитектурные элементы в виде пользовательского устройства (UE, user equipment), наземной сети радиодоступа UMTS (UTRAN, UMTS Terrestrial Radio Access Network) и базовой сети (CN, core network). Пользовательское устройство связано с сетью UTRAN посредством радиоинтерфейса (Uu), в то время как сеть UTRAN связана с базовой сетью посредством (проводного) интерфейса Iu.

На фиг.2 показаны некоторые дополнительные детали архитектуры, в частности сети UTRAN. Сеть UTRAN включает множество подсистем радиосети (RNS, Radio Network Subsystems), каждая из которых содержит по меньшей мере один контроллер радиосети (RNC, Radio Network Controller). Каждый контроллер радиосети может быть связан с множеством узлов В, которые в UMTS являются аналогами базовых станций GSM. Каждый узел В может находиться в радиосвязи с множеством пользовательских устройств посредством радиоинтерфейса (Uu), показанного на фиг.1. Пользовательское устройство может находиться в радиосвязи с множеством узлов В, даже если один или более узлов В соединены с различными контроллерами радиосети. Например, пользовательское устройство UE1, показанное на фиг.2, может находиться в радиосвязи с узлом В 2 подсистемы RNS 1 и узлом В 3 подсистемы RNS 2, при этом узел В 2 и узел В 3 являются соседними узлами В. Контроллеры радиосети различных подсистем RNS могут быть связаны интерфейсом Iur, который позволяет мобильному пользовательскому устройству оставаться в контакте с обоими контроллерами радиосети при перемещении из соты, принадлежащей узлу В одного контроллера радиосети, в соту, принадлежащую узлу В другого контроллера радиосети. Один из контроллеров радиосети будет работать в качестве "обслуживающего" контроллера радиосети (SRNC, serving RNC) или "управляющего" контроллера радиосети (CRNC, controlling RNC), в то время как другой будет действовать как "дрейфовый" контроллер радиосети (DRNC, drift RNC). Можно даже создать цепь таких дрейфовых контроллеров радиосети, идущих от данного контроллера SRNC. Множество узлов В являются соседними узлами В в том смысле, что они управляют соседними сотами. Мобильные пользовательские устройства способны пересекать соседние соты без необходимости установления повторного соединения с новым узлом В, поскольку либо узлы В соединены с тем же самым контроллером радиосети, либо, если они соединены с различными контроллерами радиосети, эти контроллеры радиосети связаны друг с другом. В процессе таких перемещений пользовательского устройства иногда требуется добавлять или отключать радиолинии, чтобы пользовательское устройство могло всегда сохранять по меньшей мере одну линию радиосвязи с сетью UTRAN. Это называют мягкой передачей обслуживания (SHO, soft-handover).

Настоящее изобретение касается технических требований проекта партнерства по системам 3-го поколения (3GPP, Third Generation Partnership Project), относящихся к наземной сети радиодоступа (UTRA) универсальной мобильной системы связи (UMTS), а более конкретно к широкополосному многостанционному доступу с кодовым разделением каналов (WCDMA, Wideband Code Division Multiple Access) в рамках высокоскоростного пакетного доступа по восходящей линии (HSUPA, High Speed Uplink Packet Access), который является улучшенной особенностью передачи по восходящей линии, используемой в дуплексном режиме с частотным разделением (FDD, Frequency Division Duplex). Эта особенность в настоящее время специфицируется в 3GPP и должна быть сформулирована в версии 6 3GPP.

В текущей архитектуре планировщик пакетов расположен в контроллере радиосети, и поэтому его возможности адаптации к мгновенному изменению трафика ограничены вследствие ограничений пропускной способности интерфейса сигнализации на уровне управления радиоресурсами (RRC, Radio Resource Control) между контроллером радиосети и пользовательским устройством. Следовательно, для адаптации к изменяющимся условиям планировщик пакетов должен проявлять умеренность в назначении мощности для восходящей линии, чтобы учитывать влияние неактивных пользователей в следующий период планирования, - т.е. должен принимать решение, которое с точки зрения спектра оказывается неэффективным для высоких назначенных скоростей передачи данных и больших значений таймера разъединения.

С введением HSUPA часть функциональных возможностей планировщика пакетов передана из контроллера радиосети в узел В. Благодаря децентрализации возникает возможность более быстрой реакции на ситуации перегрузки, что обеспечивает намного более "агрессивное" планирование, например, путем более быстрого изменения скоростей передачи битов, что повышает пропускную способность соты. HSUPA и быстрое планирование под управлением узла В также поддерживается при мягкой передаче обслуживания.

