ОБРАБОТКА ГИБРИДНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ЗАПРОСА ПОВТОРНОЙ ПЕРЕДАЧИ В СИСТЕМАХ РАДИОСВЯЗИ Российский патент 2013 года по МПК H04L1/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится, в общем, к области радиосвязи, в частности к использованию гибридного автоматического запроса повторной передачи (HARQ) в системах радиосвязи.

Уровень техники

Для уменьшения количества ошибок в процессе связи между базовыми станциями и мобильными станциями в сетях радиосвязи, мобильная станция передает отклик на принимаемые ею сигналы, чтобы указать были ошибки в принимаемых сигналах или нет. Канал связи от базовой станции к мобильной станции, именуемый нисходящим каналом, может содержать пакеты гибридного автоматического запроса повторной передачи (HARQ-запроса). Канал от мобильной станции к базовой станции, именуемый восходящим каналом, передает либо сигнал положительного квитирования (ACK), либо сигнал отрицательного квитирования (NAK), если в передаче присутствуют ошибки.

В принципе, в HARQ-системе к данным, подлежащим передаче, добавляют биты информации для обнаружения ошибок. На основе этих битов мобильная станция может определить, правильно ли была принята информация, переданная базовой станцией. Она передает сигнал положительного квитирования, если информация была принята правильно, или сигнал отрицательного квитирования в противном случае.

HARQ-область построена с использованием трех мини-«плиток» с распределенной обратной связью (FMT), каждая из которых имеет две поднесущие для шести символов с ортогональным частотным уплотнением (OFDM). Был предложен способ на основе кодового уплотнения, однако оказалось, что подход на основе «чистого» кодового уплотнения может приводить к эффекту насыщения вероятности (некий минимальный уровень вероятности ошибки (error floor)) для сценариев с высокой степенью подвижности, особенно в случае параллельных передач нескольких пользователей. Был также предложен способ на основе принципов временного уплотнения/частотного уплотнения. В системах с временным уплотнением/частотным уплотнением одна HARQ-область обратной связи разделена на шесть ортогональных каналов обратной связи HARQ-системы с использованием временного или частотного уплотнения. Каждый канал обратной связи HARQ-системы включает три секции, имеющие одну поднесущую на два символа OFDM. Ортогональная последовательность из двух элементов может быть использована для передачи однобитовой информации положительного квитирования или отрицательного квитирования. Такой подход с использованием временного уплотнения/частотного уплотнения может преодолеть проблемы насыщения вероятности ошибок в сценариях с высокой подвижностью. Более того, система работает устойчиво при различных скоростях движения мобильных станций.

Гибридный способ с временным уплотнением, частотным уплотнением и кодовым уплотнением способен добиться аналогичных характеристик и тоже обладает устойчивостью в ситуациях с высокой подвижностью. Однако главным недостатком систем с временным уплотнением/частотным уплотнением является то, что мощность распределенных передач в оригинальной конструкции концентрируется в трех «плитках», что может создать помехи для других ячеек.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет схематичное описание первого варианта;

фиг.2 представляет структуру временного уплотнения/частотного уплотнения канала обратной связи в HARQ-системе в соответствии с первым вариантом;

фиг.3 представляет структуру временного уплотнения/частотного уплотнения канала обратной связи в HARQ-системе в соответствии с другим вариантом;

фиг.4 представляет структуру временного уплотнения/частотного уплотнения канала обратной связи в HARQ-системе в соответствии еще с одним другим вариантом;

фиг.5 представляет логическую схему рандомизации помех в соответствии с первым вариантом;

фиг.6 представляет схему индексации поднесущих канала в HARQ-системе в соответствии с первым вариантом;

фиг.7 представляет описание примера сети из 19 ячеек, где каждая ячейка имеет три сектора α, β и λ.

Подробное описание изобретения

Согласно фиг.1 базовая станция 10 может передавать пакеты, допускающие HARQ-запросы, по нисходящему каналу 16 для мобильной станции 12. Мобильная станция 12 может создать восходящий канал 14 квитирования для передачи сигналов положительного квитирования (ACK) или отрицательного квитирования (NAK).

Мобильная станция 12 может включать радиоприемник 18, соединенный с OFDM-демодулятором 20. Этот OFDM-демодулятор может быть соединен с демодулятором 22 символов, который может осуществлять обратное отображение поднесущих. Демодулятор 22 символов может быть соединен с буфером 30 HARQ-системы. Он может быть соединен также с декодером 24. Детектор 26 ошибок определяет, имеются ли ошибки в принимаемых по нисходящему каналу 16 пакетах, допускающих HARQ-запросы, и сообщается с буфером 30 HARQ-системы для индикации результатов проверки, а также с контроллером 28.

