СИСТЕМА И СПОСОБ СОВМЕСТНОЙ ПЕРЕДАЧИ В ЛИЦЕНЗИРУЕМЫХ И НЕЛИЦЕНЗИРУЕМЫХ ДИАПАЗОНАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФОНТАННЫХ КОДОВ Российский патент 2018 года по МПК H04L1/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системе и способу радиосвязи и, в частности, к системе и способу совместной передачи в лицензируемых и в нелицензируемых диапазонах с использованием фонтанных кодов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Органы государственного управления резервируют участки (диапазоны) в спектре радиочастот для использования в различных целях. Например, Федеральная комиссия по связи (Federal Communications Commission (FCC)), Международный союз по телекоммуникациям (International Telecommunication Union (ITU)) и другие регулятивные органы резервируют некоторые участки спектра для лицензируемой деятельности (например, радио, телевидения, спутниковой связи, мобильных телекоммуникаций), резервируя в то же время другие участки спектра для нелицензируемой деятельности. Деятельность в лицензируемых областях спектра является предметом регулирования со стороны регулятивных органов, равно как используемые протоколы работы должны быть согласованы с общественными и/или частными субъектами, участвующими в лицензируемой деятельности. Спектр, зарезервированный для нелицензируемой деятельности, также может быть предметом регулирования со стороны соответствующего регулятивного органы, особенно в отношении мощности передач и совместного доступа. В частности, скорости передачи данных и метрические показатели качества обслуживания (quality of service (QoS)) (например, частота потери пакетов данных) при передаче в нелицензируемом спектре могут флуктуировать в значительных пределах из-за конкуренции и помех со стороны других пользователей/источников сигналов в нелицензируемом спектре, например, пользователей, передающих в режиме вещания большие объемы данных при высоких мощностях передачи.

РАСКРЫТИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технические преимущества обеспечиваются в общем случае вариантами настоящего изобретения, которые описывают систему и способ совместных передач в лицензируемых и нелицензируемых диапазонах с использованием фонтанных кодов.

Согласно одному из вариантов предложен способ радиосвязи. В этом примере способ содержит этапы, на которых кодируют поток трафика с использованием фонтанных кодов для получения кодированных пакетов данных и передают первое подмножество кодированных пакетов в лицензируемом диапазоне и второе подмножество кодированных пакетов в нелицензируемом диапазоне. Предложено также устройство для осуществления этого способа.

Согласно другому варианту предложен способ приема радиопередач. В этом примере способ содержит этапы, на которых принимают радиопередачи, несущие первое подмножество кодированных пакетов в лицензируемом диапазоне и второе подмножество кодированных пакетов в нелицензируемом диапазоне, причем радиопередачи принимают от передающего пункта и декодируют оба подмножества – и первое подмножество кодированных пакетов, и второе подмножество кодированных пакетов в соответствии с одним и тем же фонтанным кодом для получения потока трафика. Предложено также устройство для осуществления этого способа.

Краткое описание чертежей

Для более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ будут даны ссылки на последующее описание, рассматриваемое в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:

Фиг. 1 иллюстрирует схему варианта сети радиосвязи;

Фиг. 2 иллюстрирует схему варианта сети радиосвязи, способной осуществлять радиопередачи, занимающие участки как лицензируемой, так и нелицензируемой областей спектра, через унифицированный радио интерфейс;

Фиг. 3 иллюстрирует схему использования фонтанных кодов в лицензируемой и нелицензируемой областях спектра;

Фиг. 4 иллюстрирует логическую схему варианта способа мультиплексирования кодированных пакетов из состава потока трафика в лицензируемой и нелицензируемой областях спектра;

Фиг. 5 иллюстрирует логическую схему варианта способа приема кодированных пакетов из состава потока трафика в лицензируемой и нелицензируемой областях спектра;

Фиг. 6 представляет схему варианта способа кодирования в фонтанном коде, осуществляемого на уровне управления радиоканалом (RLC);

Фиг. 7 представляет схему варианта способа кодирования в фонтанном коде, осуществляемого на уровне управления радиоканалом (RLC);

Фиг. 8 представляет схему другого варианта способа кодирования в фонтанном коде, осуществляемого на уровне управления радиоканалом (RLC);

Фиг. 9 представляет схему варианта способа кодирования в фонтанном коде, осуществляемого на уровне приложений;

Фиг. 10 иллюстрирует схему варианта компьютерной платформы; и

Фиг. 11 иллюстрирует схему варианта устройства связи.

