СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2014 года по МПК H04H20/71 H04L12/66 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка относится к предварительной патентной заявке серийный номер 61/109,679, поданной 30 октября 2008 г., и приоритет этой более ранней заявки установлен в соответствии с законом 35 Конгресса США §119(е). Предварительная патентная заявка также включена в данную патентную заявку в качестве ссылки.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способам беспроводной связи в целом и к ретрансляционной технике, подходящей для пользовательского оборудования в канале нисходящей связи, в частности.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К операторам беспроводной мобильной связи возрастают требования по обеспечению услуг по высокоскоростной передаче речи и данных, и в то же время эти операторы хотят удержать большое количество пользователей на базовой станции, чтобы уменьшить общие сетевые затраты и сделать службы более доступными абонентам. В результате становятся необходимыми беспроводные системы, которые имеют более высокие скорости передачи данных и более высокую емкость для пользовательского оборудования. Однако спектр доступных услуг беспроводной связи ограничен, и предыдущие попытки увеличить трафик в пределах фиксированной пропускной способности увеличивали помехи в системе и ухудшали качество сигнала.

Сети беспроводной связи обычно делятся на ячейки (соты), и каждая из ячеек дополнительно делится на секторы ячейки. Базовая станция имеется в каждой ячейке, чтобы обеспечить беспроводную связь с мобильными терминалами, расположенными в пределах охвата ячейки. Одна проблема, существующая в известном уровне техники, включает ситуацию, в которой передача/прием сигнала каждого пользователя становится источником помех для других пользователей, расположенных в том же местоположении ячейки в сети и создающих эти помехи.

Эффективный способ увеличить пропускную способность и уменьшить эти помехи состоит в том, чтобы использовать многомерную технологию с многократным входом и многократным выходом (MIMO), которая поддерживает многоэлементные антенны в передатчике и приемнике. Для широковещательного канала с многоэлементной антенной, такого как нисходящий канал сотовой сети, была разработана стратегия передачи/приема, чтобы увеличить пропускную способность нисходящего канала до максимума, разделяя ячейку на множество секторов и используя секторные антенны, чтобы одновременно связываться с многочисленными пользователями. Такая технология с секторными антеннами предлагает лучшее решение по снижению уровня помех и увеличению производительности системы.

Система с секторной антенной характеризуется наличием централизованного передатчика (башня на месте ячейки), который устанавливает связь одновременно с многоженством приемников (пользовательское оборудование, сотовый телефон и т.д.), которые входят в сеанс связи. В этой технологии сигнал каждого пользователя передается и принимается базовой станцией только в направлении этого определенного пользователя. Это позволяет системе значительно уменьшать общие помехи в системе. Система с секторной антенной состоит из системы направленных антенн, которые осуществляют передачу и прием либо для каждого пользователя в системе, либо по различным направлениям в сотовой сети, расположенной на месте пользователя.

Чтобы улучшить рабочие характеристики секторной ячейки, были реализованы схемы, в которых используются системы с ортогональным множественным доступом с разделением частот (OFDMA). Различные компоненты этой системы могут быть названы разными именами в зависимости от спецификации, используемой на любой определенной сетевой конфигурации или системе связи. Например, "пользовательское оборудование" включает персональный компьютер, соединенный кабелем с сетью, так же как другие типы оборудования, связанные беспроводной связью непосредственно с сотовой сетью с помощью различных моделей мобильных терминалов ("сотовых телефонов"), имеющих различные особенности и функциональность, такие как доступ к Интернету, электронная почта, службы обмена сообщениями и т.д.

Кроме того, слова "приемник" и "передатчик" могут упоминаться здесь как "точка доступа" (АР), "базовая станция" и "пользователь", в зависимости от направления, в котором осуществляются передача и прием. Например, точка доступа АР или базовая станция (eNodeB или eNB) является передатчиком, а пользователь является приемником для среды нисходящего канала, тогда как точка доступа АР или базовая станция (eNodeB или eNB) является приемником, а пользователь является передатчиком для среды восходящего канала. Эти термины (такие как передатчик или приемник) не предназначены быть ограниченно определенными, но могут включать различные модули мобильной связи или передающие устройства, определяющие местоположение в сети.

Одной из основных трудностей, с которыми сталкиваются разработчики существующей системы, является обеспечение высокой пропускной способности на краю ячейки. Такие технологии, как технология с многократным входом и многократным выходом (MIMO), ортогональное подразделение частоты, системы с ортогональным множественным доступом с разделением частот (OFDM) и усовершенствованные коды исправления ошибок повышают пропускную способность канала, но эти технологии не решают неблагоприятное воздействие помех на границах с другими ячейками или на краю ячейки.

Рабочие параметры на краю ячейки становятся более важными, когда сотовые системы используют более высокую пропускную способность с той же самой мощностью передатчика, и системы используют более высокие несущие частоты с инфраструктурой, разработанной для нижних несущих частот. Новые стандарты необходимы для мобильного широкополосного доступа, который должен отвечать требованиям пропускной способности и покрытия сотовой технологии четвертого поколения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предлагает решение по улучшению характеристик на краю ячейки в системе связи мобильного пользователя путем использования неподвижных ретрансляторов, которые являются частями инфраструктуры без промежуточной проводной линии. Ретрансляторы передают или "ретранслируют" нисходящие сообщения между базовой станцией (BS) и мобильными терминалами (MS) через многоканальную линию связи. Настоящее изобретение предлагает способ и систему для поддержки многопользовательской мобильной сети широкополосной связи, которая включает ретрансляционную технику, подходящую для пользовательского оборудования при передаче данных по нисходящему каналу к пользовательскому оборудованию. Несколько конкретных устройств ретрансляционной техники приведены в примерах воплощения изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже описываются варианты воплощения настоящего изобретения только в качестве примера со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фигура 1 - блок-схема системы сотовой связи;

