УСТРОЙСТВО БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ И СПОСОБ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2015 года по МПК H04W56/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству беспроводной связи и способу беспроводной связи.

Уровень техники

Сегодня группа 3GPP (Проект партнерства третьего поколения (Third Generation Partnership Project)) работает над стандартизацией систем беспроводной связи четвертого поколения 4G. Системы 4G позволяет использовать такие способы, как ретрансляцию или объединение несущих, улучшая тем самым максимальную скорость связи и качество связи на краях ячеек. Кроме того, были выполнены исследования способов улучшения покрытия связью путем введения базовых станций помимо eNodeB (базовая станция макросоты), таких как HeNodeB (Домашний eNodeB, базовая станция фемтосоты, небольшая базовая станция для мобильной телефонной связи) или RHH (удаленный радио блок (Remote Radio Head)).

В такой системе беспроводной связи пользовательское устройство устанавливает кадровую синхронизацию с базовой станцией с использованием синхросигнала, передаваемого этой базовой станцией, так что внутренний генератор пользовательского устройства синхронизируется с генератором базовой станции с высокой точностью. Затем пользовательское устройство периодически принимает сигналы, передаваемые базовой станцией, и поддерживает согласованность работы своего внутреннего генератора с генератором базовой станции.

В случае каких-либо расхождений между внутренним генератором пользовательского устройства и генератором базовой станции прием и передача сигналов с точной частотой и в точное время становятся невозможными, так что точность внутреннего генератора пользовательского устройства очень важна. Кроме того, структура кадра, используемого базовой станцией совместно с пользовательским устройством, описана, например, в Патентной литературе 1.

Для того чтобы базовая станция могла одновременно принимать беспроводные сигналы, передаваемые от множества пользовательских устройств, каждое пользовательское устройство подстраивается к продолжительности промежутка времени, который соответствует расстоянию между базовой станцией и этим пользовательским устройством и который называется «опережение». В частности, регулировку опережения выполняют в рамках процедуры произвольного доступа, когда пользовательское устройство передает преамбулу для попадания в окно произвольного доступа. Величину опережения можно получить из соотношения между моментом времени прихода преамбулы на базовую станцию и окном произвольного доступа.

Тем не менее, в группе 3GPP проходили дискуссии относительно стандарта МТС (связь между машинами (Machine Type Communications)). В качестве областей применений такого стандарта МТС были исследованы различные приложения, такие как Учет - для сбора информации, относящейся к системам водоснабжения и системам энергоснабжения, Здоровье - для сбора информации, относящейся к оборудованию и средствам здравоохранения, или другие подобные приложения. Терминал МТС представляет собой терминал, разработанный специально для этих приложений.

Кроме того, терминал МТС имеет такие характеристики, как передача небольших фрагментов данных «онлайн» с управлением в зависимости от времени (Time Controlled, Online Small Data Transmission). Иными словами, предполагается, что терминал МТС остается в режиме покоя большую часть времени и принимает сигналы от базовой станции или передает небольшие блоки данных на базовую станцию в пакетно-монопольном режиме. Кроме того, поскольку к терминалу МТС предъявляется требование низкого потребления энергии, желательно, чтобы промежуток времени, занимаемый передачей и приемом в пакетно-монопольном режиме, был насколько это возможно коротким. Более того, считается, что прием и передача в пакетно-монопольном режиме осуществляется с очень большим периодом, например один раз в несколько часов или один раз в несколько дней, а не с периодом порядка нескольких миллисекунд или десятков миллисекунд, с которым существующие терминалы LTE принимают пейджинговый канал.

Список литературы

Патентная литература

Патентная литература 1: JP 2000-013870А

Раскрытие изобретения

Техническая задача

Однако, поскольку терминал МТС, как описано выше, может не принимать сигналы от базовой станции в течение продолжительного времени, погрешности внутреннего генератора терминала МТС, синхронизации кадров или другого параметра увеличиваются. В результате, можно считать, что точность связи в восходящем и нисходящем направлениях должна уменьшиться.

Таким образом, настоящее описание предлагает новые и усовершенствованные устройство беспроводной связи и способ беспроводной связи, позволяющие предотвратить потерю точности связи и при этом уменьшить потребление энергии.

Решение задачи

Согласно одному из вариантов настоящего изобретения предложено устройство беспроводной связи, включающее в себя модуль беспроводной связи, не осуществляющий в ресурсном блоке, назначенном из совокупности множества ресурсных блоков, распределенных в виде сетки на временной оси и на частотной оси, передачу сигналов в запрещенной для передач области, а осуществляет передачу в другой области рассматриваемого ресурсного блока, при этом указанную запрещенную область устанавливают на границе с соседним ресурсным блоком во временном направлении или в частотном направлении.

Устройство беспроводной связи может дополнительно включать в себя модуль управления для установки запрещенной для передачи области в ресурсном блоке.

Модуль управления может установить запрещенную область на границе по меньшей мере с одним из соседних ресурсных блоков - соседним ресурсным блоком спереди на временной оси или соседним ресурсным блоком сзади на временной оси, и на границе по меньшей мере с одним из соседних ресурсных блоков - соседним ресурсным блоком сверху на частотной оси или соседним ресурсным блоком снизу на частотной оси.

Модуль управления, выполненный с возможностью установки запрещенной для передачи области, имеющий более широкое поле на ресурсном блоке, чем больше времени прошло с момента последнего установления синхронизации с корреспондентом в сеансе связи.

Модуль беспроводной связи, выполненный с возможностью установки длины отрезка защитного интервала в связи с длиной отрезка данных в каждом из символов с ортогональным частотным уплотнением Ofdm, составляющих ресурсный блок, большую длину, заданной в стандарте LTE.

Модуль беспроводной связи, выполненный с возможностью установки отрезка защитного интервала в каждом из символов Ofdm длиннее отрезка данных.

Модуль беспроводной связи, выполненный с возможностью использования области для передачи каждого из множества символов Ofdm в виде одного защитного интервала и одного отрезка данных.

Модуль беспроводной связи, выполненный с возможностью установки отрезка защитного интервала длиннее отрезка данных.