На передающей стороне контроллер 28 сообщается с кодирующим устройством 32, а также с буфером 30 HARQ-системы. Кодирующее устройство 32 соединено с модулятором 34 символов, осуществляющим также отображение на поднесущие. Этот модулятор символов соединен с OFDM-модулятором 36, который в свою очередь соединен с радиопередатчиком 38.

В соответствии с некоторыми вариантами настоящего изобретения помехи между ячейками рандомизируют с целью обеспечить устойчивую работу в условиях сценариев с несколькими ячейками, как показано на фиг.5. Помехи можно рандомизировать на нескольких уровнях. Первый уровень (фиг.5, блок 40) может быть перестановкой в HARQ-области, где «плитки» разных секторов могут быть переставлены в другие физические частотно-временные позиции. Эти перестановки являются специфичными для каждой ячейки и могут быть сопряжены со скачкообразными перестройками с течением времени во избежание постоянных конфликтов.

Поскольку способ с временным уплотнением (ТВМ)/частотным уплотнением (FDM) или с временным уплотнением/частотным уплотнением/кодовым уплотнением (CDM) применим к области обратной связи восходящего канала HARQ-системы, второй уровень может быть внутри этой области обратной связи восходящего канала HARQ-системы (фиг.5, блок 42). Это может включать варьирование отображения канала квитирования HARQ-системы, индексации канала квитирования HARQ-системы (фиг.5, блок 44) и последовательности канала квитирования HARQ-системы (фиг.5, блок 46).

Перестановки канала управления (фиг.5, блок 40) могут быть осуществлены следующим образом. Как показано на фиг.2 и 3, каждый канал HARQ ACK квитирования включает три HARQ-секции. Каждая такая HARQ-секция содержит одну поднесущую с двумя OFDM-символами. Существуют два способа отображения одной HARQ-секции на физические поднесущие, как описано на фиг.2 и 3.

Перестановки канала HARQ ACK квитирования могут быть обобщены следующим образом. Сначала индексируют поднесущие одного HARQ-канала, как показано на фиг.6. 36 поднесущих одного HARQ-канала индексируют по схеме P_i, 0≤i<36, где i - индекс поднесущей. P_i можно представить в виде P_12m+2l+k, 0≤m<3,0≤l<6,0≤k<2, где m - индекс «плитки» FMT, l - индекс OFDM-символа и k - индекс поднесущей одного OFDM-символа одной из 2×6 «плиток» FMT.

Вся совокупность из 36 поднесущих может быть далее разбита на 18 секций, каждая из которых имеет 1 поднесущую на 2 соседних OFDM-символа. Имеются два вида секций, как показано на фиг.2 и 3 соответственно. Секция, показанная на фиг.2, в дальнейшем будет называться секция Типа 1. Секция, показанная на фиг.3, в дальнейшем будет называться секцией Типа 2. Для этих двух типов секций всего имеется 36 позиций. Позиция одной секции может быть описана позициями двух поднесущих. 0≤j<36, где j - индекс секции, - позиция s-й поднесущей в секции j. Первые 18 секций являются секциями Типа 1, а позиции поднесущих могут быть записаны в виде уравнения (1):

Остальные 18 секций являются секциями Типа 2, а позиции поднесущих могут быть записаны в виде уравнения (2), приведенного ниже:

Позиции поднесущих для 6 каналов HARQ АСК квитирования можно описать с использованием 3 секций

, где .

Всего имеются 64 позиции для 0-го канала HARQ ACK квитирования, что может быть определено уравнением ниже:

Обозначим первую половину R₀ как и вторую половину R₀ как . Позиции остальных каналов HARQ ACK квитирования зависят от позиций первого HARQ ACK канала квитирования:

Если , позиции второго и четвертого каналов HARQ ACK квитирования могут быть описаны двумя уравнения ниже:

В противном случае, если , позиции второго и четвертого каналов HARQ ACK квитирования могут быть описаны двумя уравнения ниже:

Позиции трех нечетных каналов HARQ ACK квитирования могут быть выведены из позиций трех четных каналов HARQ ACK квитирования:

где j_2u+1,m=[j_2u,m/2]×4+1-j_2u,m, 0≤u<3,0≤m<3.