Фигура 2 - блок-схема примерной базовой станции, которая могла бы использоваться для осуществления некоторых примеров воплощения настоящего изобретения;

Фигура 3 - блок-схема примерно беспроводного терминала, который мог бы использоваться для осуществления некоторых примеров воплощения настоящего изобретения;

Фигура 4 - блок-схема примерной ретрансляционной станции, которая могла бы использоваться для осуществления некоторых примеров воплощения настоящего изобретения;

Фигура 5 - блок-схема логического пробоя на примере архитектуры передатчика OFDM, которая могла бы использоваться для осуществления некоторых примеров воплощения настоящего изобретения; и

Фигура 6 - блок-схема логического пробоя на примере архитектуры приемника OFDM, которая могла бы использоваться для осуществления некоторых примеров воплощения настоящего изобретения;

Фигура 7 - блок-схема передатчика SC-FDMA 7(а) и приемника 7(b) используемых для реализации некоторых примеров воплощения настоящего изобретения;

Фигура 8(а) - блок-схемы пакетов, используемых в изобретении;

Фигура 8(b) - блок-схемы пакетов, используемых в изобретении;

Фигура 9(а) - блок-схемы пакетов, используемых в изобретении;

Фигура 9(b) - блок-схемы пакетов, используемых в изобретении;

На чертежах одинаковые элементы обозначены одними и теми же цифрами или символами.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ПРИМЕРОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

На фигуре 1 показан контроллер базовой станции (BSC) 10, который управляет беспроводной связью во множестве ячеек 12, которые обслуживаются соответствующими базовыми станциями (BS) 14. В некоторых конфигурациях каждая ячейка дополнительно разделена на множество секторов 13 или на зоны (не показаны). В целом, каждая базовая станция 14 облегчает связь, используя OFDM с мобильными и/или беспроводными терминалами 16, которые в пределах ячейки 12 связаны с соответствующей базовой станцией 14. Перемещение мобильных терминалов 16 относительно базовых станций 14 приводит к существенным колебаниям в условиях связи.

Как показано на чертеже, базовые станции 14 и мобильные терминалы 16 могут включать многоэлементные антенны, которые обеспечивают пространственное разнесение каналов. В некоторых конфигурациях ретрансляционные станции 15 могут содействовать связи между базовыми станциями 14 и беспроводными терминалами 16. Беспроводные терминалы 16 могут передаваться от любой ячейки 12, сектора 13 зоны, базовой станцией 14 или ретранслятора 15 к другой ячейке 12, сектору 13 зоны, базовой станции 14 или ретранслятору 15. В некоторых конфигурациях базовые станции 14 связываются с другой сетью (такой, как городская сеть или Интернет, не показанные на чертеже) по промежуточной сети 11. В некоторых конфигурациях контроллер базовой станции 10 не является необходимым.

На фигуре 2 показан пример базовой станции 14. Базовая станция 14, в основном, включает систему управления 20, основополосный процессор 22, передатчик 24, приемник 26, многоэлементные антенны 28 и сетевой интерфейс 30. Приемник 26 принимает радиочастотные сигналы, несущие информацию от одного или нескольких удаленных передатчиков, снабженных мобильными терминалами 16 (показаны на фигуре 3) и ретрансляционные станции 15 (показаны на фигуре 4). В дополнение к компонентам, показанным на фигуре 2, могут использоваться малошумящий усилитель и фильтр, чтобы усилить и удалить широкополосную помеху из сигнала для последующей обработки. Кроме того, схема преобразования с понижением частоты и схема оцифровки преобразуют принятый отфильтрованный сигнал в сигнал промежуточной или основополосной частоты, который затем оцифровывается в один или нескольких цифровых потоков.

Основополосный процессор 22 обрабатывает принятый оцифрованный сигнал для извлечения информации или битов данных, переданных в принятом сигнале. Эта обработка обычно включает демодуляцию, декодирование и операции исправления ошибок. Как таковой, основополосный процессор 22, в основном, реализуется в одном или нескольких процессорах цифровых сигналов (DSP) или в специальных интегральных схемах (ASIC). Принятая информация затем отправляется через беспроводную сеть в сетевой интерфейс 30 или передается другим мобильным терминалам 16, обслуживаемым базовой станцией 14, прямо, либо с помощью ретранслятора 15.

На стороне передачи основополосный процессор 22 принимает оцифрованные данные, которые могут представлять собой речь, данные или управляющую информацию, от сетевого интерфейса 30 под управлением системы управления 20 и кодируют данные для передачи. Кодированные данные передаются в блок передачи 24, где они модулируются одним или несколькими несущими сигналами, обеспечивающими требуемую частоту передачи. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированные несущие сигналы до уровня, подходящего для передачи, и передает модулируемые несущие сигналы в антенны 28 через соответствующую сеть (не показана). Модуляция и обработка сигналов описываются ниже более подробно.

На фигуре 3 представлен пример мобильного терминала 16. Как и базовая станция 14, мобильный терминал 16 включает систему управления 32, основополосный процессор 34, передатчик 36, приемник 38, многоэлементные антенны 40 и пользовательский интерфейс 42. Приемник 38 принимает радиочастотные сигналы, переносящие информацию от одной или нескольких базовых станций 14, и ретрансляторы 15. Могут также использоваться малошумящий усилитель и фильтр (не показаны), чтобы усилить и удалить широкополосную помеху из сигнала при его обработке. Затем Схема оцифровки и преобразования с понижением частоты (не показана) преобразует принятый отфильтрованный сигнал в сигнал промежуточной или основополосной частоты, который затем оцифровывается в один или нескольких цифровых потоков.

