УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ ВОСХОДЯЩЕЙ ЛИНИИ СВЯЗИ В СИСТЕМЕ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2013 года по МПК H04W52/24 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системе беспроводной связи. В частности, настоящее изобретение касается устройства и способа управления мощностью передачи зондирующего сигнала восходящей линии связи в системе беспроводной связи.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известные системы связи были разработаны прежде всего для обслуживания речевых вызовов. В последнее время разрабатываются системы связи, обеспечивающие вдобавок к обслуживанию речевых вызовов услугу передачи данных и различные мультимедийные услуги. Однако поскольку известные системы связи обеспечивают только речевые вызовы, они имеют узкую полосу пропускания и большую плату за услуги и не удовлетворяют возросшим требованиям пользователей. Вдобавок благодаря развитию индустрии связи и повышению требований пользователей услуг сети Интернет значительно возросла потребность в эффективных системах связи, обеспечивающих услуги сети Интернет. В этой связи были рассмотрены возможности широкополосных систем беспроводной связи для эффективного предоставления услуг Интернет.

Широкополосная система беспроводной связи основана на мультиплексировании с ортогональным частотным разделением каналов/множественным доступом с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM/OFDMA), и способна архивировать высокоскоростную передачу данных путем передачи сигналов с использованием множества поднесущих в физическом канале. Схема радиодоступа широкополосной системы беспроводной связи стандартизирована в стандарте IEEE 802.16 Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE).

В широкополосной системе беспроводной связи на основе OFDM/OFDMA повышение мощности передачи по восходящей линии связи вызывает помехи для других терминалов и соседних сот, а снижение мощности передачи по восходящей линии связи уменьшает мощность приема на базовой станции (BS). Соответственно, для удовлетворения требований к отношению уровня несущей к уровню помех плюс шума (CINR) необходимо обеспечить соответствующее управление мощностью, и в настоящее время проводятся исследования, направленные на создание эффективной схемы управления мощностью восходящей линии связи. Обратимся к стандарту IEEE 802.16e, где предусмотрено два класса управления мощностью восходящей линии связи: управление мощностью с разомкнутым контуром (OL) и управление мощностью с замкнутым контуром (CL). Управление мощностью с контуром OL представляет собой схему, согласно которой мобильная станция (MS) оценивает потери в тракте нисходящей линии связи и определяет мощность восходящей линии связи в предположении, что потери в тракте канала восходящей линии связи и потери в тракте канала нисходящей линии связи идентичны. Управление мощностью с контуром CL представляет собой схему, согласно которой станция BS управляет мощностью восходящей линии связи станции MS.

Хотя в стандарте IEEE 802.16e определено управление мощностью с контуром OL и управление мощностью с контуром CL, такое управление мощностью применимо к передаче данных. Однако в указанном стандарте не определен сигнал для оценки канала восходящей линии связи, то есть зондирующий сигнал, пилот-сигналы, сигнал преамбулы и т.п. Другими словами, стандарт IEEE 802.16e устанавливает множество требуемых значений CINR для каждого уровня схемы модуляции и кодирования (MCS), относящегося к передаче данных, но устанавливает только одно значение CINR для зондирующего сигнала, как показано ниже в Таблице 1.

Таблица 1 Частота модуляции/FEC Нормализованное C/N Передача зондирующего сигнала 9

Как упоминалось выше, для зондирующего сигнала установлено только одно значение CINR. Следовательно, для передачи зондирующего сигнала потребуется универсальное целевое значение CINR независимо от состояния станции MS, то есть ее местоположения, состояния канала и т.п. Следовательно, увеличиваются уровни шума и помех во всей системе связи.

Таким образом, существует потребность в устройстве и способе для управления мощностью зондирующего сигнала восходящей линии связи в системе беспроводной связи, которые обеспечивает уменьшение уровня шума и помех.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Решение проблемы

Один аспект настоящего изобретения направлен на решение по меньшей мере вышеупомянутых проблем и/или устранение недостатков, а также для обеспечения по меньшей мере описанных ниже преимуществ. Соответственно, один аспект настоящего изобретения обеспечивает устройство и способ для управления мощностью сигнала для оценки канала восходящей линии связи.

Другой аспект настоящего изобретения обеспечивает устройство и способ для управления мощностью зондирующего сигнала восходящей линии связи.

Еще один аспект настоящего изобретения обеспечивает устройство и способ для управления мощностью зондирующего сигнала восходящей линии связи посредством информации, относящейся к множеству целевых отношений уровня несущей к уровню помех плюс шума (CINR).

Следующий аспект настоящего изобретения обеспечивает устройство и способ для управления мощностью зондирующего сигнала восходящей линии связи с разными целевыми значениями CINR.

Другой аспект настоящего изобретения обеспечивает устройство и способ для осуществления управления мощностью с разомкнутым контуром для зондирующего сигнала восходящей линии связи.