Далее, согласно одному из вариантов настоящего изобретения предложен способ связи, включающий в себя отсутствие передачи, в ресурсном блоке, назначенном из совокупности множества ресурсных блоков, распределенных в виде сетки на временной оси и на частотной оси, сигналов в запрещенной для передач области и ведение передач в другой области рассматриваемого ресурсного блока, при этом указанную запрещенную область устанавливают на границе с соседним ресурсным блоком во временном направлении или в частотном направлении.

Далее, согласно одному из вариантов настоящего изобретения предложено устройство беспроводной связи, включающее модуль беспроводной связи для передачи беспроводного сигнала в ресурсном блоке, назначенном из совокупности множества ресурсных блоков, распределенных в виде сетки на временной оси и на частотной оси. Модуль беспроводной связи передает опорный сигнал в начале ресурсного блока на частоте, используемой для передачи опорного сигнала в ресурсном блоке, и передает другой беспроводной сигнал после передачи опорного сигнала.

Модуль беспроводной связи выполнен с возможностью передачи опорного сигнала на всех частотах, используемых для передачи в ресурсном блоке.

Далее, согласно одному из вариантов настоящего изобретения предложен способ связи, включающий в себя передачу в ресурсном блоке, назначенном из совокупности множества ресурсных блоков, распределенных в виде сетки на временной оси и на частотной оси, опорного сигнала в начале ресурсного блока на частоте, используемой для передачи опорного сигнала в ресурсном блоке и передачу другого беспроводного сигнала после передачи опорного сигнала.

Преимущества изобретения

Как описано выше, при использовании устройства беспроводной связи и способа беспроводной связи согласно настоящему изобретению можно избежать потери качества связи при сохранении низкой потребляемой мощности.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую пример конфигурации системы беспроводной связи.

Фиг.2 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую формат кадра 4G.

Фиг.3 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую ресурсные блоки.

Фиг.4 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую проблемы, связанные с погрешностью внутреннего генератора терминала МТС, синхронизации кадров или т.п.

Фиг.5 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую конфигурацию узла eNodeB согласно одному из вариантов настоящего изобретения.

Фиг.6 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую пример установления области, запрещенной для передачи.

Фиг.7 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую другой пример установления области, запрещенной для передачи.

Фиг.8 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую нормальное размещение опорного сигнала.

Фиг.9 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую пример размещения опорного сигнала согласно рассматриваемому варианту настоящего изобретения.

Фиг.10 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую пример защитного интервала.

Фиг.11 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую пример защитного интервала.

Фиг.12 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую пример защитного интервала.

Фиг.13 представляет логическую схему, показывающую работу узла eNodeB согласно рассматриваемому варианту настоящего изобретения.

Фиг.14 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую конфигурацию терминала МТС согласно рассматриваемому варианту настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Далее предпочтительные варианты настоящего изобретения будут описаны подробно со ссылками на прилагаемые чертежи. Отметим, что в настоящем описании и на чертежах элементам, имеющим по существу одинаковые функции и структуру, присвоены одинаковые позиционные обозначения, а повторное описание таких элементов опущено.

Кроме того, в этом описании и на чертежах множество структурных элементов, имеющих по существу одинаковую функциональную конфигурацию, могут отличаться один от другого разными буквами, добавленными в конце одинакового цифрового позиционного обозначения. Например, множество структурных элементов, имеющих по существу одинаковую функциональную конфигурацию, могут отличаться один от другого по мере необходимости как терминалы МТС 20А, 20В и 20С. Однако, если нет какой-либо специальной необходимости различать каждый из множества структурных элементов, имеющих по существу одинаковую функциональную конфигурацию, этим элементам присваивают только одинаковое цифровое позиционное обозначение. Например, если нет особой необходимости отличать один от другого терминалы МТС 20А, 20В и 20С, каждый из них обозначают просто как терминал МТС 20.

Кроме того, «Осуществление изобретения» будет изложено в следующем порядке.

1. Обзор системы беспроводной связи

1-1. Конфигурация системы беспроводной связи 1-2. Синхронизация кадров 1-3. Опережение 1-4. Терминал МТС

2. Конфигурация узла eNodeB Установление области, запрещенной для связи Опорный сигнал для МТС

Защитный интервал для МТС

3. Работа узла eNodeB

4. Конфигурация терминала МТС

5. Заключение

1. Обзор системы беспроводной связи

В настоящий момент в группе 3GPP осуществляется стандартизация систем связи четвертого поколения 4G. Варианты настоящего изобретения в качестве иллюстративного примера применимы к системам беспроводной связи 4G, так что сначала будет дан обзор таких систем беспроводной связи 4G.

1-1. Конфигурация системы беспроводной связи

Фиг.1 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую пример конфигурации системы 1 беспроводной связи. Как показано на фиг.1, система 1 беспроводной связи включает узел eNodeB 10, опорную сеть, терминалы МТС 20 и сервер МТС 30. Опорная сеть включает узел 12 управления и контроля мобильного доступа (ММЕ (Mobility Management Entity)), обслуживающий шлюз 14 (S-GW (Serving Gateway)) и шлюз 16 сети передачи пакетов данных (PDN (Packet Data Network)-GW).

Варианты настоящего изобретения применимы к устройству беспроводной связи, такому как узел eNodeB 10 и терминал МТС 20, показанные на фиг.1. Однако эти узел eNodeB 10 и терминал МТС 20 представляют собой просто один из примеров устройства беспроводной связи, так что варианты настоящего изобретения применимы к разнообразным другим устройствам беспроводной связи. Примеры других устройств беспроводной связи включают пользовательское устройство (UE: User Equipment), ретрансляционный узел, осуществляющий ретрансляцию связи между пользовательским устройством (терминал МТС 20) и узлом eNodeB, домашний узел (Home eNodeB), представляющий собой небольшую базовую станцию для дома, и т.д.

Узел eNodeB 10 представляет собой базовую радиостанцию, поддерживающую связь с терминалом 20. Отметим, что на фиг.1 показан только один узел eNodeB 10, но на практике с опорной сетью могут быть соединены множество узлов eNodeB. В дополнение к этому, хотя на фиг.1 соответствующие элементы не показаны, узел eNodeB 10 поддерживает связь также, например, с пользовательским устройством.