Основополосный процессор 34 обрабатывает принятый оцифрованный сигнал, чтобы извлечь биты информации или данных, переданные в принятом сигнале. Эта обработка обычно включает демодуляцию, декодирование и операции исправления ошибок. Основополосный процессор 34, в основном, состоит из одного или нескольких процессоров цифровых сигналов (DSP) и специальных интегральных схем (ASIC).

Для передачи основополосный процессор 34 принимает оцифрованные данные, которые могут представлять собой речь, видео, данные или управляющую информацию, из системы управления 32, которая кодирует их для передачи. Кодированные данные передаются в блок передачи 36, где они используются модулятором, чтобы модулировать один или нескольких сигналов, который имеет требуемую для передачи частоту. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулируемые несущие сигналы до уровня, подходящего для передачи, и передает модулированный несущий сигнал в антенны 40 через соответствующую сеть (не показана). Используются различные методы модуляции и обработки сигналов, известные специалистам в данной области, для передачи сигналов между мобильным терминалом и базовой станцией, либо непосредственно, либо через ретрансляционную станцию.

При модуляции OFDM полоса передачи делится на множество ортогональных несущих. Каждая несущая модулируется согласно передаваемым цифровым данным. Поскольку OFDM делит полосу передачи на множество несущих, пропускная способность на несущую уменьшается и время модуляции на несущую увеличивается. Поскольку множество несущих передается параллельно, скорость передачи цифровых данных или символов на любой данной несущей ниже, чем в случае, когда используется единственная несущая.

При модуляции OFDM используется обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) передаваемой информации. При демодуляции быстрое преобразование Фурье (FFT) принятого сигнала восстанавливает переданную информацию. Практически IFFT и FFT обеспечиваются цифровой обработкой сигналов, выполняя обратное быстрое дискретное преобразование Фурье (IDFT) и дискретное преобразование Фурье (DFT), соответственно. Таким образом, характерной особенностью модуляции OFDM является то, что ортогональные несущие формируются для множества полос в пределах канала передачи. Модулированные сигналы являются цифровыми сигналами, имеющими относительно низкую скорость передачи и способными к пребыванию в пределах их соответствующих полос. Отдельные несущие не модулируются непосредственно цифровыми сигналами. Вместо этого все несущие модулируются сразу обработкой IFFT.

При работе OFDM предпочтительно используется, по меньшей мере, для передачи по нисходящему каналу от базовых станций 14 к мобильным терминалам 16. Каждая базовая станция 14 имеет "n" антенн для передачи 28 (n>=1), и каждый мобильный терминал 16 имеет "m" приемных антенн 40 (m>=1). Отметим, что эти антенны могут использоваться и для приема, и для передачи, используя соответствующие дуплексеры или переключатели и маркируются только для ясности. Когда используются ретрансляционные станции 15, OFDM предпочтительно используется для передачи по нисходящему каналу от базовых станций 14 к ретрансляторам 15 и от ретрансляционных станций 15 к мобильным терминалам 16.

На фигуре 4 представлен пример ретрансляционной станции 15. Помимо базовой станции 14 и мобильного терминала 16 ретрансляционная станция 15 будет включать систему управления 132, основополосный процессор 134, передатчик 136, приемник 138, многоэлементные антенны 130 и блок ретранслятора 142. Блок ретранслятора 142 обеспечивает связь между базовой станцией 16 и мобильными терминалами 16. Приемник 138 принимает радиочастотные сигналы, переносящие информацию от одной или нескольких базовых станций 14 и мобильных терминалов 16. В системе могут использоваться малошумящий усилитель и фильтр (не показаны), чтобы усилить и удалить широкополосную помеху из сигнала для его последующей обработки. Схема оцифровки и преобразования с понижением частоты (не показаны) затем преобразуют принятый отфильтрованный сигнал в сигнал промежуточной или основополосной частоты, который затем оцифровывается в один или нескольких цифровых потоков.

Основополосный процессор 134 обрабатывает принятый оцифрованный сигнал, чтобы извлечь биты информации или данных, переданные в принятом сигнале. Эта обработка обычно включает демодуляцию, декодирование и операции исправления ошибок. Основополосный процессор 134, в основном, состоит из одного или нескольких процессоров цифровых сигналов (DSP) и специальных интегральных схем (ASIC).

В процессе передачи Основополосный процессор 134 принимает оцифрованные данные, которые могут представлять собой речь, видео, данные или управляющую информацию, от системы управления 132, которая кодирует их для последующей передачи. Кодированные данные передаются в блок передачи 136, где они используются модулятором, чтобы модулировать один или нескольких несущих сигналов, которые имеют требуемую для передачи частоту. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированные несущие сигналы до уровня, подходящего для передачи, и передает модулированный несущий сигнал в антенны 130 через соответствующую сеть (не показана). Различные способы модуляции и обработки, известные специалисты в данной области, используются для передачи сигналов между мобильным терминалом и базовой станцией, либо прямо, либо через ретрансляционную станцию, как описано выше.

Со ссылкой на фигуру 5 будет описана логическая архитектура передачи OFDM. Первоначально контроллер базовой станции 10 отправляет данные, которые будут переданы различным мобильным терминалам 16, на базовую станцию 14, либо непосредственно, либо с помощью ретрансляционной станции 15. Базовая станция 14 может использовать качественные характеристики канала (CQI), связанные с мобильными терминалами, чтобы подготовить данные для передачи и выбрать соответствующие параметры кодирования и модуляции для передачи запланированных данных. Характеристики CQI могут быть получены непосредственно от мобильных терминалов 16 или определены на базовой станции 14 на основе информации, предоставленной мобильными терминалами 16. В любом случае CQI для каждого мобильного терминала 16 является функцией степени, до которой амплитуда канала (или отклик) изменяется в диапазоне частот OFDM.