Еще один аспект настоящего изобретения обеспечивает устройство и способ для осуществления управления мощностью с замкнутым контуром для зондирующего сигнала восходящей линии связи.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения обеспечен способ функционирования мобильной станции (MS) в системе беспроводной связи. Способ включает в себя: оценку CINR нисходящей линии связи с использованием по меньшей мере одного сигнала, принятого от базовой станции (BS); определение уровня мощности передачи для зондирующего сигнала с использованием целевого CINR для зондирующего сигнала, в котором целевое CINR определяют на основе информации о CINR и множестве целевых значений CINR нисходящей линии связи; и передачу зондирующего сигнала согласно уровню мощности передачи.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечен способ функционирования станции BS в системе беспроводной связи. Способ включает в себя: оценку шума и помех (NI) в области зондирования; создание первого сообщения, включающего в себя информацию о множестве целевых CINR для зондирующего сигнала, и второго сообщения, включающего в себя информацию, относящуюся к NI в области зондирования; передачу первого сообщения и второго сообщения на станцию MS; и прием зондирующего сигнала от станции MS.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения обеспечен способ функционирования станции BS в системе беспроводной связи. Способ включает в себя: определение целевого CINR для зондирующего сигнала с использованием информации о CINR и о множестве целевых CINR нисходящей линии связи; оценку NI в области зондирования; создание первого сообщения, включающего в себя целевой CINR, и второго сообщения, включающего в себя информацию, относящуюся к NI в области зондирования; передачу первого сообщения и второго сообщения на станцию MS; и прием зондирующего сигнала от станции MS.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечено устройство для станции MS в системе беспроводной связи. Устройство включает в себя: блок оценки для оценки CINR нисходящей линии связи с использованием по меньшей мере одного сигнала, принятого от BS; вычислитель для определения уровня мощности передачи для зондирующего сигнала с использованием целевого CINR для зондирующего сигнала, в котором целевое отношение CINR определяют на основе информации о CINR и множестве целевых значений CINR нисходящей линии связи; и передатчик для передачи зондирующего сигнала согласно уровню мощности передачи.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения обеспечено устройство для станции BS в системе беспроводной связи. Устройство включает в себя: блок оценки для оценки NI в области зондирования; процессор для создания первого сообщения, включающего в себя информацию о множестве целевых CINR, для зондирующего сигнала, и второго сообщения, включающего в себя информацию, относящуюся к NI в области зондирования; передающий модем для передачи первого сообщения и второго сообщения на станцию MS; и приемный модем для приема зондирующего сигнала от станции MS.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечено устройство для станции BS в системе беспроводной связи. Устройство включает в себя: блок оценки для оценки NI в области зондирования; процессор для определения целевого CINR для зондирующего сигнала с использованием информации о CINR и о множестве целевых CINR нисходящей линии связи и для создания первого сообщения, включающего в себя целевой CINR, и второго сообщения, включающего в себя информацию, относящуюся к NI области зондирования; передающий модем для передачи первого сообщения и второго сообщения на станцию MS; и приемный модем для приема зондирующего сигнала от станции MS.

Другие аспекты, преимущества и характерные признаки изобретения станут очевидными специалистам в данной области техники из последующего подробного описания, которое вместе с прилагаемыми чертежами раскрывает примерные варианты осуществления изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеописанные и другие аспекты, признаки и преимущества конкретных примерных вариантов настоящего изобретения станут более очевидными из последующего описания вместе с сопроводительными чертежами, на которых:

Фиг.1 - процедура передачи сигналов между мобильной станцией (MS) и базовой станцией (BS) в широкополосной системе беспроводной связи согласно примерному варианту настоящего изобретения;

Фиг.2 - блок-схема, иллюстрирующая функционирование станции BS для режима управления мощностью с разомкнутым контуром (OL) в широкополосной системе беспроводной связи согласно примерному варианту настоящего изобретения;

Фиг.3 - блок-схема, иллюстрирующая функционирование станции MS для режима управления мощностью с контуром OL в широкополосной системе беспроводной связи согласно примерному варианту настоящего изобретения;

Фиг.4 - блок-схема, иллюстрирующая функционирование станции BS для режима управления мощностью с замкнутым контуром (CL) в широкополосной системе беспроводной связи согласно примерному варианту настоящего изобретения;

Фиг.5 - блок-схема, иллюстрирующая функционирование станции MS для режима управления мощностью с разомкнутым контуром (CL) в широкополосной системе беспроводной связи согласно примерному варианту настоящего изобретения;

Фиг.6 - блок-схема станции BS в широкополосной системе беспроводной связи согласно примерному варианту настоящего изобретения;

Фиг.7 - блок-схема станции MS в широкополосной системе беспроводной связи согласно примерному варианту настоящего изобретения;

Фиг.8 - график, иллюстрирующий результаты имитационного моделирования в канале Pedestrian-A (Ped-A) согласно примерному варианту настоящего изобретения; и

Фиг.9 - график, иллюстрирующий результаты имитационного моделирования в канале Pedestrian-B (Ped-B) согласно примерному варианту настоящего изобретения.

Очевидно, что на всех чертежах одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым частям, компонентам и структурам.

НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующее описание со ссылками на сопроводительные чертежи предусмотрено для того, чтобы облегчить понимание примерных вариантов изобретения, определенных формулой изобретения и ее эквивалентами. Описание включает в себя различные конкретные детали, облегчающие понимание изобретения, но эти детали следует рассматривать просто как примеры. Соответственно, специалистам в данной области техники очевидно, что в рамках объема и существа изобретения можно предложить различные изменения и модификации указанных вариантов. Вдобавок для ясности и краткости изложения описание хорошо известных функций и структур здесь опущены.

Термины и слова, использованные в последующем описании и формуле изобретения, не ограничиваются их библиографическими значениями, а просто используются авторами для достижения ясного и целостного понимания изобретения. Соответственно, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что последующее описание примерных вариантов настоящего изобретения преследует только иллюстративные цели и не ставит своей целью ограничение изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.

Должно быть понятно, что формы единственного числа «а», «an» и «the» не исключают ссылки на множественное число, если из контекста очевидно не следует иное. Так, например, ссылка на «поверхность компоненты» включает в себя ссылку на одну или несколько таких поверхностей.

Термин «по существу» означает, что упомянутая характеристика, параметр или значение не обязательно точно достигается, а что могут появиться отклонения или вариации, включая, например, допуски, ошибки измерения, ограничения на точность измерения и другие факторы, известные специалистам в данной области техники, причем здесь предполагается, что величина указанных отклонений не помешает проявлению того или иного эффекта изобретения.

Примерные варианты настоящего изобретения обеспечивают способ управления мощностью зондирующего сигнала восходящей линии связи с различными целевыми значениями отношения уровня несущей к уровню помех плюс шума (CINR) в широкополосной системе беспроводной связи.

В примерном варианте реализации сигнал, который передается через заранее определенный ресурс для оценки канала восходящей линии связи, включает в себя зондирующий сигнал, пилот-сигнал, сигнал преамбулы, сигнал средней части, сигнал заключения и т.п. Далее предполагается, что сигналом для оценки канала восходящей линии связи является зондирующий сигнал.