Узел ММЕ 12 представляет собой устройство, управляющее настройкой, открытием и переключением сеансов передачи данных. Узел ММЕ 12 соединен с узлом eNodeB 10 через интерфейс, именуемый Х2.

Шлюз S-GW 14 представляет собой устройство, осуществляющее маршрутизацию, передачу и т.п.пользовательских данных. Шлюз PDN-GW 16 служит точкой соединения с обслуживающей сетью с IP-протоколом и передает пользовательские данные из этой обслуживающей IP-сети или в эту сеть.

Терминал МТС 20 представляет собой терминал, рассчитанный специально на работу с приложениями МТС, которые были исследованы группой 3GPP, и поддерживающий радиосвязь с узлом eNodeB 10 в зависимости от приложений. Кроме того, терминал МТС 20 поддерживает двустороннюю связь с сервером МТС 30 через опорную сеть. Пользователь исполняет конкретное приложение путем обращения к серверу МТС 30. Пользователь обычно не имеет прямого доступа к терминалу МТС 20. Этот терминал МТС 20 будет описан подробно в разделе "1-4. Терминал МТС ".

1-2. Синхронизация кадров

Ожидается, что, хотя подробности здесь не приведены, узел eNodeB 10 и терминал МТС 20, описанные выше, будут поддерживать беспроводную связь аналогично связи между узлом eNodeB 10 и пользовательским устройством. Поэтому, радио кадр, используемый совместно узлом eNodeB 10 и пользовательским устройством, и синхронизация кадров будут рассмотрены ниже. Подробности, рассмотренные ниже, могут быть использованы в процессе связи между узлом eNodeB 10 и терминалом МТС 20.

Фиг.2 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую формат кадра 4G. Как показано на фиг.2, радио кадр протяженностью 10 мс содержит 10 субкадров с #0 по #9, каждый протяженностью 1 мс. Каждый такой субкадр протяженностью 1 мс составлен из двух временных интервалов (слотов) по 0,5 мс каждый. В дополнение к этому каждый слот по 0,5 мс составлен из 7 Ofdm-символов.

Далее, в Ofdm-символах, показанных на фиг.2 с проходящей через них диагональной линией, передают синхросигналы, используемые пользовательским устройством для синхронизации кадров. Более конкретно, вторичный синхросигнал передают в пятом Ofdm-символе субкадра #0, первичный синхросигнал передают в шестом Ofdm-символе субкадра #0, вторичный синхросигнал передают в пятом Ofdm-символе субкадра #5 и первичный синхросигнал передают в шестом Ofdm-символе субкадра #5.

Пользовательское устройство получает период 5 мс с использованием первичного синхросигнала и в то же время определяет группу номеров ячеек, соответствующих текущему местонахождению, из множества групп номеров ячеек, разделенных на три группы. После этого, пользовательское устройство получает период радио кадра (период 10 мс) с использованием вторичного синхросигнала.

Более того, в качестве кодовой последовательности синхросигнала используется последовательность Задова-Чу. Поскольку 168 типов кодовых последовательностей применяются в номере соты в группе номеров сот и два типа кодовых последовательностей используются для получения периода радио кадра, всего подготовлены 336 типов кодовых последовательностей. Пользовательское устройство может определить, является ли принимаемый субкадр указанным субкадром #0 или субкадром #5, на основе сочетания вторичного синхросигнала, переданного в субкадре #0, и вторичного синхросигнала, переданного в субкадре #5.

Внутренний генератор абонентской станции синхронизируется с генератором узла eNodeB 10 с высокой точностью после того, как пользовательское устройство осуществит синхронизацию кадров, как описано выше. Тогда, пользовательское устройство периодически принимает сигналы, передаваемые базовой станцией, и обеспечивает согласование внутреннего генератора пользовательского устройства с генератором базовой станции. Если имеют место какие-либо расхождения между внутренним генератором пользовательского устройства и генератором базовой станции, тогда прием и передача сигналов с точной частотой и в точное время становятся невозможными, так что точность внутреннего генератора абонентской станции очень важна.

1-3. Опережение

Для того чтобы узел eNodeB 10 мог одновременно принимать беспроводные сигналы, передаваемые от множества абонентских станций, такая пользовательское устройство 4G подстраивается к продолжительности промежутка времени, который соответствует расстоянию между узлом eNodeB 10 и этой абонентской станцией и который называется «опережение». В частности, регулировку опережения выполняют в рамках процедуры произвольного доступа, когда пользовательское устройство передает преамбулу для попадания в окно произвольного доступа. Величину опережения можно получить из соотношения между моментом времени прихода преамбулы к узлу eNodeB 10 и окном произвольного доступа.

Можно себе представить, что, хотя подробности здесь не приводятся, терминал МТС 20 также выполняет подстройку опережения и получает величину такого опережения аналогично тому, как это делает пользовательское устройство.

1-4. Терминал МТС

Терминал МТС 20 представляет собой терминал, специально спроектированный для использования в приложения для систем МТС, исследуемых группой 3GPP, как описано выше. Можно привести следующие примеры приложений для МТС:

1. Безопасность

2. Обнаружение и отслеживание

3. Платежи

4. Здоровье

5. Дистанционное обслуживание/управление

6. Учет

7. Бытовые приборы

Например, терминал МТС 20 может представлять собой электрокардиограф, соответствующий позиции "4. Здоровье" в списке выше. В этом случае, если пользователь вводит команду, требующую от сервера МТС 30 сообщить результаты измерения электрокардиограммы, этот сервер МТС 30 передает терминалу МТС 20 команду сообщить результаты измерения электрокардиограммы, после чего этот терминал МТС 20 передает результаты измерения электрокардиограммы серверу МТС 30.

В другом примере, терминал МТС 20 может представлять собой торговый автомат, соответствующий позиции "3. Платежи" в списке выше. В этом случае, если пользователь вводит команду, требующую от сервера МТС 30 сообщить объем продаж, этот сервер МТС 30 передает терминалу МТС 20 команду сообщить объем продаж, после чего этот терминал МТС 20 передает данные об объеме продаж серверу МТС 30.

Характеристики такого терминала МТС 20 описаны ниже. В то же время, терминал МТС 20 не обязательно имеет все перечисленные ниже характеристики.