Запланированные данные 44, которые являются потоком битов, скремблируются способом, уменьшающим показатель неравномерности мощности, связанной с данными, используя логику скремблирования данных 46. Контроль циклическим избыточным кодом (CRC) для скремблированных данных определяется и добавляется к скремблированным данным, используя логику добавления CRC 48. Затем кодирование канала выполняется суммирующей логикой кодера канала 50, чтобы эффективно добавить избыточность к данным и облегчить восстановление данных и исправление ошибок в мобильных терминалах 16.

Как и раньше, кодирование канала для определенных мобильных терминалов 16 основано на CQI. В некоторых примерах реализации логика кодера канала 50 основана на известных способах турбокодирования. Кодированные данные затем обрабатываются логикой соответствия уровня 52, чтобы компенсировать восстановление сжатых данных, связанное с кодированием.

Логика чередования кода 54 систематически переупорядочивает биты в закодированных данных, чтобы свести к минимуму потерю последовательных битов данных. Результирующие биты данных систематически вводятся в соответствующие символы в зависимости от выбранной основополосной модуляции, отображая логику 56. Предпочтительно используется квадратурная амплитудная манипуляция (QAM) или квадратурная фазовая модуляция (QPSK). Степень модуляции для конкретного мобильного терминала предпочтительно выбирается на основе CQI. Символы могут систематически переупорядочиваться, чтобы дополнительно поддержать иммунитет переданного сигнала к периодической потере данных, вызванной селективным затуханием частоты, используя логика перемежения символов 58.

В этой точке группы битов отображаются в символы, представляющие расположения в амплитудной и фазовой совокупности. Когда требуется пространственное разнесение, блоки символов затем обрабатываются пространственно-временным блочным кодом (STC) логикой кодера 60, который изменяет символы способом, делающим переданные сигналы более стойкими к помехам и легче декодируемыми в мобильных терминалах 16. Логика кодера STC 60 обрабатывает входящие символы и обеспечивает "n" выходы, соответствующие числу передающих антенн 28 для базовой станции 14. Система управления 20 и/или основополосный процессор 22, как описано выше со ссылкой на фигуру 5, обеспечивает отображающий управляющий сигнал, управляющий кодированием STC. Предположим, что в этой точке символы для «n» выходов являются репрезентативными для передаваемых данных и могут быть восстановлены мобильными терминальными 16.

В следующем примере предположим, что базовая станция 14 имеет две антенны 28 (n=2), и логика кодера STC 60 обеспечивает два выходных потока символов. Соответственно, каждый из потоков символов, выданных логикой кодера STC 60, передается в соответствующий процессор 1FFT 62, который для простоты понимания показан отдельно. Специалисты в данной области понимают, что могут использоваться один или нескольких процессоров, чтобы обеспечить такую цифровую обработку сигналов одной процедурой или в комбинации с другой описанной здесь обработкой. Процессоры IFFT 62 предпочтительно будут работать на соответствующих символах, чтобы обеспечить обратное преобразование Фурье.

Выход процессоров IFFT 62 обеспечивает символы во временном интервале. Символы временного интервала группируются в кадры, которые связываются с префиксом логикой вставки префиксов 64. Каждый из результирующих сигналов преобразуется в цифровом домене в промежуточную частоту и преобразуется в аналоговый сигнал через соответствующий цифровой преобразователь с повышающем частоты (DUC) и схему 66 цифроаналогового преобразования (D/A). Результирующие (аналоговые) сигналы затем одновременно модулируются на требуемой радиочастоте, усиливаются и передаются через схему RF 68 в антенны 28. Отметим, что пилот-сигналы, известные мобильным терминалам 16, рассеиваются среди поднесущих. Мобильный терминал 16, который подробно обсуждается ниже, будет использовать для оценки канала пилот-сигналы.

Обратимся теперь к фигуре 6, которая иллюстрирует прием переданных сигналов мобильными терминалами 16, либо непосредственно от базовой станции 14, либо с помощью ретранслятора 15. По прибытии переданных сигналов на каждую из антенн 40 мобильных терминалов 16 соответствующие сигналы демодулируются и усиливаются соответствующей схемой RF 70. Для ясности, подробно описывается и показывается только один из этих двух путей приема сигнала. Аналого-цифровой преобразователь (A/D) 72 с понижением частоты оцифровывает и преобразует с понижением частоты аналоговый сигнал для цифровой обработки. Результирующий оцифрованный сигнал может использоваться автоматической схемой управления усилением (AG) 74, чтобы регулировать усиление усилителей в схеме RF 70 на основе уровня принятого сигнала.

Сначала обеспечивается оцифрованный сигнал для логики синхронизации 76, которая включает грубую логику синхронизации 78, которая буферизует несколько символов OFDM и вычисляет автокорреляцию между двумя последовательными символами OFDM. Полученный индекс времени, соответствующий максимуму результата корреляции, определяет окно поиска точной синхронизации, которое используется точной логикой синхронизации 80, чтобы определить точную стартовую позицию синхронизации фрейма, основанную на заголовках. Выход точной логики синхронизации 80 облегчает распознавание фрейма логикой цикловой синхронизации 84.

Надлежащая цикловая синхронизация важна для того, чтобы последующая обработка FFT обеспечила бы точное преобразование частоты от временного интервала до домена. Алгоритм точной синхронизации основан на корреляции между принятыми пилот-сигналами, которые переносят заголовки, и локальной копией известных пилотных данных. Как только будет выполнена цикловая синхронизация, префикс символа OFDM удаляется логикой удаления префикса 86, и результирующие выборки отправляются в логику исправления сдвига частоты 88, которая компенсирует системный сдвиг частоты, вызванный несогласованными местными генераторами колебаний в передатчике и приемнике. Предпочтительно, логика синхронизации 76 включает логику сдвига частоты и оценку времени 82, которая основана на заголовках, чтобы помочь оценить такие эффекты на переданный сигнал и обеспечить эти оценки логикой исправления 88, чтобы должным образом обработать символы OFDM.