В примерном варианте реализации требуемое значение уровня принятого сигнала включает в себя отношение уровня несущей к уровню помех плюс шума (CINR), отношение уровня сигнала к уровню шума (SNR), отношение уровня сигнала к уровню помех плюс шума (SINR), индикатор уровня принятого сигнала (RSSI), отношение уровня несущей к уровню помех (C/I), отношение уровня несущей к уровню шума (CNR) и т.п. Далее предполагается, что требуемым значением уровня принятого сигнала является CINR.

Хотя далее описана система беспроводной связи на основе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM)/множественным доступом с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), примерные варианты настоящего изобретения аналогичным образом можно также применить к другим типам системы беспроводной связи.

В широкополосной системе беспроводной связи уровень мощности передачи по восходящей линии связи согласно управлению мощностью с разомкнутым контуром (OL) представлен Уравнением 1.

В Уравнении 1 P обозначает уровень мощности передачи на одного пользователя по текущей передаче, L обозначает усредненную оценку текущих потерь на распространение сигнала по восходящей линии связи, C/N обозначает нормализованное отношение уровня несущей к уровню шума по текущей передаче, NI обозначает средний уровень мощности [в дБм] шума плюс помех на одного пользователя по оценке базовой станции (BS), R обозначает количество повторений согласно уровню схемы модуляции и кодирования (MCS), Offset_SSperSS обозначает корректирующий член для смещения мощности для конкретной мобильной станции (MS), который регулируется станцией MS, а Offset_BSperSS обозначает корректирующий член для смещения мощности для конкретной MS, который регулируется станцией BS.

Далее описывается управление мощностью для зондирующего сигнала с использованием Уравнения 1.

В Уравнении 1 предполагается, что второй член C/N - это целевое CINR, а четвертый член 10log10(R) не учитывается для передачи зондирующего сигнала. Для уменьшения общего уровня помех в системе для зондирующего сигнала может быть выделено одно из различных целевых CINR, соответствующих текущему CINR нисходящей линии связи. Например, если предположить, что геометрия соты, исходя из CINR нисходящей линии связи, классифицируется по четырем областям, то множество целевых значений CINR определяются Таблицей 2, приведенной ниже.

Таблица 2 Диапазон CINR нисходящей линии связи (DL) Целевое CINR DL CINR < Th1 CINR 1 Th1 < DL CINR < Th1 CINR 2 Th2 < DL CINR < Th3 CINR 3 Th3 < DL CINR CINR 4

В таблице 2 Th1<Th2<Th3 и CINR1<CINR2<CINR3<CINR4. Согласно Таблице 2 станция MS в центре соты использует более высокое целевое CINR, а станция MS на краю соты использует более низкое целевое CINR.

В примерном варианте реализации информация, относящаяся к правилу отображения между отношениями CINR нисходящей линии связи и целевыми CINR, может передаваться на станцию MS от станции BS посредством сообщения. Когда станции BS и MS совместно используют информацию, относящуюся к правилу отображения, станция BS просто определяет целевое CINR и уведомляет о нем станцию MS.

В примерном варианте реализации информация, относящаяся к правилу отображения, определена заранее или исходно хранится на станции MS, поскольку информацию, относящуюся к правилу преобразования, определяют на основе системного стандарта. В этом случае станция BS не должна в явной форме передавать на станцию MS информацию, относящуюся к правилу преобразования.

Если предположить, что в Уравнении 1 отношение C/N представляет собой целевое CNR, то уровень мощности передачи по восходящей линии связи согласно управлению мощностью с контуром OL выражается уравнением 2. Поскольку кодирование с повторением не применяется, то есть при передаче зондирующего сигнала четвертый член Уравнения 1 не учитывается, уровень мощности передачи по восходящей линии связи при использовании целевого CNR определяется Уравнением 2.

В Уравнении 2 P обозначает уровень мощности передачи на одного пользователя по текущей передаче, L обозначает усредненную оценку текущих потерь на распространение сигнала по восходящей линии связи, C/N обозначает нормализованное отношение уровня несущей к уровню шума по текущей передаче, N обозначает средний уровень мощности шума, Offset_SSperSS обозначает корректирующий член для смещения мощности для конкретной мобильной станции (MS), который регулируется станцией MS, а Offset_BSperSS обозначает корректирующий член для смещения мощности для конкретной станции MS, который регулируется станцией BS.

Если предположить, что средний уровень мощности шума в канале восходящей линии связи и средний уровень мощности шума в канале нисходящей линии связи идентичны, то станция MS может сама определить N без приема N от станции BS.

На Фиг.1 показана процедура передачи сигналов между станцией MS и станцией BS в широкополосной системе беспроводной связи согласно примерному варианту настоящего изобретения.

Обратимся к Фиг.1, где станция BS 10 передает на станцию MS 20 сообщение, включающее в себя информацию, относящуюся к множеству целевых CINR, соответствующих CINR нисходящей линии связи (этап 101). Например, этим сообщением может быть сообщение с дескриптором канала нисходящей линии связи/дескриптором канала восходящей линии связи (DCD/UCD) для широковещательной передачи системной информации.

Затем станция BS 10 передает на станцию MS 20 сообщение, содержащее значение уровня шума плюс помех (NI) в области зондирования (этап 103). Например, это сообщение может представлять собой информационный элемент (IE) с уровнем NI восходящей линии связи.

На этапе 105 станция MS 20, принимающая указанные сообщения, оценивает CINR нисходящей линии связи, используя сигнал преамбулы кадра. Станция MS 20 на этапе 107 определяет мощность передачи для зондирующего сигнала, используя целевое CINR, соответствующее оцененному CINR нисходящей линии связи и NI области зондирования согласно Уравнению 1. Затем на этапе 109 станция MS передает на станцию BS 10 зондирующий сигнал в соответствии с определенной мощностью передачи.