1. Низкая мобильность

2. Управление в зависимости от времени

3. Толерантность к времени

4. Работа только с коммутацией пакетов данных

5. Передача небольших блоков данных «онлайн»

6. Передача небольших блоков данных «офлайн»

7. Работает только с сигналами мобильных станций

8. Относительно редкий прием сигналов мобильных станций

9. Мониторинг МТС

10. Индикация состояния «офлайн»

11. Индикация помех (глушения)

12. Приоритетные сообщения сигнализации

13. Исключительно низкая потребляемая мощность

14. Безопасное соединение

15. Запуск в зависимости от местонахождения

16. Групповые свойства МТС

Суммируя все, перечисленное выше, терминал МТС 20 обладает незначительной подвижностью, имеет небольшое число соединений с узлом eNodeB 10 для передачи небольших объемов данных, после чего снова возвращается в режим покоя. Далее, при передаче данных допустима некоторая задержка. Кроме того, терминал МТС 20 потребляет очень мало энергии (13. Исключительно низкая потребляемая мощность).

Исходя из этого, ожидается рост количества терминалов МТС 20 для использования в будущем. На сегодня только примерно 2 млрд. 700 млн. человек из всего населения Земли, превышающего 6 млрд. человек, пользуются сотовыми телефонами. С другой стороны, в ситуации, когда в мире действуют около 500 триллионов машин, всего лишь около 500 млн. машин используют сотовые телефоны в качестве терминалов МТС 20.

Иными словами, хотя терминалы МТС 20 сегодня еще используются не слишком широко, порядка 100 триллионов терминалов МТС 20 будут, скорее всего, встроены в сотовые телефоны по всему миру в будущем. Следовательно, можно каждый узел eNodeB 10 будет обслуживать все больше терминалов МТС 20.

Почему разработаны варианты настоящего изобретения

Основное внимание сосредоточено на терминале МТС 20, имеющем такие характеристики, как управление в зависимости от времени, передача небольших блоков данных «онлайн» или другие подобные характеристики из приведенного выше списка. Предполагается, что терминал МТС остается в режиме покоя большую часть времени и принимает сигналы от узла eNodeB 10 или передает небольшие блоки данных узлу eNodeB 10 в пакетно-монопольном режиме. Кроме того, поскольку к терминалу МТС 20 предъявляется требование низкого потребления энергии, желательно, чтобы промежуток времени, занимаемый передачей и приемом в пакетно-монопольном режиме, был насколько это возможно коротким. Более того, считается, что прием и передача в пакетно-монопольном режиме осуществляются с очень большим периодом, например один раз в несколько часов или один раз в несколько дней, а не с периодом порядка нескольких миллисекунд или десятков миллисекунд, с которым существующие терминалы LTE принимают пейджинговый канал.

Однако, если учесть, что терминал МТС 20, как описано выше, может не принимать сигналы от базовой станции в течение продолжительного времени, погрешности внутреннего генератора терминала МТС 20, синхронизации кадров, величины опережения или другого параметра увеличиваются. В результате, можно считать, что точность связи в восходящем и нисходящем направлениях должна уменьшиться. Перечисленные выше проблемы будут рассмотрены подробно ниже со ссылками на фиг.3 и фиг.4.

Фиг.3 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую ресурсные блоки. Как показано на фиг.3, ресурсные блоки распределены в виде сетки на временной оси и на частотной оси. Кроме того, каждый ресурсный блок содержит 12 поднесущих ×7 Ofdm-символов. Кроме того, к началу каждого из соответствующих ресурсных элементов, содержащих 1 поднесущая ×1 Ofdm-символ, добавляют защитный интервал. Узел eNodeB 10 может произвести назначение ресурсов для каждого ресурсного блока.

Фиг.4 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую проблемы, связанные с погрешностью внутреннего генератора терминала МТС 20, синхронизации кадров и т.п. Например, рассмотрен случай, когда ресурсные блоки RB1-RB3 назначены восходящей линии от терминала МТС 20А и ресурсный блок RB4 назначен восходящей линии от терминала МТС 20В. Далее, предположим, что имеет место погрешность внутреннего генератора терминала МТС 20В.

Если терминал МТС 20 В передает беспроводной сигнал узлу eNodeB 10 в ресурсном блоке RB4, как показано на фиг.4, этот сигнал может достигнуть узла eNodeB 10 в момент времени и на частоте, не соответствующих исходному ресурсному блоку RB4. Поэтому, в узле eNodeB 10 беспроводной сигнал, передаваемый от терминала МТС 20В, интерферирует с беспроводным сигналом, передаваемым от терминала МТС 20А в ресурсных блоках RB1-RB3, вызывая взаимные помехи. Такие взаимные помехи между ресурсными блоками могут вызвать сбои при приеме. Аналогичная проблема возникает также в нисходящей линии.

Поэтому, варианты настоящего изобретения были разработаны с учетом указанных выше обстоятельств в качестве проблемы, которую нужно решить. Согласно вариантам настоящего изобретения можно подавить взаимные помехи между ресурсными блоками и устранить обусловленные ими потери точности связи, сохраняя низкое потребление энергии. Варианты настоящего изобретения будут подробно описаны ниже.

2. Конфигурация узла eNodeB

Фиг.5 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую конфигурацию узла eNodeB 10 согласно одному из вариантов настоящего изобретения. Как показано на фиг.5, узел eNodeB 10 включает модуль ПО беспроводной связи, модуль 120 управления и верхний уровень 130.

Модуль ПО беспроводной связи имеет функцию приемника сигналов управления, данных и т.п. от терминала МТС 20 и функцию передатчика сигналов управления, данных и т.п. терминалу МТС 20. В частности, модуль ПО беспроводной связи осуществляет обработку беспроводного сигнала и обработку сигнала антенны, такую как модуляция или демодуляция, а также преобразование, обратное преобразование и перемежение сигналов. Между модулем беспроводной связи ПО и верхним уровнем 130 осуществляются ввод и вывод обычных данных и данных МТС. Обычные данные передают и принимают между модулем ПО беспроводной связи и пользовательским устройством, а данные МТС передают и принимают между модулем 110 беспроводной связи и терминалом МТС 20.