В этой точке символы OFDM во временном интервале готовы к преобразованию в домен частоты, используя логику обработки FFT 90. Результатами являются символы домена частоты, которые поступают в логику обработки 92. Логика обработки 92 извлекает рассеянный пилот-сигнал, используя логику извлечения 94 рассеянного пилот-сигнала, определяет оценку канала, основанную на извлеченном пилот-сигнале, используя логику оценки канала 96, и обеспечивает отклик канала для всех поднесущих, используя логику реконструкции канала 98. Чтобы определить отклик канала для каждой из поднесущих, пилот-сигнал, в основном, содержит множество пилот-символов, которые рассеиваются среди символов данных по всем поднесущим OFDM по известному шаблону времени и частоты.

Как показано на фигуре 6, логика обработки сравнивает принятые пилот-символы с пилот-символами, которые ожидаются в определенных поднесущих в определенное время для определения отклика канала для поднесущих, в которых были переданы пилот-символы. Результаты интерполируются, чтобы оценить отклик канала для большинства, если не всех, остальных поднесущих, для которых не были обеспечены пилот-символы. Фактические и интерполированные отклики канала используются для оценки общего отклика канала, который включает отклики канала для большинства, если не всех, поднесущих в канале OFDM.

Символы частоты домена и информация о реконструкции канала, которые получаются из откликов канала для каждого принятого пути передаются в декодер STC 100, который обеспечивает STC декодирование на обоих принятых путях, чтобы восстановить переданные символы. Информация о реконструкции канала обеспечивает информацию об исправлении ошибок декодеру STC 100, достаточную, чтобы нейтрализовать влияние канала передачи, обрабатывая соответствующие символы частоты домена.

Восстановленные символы помещаются в обратном порядке, используя символ логики дечередования 102, который соответствует символу логики чередования 58 передатчика. Дечередованные символы затем демодулируются или восстанавливаются в соответствующий поток битов, используя логику восстановления 104. затем устраняется чередование битов, используя бит логику дечередования 106, которая соответствует логике чередования битов 54 в архитектуре передатчика. Дечередованные биты затем обрабатываются логикой рассогласования уровня 108 и передаются в логику декодера канала 110, чтобы восстановить первоначально скремблированные данные и контрольную сумму CRC. Соответственно, логика CRC 112 удаляет контрольную сумму CRC, проверяет скремблированные данные традиционным образом и обеспечивает их логикой дескремблирования 114, которая расшифровывает их, используя известный код дескремблирования базовой станции, чтобы восстановить первоначально переданные данные 116.

Параллельно с восстановлением данных 116, CQI или, по меньшей мере, одна информация, достаточная, чтобы создать CQI на базовой станции 14, определяется и передается на базовую станцию 14. Как отмечено выше, CQI может быть функцией отношения несущей к помехе (CR), так же как степенью, до которого отклик канала изменяет через различные поднесущие в диапазоне частот OFDM. Для этого примера воплощения усиление канала для каждой поднесущей в диапазоне частот OFDM, используемой для передачи информации, сравнивается относительно друг друга, чтобы определить степень, до которой усиление канала изменяется в диапазоне частот OFDM. Хотя имеется много способов измерения степени изменения, один метод должен вычислить стандартное отклонение усиления канала для каждой поднесущей по всему диапазону частот OFDM, используемому для передачи данных.

На фигуре 7 показана конфигурация «последовательный ввод и последовательный вывод» (SISO) передатчика SC-FDMA 7(а) и приемника 7(b) в соответствии с одним примером воплощения настоящего изобретения. В SISO передатчика мобильные станции терминалов передают через одну антенну и базовые станции и/или ретрансляционные станции принимают сигналы через одну антенну. На фигуре 7 показаны стадии обработки основного сигнала, необходимые в передатчике и приемнике для восходящей связи SC-FDMA LTE.

В некоторых примерах воплощения используется множественный доступ с разделением частот с одной несущей (SC-FDMA). SC-FDMA является схемой модуляции и множественного доступа, используемой для восходящего канала 3GPP, долгосрочной оценки (LTE) стандартов широкополосной беспроводной передачи четвертого поколения (4G) и т.д. SC-FDMA может рассматриваться как схема DFT с предварительным кодированием OFDMA или она может рассматриваться как схема множественного доступа с единственной несущай (SC). На всех стадиях обработки приемопередатчика SC-FDMA и OFDMA имеется несколько общих особенностей. Эти общие особенности между OFDMA и SC-FDMA иллюстрируются в схеме передачи OFDMA и схеме приема OFDMA, что очевидно для обычного специалиста в данной области из настоящего описания изобретения. SC-FDMA значительно отличается от OFDMA из-за предварительного кодирования модулируемых символов DFT, и соответствующего демодулирования символов IDFT. Из-за этого предварительного кодирования поднесущие SC-FDMA отдельно не модулируются, как в случае поднесущих OFDMA. В результате получают сигнал PAPR системы SCFDMA, который слабее сигнала PAPR системы OFDMA. Более слабый сигнал PAPR полезен для мобильного терминала с точки зрения экономии потребляемой мощности.

На фигурах 1-7 представлен один конкретный пример системы связи, которая может использоваться для осуществления примеров воплощения изобретения. Следует отметить, что примеры воплощения изобретения могут быть реализованы с системами связи, имеющими архитектуру, которая отличается от данного конкретного примера, но которая работает по способу, не вступающего в противоречие с реализацией описанных здесь примеров воплощения.