На Фиг.2 представлена блок-схема функционирования станции BS для режима управления мощностью с контуром OL в широкополосной системе беспроводной связи согласно примерному варианту настоящего изобретения.

Обратимся к Фиг.2, где станция BS на этапе 201 создает сообщение, включающее в себя информацию, относящуюся к множеству целевых CINR, соответствующих отношениям CINR нисходящей линии связи. Например, этим сообщением может быть сообщение DCD/UCD для широковещательной передачи системной информации.

На этапе 203 станция BS передает на станцию MS сообщение, включающее в себя информацию о множестве целевых отношений CINR. Если этим сообщением является сообщение DCD/UCD, то выполняется широковещательная передача информации о множестве целевых CINR.

Затем на этапе 205 станция BS оценивает значение NI в области зондирования создает на этапе 207 элемент IE, содержащий значение NI в области зондирования, и на этапе 209 передает IE на станцию MS по каналу управления, то есть по каналу отображения. Например, элементом IE может быть IE уровня NI восходящей линии связи.

Для оценки станцией MS потерь на распространение сигнала в Уравнения 1 станции MS необходимо знать мощность передачи станции BS, то есть значение эквивалентной изотропно излучаемой мощности BS (BS_EIRP). Значение BS_EIRP может быть включено в сообщение DCD/UCD. Если считать, что шестой член, Offset_BSperSS в Уравнении 1 выполняет управление мощностью для зондирующего сигнала, то станция MS может получить Offset_BSperSS, используя сообщения, относящиеся к управлению мощностью, то есть: ответное сообщение об изменении режима управления (PCM_RSP), немедленное сообщение по управлению мощностью, IE управления мощностью, IE быстрого отслеживания отображения для восходящей линии связи и т.п., которые принимаются от станции BS.

На Фиг.3 представлена блок-схема, иллюстрирующая функционирование станции MS для режима управления мощностью с контуром OL в широкополосной системе беспроводной связи согласно примерному варианту настоящего изобретения.

Обратимся к Фиг.3, где на этапе 301 станция MS принимает сообщение, содержащее информацию, касающуюся множества целевых CINR для зондирующего сигнала. Это сообщение включает в себя информацию, относящуюся к множеству целевых CINR, соответствующих отношениям CINR для нисходящей линии связи. Например, этим сообщением может быть сообщение DCD/UCD для широковещательной передачи системной информации.

Затем станция MS через канал управления, то есть канал отображения принимает на этапе 303 сообщение, включающее в себя значение NI в области зондирования. Например, этим сообщением может быть IE с уровнем NI восходящей линии связи.

Станция MS на этапе 305 оценивает CINR нисходящей линии связи, используя конкретный сигнал от станции BS, то есть сигнал преамбулы. Затем на этапе 307 станция MS определяет целевое CINR, соответствующее оценке CINR нисходящей линии связи, используя информацию о множестве целевых CINR.

На этапе 309 станция MS определяет уровень мощности передачи для зондирующего сигнала, используя целевое CINR и значение NI с помощью формулы (Уравнение 1) для управления мощностью с контуром OL. Для использования Уравнения 1 станции MS необходимо оценить потери на распространение сигнала, которые она может оценить путем использования общей принятой мощности преамбулы кадра и значения BS_EIRP из сообщения DCD/UCD. С учетом пятого члена, Offset_SSperSS, в Уравнении 1 станция MS может определить Offset_SSperSS, воспользовавшись заранее заданной формулой. Кроме того, с учетом шестого члена, Offset_BSperSS, в Уравнении 1 станция MS может получить Offset_BSperSS, используя сообщения, относящиеся к управлению мощностью, то есть: ответное сообщение об изменении режима управления (PCM_RSP), немедленное сообщение по управлению мощностью, IE управление мощностью, IE быстрого отслеживания отображения для восходящей линии связи и т.п., которые принимаются от станции BS.

После определения уровня мощности передачи для зондирующего сигнала станция MS передает на этапе 311 зондирующий сигнал в соответствии с определенным уровнем мощности передачи (этап 311).

Когда станция MS изначально передает зондирующий сигнал, она работает в режиме управления мощностью с контуром OL, управляя мощностью передачи для зондирующего сигнала, как это было описано выше. Однако станция MS после начальной передачи может переключиться на режим управления мощностью с замкнутым контуром (CL). Далее описывается управление мощностью для зондирующего сигнала в режиме управления мощностью с контуром CL.

На Фиг.4 представлена блок-схема, иллюстрирующая функционирование станции BS для режима управления мощностью с контуром CL в широкополосной системе беспроводной связи согласно примерному варианту настоящего изобретения.

Обратимся к Фиг.4, где станция BS переходит из режима управления мощностью с контуром OL в режим управления мощностью с контуром CL после появления определенного события или определенного состояния (этап 401). В примерном варианте реализации это определенное событие или определенное состояние может задаваться различным образом.

После перехода в режим управления мощностью с контуром CL станция BS на этапе 403 получает с помощью станции MS показатель канала. Например, станция BS может получить от станции MS информацию, относящуюся к CINR нисходящей линии связи, или может оценить CINR восходящей линии связи, используя канал управления/данных, полученный от станции MS.

После получения показателя канала станция BS определяет целевое CINR для зондирующего сигнала в соответствии с геометрией станции MS путем использования полученного показателя канала, то есть CINR нисходящей линии связи или CINR восходящей линии связи (этап 405). Затем на этапе 407 станция BS передает на станцию MS сообщение, содержащее информацию, относящуюся к целевому CINR.

После передачи упомянутого сообщения станция BS оценивает на этапе 409 значение NI в области зондирования. Затем на этапе 411 станция BS создает IE, содержащий значение NI в области зондирования, и передает этот IE на станцию MS через канал управления, то есть канал отображения. Например, IE может представлять собой информационный элемент (IE), содержащий уровень шума плюс помех восходящей линии связи.