Кроме того, модуль ПО беспроводной связи включает секцию 112 вставки опорного сигнала МТС, секцию 114 обработки защитного интервала МТС и секцию 116 оценки характеристики канала. Секция 116 оценки характеристики канала оценивает состояние канала связи между eNodeB 10 и терминалом МТС 20 на основе опорного сигнала, принятого от терминала МТС 20. Секция вставки опорного сигнала МТС и секция обработки защитного интервала МТС осуществляют суммирование опорного сигнала МТС и защитного интервала для МТС, когда корреспондентом связи является терминал МТС 20. Эти опорный сигнал МТС и защитный интервал для МТС будут подробно описаны позднее.

Модуль 120 управления конфигурирован для управления всей связью узла eNodeB 10. Этот модуль 120 управления включает планировщик 122 и секцию 124 установки запрещенной для передачи области. Планировщик 122 назначает ресурсный блок терминалу МТС 20, относящемуся к узлу eNodeB 10. Терминал МТС 20 осуществляет связь в восходящей линии или нисходящей линии с использованием ресурсного блока, назначенного планировщиком 122.

Секция 124 установки запрещенной для передачи области устанавливает запрещенную область в ресурсном блоке, назначенном планировщиком 122 для нисходящей линии. Модуль 110 беспроводной связи не ведет передачи беспроводного сигнала в запрещенной для передачи области, установленной секцией 124 установки запрещенной для передачи области, но этот модуль ПО беспроводной связи передает беспроводной сигнал только в областях, отличных от этой запрещенной для передачи области. Запрещенная для передачи область будет подробно описана ниже. Установка запрещенной для передачи области

Как описано выше, со ссылками на фиг.4, интерференция (взаимные помехи) между ресурсными блоками во время связи в обеих линиях - восходящей линии и нисходящей линии, возникает из-за погрешностей внутреннего генератора терминала МТС 20, синхронизации кадров или другого параметра. Таким образом, в ресурсном блоке, назначенном для нисходящей линии планировщиком 122, секция 124 установки запрещенной для передачи области устанавливает запрещенную для передачи область на границе с соседними ресурсными блоками по меньшей мере в одном направлении - во временном направлении и/или частотном направлении.

Фиг.6 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую пример установления запрещенной для передачи области. В примере, показанном на фиг.6, запрещенную для передачи область устанавливают на границе с соседним ресурсным блоком с «передней» стороны на временной оси среди соответствующих ресурсных блоков и на границе с соседним ресурсным блоком с «нижней стороны» на частотной оси. Более конкретно, в ресурсном блоке 3 запрещенную область, соответствующую одному ресурсному элементу, устанавливают на границе с соседним ресурсным блоком RB1 на передней стороне на временной оси и на границе с соседним ресурсным блоком RB4 на нижней стороне на частотной оси.

В такой конфигурации, даже если ресурсный блок, подлежащий приему терминалом МТС 20, имеет погрешность «размером» в один ресурсный элемент в каждом направлении - частотном направлении и временном направлении, взаимные помехи между ресурсными блоками можно предотвратить.

Например, рассмотрим случай, когда целевая время-частотная область, подлежащая приему терминалом МТС 20, которому назначен ресурсный блок RB2, смещена от этого ресурсного блока RB2 в сторону ресурсного блока RB1 и в сторону ресурсного блока RB4 на один ресурсный элемент в каждую сторону. В этом случае, поскольку эти ресурсные элементы из состава ресурсных блоков RB1 и RB4, включенных в целевую время-частотную область, подлежащую приему, являются запрещенными для передачи областями, терминал МТС 20 может принимать только беспроводные сигналы, передаваемые от узла eNodeB 10 в ресурсном блоке RB2.

Более того, ресурсные элементы в запрещенных областях, установленных секцией 124 установки запрещенной для передачи области, не ограничиваются примером, показанным на фиг.6. Например, секция 124 установки запрещенной для передачи области может установить запрещенные для передачи области на границах с каждым из соседних ресурсных блоков в совокупности ресурсных блоков. Кроме того, секция 124 установки запрещенной для передачи области может установить множество ресурсных элементов на каждой такой границе в качестве запрещенных областей. Далее, секция 124 установки запрещенной для передачи области может, как показано на фиг.7, установить разные запрещенные области для соответствующих ресурсных блоков или для соответствующих терминалов МТС 20, используемых в качестве адресатов.

Фиг.7 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую другой пример установления запрещенной для передачи области. В ресурсном блоке RB1, показанном на фиг.7, установлены запрещенная для передачи область, соответствующая двум ресурсным элементам, на границе с соседним ресурсным блоком спереди во временном направлении, запрещенная для передачи область, соответствующая одному ресурсному элементу, на границе с соседним ресурсным блоком RB3 с задней стороны и запрещенная для передачи область, соответствующая одному ресурсному элементу, на границе с ресурсным блоком RB2 с нижней стороны в направлении частоты.

С другой стороны, в ресурсном блоке RB2 установлены запрещенная для передачи область, соответствующая одному ресурсному элементу, на границе с соседним ресурсным блоком с передней стороны во временном направлении, запрещенная для передачи область, соответствующая четырем ресурсным элементам, на границе с соседним ресурсным блоком RB с нижней стороны в направлении частоты и запрещенная для передачи область, соответствующая трем ресурсным элементам, на границе с соседним ресурсным блоком RB 1 с верхней стороны в направлении частоты.

Таким образом, секция 124 установки запрещенной для передачи области может устанавливать разные запрещенные для передачи области для соответствующих ресурсных блоков или для соответствующих терминалов МТС 20, используемых в качестве адресатов. Здесь можно установить широкую запрещенную для передачи область для терминала МТС 20, в котором погрешность генератора, синхронизации кадров или аналогичного параметра велика. Таким образом, секция 124 установки запрещенной для передачи области может оценить величину погрешности в терминале МТС 20 и установить запрещенную для передачи область в соответствии с этой величиной погрешности. Такая конфигурация позволяет предотвратить ухудшение пропускной способности из-за установки более широкой запрещенной для передачи области, чем это необходимо. Кроме того, секция 124 установки запрещенной для передачи области может оценить, например, величину погрешности с использованием времени, прошедшего с момента синхронизации кадров в терминале МТС 20, времени, прошедшего от момента опережения, частоты успешных приемов и т.п.