Таким образом, в целом для одного типа секций имеют место 65536 типов схем перестановок канала HARQ ACK в одном канале HARQ ACK квитирования. Одна схема перестановок в канале HARQ ACK квитирования может быть однозначно представлена одним индексом S, где 0≤S<2¹⁶. Такой индекс S может быть представлен в двоичной форме a ₀, a ₁, a ₂, …, a ₁₅. Первый бит a ₀ представляет собой бит выбора подмножества.

Если a ₀=0

, ,

иначе

, ,

конец.

Следующие 5 бит a ₁, a ₂, …, a ₅ могут быть использованы для описания позиций в канале HARQ ACK квитирования с обозначением О. Когда индекс схемы перестановок a ₁, a ₂, …, a ₅='00000', эту схему перестановок выбирают посредством первой комбинации из или , например R₀=(Q₀,Q₈,Q₁₆) или R₀=(Q₀,Q₁₄,Q₁₀). Если индекс схемы перестановок a ₁, a ₂, …, a ₅='00001', эту схему перестановок выбирают посредством второй комбинации из или , например R₀=(Q₀,Q₈,Q₁₇) иди R₀=(Q₀,Q₁₄,Q₁₁). Аналогично, биты a ₆, a ₇, …, a ₁₀ и a ₁₁, a ₁₂, …, a ₁₅ используют для описания позиций в каналах HARQ ACK квитирования с номерами 2 и 4, соответственно.

Для данного раздела индекс S может изменяться во времени, а изменяющиеся схемы для различных секторов могут различаться, что максимально увеличит степень рандомизации помех. В одном из примеров изменяющаяся схема для S представляет собой псевдослучайное число со специфичным для сектора состоянием случайного числа. В другом варианте можно планировать индекс S между секторами. Планирование индекса S может быть выполнено путем планирования 16 битов схемы перестановок HARQ-канала. Один из примеров такого планирования использует пример сети, показанный на фиг.7. Сеть содержит 19 ячеек с индексом с и идентификатором ячейки (CID), где 1≤cid≤19. Каждая ячейка имеет три сектора α, β и γ. Секторы могут быть индексированы глобально, как указано ниже:

a ₀=sidmod2

a ₁, a ₂, …, a ₅ можно планировать в соответствии с таблицей:

[23 30 7 20 24 14 26 29 25 1 28 21 15 18 9 6 3 27 2 10 13 31 5 11 22 8 4 19 17 12 16 0], а расстояние повторного использования равно 32. Для данного сектора a ₁, a ₂, …, a ₅ представляют собой индекс sidmod32 в приведенной выше таблице.

a ₆, a ₇, …, a ₁₀ и a ₁₁, a ₁₂, …, a ₁₅ можно планировать соответственно.

Для ситуации с сочетанием видов уплотнения TDM/FDM/CDM имеется один способ отображения одной HARQ-секции на физические поднесущие, как показано на фиг.4. При использовании способа TDM/FDM/CDM все 36 поднесущих можно разделить далее на 9 секций, каждая из которых имеет по две поднесущие на два смежных OFDM-символа. Позиция одной секции может быть описана посредством позиций четырех поднесущих.

0≤j<9, где j - индекс секции, , 0≤s<4 - позиция s-й поднесущей секции j. Здесь секции только одного типа, как показано на фиг.4. Позиция поднесущих секции TDM/FDM/CDM может быть описана уравнением (10), приведенным ниже:

Имеются всего два индекса секций для первых двух каналов HARQ ACK квитирования, так что эти индексы могут быть определены уравнением ниже:

Если R₀=(Q₀,Q₄,Q₈) позиции остальных четырех каналов HARQ ACK квитирования могут быть определены двумя уравнениями ниже:

Если R₀=(Q₀,Q₇,Q₅), позиции остальных четырех каналов HARQ ACK квитирования могут быть описаны двумя уравнениями ниже:

Таким образом, в целом для секций одного типа имеются два типа схем перестановок в канале HARQ ACK квитирования для одного такого канала HARQ ACK квитирования. Одного бита достаточно для описания перестановок в канале ACK квитирования.