Раскрыты два альтернативных примера воплощения в соответствии с техникой ретрансляции, подходящей для пользовательского оборудования нисходящего канала. Оба примера воплощения являются особенно подходящими для системы LTE Rel-8 в линии нисходящей связи и описываются только для целей иллюстрации, поскольку специалистам в данной области могут применить содержание этого раскрытия к другим стандартам, соответствующим настоящему изобретению.

ПЕРВЫЙ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР ВОПЛОЩЕНИЯ

Для этого примера воплощения новый тип субкадра должен быть представлен в спецификации Rel-8, который может быть передан UE более высоким полу статическим уровнем сигнала. Расположение и периодичность таких субкадров могут быть сконфигурированы, используя сигналы более высокого уровня. В таких субкадрах область управления относится к первому или двум символам OFDM, и область данных относится к остальным символам в субкадре.

Управляющие сигналы для UE, поданные непосредственно со станции eNB, могут быть переданы в область управления таких субкадров. Передача от eNB к ретрансляционному узлу (RN) может быть запланирована вместе с каналами PDSCH для UE, непосредственно обслуживаемыми eNB, и передана в области данных таких субкадров.

Выделенный ресурсный блок (RB) может быть зарезервирован для передачи управляющей информации при передаче от eNB к RN. При передаче от eNB к RN никакой новый канал управления не требуется. Распределение ресурсов для управляющей информации для RN может быть статически или динамически передано RN вместе с конфигурацией нового субкадра, например сдвига и периодичности.

Общий опорный сигнал (РТС) и выделенный радиосигнал RS могут использоваться для декодирования при передаче от eNB к RN. RN передает управляющий сигнал и выделенный сигнал RS в область управления таких субкадров в UE, который он обслуживает, для того, чтобы провести измерение и оценку канала. RN принимает и декодирует сигналы, переданные от eNB к RN в области данных таких субкадров. UE, обслуживаемый RN, не должен ожидать декодирования, и выполняет измерение/оценку канала в областях данных таких субкадров.

Одно радиоустройство необходимо для RN нисходящего канала. Оно осуществляет передачу в области управления и прием в области данных в таких субкадрах.

ВТОРОЙ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР ВОПЛОЩЕНИЯ

В этом втором примере воплощения нет необходимости представлять новый тип субкадра в спецификации Rel-8. RN обрабатывается как UE и может быть запланирован вместе с UE, непосредственно обслуживаемым eNB. Сигнал верхнего уровня может оказаться необходимым, чтобы сообщить UE о субкадрах, содержащихся в передаче от eNB к RN. Однако это не влияет на Rel-8 UE.

Например, расположение и периодичность таких субкадров могут быть сконфигурированы путем передачи сигналов более высокого уровня. Подобно UE, RN может также декодировать PDCCH, чтобы определить местоположение данных, переданных от eNB к RN, которые могут состоять из некоторой управляющей информации для RN и данных, которые будут переданы UE.

В субкадрах при передаче от eNB к RN, RN передает управляющий сигнал, вместе с RS в областях управлении и в области данных, UE, используя один радиопередатчик, при одновременном декодировании данных, передаваемых от eNB к RN, в области управления и области данных, используя отдельный радиоприемник.

В таких субкадрах, когда осуществляется передача от eNB к RN, UE, обслуживаемый RN, не будет запланирован на прием данных, но он может выполнять измерение/оценку канала, на основе RS, переданной от RN в области управления и в области данных.

Поведение UE не оказывает никакого влияния на стандарт Rel-8. Для нисходящей связи в RN необходимы два радиоустройства, одно для передачи управляющего сигнала и RS через субкадр, и одно для приема передачи от eNB. Эти два радиоустройства нуждаются в хороших разделении, чтобы уменьшить взаимные помехи.

Технические решения пытаются справиться с проблемой, состоящей в том, что LTE Rel-8 UE могут быть поддержаны конкретно системой ретрансляции, а другие UE в целом. Раскрытие изобретения учит, как улучшить пропускную способность системы LTE с помощью ретранслятора при минимальном влиянии на характеристики LTE и Rel-8 терминала. Некоторые решения в виде ретрансляторов для Rel-8 UE были предложены следующим образом.

РЕШЕНИЕ 1: ВВОД ПУСТЫХ СУБКАДРОВ В СПЕЦИФИКАЦИЮ REL-8

Пустые субкадры будут использоваться для передачи eNB и ретрансляторного узла (RN). UE не будет декодировать эти субкадры. Такие пустые субкадры могут быть переданы UE через сигналы верхнего уровня, такие как SIB. Такое предложение сделало бы ввод ретрансляторов, таких как ретрансляторы L2, в Rel-8 UE более легким в будущем.

Однако это требует изменения в спецификации Rel-8 для размещения новых пустых субкадров. Это может задержать завершение спецификаций Rel-8. Поскольку в этих пустых субкадрах, включающих RS, ничего не передается, их влияние на UE с точки зрения измерения и оценки канала на данном этапе также неизвестно.

Ввод нового типа субкадра в спецификацию Rel-8 аналогичен вводу субкадра MBSFN, который показан на фигуре 8. Он использует до двух символов OFDM в качестве области управления для передачи управляющего сигнала UE, обслуживаемом непосредственно станцией eNB.

Остальная часть символов в субкадре формирует область данных и используется для передачи каналов PDSCH между eNB и RN и между eNB и UEs, непосредственно обслуживаемыми eNB. Некоторые выделенные RBs могут быть зарезервированы для передачи управляющей информации между eNB и RN. Следовательно, нет необходимости разрабатывать новый канал управления для передачи данных от eNB к RN.