Опорный сигнал для МТС

Секция 112 вставки опорного сигнала МТС вставляет опорный сигнал в ресурсный блок, назначенный для связи в нисходящей линии с терминалом МТС 20. Перед тем, как подробно описать эту секцию 112 вставки опорного сигнала МТС, позицию опорного сигнала, подлежащего передаче терминалу МТС, будет рассмотрена со ссылками на фиг.8.

Фиг.8 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую нормальную позицию опорного сигнала. Как показано на фиг.8, опорные сигналы обычно вставляют распределенным образом во множество ресурсных элементов в составе ресурсных блоков. Пользовательские устройства получают информацию о каналах связи для приема данных путем приема опорного сигнала в одном или более ресурсных блоках и дополнения его в частотном направлении и во временном направлении. Кроме того, в восходящей линии опорный сигнал вставляют аналогично тому, как описано выше.

Однако неудобно применять такую структуру обычного опорного сигнала к опорному сигналу, который должен быть передан терминалу МТС 20. Это связано с тем, что для нисходящей линии терминал МТС 20 принимает ресурсный блок сразу же по включении питания, вследствие чего не практично принимать опорный сигнал в течение продолжительного времени, чтобы дополнить информацию о канале связи. Аналогично, для восходящей линии соответствующие терминалы МТС 20 используют ресурсный блок, имеющий погрешность в частотном направлении и во временном направлении, вследствие чего затруднительно обеспечить узлу eNodeB 10 достаточно времени для получения информации о канале связи на основе опорного сигнала.

В свете описанных выше обстоятельств секция 112 вставки опорного сигнала МТС интенсивно вставляет опорный сигнал в начало ресурсного блока, назначенного для нисходящей линии к терминалу МТС 20. Это будет подробно описано ниже со ссылками на фиг.9.

Фиг.9 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую пример расположения опорного сигнала согласно рассматриваемому варианту настоящего изобретения. Как показано на фиг.9, секция 112 вставки опорного сигнала МТС вставляет указанный опорный сигнал в начало для всех частот, которые должны быть использованы для передачи в соответствующих ресурсных блоках. Кроме того, если запрещенная для передачи область установлена, как показано на фиг.9, секция 112 вставки опорного сигнала МТС вставляет указанный опорный сигнал сразу же вслед за этой запрещенной областью. Если запрещенная для передачи область не установлена, секция 112 вставки опорного сигнала МТС вставляет указанный опорный сигнал в начало ресурсного блока.

В такой конфигурации возможен опережающий прием опорного сигнала на всех частотах, таким образом, ожидается, что время, необходимое терминалу МТС 20 для получения информации о канале связи, будет уменьшено. Кроме того, выше был рассмотрен пример, в котором секция 112 вставки опорного сигнала МТС вставляет указанный опорный сигнал на всех частотах, но опорный сигнал также может быть вставлен только на некоторых частотах, а не на всех частотах.

Защитный интервал для МТС

Секция 114 обработки защитного интервала МТС добавляет защитный интервал к Ofdm-символу, который нужно передать терминалу МТС 20, и выделяет данные из Ofdm-символа, принятого от терминала МТС 20. Перед подробным описанием секции 114 обработки защитного интервала МТС будет рассмотрен защитный интервал для обычного Ofdm-символа, который нужно передать на пользовательское устройство.

Указанный Ofdm-символ состоит из защитного интервала и данных, как показано на фиг.3. Обычный защитный интервал выбирают длиннее времени задержки отраженной волны, приходящей позднее всех относительно падающей прямой волны, чтобы исключить влияние многолучевого распространения. Если из Ofdm-символа, составленного из защитного интервала и данных, выделить некоторый отрезок сигнала, известно, что указанные данные могут быть правильно декодированы.

Однако поскольку ожидается, что синхронизация кадров во временном направлении в терминале МТС 20 будет незавершенной, затруднительно и в узле eNodeB 10, и в терминале МТС 20 точно выделить сигналы из принимаемого Ofdm-символа с обычным защитным интервалом.

Вследствие указанных выше обстоятельств секция 114 обработки защитного интервала МТС устанавливает защитный интервал длиннее нормальной длины, определенной в стандарте LTE. Например, эта секция 114 обработки защитного интервала МТС устанавливает длину защитного интервала больше длины данных, как показано в нижней части Фиг.10. В такой конфигурации допустимая погрешность относительно позиции, из которой выделяют сигнал в терминале МТС 20, значительно увеличивается, так что становится возможным повысить частоту успешных приемов.

Более конкретно, отношение длины защитного интервала к длине данных может быть задано в пределах от 80% до 20%. В такой конфигурации терминал МТС 20 выделяет сигнал из центра Ofdm-символа, как показано на фиг.11, и, таким образом, если погрешность синхронизации кадров в терминале МТС 20 находится в пределах от -40% до 40% длины Ofdm-символа, данные могут быть декодированы правильно. Таким образом, в дополнение к установлению запрещенной для передачи области задают более длинный защитный интервал, чтобы предотвратить взаимные помехи между ресурсными блоками и взаимные помехи между Ofdm-символами.

Более того, секция 114 обработки защитного интервала МТС может оценить величину погрешности в терминале 20 и установить длину защитного интервала в соответствии с этой величиной погрешности аналогично ширине запрещенной для передачи области. Такая конфигурация позволяет предотвратить деградацию пропускной способности из-за установления более широкой, чем нужно, запрещенной для передачи области. Кроме того, как в модифицированном примере, показанном на фиг.12, передаваемая область из множества Ofdm-символов может быть использована как один участок защитного интервала и один участок данных. В такой конфигурации защитный интервал можно удлинить еще больше.

3. Работа узла eNodeB

Выше была рассмотрена конфигурация узла eNodeB 10 согласно варианту настоящего изобретения. Далее со ссылками на фиг.13 будет описана работа узла eNodeB 10 согласно указанному варианту настоящего изобретения.