После передачи IE станция BS на этапе 413 определяет, принят ли зондирующий сигнал от станции MS. Если зондирующий сигнал принят, то станция BS на этапе 415 оценивает уровень принятого зондирующего сигнала, то есть CINR. Затем станция BS на этапе 417 определяет величину смещения для мощности передачи зондирующего сигнала путем сравнения принятого уровня и целевого CINR, который предоставлен станции MS. Если принятый уровень превышает целевое CINR, то устанавливают значение смещения для уменьшения мощности передачи станции MS. В то же время если принятый уровень меньше целевого CINR, то устанавливают значение смещения для увеличения мощности передачи станции MS.

После определения значения смещения станция BS на этапе 419 передает на станцию MS сообщение, содержащее значение смещения. Затем станция BS возвращается к этапу 413 и вновь выполняет этапы с 415 по 419. Вдобавок если управление мощностью с контуром CL не удовлетворяет мощности передачи станции MS, то станция BS может переопределить целевое CINR и проинформировать о новом целевом CINR. Например, целевое CINR может передаваться на станцию MS периодическим образом.

На Фиг.5 представлена блок-схема, иллюстрирующая функционирование станции MS для режима управления мощностью с контуром CL в широкополосной системе беспроводной связи согласно примерному варианту настоящего изобретения.

Обратимся к Фиг.5, где станция MS переходит из режима управления мощностью с контуром OL в режим управления мощностью с контуром CL после появления определенного события или определенного состояния (этап 501). В примерном варианте реализации это определенное событие или определенное состояние может задаваться различным образом.

После перехода в режим управления мощностью с контуром CL станция MS на этапе 503 оценивает CINR нисходящей линии связи, используя конкретный сигнал, полученный от станции BS, то есть сигнал преамбулы. Затем станция MS на этапе 505 передает на станцию BS отношение CINR нисходящей линии связи. Например, CINR нисходящей линии связи подается обратно на станцию BS через канал индикатора качества канала (CQICH).

После передачи CINR нисходящей линии связи станция MS принимает от станции BS на этапе 507 информацию, относящуюся к целевому CINR для зондирующего сигнала и значению NI в области зондирования. Целевое CINR и значение NI могут быть определены в виде элемента IE в сообщении отображения. Например, значение NI в области зондирования может быть получено исходя из шума в восходящей линии связи и IE для уровня помех.

После приема целевого CINR и значения NI станция MS на этапе 509 определяет уровень мощности передачи для зондирующего сигнала, используя целевое CINR и значение NI. Например, станция MS определяет уровень мощности передачи в соответствии с Уравнением 1. Затем станция MS на этапе 511 передает на станцию BS зондирующий сигнал в соответствии с уровнем мощности передачи.

После передачи зондирующего сигнала станция MS определяет на этапе 513, принято ли от станции BS значение смещения для мощности передачи зондирующего сигнала. Если значение смещения принято, то станция MS на этапе 515 регулирует мощность передачи зондирующего сигнала на основе значения смещения, передает на станцию BS зондирующий сигнал, соответствующий отрегулированному уровню мощности передачи, и возвращается к этапу 513. Когда от станции BS получена информация, касающаяся нового целевого CINR, станция MS переопределяет уровень мощности передачи для зондирующего сигнала согласно Уравнению 1.

На Фиг.6 показана блок-схема станции BS в широкополосной системе беспроводной связи согласно примерному варианту настоящего изобретения.

Обратимся к Фиг.6, где станция BS включает в себя процессор 600 управления доступом к среде передачи (MAC), передающий (TX) модем 602, приемный (RX) модем 604, дуплексор 606 и блок 608 оценки.

Процессор MAC 600 выполняет обработку на уровне MAC пакета из верхнего уровня и подает этот пакет на TX модем 602. В обратном варианте процессор MAC 600 выполняет обработку на уровне MAC пакета от RX модема 604 и подает этот пакет на более высокий уровень. Вдобавок процессор MAC 600 создает различные сообщения для управления MAC и подает эти сообщения на TX модем 602. В обратном варианте процессор MAC 600 анализирует сообщение для управления MAC из RX модема 604 и осуществляет управление в соответствии с сообщением для управления MAC.

Для реализации управления мощностью с контуром OL процессор MAC 600 создает сообщение, включающее в себя информацию, относящуюся к множеству целевых CINR для зондирующего сигнала, и сообщение, содержащее информацию, относящуюся к значению NI в области зондирования. Например, сообщением, включающим в себя информацию, относящуюся к множеству целевых CINR, может быть сообщение DCD/UCD, а сообщением, содержащим информацию, относящуюся к значению NI в области зондирования, может быть IE, содержащий шум и помехи восходящей линии связи. Для управления мощностью с контуром CL процессор MAC 600 создает сообщение, включающее в себя целевое CINR, которое определяют на основе показателя канала, то есть CINR нисходящей линии связи или CINR восходящей линии связи. Кроме того, процессор MAC 600 создает сообщение, включающее в себя значение BS_EIRP, используемое в формуле для управления мощностью с контуром OL, а также сообщение, содержащее значение Offset_BSperSS.

TX модем 602 выполняет на физическом уровне обработку пакета трафика и пакета с управляющим сообщением и подает пакет трафика и пакет с управляющим сообщением на дуплексор 606. Например, TX модем 602 может выполнить канальное кодирование, модуляцию групповым сигналом, то есть кодовое расширение, OFDM модуляцию и т.п., а также радиочастотную (RF) модуляцию.

Дуплексор 606 подает сигнал от TX модема 602 на антенну и подает сигнал от антенны на RX модем 604 согласно дуплексной схеме.

RX модем 604 выполняет на физическом уровне обработку сигнала от дуплексора 606 и подает этот сигнал в процессор MAC 600. Например, RX модем 604 может выполнить RF демодуляцию, демодуляцию групповым сигналом и канальное декодирование. Кроме того, RX модем 604 выполняет обратное отображение некоторого сигнала, то есть пилот-сигнала, зондирующего сигнала и т.п., и подает этот сигнал на блок 608 оценки.