Выделенные сигналы RS могут использоваться для передачи от eNB к RN. В этом сценарии общие сигналы RS все еще могут быть переданы от eNB для тех UE, которые непосредственно обслуживаются eNBs для отслеживания канала. Такие новые субкадры могут быть переданы сигналами верхнего уровня, используя SIB, подобно сигналам, используемым для передачи субкадров MBSFN.

На стороне RN в таких субкадрах RN передает управляющий сигнал и RS к UE используется в области управления. В области данных RN прослушивает eNB и декодирует передачу от eNB к RN. В этой области не осуществляется никакой передачи от RN.

В таких субкадрах не будет запланировано никаких UE, обслуживаемых RN. UE все еще может выполнить измерение и оценку канала, основанную на RS в области управления. В RN для нисходящего канала необходимо только одно радиоустройство. В таких новых субкадрах оно сначала передает в области управления и затем принимает в области данных.

Необходимо изменение спецификации для Rel-8, чтобы отразить такой новый тип субкадров, в которых UE не делает декодирование, измерение и оценку канала в области данных. Однако субкадр, как таковой, довольно схож с субкадром MBSFN. Влияние ввода такого субкадра в Rel-8 должно быть очень небольшим. Это может рассматриваться как компромиссное решение между предложенными выше решениями 1 и 2.

РЕШЕНИЕ 2: ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СУБКАДРОВ MBSFN ДЛЯ ПОДДЕРЖКИ РЕТРАНСЛЯТОРОВ

Субкадры MBSFN могут использоваться для передачи между eNB и RN. Новый управляющий сигнал может быть определен, как указывающий на то, что такой субкадр используется для передачи между eNB и RN. Для передачи между eNB и RN могут быть определены новый канал управления и канал трафика.

Поскольку PDCCH все еще передаются в первых нескольких символах в субкадрах MBSFN, они могут использоваться для обслуживания UE, непосредственно обслуживаемых станциями eNB. Однако это решение оказывает меньше влияния на текущую спецификацию Rel-8 по сравнению с решением I, поскольку здесь не вводится никакого нового типа субкадра.

Для этой альтернативы нет никакой необходимости вводить новый тип субкадра в спецификацию Rel-8, потому что RN обрабатывается как UE и планируется вместе с другим UE, обслуживаемым непосредственно станцией eNB, как показано на фигуре 9. Для передачи между eNB и RN не требуется никакого дополнительного управляющего сигнала LI.

Выделенные RS могут использоваться для передачи от eNB к RN, и сигналы более высокого уровня могут потребоваться для информации RN о субкадрах в передаче между eNB и RN. Однако это не должно повлиять на Rel-8 UE. На стороне RN, в субкадрах содержится передача от eNB к RN. RN передает управляющий сигнал, и RS обеспечивает обслуживание в области управления и в области данных к UE.

В этих субкадрах не будет запланировано никакого UE, обслуживаемого RN. Однако DE все еще может выполнить измерение и оценку канала, основанную на RS в области управления и в области данных. RN прослушивает eNB в области данных и декодирует передачу от eNB к RN. Если выделенные сигналы RS используются для передачи от eNB к RN, ошибки по оценке канала могут быть уменьшены.

Для нисходящего канала необходимы два радиоустройства в RN: одно для приема при передаче между eNB и RN в области данных, и одно для передачи управляющего сигнала вместе с RS как в области управления, так и в области данных. Необходимо хорошее разделение между этими двумя радиоустройствами, чтобы уменьшить взаимные помехи. Секторные или направленные антенны могут использоваться для каждого из этих устройств. Это может добавить больше сложности в реализации и развертывания маршрута RN.

Вышеописанные примеры воплощения настоящего изобретения являются иллюстративными. Специалисты в данной области могут выполнить изменения, модификации и усовершенствования в конкретных примерах воплощения, не выходя из объема заявленного изобретения. В вышеприведенном описании приведены многочисленные детали, чтобы обеспечить понимание настоящего изобретения. Однако специалистам в данной области понятно, что настоящее изобретение может быть осуществлено без этих деталей. Хотя изобретение было раскрыто относительно ограниченного количества примеров воплощения, специалистам в данной области понятны многочисленные модификации и изменения из этих примеров. Приведенная ниже формула изобретения охватывает все такие модификации и изменения, которые находятся в пределах духа и объема изобретения.

Изобретение относится к способам беспроводной связи. Технический результат изобретения заключается в улучшении покрытия и пропускной способности на краю ячейки в системе связи мобильного пользователя с использованием неподвижных ретрансляторов, которые являются частями инфраструктуры без промежуточной проводной линии. Ретрансляторы передают или "ретранслируют" нисходящие сообщения между базовой станцией (BS) и мобильными терминалами (MS) через многоинтервальную линию связи. Настоящее изобретение предлагает способ и систему для поддержания многопользовательской мобильной сети широкополосной связи, которая включает ретрансляционную технику, подходящую для пользовательского оборудования при нисходящей передаче к пользовательскому оборудованию. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Ретрансляционная станция, содержащаяся в системе беспроводной связи для осуществления пакетных передач от базовой станции на мобильное устройство, содержащая:
приемную схему, выполненную с возможностью принимать передачу пакета информации от базовой станции согласно протоколу беспроводной пакетной передачи, при этом передача пакета информации имеет общий опорный сигнал для использования при декодировании передачи пакета информации, причем передача пакета информации отформатирована в соответствии с форматом субкадра, имеющим область управления и область данных;
передающую схему, выполненную с возможностью передавать многоинтервальную пакетную передачу на мобильное устройство, причем многоинтервальная пакетная передача отформатирована в соответствии с упомянутым форматом субкадра, при этом многоинтервальная пакетная передача содержит управляющий сигнал и упомянутый общий опорный сигнал, причем эти управляющий сигнал и общий опорный сигнал передаются в области управления упомянутого формата субкадра, при этом мобильное устройство выполнено с возможностью использовать данный общий опорный сигнал для выполнения анализа по измерению и оценке каналов в отношении пакетных передач, принимаемых от ретрансляционной станции.