Фиг.13 представляет логическую схему, показывающую работу узла eNodeB согласно рассматриваемому варианту настоящего изобретения. Как показано на фиг.13, планировщик 122 узла eNodeB 10 осуществляет планирование ресурсного блока для соответствующих терминалов МТС 20 (S310). Затем секция 124 установки запрещенной для передачи области устанавливает запрещенную для передачи область в ресурсном блоке, назначенном планировщиком 122 для нисходящей линии (S320). В этом случае, в ресурсном блоке, назначенном планировщиком 122 для нисходящей линии, секция 124 установки запрещенной для передачи области устанавливает запрещенную для передачи область на границе с соседним ресурсным блоком по меньшей мере в одном из направлений - временном направлении и/или частотном направлении.

Далее, секция 112 вставки опорного сигнала МТС вставляет опорный сигнал в начало ресурсного блока, а секция 114 обработки защитного интервала МТС добавляет защитный интервал, более длинный, чем определено в стандарте LTE, к соответствующим Ofdm-символам (S330). После этого модуль ПО беспроводной связи передает сигнал, полученный на этапе S330, в области, отличной от указанной запрещенной для передачи области (S340).

4. Конфигурация терминала МТС

Выше были описаны конфигурация и работа узла eNodeB 10 согласно рассматриваемому варианту настоящего изобретения. Далее будет рассмотрен терминал МТС 20 согласно этому варианту настоящего изобретения. Терминал МТС 20 согласно варианту настоящего изобретения аналогично узлу eNodeB 10 не ведет передач в запрещенной для передачи области и осуществляет передачу опорного сигнала в начале ресурсного блока. Кроме того, терминал МТС 20 удлиняет защитный интервал, предотвращая тем самым взаимные помехи между ресурсными блоками и между Ofdm-символами. Конфигурация такого терминала МТС 20 будет подробно описана ниже.

Фиг.14 представляет пояснительную схему, иллюстрирующую конфигурацию терминала МТС 20 согласно рассматриваемому варианту настоящего изобретения. Как показано на фиг.14, терминал МТС 20 согласно этому варианту настоящего изобретения включает модуль 210 беспроводной связи, модуль 220 управления и верхний уровень 230.

Модуль 210 беспроводной связи имеет функцию приемника сигналов управления, данных и т.п. от узла eNodeB 10 и функцию передатчика сигналов управления, данных и т.п. узлу eNodeB 10. В частности, модуль 210 беспроводной связи осуществляет обработку беспроводного сигнала и обработку сигнала антенны, такую как модуляция или демодуляция, а также преобразование, обратное преобразование и перемежение сигналов. Данные МТС, передаваемые и принимаемые между модулем 210 беспроводной связи и узлом eNodeB 10, вводят и выводят между модулем 210 беспроводной связи и верхним уровнем 230.

Кроме того, модуль 210 беспроводной связи включает секцию 212 вставки опорного сигнала МТС, секцию 214 обработки защитного интервала МТС и секцию 216 оценки характеристики канала. Секция 216 оценки характеристики канала оценивает состояние канала связи между eNodeB 10 и терминалом МТС 20 на основе опорного сигнала, принятого от узла eNodeB 10.

Секция 212 вставки опорного сигнала МТС имеет конфигурацию, аналогичную секции 112 вставки опорного сигнала МТС в узле eNodeB 10. Например, секция 212 вставки опорного сигнала МТС вставляет этот опорный сигнал в начало всех или участка частот ресурсных блоков для восходящей линии, как показано на фиг.9. Можно ожидать, что такая конфигурация позволит уменьшить время, необходимое узлу eNodeB 10, который является стороной, принимающей сигналы восходящей линии, для получения информации о состоянии канала связи.

Секция 214 обработки защитного интервала МТС имеет конфигурацию, аналогичную секции 114 обработки защитного интервала МТС в составе узла eNodeB 10. Например, секция 214 обработки защитного интервала МТС делает защитный интервал длиннее данных, как показано на фиг.10. В такой конфигурации допустимая погрешность синхронизации кадров в терминале МТС 20, значительно увеличивается, так что становится возможным повысить частоту успешных приемов посредством eNodeB 10.

Модуль 220 управления конфигурирован для управления всей связью терминала МТС 20. Модуль 220 управления осуществляет, например, управление связью терминала МТС 20 в восходящей линии и в нисходящей линии согласно информации планирования, принимаемой от узла eNodeB 10.

Более того, модуль 220 управления осуществляет управление модулем 210 беспроводной связи для передачи беспроводного сигнала в области, отличной от запрещенной для передачи области, если узел eNodeB 10 установит запрещенную для передачи область в ресурсном блоке для связи в восходящей линии, назначенном узлом eNodeB 10. Кроме того, модуль 210 беспроводной связи осуществляет прием для всех назначенных ресурсных блоков в нисходящей линии.

Далее, модуль 220 управления может иметь конфигурацию, по существу аналогичную конфигурации секции 124 установки запрещенной для передачи области в составе узла eNodeB 10. Иными словами, модуль 220 управления устанавливает запрещенную для передачи область в ресурсном блоке для восходящей линии, назначенном узлом eNodeB 10.

Таким образом, помехи между ресурсными блоками в узле eNodeB 10 можно предотвратить, установив запрещенную для передачи область в ресурсном блоке для восходящей линии. Кроме того, модуль 220 управления может оценить величину погрешности частоты, времени или другого подобного параметра в терминале МТС 20 и установить запрещенную для передачи область в зависимости от величины этой погрешности. Например, модуль 220 управления может установить широкую запрещенную для передачи область, если погрешность в терминале МТС 20 станет большой, и может установить узкую запрещенную для передачи область, если погрешность в терминале МТС 20 станет маленькой. Такая конфигурация позволяет предотвратить деградацию пропускной способности из-за установления более широкой, чем нужно, запрещенной для передачи области. Кроме того, модуль 220 управления может оценить, например, величину погрешности в терминале МТС 20 с использованием времени, прошедшего с момента синхронизации кадров в терминале МТС 20, времени, прошедшего от момента опережения, частоты успешных приемов и т.п.