Блок 608 оценки оценивает значение NI в области зондирования, используя упомянутый сигнал от RX модема 604, и подает оцененное значение NI в области зондирования в процессор MAX 600. Значение NI в области зондирования передают на станции MS в виде IE, содержащего уровень шума плюс помех восходящей линии связи. Кроме того, блок 608 оценки принимает зондирующий сигнал, полученный по каналу восходящей линии связи от RX модема 604, оценивает уровень зондирующего сигнала, то есть CINR, и подает этот уровень сигнала в процессор MAC 600. Процессор MAC 600 сравнивает оцененный уровень сигнала с целевым CINR, запрошенным у станции MS, определяет значение смещения для мощности передачи зондирующего сигнала, создает сообщение, включающее в себя значение смещения, и подает это сообщение на TX модем 602.

На Фиг.7 показана блок-схема станции MS в широкополосной системе беспроводной связи согласно примерному варианту настоящего изобретения.

Обратимся к Фиг.7, где станция MS включает в себя контроллер 700, считыватель 702 принятого сообщения, блок 704 оценки сигнала, определитель 706 уровня TX, генератор 708 зондирующего сигнала, регулятор 710 усиления, блок 712 отображения поднесущих, модулятор OFDM 714, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 716 и RF передатчик 718.

Считыватель 702 принятого сообщения анализирует сообщение для управления MAC, полученное от станции BS, и подает результат анализа в контроллер 700. Для реализации управления мощностью с контуром OL считыватель 702 принятого сообщения считывает информацию, относящуюся к множеству целевых CINR для зондирующего сигнала, в сообщении DCD/UCD, принятом от станции BS, и подает эту информацию в контроллер 700. Кроме того, считыватель 702 принятого сообщения считывает информацию, относящуюся к значению NI в области зондирования в элементе IE, принятом от станции BS и содержащем уровень шума плюс помех восходящей линии связи, и подает эту информацию в контроллер 700. Для управления мощностью с контуром CL считыватель 702 принятого сообщения считывает информацию, относящуюся к целевому CINR для зондирующего сигнала в сообщении, полученном от станции BS, и подает это сообщение в контроллер 700. Кроме того, при выполнении управления мощностью с контуром CL для зондирующего сигнала считыватель 702 принятого сообщения считывает значение смещения для мощности передачи зондирующего сигнала в сообщении, полученном от станции BS, и подает это сообщение на контроллер 700.

Блок 704 оценки сигнала оценивает общую мощность принятого сигнала и CINR нисходящей линии связи, используя сигнал преамбулы кадра, и подает оцененные значения в контроллер 700. В альтернативном варианте CINR нисходящей линии связи подается обратно на станцию BS через канал CQICH.

Контроллер 700 управляет всеми операциями для передачи зондирующего сигнала. Контроллер 700 получает параметры, то есть потери на тракте, целевое CINR и т.п., которые необходимы для определения уровня мощности передачи для зондирующего сигнала, и подает эти параметры в определитель 706 уровня TX. При выполнении управления мощностью с контуром CL для зондирующего сигнал контроллер 700 подает значение смещения для мощности передачи зондирующего сигала, полученного от станции BS, в определитель 706 уровня TX. Например, потери на тракте можно определить, используя общую мощность сигнала преамбулы кадра и значение BS_EIRP, полученное от станции BS при выполнении управления мощностью с контуром OL.

Определитель 706 уровня TX определяет уровень мощности передачи для зондирующего сигнала путем использования параметров от контроллера 700 с помощью формулы для управления мощностью с контуром OL (Уравнение 1). Целевое CINR, используемое в Уравнении 1, определяется станцией MS при выполнении управления мощностью с контуром OL, либо определяют путем приема информации о целевом CINR от станции BS при выполнении управления мощностью с контуром CL. При выполнении управления мощностью с контуром CL определитель 706 уровня TX переопределяет уровень мощности передачи зондирующего сигнала в соответствии со значением смещения, полученным от станции BS. Определитель 706 уровня TX определяет значение усиления зондирующего сигнала в соответствии с уровнем мощности передачи.

Генератор 708 зондирующего сигнала создает зондирующий сигнал, используя некоторую последовательность под управлением контроллера 700. Регулятор 710 усиления регулирует усиление зондирующего сигнала от генератора 708 зондирующего сигнала в соответствии с сигналом управления от определителя 706 уровня TX. В альтернативном варианте регулятор 710 усиления может находиться между блоком 712 отображения поднесущих и OFDM модулятором 714.

Блок 712 отображения поднесущих отображает отрегулированный по усилению зондирующий сигнал в область зондирования, выделенную станцией BS. OFDM модулятор 714 преобразует зондирующий сигнал от блока 712 отображения поднесущих в данные отсчетов во временной области, используя обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT), и вставляет в данные отсчетов во временной области циклический префикс (CP). ЦАП 716 преобразует данные отсчетов, поступающие от модулятора OFDM 714, в аналоговый сигнал. RF передатчик 718 включает в себя частотный синтезатор и фильтр. RF передатчик 718 преобразует сигнал основной полосы частот в сигнал полосы радиочастот и передает сигнал RF-полосы через антенну.

Далее описываются результаты имитационного моделирования по улучшению рабочих характеристик системы согласно примерному варианту настоящего изобретения.

Среда имитационного моделирования показана в Таблице 3, а примеры имитационного моделирования показаны в Таблице 4.