2. Ретрансляционная станция по п.1, в которой упомянутая область управления имеет управляющие сигналы для мобильного устройства, обслуживаемого базовой станцией.

3. Ретрансляционная станция по п.1, в которой передача пакета информации, принятая ретрансляционной станцией, имеет выделенный блок ресурса, который зарезервирован для передачи управляющей информации на ретрансляционную станцию.

4. Ретрансляционная станция по п.1, в которой передача пакета информации может быть запланирована вместе с передачами управляющего канала.

5. Ретрансляционная станция по п.1, при этом в ретрансляционной станции используется только один радиопередатчик.

6. Ретрансляционная станция по п.1, при этом в ретрансляционной станции используется более одного радиопередатчика.

7. Ретрансляционная станция по п.6, при этом в ретрансляционной станции используется первый радиопередатчик для передачи упомянутых управляющего сигнала и общего опорного сигнала и второй радиопередатчик для приема передач от базовой станции.

8. Ретрансляционная станция по п.1, в которой передача пакета информации, принятая ретрансляционной станцией, имеет выделенный опорный сигнал.

9. Базовая станция, подсоединенная к ретрансляционной станции, расположенной между базовой станцией и мобильным устройством, при этом базовая станция выполнена с возможностью использовать ретрансляционную станцию для выполнения многоинтервальной пакетной передачи от базовой станции на мобильное устройство и осуществлять связь на основе протокола беспроводной пакетной передачи, при этом базовая станция содержит:
передающую схему, выполненную с возможностью передавать передачу пакета информации на ретрансляционную станцию, при этом передача пакета информации имеет общий опорный сигнал для использования при декодировании передачи пакета информации, причем передача пакета информации отформатирована в соответствии с форматом субкадра, имеющим область управления и область данных,
при этом ретрансляционная станция выполнена с возможностью:
принимать передачу пакета информации, переданную с базовой станции, и
ретранслировать управляющий сигнал и упомянутый общий опорный сигнал в области управления упомянутого формата субкадра в многоинтервальной пакетной передаче на мобильное устройство, при этом мобильное устройство выполнено с возможностью использовать данный общий опорный сигнал для выполнения анализа по измерению и оценке каналов в отношении пакетных передач, принимаемых от ретрансляционной станции.

10. Базовая станция по п.9, в которой упомянутая область управления имеет управляющие сигналы для мобильного устройства, обслуживаемого базовой станцией.

11. Базовая станция по п.9, в которой передача пакета информации, передаваемая базовой станцией, имеет выделенный блок ресурса, который зарезервирован для передачи управляющей информации на ретрансляционную станцию.

12. Базовая станция по п.9, в которой передача пакета информации от базовой станции может быть запланирована вместе с передачами управляющего канала.

13. Базовая станция по п.9, при этом в ретрансляционной станции используется только один радиопередатчик.

14. Базовая станция по п.9, при этом в ретрансляционной станции используется более одного радиопередатчика.

15. Базовая станция по п.9, при этом в ретрансляционной станции используется первый радиопередатчик для передачи упомянутых управляющего сигнала и общего опорного сигнала и второй радиопередатчик для приема передач от базовой станции.

16. Базовая станция по п.15, в которой передача пакета информации, принятая ретрансляционной станцией, имеет выделенный опорный сигнал.

17. Способ осуществления пакетной передачи от базовой станции на мобильное устройство, содержащий этапы, на которых:
принимают передачу пакета информации от базовой станции на ретрансляционной станции, при этом переданная передача пакета информации имеет общий опорный сигнал для использования при декодировании передачи пакета информации, причем передача пакета информации отформатирована в соответствии с форматом субкадра, имеющим область управления и область данных;
передают с ретрансляционной станции на мобильное устройство управляющий сигнал и упомянутый общий опорный сигнал, причем эти управляющий сигнал и общий опорный сигнал передаются в области управления упомянутого формата субкадра в многоинтервальной пакетной передаче, при этом мобильное устройство выполнено с возможностью использовать данный общий опорный сигнал для выполнения анализа по измерению и оценке каналов в отношении пакетных передач, принимаемых от ретрансляционной станции.

18. Способ осуществления пакетной передачи от базовой станции на мобильное устройство по п.17, в котором упомянутая область управления имеет управляющие сигналы для мобильного устройства, обслуживаемого базовой станцией.

19. Способ осуществления пакетной передачи от базовой станции на мобильное устройство по п.17, в котором передача пакета информации, переданная базовой станцией, имеет выделенный блок ресурса, который зарезервирован для передачи управляющей информации на ретрансляционную станцию.

20. Способ осуществления пакетной передачи от базовой станции на мобильное устройство по п.17, в котором передача пакета информации от базовой станции может быть запланирована вместе с передачами управляющего канала.

21. Способ осуществления пакетной передачи от базовой станции на мобильное устройство по п.17, в котором в ретрансляционной станции используется только один радиопередатчик.

22. Способ осуществления пакетной передачи от базовой станции на мобильное устройство по п.17, в котором в ретрансляционной станции используется более одного радиопередатчика.

23. Способ осуществления пакетной передачи от базовой станции на мобильное устройство по п.17, в котором в ретрансляционной станции используется первый радиопередатчик для передачи упомянутых управляющего сигнала и общего опорного сигнала и второй радиопередатчик для приема передач от базовой станции.

24. Способ осуществления пакетной передачи от базовой станции на мобильное устройство по п.17, в котором передача пакета информации, принятая ретрансляционной станцией, имеет выделенный опорный сигнал.