Согласно разделу 7.1 технического отчета 3GPP TR 25.896 v6.0.0 (2004-03) "Feasibility Study for Enhanced Uplink for UTRA FDD (Release 6)", термин "планирование узлом В" означает возможность для узла В управлять в пределах, установленных контроллером радиосети, набором комбинаций транспортного формата (TFC, Transport Format Combination), из которого пользовательское устройство может выбрать соответствующую комбинацию TFC. В контексте HSUPA комбинациями транспортного формата (E-TFC) транспортного канала, подлежащего планированию узлом В (E-DCH), управляет узел В, который может предоставить пользовательскому устройству максимальное количество ресурсов восходящей линии связи, которые данное пользовательское устройство может использовать. E-TFC (E-DCH TFC) является комбинацией действующего в настоящее время транспортного формата для канала E-DCH с применимым максимальным количеством повторных передач (H-ARQ) и используемым смещением мощности передачи (см. 3G TS 25.309 для связанных с этим определений и подробных пояснений). В версии 5 планирование восходящей линии связи и управление скоростью сосредоточены в контроллере радиосети. Соответственно, в дополнение к исследовательскому отчету TR 25.896, предоставляя узлу В такую функциональную способность, можно обеспечить более надежное управление помехами в восходящей линии связи, что, в свою очередь, может привести к повышению пропускной способности и улучшению покрытия. В отчете TR 25.896 обсуждаются два фундаментальных подхода к планированию: (1) планирование скорости передачи, когда все передачи по восходящей линии происходят параллельно, но с достаточно низкой скоростью, так что не происходит превышения желаемого увеличения уровня шума в узле В, и (2) планирование времени, при котором теоретически только подмножеству пользовательских устройств, которые имеют данные для трафика, разрешается передача в данное время и вновь так, чтобы не было превышения желаемого увеличения общего уровня шума в узле В. Специфицируемая характеристика HSUPA должна позволить использовать оба подхода к планированию.

Настоящее изобретение относится к вышеуказанным усовершенствованиям HSUPA в восходящем канале DCH (в дальнейшем именуемом EDCH) для пакетного трафика в версии 6 3GPP, как определено в вышеупомянутом документе 3GPP TR 25.896, "Feasibility Study for Enlianced Uplink for UTRA FDD", а также в технических требованиях 3GPP TS 25.309, "FDD Enhanced Uplink - Overall description - Stage 2," Version 6.1.0 (2004-12). Как указано выше, усовершенствование HSUPA в настоящее время достигается передачей некоторых из функций пакетного планировщика в узлы В. Это обеспечивает более быстрое планирование пульсирующего трафика при передаче данных не в реальном времени, чем возможное использование уровня 3 в контроллере радиосети. Идея состоит в том, что при более быстрой адаптации линии связи можно более эффективно распределять ресурсы мощности восходящей линии связи между пользователями пакетной передачи данных: когда пакеты уже переданы от одного пользователя, планируемый ресурс может быть немедленно сделан доступным другому пользователю. Это позволяет избежать резкого изменения роста шума, когда высокие скорости передачи данных предоставляют пользователям, работающим с приложениями, в которых имеет место пульсирующая высокоскоростная передача данных.

Как следствие передачи большей части функций пакетного планировщика в узел В для канала EDCH, планировщик узла В занимается распределением ресурсов восходящей линии. Но желательно, чтобы контроллер радиосети был способен установить определенное целевое увеличение уровня шума в узле В. Тогда узел В выполняет планирование так, чтобы уровень увеличения суммарного шума, обусловленный DCH и EDCH, оставался не более желаемого уровня. Целевой уровень увеличения шума устанавливают относительно значения "теплового плюс фонового" шума (P_{rx_noise}). Следовательно, P_{rx_noise} является опорным значением, которое используется узлом В при планировании. Значение P_{rx_noise} может быть или непосредственно измерено в узле В, или задано контроллером радиосети посредством сигнализации прикладной подсистемы узла В (NBAP, NodeB Application Part). Базовую информацию об измеряемых значениях можно найти в документе 3GPP TS 25.433, Version 6.4.0 (2004-12), "UTRAN lub Interface NBAP Signalling", Section 9.2.1.12. Различные уместные определения можно найти в документе 3GPP TS 25.215, Version 5.4.0 (2003-06), "Physical Layer - Measurements (FDD)".