Таблица 3 Параметр Допущения Конфигурация соты Восьмигранная сетка, 19 сотовых блоков, 3 сектора на блок Модель потерь в тракте 37,6009+35,0413*log₁₀(R),
R в метрах Радиус соты 800 м Стандартное отклонение замирания 8,0 дБ Значение шума (DL/UL) 7,0 дБ/0,4 дБ Конфигурация антенны С наклоном Тип избирательности зондирования Циклический сдвиг с максимальным индексом сдвига P=18 Символ зондирования Один символ OFDM для UL Количество пользователей на сектор 1, 4

Таблица 4 Пример Целевое CINR Количество пользователей
на сектор Стандартный 1
(1 пользователь) 5,0 дБ 1 Стандартный 2
(1 пользователь) 10,0 дБ 1 Предложенный 1
(1 пользователь) DL CINR
<0дБ 0дБ<
DL CINR
<3дБ 3дБ<
DL CINR
<6дБ 6дБ<
DL CINR 1 4,0 дБ 5,23 дБ 7,0 дБ 10, дБ Стандартный 1
(4 пользователя) 5,0 дБ 4 Стандартный 2
(4 пользователя) 10,0 дБ 4 Предложенный
(4 пользователя) DL CINR<0дБ 0дБ<
DL CINR
<3дБ 3дБ<
DL CINR
<6дБ 6дБ<
DL CINR 4 2 дБ 3,23 дБ 5,0 дБ 8,0 дБ

Обратимся к Таблице 4, где показаны два примера имитационного моделирования, в которых целевые значения CINR были равны стандартным значениям 5,0 дБ и 10,0 дБ соответственно. В примерном варианте реализации моделирования было рассмотрено четыре примера, классифицированные по значениям CINR нисходящей линии связи, а именно: 0 дБ, 3 дБ и 6 дБ. Если число пользователей на сектор равно одному, то значения CINR для множества целевых CINR устанавливаются равными 4,0 дБ, 5,23 дБ, 7,0 дБ и 10,0 дБ, а если число пользователей на сектор составляет четыре, то значения CINR для множества целевых CINR устанавливаются равными 2,0 дБ, 3,23 дБ, 5,0 дБ и 8,0 дБ.

На Фиг.8 представлен график, иллюстрирующий результаты имитационного моделирования в канале Pedestrian-A (Ped-A) согласно примерному варианту настоящего изобретения. На Фиг.9 представлен график, иллюстрирующий результаты имитационного моделирования в канале Pedestrian-B (Ped-B) согласно примерному варианту настоящего изобретения. Как показано на Фиг.8 и 9, канал Ped-A имеет максимальное усиление 3 дБ, а канал Ped B имеет максимальное усиление 2 дБ по SNR зондирования.

Как было описано выше, примерные варианты настоящего изобретения обеспечивают зондирующий сигнал, который можно передавать с оптимальным целевым CINR в соответствии со статусом станции MS путем управления мощностью передачи с помощью множества целевых CINR при передаче зондирующего сигнала для оценки канала восходящей линии связи. Вдобавок примерные варианты настоящего изобретения обеспечивают зондирующий сигнал восходящей линии связи, который можно легко регулировать с применением управления мощностью с контуром OL и управления мощностью с контуром CL для зондирующего сигнала восходящей линии связи. Соответственно, управление мощностью для зондирующего сигнала согласно примерному варианту настоящего изобретения обеспечивает более высокое качество зондирования и уменьшает общий уровень шума и помех.

Хотя настоящее изобретение было показано и описано со ссылками на конкретные примерные варианты его осуществления, специалистам в данной области техники очевидно, что в них могут быть внесены различные изменения по форме и в деталях в рамках существа и объема изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.

Изобретение относится к беспроводной связи. Предоставлены устройство и способ управления мощностью передачи зондирующего сигнала в системе беспроводной связи, которые обеспечивают уменьшение уровня шума и помех. Способ включает в себя: оценку отношения уровня несущей к уровню помех плюс шум (CINR) нисходящей линии связи с использованием по меньшей мере одного сигнала, принятого от базовой станции (BS); определение уровня мощности передачи для зондирующего сигнала с использованием целевого CINR для зондирующего сигнала, в котором целевое CINR определяют на основе информации о CINR и множестве целевых CINR нисходящей линии связи; и передачу зондирующего сигнала в соответствии с уровнем мощности передачи. 6 н. и 17 з.п. ф-лы. 9 ил.

1. Способ функционирования мобильной станции (MS) в системе беспроводной связи, причем способ содержит:
оценку отношения уровня несущей к уровню помех плюс шум (CINR) нисходящей линии связи с использованием по меньшей мере одного сигнала, принятого от базовой станции (BS);
определение уровня мощности передачи для зондирующего сигнала с использованием целевого CINR для зондирующего сигнала, причем целевое CINR определяют на основе информации о CINR и множестве целевых значений CINR нисходящей линии связи; и
передачу зондирующего сигнала согласно уровню мощности передачи.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий:
получение информации, относящейся к шуму плюс помехам (NI) в области зондирования, посредством сообщения, принятого от станции BS.

3. Устройство для мобильной станции (MS) в системе беспроводной связи, причем устройство содержит:
блок оценки для оценки отношения уровня несущей к уровню помех плюс шум (CINR) нисходящей линии связи с использованием по меньшей мере одного сигнала, принятого от базовой станции (BS);
вычислитель для определения уровня мощности передачи для зондирующего сигнала с использованием целевого CINR для зондирующего сигнала, в котором целевое отношение CINR определяют на основе информации о CINR и множестве целевых значений CINR нисходящей линии связи; и
передатчик для передачи зондирующего сигнала согласно уровню мощности передачи.

4. Устройство по п.3, дополнительно содержащее:
считыватель для получения информации, относящейся к шуму плюс помехам (NI) в области зондирования, посредством сообщения, принятого от станции BS.

5. Способ по п.2 или устройство по п.4, в котором уровень мощности передачи определяют с использованием целевого CINR и NI в области зондирования.

6. Способ по п.5, в котором определение уровня мощности передачи содержит:
оценку значения потерь на распространение с использованием общей принятой мощности сигналов от станции BS и мощности передачи станции BS; и
определение уровня мощности передачи с использованием значения потерь на распространение, целевого CINR и NI в области зондирования.