5. Заключение

Как описано выше, согласно вариантам настоящего изобретения, даже если имеет место погрешность синхронизации кадров, частоты или другого параметра в терминале МТС 20, взаимные помехи между ресурсными блоками можно предотвратить, установив запрещенную для передачи область. Кроме того, согласно вариантам настоящего изобретения взаимные помехи между Ofdm-символами можно предотвратить путем удлинения защитного интервала. Таким образом, число раз, когда терминал МТС 20 должен осуществить связь для достижения синхронизации кадров или частоты, можно уменьшить, снизив тем самым потребление энергии терминалом МТС 20. Кроме того, ожидается, что можно уменьшить время, необходимое приемному устройству для получения информации о состоянии канала связи, если интенсивно вставить опорный сигнал в начало ресурсного блока.

Предпочтительные варианты настоящего изобретения были описаны выше со ссылками на прилагаемые чертежи, хотя настоящее изобретение, безусловно, не ограничивается приведенными выше примерами. Специалисты в этой области могут найти разнообразные изменения и модификации, оставаясь в рамках объема прилагаемой Формулы изобретения, и следует понимать, что все они, естественно, попадают в пределы технического объема настоящего изобретения.

Более того, может быть также создана компьютерная программа, в соответствии с которой оборудование, такое как центральный процессор (CPU), постоянное запоминающее устройство (ROM) и запоминающее устройство с произвольной выборкой (RAM), в составе узла eNodeB 10 и терминала МТС 20 реализует функции, эквивалентные каждому элементу указанных выше узла eNodeB 10 и терминала МТС 20. Кроме того, предложен также носитель записи, на котором сохранена указанная компьютерная программа.

Список позиционных обозначений

10 eNodeB 12 ММЕ 14 S-GW 16 PDN-GW 20 Терминал МТС 1 30 Сервер МТС 110, 210 Модуль беспроводной связи 112, 212 Секция вставки опорного сигнала МТС 114, 214 Секция обработки защитного интервала МТС 116, 216 Секция оценки характеристики канала 120, 220 Модуль управления 122 Планировщик 124 Секция установки запрещенной для передачи области 130, 230 Верхний уровень

Изобретение относится к системам беспроводной связи и предназначено для предотвращения потери точности связи в случае использования связи между машинами. Предложено устройство беспроводной связи, включающее модуль беспроводной связи, выполненный с возможностью недопущения передачи в ресурсном блоке, назначенном из множества ресурсных блоков, расположенных в структуре сетки на временной оси и на частотной оси, сигналов в запрещенной для передач области и осуществления передачи в другой области указанного ресурсного блока, при этом указанная запрещенная область установлена на границе с соседним ресурсным блоком во временном направлении или в частотном направлении. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Устройство беспроводной связи, содержащее:
модуль беспроводной связи, выполненный с возможностью недопущения передачи в ресурсном блоке, назначенном из множества ресурсных блоков, размещенных в виде сетки на временной оси и на частотной оси, сигналов в запрещенной для передачи области и осуществления передачи в другой области указанного ресурсного блока, при этом указанная запрещенная для передачи область установлена на границе с соседним ресурсным блоком во временном направлении или в частотном направлении.

2. Устройство беспроводной связи по п. 1, дополнительно содержащее:
модуль управления, выполненный с возможностью установки запрещенной для передачи области в ресурсном блоке.

3. Устройство беспроводной связи по п. 2, в котором модуль управления выполнен с возможностью установки запрещенной для передачи области на границе с соседним ресурсным блоком спереди на временной оси и/или соседним ресурсным блоком сзади на временной оси и на границе с соседним ресурсным блоком сверху на частотной оси и/или соседним ресурсным блоком снизу на частотной оси.

4. Устройство беспроводной связи по п. 3, в котором модуль управления выполнен с возможностью установки запрещенной для передачи области, имеющей тем большее поле в ресурсном блоке, чем больше времени прошло с момента последней синхронизации с ответным элементом связи.

5. Устройство беспроводной связи по п. 4, в котором модуль беспроводной связи выполнен с возможностью установки длины отрезка защитного интервала относительно длины отрезка данных в каждом из символов с ортогональным частотным уплотнением Ofdm, составляющих ресурсный блок, больше длины, определенной стандартом LTE.

6. Устройство беспроводной связи по п. 5, в котором модуль беспроводной связи выполнен с возможностью установки, в каждом из символов Ofdm, отрезка защитного интервала длиннее отрезка данных.

7. Устройство беспроводной связи по п. 4, в котором модуль беспроводной связи выполнен с возможностью использования области для передачи каждого из множества символов Ofdm в качестве одного отрезка защитного интервала и одного отрезка данных.

8. Устройство беспроводной связи по п. 7, в котором модуль беспроводной связи выполнен с возможностью установки отрезка защитного интервала длиннее отрезка данных.

9. Способ беспроводной связи, содержащий этапы, на которых:
не допускают передачу, в ресурсном блоке, назначенном из множества ресурсных блоков, размещенных в структуре сетки на временной оси и на частотной оси, сигналов в запрещенной для передач области и осуществляют передачу в другой области указанного ресурсного блока, при этом устанавливают указанную запрещенную для передачи область на границе с соседним ресурсным блоком во временном направлении или в частотном направлении.

10. Устройство беспроводной связи, содержащее:
модуль беспроводной связи для передачи беспроводного сигнала в ресурсном блоке, содержащем запрещенную для передачи область и другую область, назначенном из множества ресурсных блоков, размещенных в структуре сетки на временной оси и на частотной оси, при этом
модуль беспроводной связи выполнен с возможностью передачи опорного сигнала в начале ресурсного блока на частоте, используемой для передачи опорного сигнала в ресурсном блоке, и передачи другого беспроводного сигнала после передачи опорного сигнала.

11. Устройство беспроводной связи по п. 10, в котором модуль беспроводной связи выполнен с возможностью передачи опорного сигнала на всех частотах, используемых для передачи в ресурсном блоке.

12. Способ беспроводной связи, содержащий этапы, на которых:
назначают ресурсный блок, содержащий запрещенную для передачи область и другую область, из множества ресурсных блоков, размещенных в структуре сетки на временной оси и на частотной оси;
передают опорный сигнал в начале ресурсного блока на частоте, используемой для передачи опорного сигнала в ресурсном блоке, и передают другой беспроводной сигнал после передачи опорного сигнала.