Сущность изобретения

В зависимости от общей стратегии планирования может быть предпочтительнее либо измерить P_{rx_noise} непосредственно в узле В, либо позволить контроллеру радиосети зафиксировать это значение. Следовательно, проблема состоит в разработке такого потока обмена информацией для HSUPA, который позволил бы узлу В измерить и установить значение (P_{rx_noise}) уровня "теплового плюс фонового" шума и который в то же самое время позволил бы контроллеру радиосети заменить это значение, которое используется узлом В при планировании.

В настоящем изобретении предложен поток обмена информацией, который позволяет узлу В при планировании использовать P_{rx_noise}, измеренное в узле В, или P_{rx_noise}, переданное контроллером радиосети. Передача контроллером радиосети сигнала с P_{rx_noise} в узел В приводит к тому, что при планировании, осуществляемом узлом В, значение, измеренное в узле В, будет заменено.

Известно, что узел В способен измерять "тепловой плюс фоновый" шум. Также известно, что контроллер радиосети может задать это значение, но механизм, с помощью которого узел В и контроллер радиосети могут заменить измеренное значение другим значением, является новым как в целом, так и в частности для HSUPA.

Настоящее изобретение имеет множество преимуществ по сравнению с известными техническими решениями. Эти преимущества включают гибкость, поскольку сеть может быть настроена так, что уровень "теплового плюс фонового" шума, используемый узлом В как опорное значение при планировании, может быть или измерен в узле В, или передан по каналу сигнализации контроллером радиосети. Дополнительное преимущество обеспечивается в сценарии неоднородной среды: контроллер радиосети обладает средством для обеспечения ситуации, при которой известный эталон всегда используется узлом В при планировании, независимо от измерительных возможностей узла (узлов) В.

Хотя в настоящем описании изобретение раскрыто в контексте усовершенствования ситуации с HSUPA, должно быть понятно, что основная концепция применима и к другим ситуациям в беспроводных интерфейсах и не ограничена случаем HSUPA и восходящим направлением линии связи.

Специалисту в данной области техники понятно, что способ, сформулированный выше, может также быть кратко изложен, например, следующим образом. В узле В измеряют значение суммарной принимаемой мощности в широкой полосе. Затем узел В посылает сигнал со значением суммарной принимаемой мощности в широкой полосе в информационном элементе общего измеренного значения в контроллер радиосети. Затем планировщик узла В использует значение суммарной принимаемой мощности в широкой полосе для принятия решения планирования, если только узел В не принял значения шума из контроллера радиосети в ответ на указанный сигнал; в противном случае узел В использует в решениях планирования это значение шума. Кроме того, специалисту в данной области техники понятно, что различные измерения, описанные в настоящей заявке, могут включать оценки.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана архитектура сети пакетной передачи данных для универсальной системы мобильной связи (UMTS).

На фиг.2 показаны некоторые дополнительные детали полной архитектуры UMTS.

На фиг.3 упрощенно показана последовательность операций, демонстрирующая шаги осуществления настоящего изобретения в узле В.

На фиг.4 упрощенно показана последовательность операций, демонстрирующая шаги осуществления настоящего изобретения в контроллере радиосети.

На фиг.5 иллюстрируется система согласно настоящему изобретению.

Подробное описание изобретения

На фиг.3 показан один из вариантов осуществления настоящего изобретения. Согласно ему изобретение предлагает следующую последовательность операций, выполняемых в узле В. После определения на шаге 302, что инициировано измерение, узел В измеряет уровень "теплового плюс фонового" шума, как показано на шаге 304. Узел В может сделать это по команде контроллера радиосети или на основе выполнения некоторого внутреннего критерия.

На шаге 306 узел В может решить послать это значение в контроллер радиосети по требованию или на периодической основе. Если принято решение послать результат измерения, это производится на шаге 308. Это измеренное значение может быть, например, суммарной принимаемой мощностью в широкой полосе (RTWP, received total wide band power), передаваемой в информационном элементе (IE) общего измеренного значения (CMV, common measurement value).

Контроллер радиосети может принять решение предоставить узлу В значение уровня "теплового плюс фонового" шума, которое должно использоваться узлом В в качестве эталона для планирования вместо измеренного значения. Узел В может проверять, было ли такое значение послано, как показано на шаге 310.

После приема из контроллера радиосети сообщения с новым значением узел В переписывает измеренное значение, заменяя его новым, при планировании в узле В, как показано на шаге 312.