Перестановка индексов в HARQ-субканале (фиг.5, блок 44) может быть произведена следующим образом. Когда одной мобильной станции назначают один канал HARQ ACK квитирования, его назначают с логическим индексом канала HARQ ACK квитирования. Обозначим логический индекс канала ACK квитирования литерой k, так что диапазон этого индекса k может быть определен группой логических индексов канала ACK квитирования конкретного субкадра. Характер отображения логического индекса канала HARQ ACK квитирования в физический индекс канала HARQ ACK квитирования может меняться со временем, причем схема изменения зависит от конкретной ячейки. Для одной области ACK квитирования имеют место 720 перестановок индексов каналов. Для каждой перестановки индексов каналов отображение логического индекса канала ACK квитирования в физический индекс канала ACK квитирования отлично от других. В одном из примеров в каждом секторе изменяют схему перестановок в соответствии с псевдослучайным числом от 0 до 719. Состояние случайного числа в каждом секторе также отлично от других.

В альтернативном варианте индекс канала можно планировать, если имеется достаточно информации для координации между секторами. Используя пример на фиг.7, можно записать закон перестановок каналов в виде функции, приведенной ниже:

Это уравнение предполагает, что при назначении логического индекса каналу ACK квитирования каждая базовая станция будет назначать такие индексы от наименьшего доступного логического индекса канала ACK квитирования или от наибольшего доступного логического индекса канала ACK квитирования. Тогда в случае небольшой нагрузки помехи каналов ACK квитирования между ячейками могут быть ортогональными во времячастотной области.

Перестановка HARQ-последовательности (фиг.5, блок 46) осуществляется следующим образом. Последовательность, используемая для передачи сигнала положительного квитирования (ACK) или отрицательного квитирования (NAK) в физическом канале HARQ ACK квитирования, может быть определена как [1,e^jθ] для положительного квитирования (ACK) и [1,-e^jθ] для отрицательного квитирования (NAK), где θ может изменяться в зависимости от времени и секции, а схема изменения зависит от конкретной ячейки. Один из примеров имеет вид θ∈{0,π/4,π/2,3π/4,π,5π/4,3π/2,7π/4}, где фазовый индекс является псевдослучайным числом, а состояние зависит от сектора. Возможно также планирование в случае, когда информации достаточно для осуществления координации между секторами. При использовании сетевого примера, показанного на фиг.7, фазовый индекс может быть определен согласно уравнению ниже:

В некоторых вариантах последовательность, показанная на фиг.5, может быть реализована программно-аппаратными, программными или аппаратными средствами. В аппаратном варианте это может быть реализовано посредством HARQ-модуля 30, показанного на фиг.1. В программном варианте это может быть реализовано посредством читаемых компьютером команд, выполняемых затем компьютером, таким как контроллер 28, и записанных на подходящем носителе записи, таком как магнитная, оптическая или полупроводниковая память. Эта память может быть частью HARQ-модуля 30, показанного на фиг.1, или контроллера 28 в качестве двух примеров.

В некоторых вариантах радиостанции, обозначенные здесь как базовая станция и мобильная станция, могут иметь одну или несколько антенн. В одном варианте и мобильная станция, и базовая станция могут иметь по одной передающей антенне и по две приемные антенны.

Ссылки в настоящем описании на «один вариант», «первый вариант» или «некоторый вариант» означают, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные здесь в связи с рассматриваемым вариантом, включены по меньшей мере в один пример реализации, охватываемый настоящим изобретением. Таким образом, появление словосочетания «один вариант» или «некоторый вариант» совсем не обязательно относится к одному и тому же варианту. Более того, конкретные признак, структура или характеристика могут быть воплощены в иной подходящей форме, отличной от рассматриваемого здесь конкретного варианта, и все такие формы могут быть охвачены формулой настоящего изобретения.

Хотя настоящее изобретение было здесь рассмотрено для ограниченного числа вариантов, специалисты могут предложить многочисленные модификации и отклонения от этих вариантов. Прилагаемая формула изобретения охватывает все такие модификации и изменения, укладывающиеся в пределы духа и объема настоящего изобретения.

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в снижении насыщения вероятности ошибок при высоких скоростях движения мобильных станций. Мобильная станция может реализовать восходящий канал квитирования для гибридного автоматического запроса повторной передачи, используя скачкообразную перестройку частоты для рандомизации помех между ячейками. Мобильная станция может использовать временное уплотнение, частотное уплотнение и/или кодовое уплотнение. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ передачи, содержащий:
использование скачкообразной перестройки частоты для радиосвязи рандомизацию помех между ячейками для канала квитирования в системе с гибридным автоматическим запросом повторной передачи с использованием скачкообразной перестройки частоты; и использование временного или частотного уплотнения для радиосвязи, отличающийся тем, что скачкообразная перестройка частоты включает использование перестановки в канале управления.

2. Способ по п.1, включающий использование скачкообразной перестройки частоты в канале квитирования с применением также кодового уплотнения.