7. Устройство по п.5, дополнительно содержащее:
контроллер для оценки значения потерь на распространение с использованием общей принятой мощности сигналов от BS и мощности передачи станции BS,
в котором вычислитель определяет уровень мощности передачи с использованием значения потерь на распространение, целевого CINR и NI в области зондирования.

8. Способ по п.6 или устройство по п.7, в котором уровень мощности передачи определяют согласно уравнению, приведенному ниже
P(dBm)=L+C/N+N+Offset_SS_perSS+Offset_BS_perSS,
в котором P обозначает уровень мощности передачи на одного пользователя по текущей передаче; L обозначает усредненную оценку текущих потерь на распространение по восходящей линии связи; C/N обозначает нормализованное отношение уровня несущей к уровню шума по текущей передаче; N обозначает средний уровень мощности шума; Offset_SS_perSS обозначает корректирующий член для смещения мощности для конкретной мобильной станции (MS), который управляется станцией MS, a Offset_BS_perSS обозначает корректирующий член для смещения мощности для конкретной MS, который управляется станцией BS.

9. Способ по п.6 или устройство по п.7, в котором информация о множестве целевых CINR содержит множество целевых CINR, соответствующих диапазонам CINR нисходящей линии связи, и является по меньшей мере одной из полученной посредством сообщения, принятого от станции BS, является предварительно сохраненной на станции MS, и
в котором целевое CINR определяется станцией MS.

10. Способ по п.6 или устройство по п.7, в котором информация о множестве целевых CINR содержит множество целевых CINR, соответствующих диапазонам CINR нисходящей линии связи, и
в котором целевое CINR принимают от станции BS.

11. Способ по п.10, дополнительно содержащий:
подачу CINR нисходящей линии связи обратно на станцию BS после оценки CINR нисходящей линии связи.

12. Способ по п.11, дополнительно содержащий:
прием от станции BS значения смещения для мощности передачи зондирующего сигнала;
управление уровнем мощности передачи для зондирующего сигнала с использованием значения смещения; и
передачу зондирующего сигнала на управляемом уровне мощности передачи.

13. Устройство по п.10, в котором контроллер подает CINR нисходящей линии связи обратно на станцию BS после оценки CINR нисходящей линии связи.

14. Устройство по п.13, в котором считыватель получает значение смещения для мощности передачи зондирующего сигнала посредством сообщения, принятого от станции BS,
вычислитель управляет уровнем мощности передачи для зондирующего сигнала с использованием значения смещения, и передатчик передает зондирующий сигнал согласно управляемому уровню мощности передачи.

15. Способ функционирования базовой станции (BS) в системе беспроводной связи, причем способ содержит:
оценку шума плюс помехи (NI) в области зондирования;
создание первого сообщения, включающего в себя информацию о множестве целевых отношений уровня несущей к уровню помех плюс шум (CINR) для зондирующего сигнала, и второго сообщения, включающего в себя информацию, относящуюся к NI в области зондирования;
передачу первого сообщения и второго сообщения на мобильную станцию (MS); и
прием зондирующего сигнала от станции MS.

16. Устройство для базовой станции (BS) в системе беспроводной связи, причем устройство содержит:
блок оценки для оценки шума плюс помехи (NI) в области зондирования;
процессор для создания первого сообщения, включающего в себя информацию о множестве целевых отношений уровня несущей к уровню помех плюс шум (CINR) для зондирующего сигнала, и второго сообщения, включающего в себя информацию, относящуюся к NI в области зондирования;
передающий модем для передачи первого сообщения и второго сообщения на мобильную станцию (MS); и
приемный модем для приема зондирующего сигнала от станции MS.

17. Способ по п.15 или устройство по п.16, в котором информация о множестве целевых CINR содержит множество целевых CINR, соответствующих диапазонам CINR нисходящей линии связи.

18. Способ функционирования базовой станции (BS) в системе беспроводной связи, причем способ содержит:
определение целевого отношения уровня несущей к уровню помех плюс шум (CINR) для зондирующего сигнала с использованием информации о CINR и множестве целевых CINR нисходящей линии связи;
оценку шума плюс помехи (NI) в области зондирования;
создание первого сообщения, включающего в себя целевое CINR, и второго сообщения, включающего в себя информацию, относящуюся к NI в области зондирования;
передачу первого сообщения и второго сообщения на мобильную станцию (MS); и
прием зондирующего сигнала от MS.

19. Устройство для базовой станции (BS) в системе беспроводной связи, причем устройство содержит:
блок оценки для оценки шума плюс помехи (NI) в области зондирования;
процессор для определения целевого отношения уровня несущей к уровню помех плюс шум (CINR) для зондирующего сигнала с использованием информации о CINR и множестве целевых CINR нисходящей линии связи и для создания первого сообщения, включающего в себя целевое CINR, и второго сообщения, включающего в себя информацию, относящуюся к NI в области зондирования;
передающий модем для передачи первого сообщения и второго сообщения на мобильную станцию (MS); и
приемный модем для приема зондирующего сигнала от станции MS.

20. Способ по п.18 или устройство по п.19, в котором информация о множестве целевых CINR содержит множество целевых CINR, соответствующих диапазонам CINR нисходящей линии связи.

21. Способ по п.20, дополнительно содержащий:
оценку уровня принятого зондирующего сигнала;
определение значения смещения для мощности передачи зондирующего сигнала путем сравнения уровня принятого зондирующего сигнала и целевого CINR; и
передачу на станцию MS третьего сообщения, включающего в себя значение смещения.

22. Устройство по п.2, в котором блок оценки оценивает уровень принятого зондирующего сигнала,
процессор определяет значение смещения для мощности передачи зондирующего сигнала путем сравнения уровня принятого зондирующего сигнала и целевого CINR, и
передающий модем передает на станцию MS третье сообщение, включающее в себя значение смещения.

23. Способ по п.21 или устройство по п.22, в котором CINR нисходящей линии связи содержит либо CINR нисходящей линии связи, поданное обратно от станции MS, либо CINR восходящей линии связи, оцененное с использованием сигнала от станции MS.