Уровень "теплового плюс фонового" шума, используемый при планировании в узле В в качестве эталона, является или измеренным значением, или значением, переданным из контроллера радиосети, как показано на шаге 314.

На фиг.4 упрощенно показана последовательность операций, поясняющая шаги, выполняемые в контроллере радиосети согласно настоящему изобретению. На шаге 402 определяют, принято ли измеренное значение P_{rx_noise} из узла В. Если да, то выполняют шаг 404 для определения, должен ли узел В использовать измеренное значение, или он должен использовать значение, переданное в узел В контроллером радиосети. После этого определения на шаге 406 принимают решение, послать или нет другое значение P_{rx_noise}. Кроме того, на шаге 406 определяют, что из узла В не было принято измеренного значения. Если P_{rx_noise} нужно послать, это делают на шаге 408. Независимо от того, послано P_{rx_noise} или нет, на шаге 410 происходит возврат.

На фиг.5 показана система согласно настоящему изобретению. Планировщик 500 расположен в узле В 502 для управления в пределах, установленных контроллером 504 радиосети, набором комбинаций транспортного формата (TFC), из которого пользовательское устройство 506 может выбрать соответствующую комбинацию TFC. Узел В производит измерение уровня (P_{rx_noise}) "теплового плюс фонового" шума на радиоинтерфейсе (Uu) посредством антенны 510, приемника 512 и устройства 514 с целью измерения значения P_{rx_noise}. Согласно настоящему изобретению, измеренное значение P_{rx_noise} хранится в памяти и может быть послано в виде сигнала по линии 518 через передатчик в приемник 522 контроллера 504 радиосети, где оно поступает в устройство 524 для принятия решения о посылке значения P_{rx_noise}, отличного от измеренного значения. В зависимости от стратегии, используемой контроллером 504 радиосети, сигнал по линии 526 может быть передан в передатчик 528, который передает значение P_{rx_noise}, заданное контроллером радиосети, в приемник 530 узла В 502. Узел В может содержать устройство 532 для использования значения P_{rx_noise}, принятого из контроллера радиосети, для переписывания измеренного значения, хранимого в памяти 516. Таким образом, планировщик 500 будет использовать измеренное значение, хранимое в устройстве 514, или значение P_{rx_noise}, переданное контроллером радиосети, в зависимости от стратегии, используемой контроллером радиосети.

Хотя изобретение было показано и описано на примере предпочтительного варианта его осуществления, специалистам в данной области техники понятно, что можно создать различные другие устройства и способы для достижения целей настоящего изобретения, все еще находящиеся в рамках формулы изобретения. Должно быть понятно, что все приведенные чертежи и сопровождающее обсуждение предпочтительных вариантов выполнения изобретения не являются абсолютно строгим описанием изобретения. Специалисту в данной области техники понятно, что описанные шаги и сигналы представляют общие причинно-следственные отношения, которые не исключают промежуточные взаимодействия различного типа; кроме того, понятно, что различные шаги и структуры, описанные в этой заявке, могут быть осуществлены посредством множества различных последовательностей и конфигураций с использованием различных комбинаций аппаратного и программного обеспечения, в более подробном описании которого нет необходимости.

Изобретение относится к мобильной связи и может быть использовано при децентрализованном планировании. Поток обмена информацией для высокоскоростного пакетного доступа по восходящей линии связи позволяет базовой станции измерять уровень "теплового плюс фонового" шума (P_rx-noise) и использовать упомянутое измеренное значение планировщиком базовой станции при принятии решений планирования до тех пор, пока базовая станция не принимает значение шума из контроллера радиосети, после чего базовая станция использует при планировании упомянутое принятое значение шума. Технический результат - обеспечение более быстрого планирования. 9 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ принятия решений планирования, включающий:
измерение на базовой станции суммарного значения теплового и фоновых шумов на радиоинтерфейсе между пользовательским устройством и упомянутой базовой станцией,
посылку сигнала отчета об измерении, величина которого указывает упомянутое измеренное значение, из упомянутой базовой станции в контроллер радиосети в информационном элементе общего измеренного значения, и
использование упомянутого измеренного значения планировщиком базовой станции при принятии решений планирования до тех пор, пока базовая станция не принимает значение шума из контроллера радиосети в ответ на упомянутый шаг посылки, после чего базовая станция использует при планировании упомянутое принятое значение шума.

2. Способ по п.1, в котором измерение шума используют для получения значения принимаемой суммарной широкополосной мощности.