3. Способ по п.1, дополнительно включающий использование перестановок субканала с гибридным автоматическим запросом повторной передачи.

4. Способ по п.3, дополнительно включающий использование перестановок индексов субканала с гибридным автоматическим запросом повторной передачи.

5. Способ по п.4, дополнительно включающий перестановки «плиток» различных секторов в другие физические частотно-временные позиции.

6. Способ по п.1, включающий использование канала с гибридным автоматическим запросом повторной передачи, который включает три секции канала с гибридным автоматическим запросом повторной передачи, каждая секция включает одну поднесущую с двумя символами с ортогональным частотным уплотнением.

7. Способ по п.6, включающий отображение одной секции с гибридным автоматическим запросом повторной передачи на физические поднесущие.

8. Способ по п.1, включающий представление схем перестановок канала с гибридным автоматическим запросом повторной передачи посредством одного индекса S, где этот индекс S не меньше нуля и не больше 2¹⁶.

9. Способ по п.8, включающий предоставление возможности индексу S изменяться во времени, так что схемы изменений в разных секторах могут различаться, чтобы максимизировать рандомизацию помех.

10. Способ по п.8, включающий планирование индекса S между секторами.

11. Машиночитаемый носитель записи, сохраняющий команды, позволяющие компьютеру:
использовать скачкообразную перестройку частоты для радиосвязи, рандомизировать помехи между ячейками для канала квитирования в системе с гибридным автоматическим запросом повторной передачи с использованием скачкообразной перестройки частоты;
использовать временное или частотное уплотнение для радиосвязи; и использовать перестановки в канале управления.

12. Носитель по п.11, дополнительно сохраняющий команды для использования скачкообразной перестройки частоты в канале квитирования также с применением кодового уплотнения.

13. Носитель по п.11, дополнительно сохраняющий команды для использования перестановок субканала с гибридным автоматическим запросом повторной передачи.

14. Носитель по п.13, дополнительно сохраняющий команды для использования перестановок индексов субканала с гибридным автоматическим запросом повторной передачи.

15. Носитель по п.14, дополнительно сохраняющий команды для перестановки «плиток» различных секторов в другие физические частотно-временные позиции.

16. Носитель по п.11, дополнительно сохраняющий команды для использования канала с гибридным автоматическим запросом повторной передачи, который включает три секции канала с гибридным автоматическим запросом повторной передачи, каждая секция включает одну поднесущую с двумя символами с ортогональным частотным уплотнением.

17. Носитель по п.16, дополнительно сохраняющий команды для отображения одной секции с гибридным автоматическим запросом повторной передачи на физические поднесущие.

18. Мобильная станция, содержащая:
блок для использования скачкообразной перестройки частоты с целью рандомизации помех между ячейками для канала квитирования с гибридным автоматическим запросом повторной передачи с использованием временного или частотного уплотнения;
приемник, соединенный с указанным блоком; и
передатчик, соединенный с указанным блоком, в которой указанный блок использует скачкообразную перестройку частоты с перестановками в канале управления.

19. Мобильная станция по п.18, отличающаяся тем, что указанный блок представляет собой буфер квитирования для автоматического запроса повторной передачи.

20. Мобильная станция по п.18, отличающаяся тем, что указанный блок представляет собой контроллер.

21. Мобильная станция по п.19, включающая буфер автоматического запроса повторной передачи, соединенный с модулятором символов и с кодирующим устройством на стороне радиопередатчика и с демодулятором символов и с блоком проверки ошибок на стороне радиоприемника.

22. Мобильная станция по п.18, отличающаяся тем, что эта мобильная станция использует кодовое уплотнение.

23. Мобильная станция по п.18, где указанный блок использует перестановки субканала с гибридным автоматическим запросом повторной передачи.

24. Мобильная станция по п.23, где указанный блок использует перестановки индексов субканала с гибридным автоматическим запросом повторной передачи.

25. Мобильная станция по п.24, где указанный блок осуществляет перестановки «плиток» различных секторов в другие физические частотно-временные позиции.

26. Мобильная станция по п.18, где указанный блок использует канал с гибридным автоматическим запросом повторной передачи, который включает три секции канала с гибридным автоматическим запросом повторной передачи, каждая секция включает одну поднесущую с двумя сигналами с ортогональным частотным уплотнением.

27. Мобильная станция по п.26, где указанный блок осуществляет отображение одной секции с гибридным автоматическим запросом повторной передачи на физическую поднесущую.