3. Способ по п.1, в котором упомянутый отчет об измерении используют для планирования, управления допуском, распределения ресурсов или для решений об управлении перегрузкой, принимаемых упомянутым контроллером радиосети.

4. Базовая станция, содержащая
средство для измерения суммарного значения теплового и фоновых шумов на радиоинтерфейсе между пользовательским устройством и упомянутой базовой станцией,
средство для посылки сигнала отчета об измерении, величина которого указывает упомянутое измеренное значение, из упомянутой базовой станции в контроллер радиосети в информационном элементе общего измеренного значения, и
планировщик базовой станции для использования упомянутого измеренного значения при принятии решений планирования до тех пор, пока базовая станция не примет значение шума из контроллера радиосети, после чего планировщик базовой станции использует принятое значение шума при принятии решений планирования.

5. Базовая станция по п.4, в которой измерение шума используют для получения значения принимаемой суммарной широкополосной мощности.

6. Базовая станция по п.5, в которой упомянутый отчет об измерении используется для планирования, управления допуском, распределения ресурсов или для решений об управлении перегрузкой, принимаемых упомянутым контроллером радиосети.

7. Контроллер радиосети, содержащий:
приемник, реагирующий на отчет об измерении, для формирования сигнала измеренного значения, величина которого указывает значение шума, измеренное базовой станцией для использования при планировании на радиоинтерфейсе между упомянутой базовой станцией и пользовательским устройством;
устройство, реагирующее на упомянутый сигнал измеренного значения, для формирования сигнала, величина которого указывает заданное значение шума; и
передатчик, реагирующий на указанный сигнал заданного значения шума, для его передачи в упомянутую базовую станцию для использования при упомянутом планировании в соответствии с величиной сигнала заданного значения шума вместо упомянутого измеренного значения.

8. Система связи, содержащая базовую станцию по п.4 и контроллер радиосети по п.7.

9. Пользовательское устройство, содержащее:
антенну, реагирующую на сигнал планирования от базовой станции, указывающий характеристику передачи для радиолинии, между упомянутым пользовательским устройством и упомянутой базовой станцией, для формирования принятого сигнала планирования, при этом сигнал планирования основан на измеренном на базовой станции суммарном значении теплового и фонового шумов до тех пор, пока базовая станция не примет значение шума от контроллера радиосети, после чего сигнал планирования основан на принятом значении шума; и
процессор сигналов, реагирующий на упомянутый принятый сигнал планирования, для подачи информационного сигнала в упомянутую антенну для передачи по упомянутой радиолинии в упомянутую базовую станцию согласно упомянутой характеристике передачи, причем упомянутый сигнал планирования подается упомянутой базовой станцией, которая реагирует или на измеренное ею значение шума, или на значение шума, заданное и переданное в упомянутую базовую станцию контроллером радиосети.

10. Машиночитаемый носитель с исполняемым кодом, хранимом на этом носителе, для выполнения шагов согласно п.2.

11. Способ связи для высокоскоростного пакетного доступа по восходящей линии связи (HSUPA) для универсальной системы мобильной связи (UMTS), включающий измерение и установление в узле В значения (P_{rx_noise}) уровня теплового плюс фонового шума; и замену упомянутого значения (P_{rx_noise}) уровня теплового плюс фонового шума на значение, установленное контроллером радиосети (RNC) согласно его собственной централизованной стратегии, которое затем используют в упомянутом узле В для децентрализованного планирования.

12. Машиночитаемый носитель с исполняемым кодом, хранимом на этом носителе для выполнения следующих шагов:
измерения в узле В значения принимаемой суммарной широкополосной мощности,
передачи сигнала значения принимаемой суммарной широкополосной мощности из узла B в контроллер радиосети в информационном элементе общего измеренного значения, и
использования значения принимаемой суммарной широкополосной мощности планировщиком узла В для принятия решений планирования, пока узел В не принимает значение шума из контроллера радиосети в ответ на упомянутую передачу сигнала, после чего узел В использует упомянутое значение шума в упомянутых решениях планирования.

13. Микросхема для принятия решений планирования, содержащая:
средства для измерения суммарного значения теплового и фоновых шумов, средства для передачи сигнала отчета об измерении, величина которого указывает упомянутое измеренное значение, из базовой станции в контроллер радиосети в информационном элементе общего измеренного значения, и
средства для использования измеренного значения при принятии решений планирования до тех пор, пока базовая станция не принимает значение шума от контроллера радиосети в ответ на упомянутую передачу сигнала, после чего базовая станция использует при принятии решений планирования упомянутое принятое значение шума.