Соответствующие числа и символы на разных чертежах в общем случае обозначают соответствующие части, если не указано иначе. Чертежи подготовлены для четкой иллюстрации соответствующих аспектов вариантов настоящего изобретения и совсем не обязательно выполнены в масштабе.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Структура, способ изготовления и применение описываемых здесь вариантов подробно обсуждаются ниже. Следует понимать, однако, что настоящее изобретение предлагает много прикладных инновационных концепций, которые могут быть воплощены в широком множестве конкретных контекстов. Обсуждаемые конкретные варианты являются всего лишь иллюстрацией конкретных способов изготовления и использования изобретения и никак не ограничивают объема настоящего изобретения.

Многие обычные радио телекоммуникационные протоколы, такие как протокол долговременного развития (long term evolution (LTE)) и усовершенствованная версия этого протокола (advanced (LTE-A)), оперируют исключительно в частотных диапазонах, лицензируемых для радиосвязи, которые все совместно именуются «лицензируемый диапазон» в пределах настоящего описания. Другие традиционные радио телекоммуникационные протоколы, такие как протокол Wi-Fi, оперируют исключительно в диапазоне, который зарезервирован для нелицензируемой связи и который далее будет называться «нелицензируемый диапазон» в пределах настоящего описания. Конечно, частотные диапазоны, лицензируемые для радиосвязи, могут время от времени изменяться, так что термин «лицензируемый диапазон» охватывает также частотные диапазоны, которые будут вновь введены в категорию диапазонов, лицензируемых для радиосвязи, уже после подачи настоящей заявки. Телекоммуникационные протоколы, оперирующие в лицензируемом диапазоне, часто обеспечивают более надежную передачу данных, тогда как телекоммуникационные протоколы, оперирующие в нелицензируемом диапазоне, часто способны поддерживать передачу больших объемов данных с малой задержкой, хотя и с уменьшенной надежностью.

Унифицированный радио интерфейс, осуществляющий радиопередачи, занимающие участки как лицензируемых, так и нелицензируемых диапазонов, описан в заявке на выдачу патента на изобретение США 14/669,333 (Досье поверенного No. HW 91017895US02), которая включена сюда посредством ссылки во всей своей полноте. Аспекты настоящего изобретения расширяют эту концепцию на передачу разных подмножеств кодированных пакетов данных в лицензируемых и нелицензируемых диапазонах. Пункт передачи может кодировать поток трафика с использованием фонтанного кода для получения кодированных пакетов данных и затем передавать разные подмножества кодированных пакетов в соответствующих лицензируемых и нелицензируемых диапазонах. Фонтанный код может быть применен на физическом уровне, на уровне управления доступом к среде (media access control (MAC)), на уровне управления радиолинией (RLC) или на уровне приложений. В некоторых вариантах соответствующие подмножества пакетов передают в лицензируемых и нелицензируемых диапазонах с разными скоростями. В одном из примеров скорости передачи данных в соответствующих диапазонах определяют в соответствии с определением ограничений качества обслуживания (QoS) для потока трафика, равно как с условиями в соответствующих диапазонах. Скорости передачи пакетов можно динамически регулировать на основе измеренных метрических параметров качества обслуживания (QoS), условий в нелицензируемом диапазоне или условий в лицензируемом диапазоне. В некоторых вариантах скорости передачи в соответствующих лицензируемых и нелицензируемых диапазонах регулируют обратно пропорционально одно другому. В одном из примеров, скорость передачи в лицензируемом диапазоне увеличивают на величину, пропорциональную величине уменьшения скорости передач в нелицензируемом диапазоне. В некоторых вариантах передатчик использует разные кодовые скорости в соответствующих диапазонах. В одном из примеров, кодовая скорость в нелицензируемом диапазоне выше, чем в лицензируемом диапазоне для компенсации меньшей надежности в нелицензируемом диапазоне. Фонтанные коды могут быть кодами без фиксированной кодовой скорости. Эти и другие детали более подробно обсуждаются ниже.

Как используется здесь, термин «унифицированный радио интерфейс» обозначает радио интерфейс, совместно использующий общее соединение физического уровня и уровня управления доступом к среде (MAC), как это может быть согласовано с интерфейсом, работающим в соответствии с общей технологией радио доступа (radio access technology (RAT)), такой как сеть радио доступа (wireless radio access network (RAN)), в системах LTE пятого поколения (5G). В некоторых вариантах унифицированный радио интерфейс может быть по меньшей мере двух спектральных типов в зависимости от конфигурации радио интерфейса, включая одну конфигурацию радио интерфейса для лицензируемого диапазона и одну конфигурацию радио интерфейса для нелицензируемого диапазона.

Фиг. 1 иллюстрирует сеть 100 передачи данных. Эта сеть 100 содержит базовую станцию 110, имеющую зону 101 обслуживания, несколько мобильных устройств 120 и транзитную сеть 130 связи. Как показано, базовая станция 110 устанавливает соединение восходящей линии связи (штриховая линия) и/или нисходящей линии связи (пунктирная линия) с мобильными устройствами 120, которые (линии связи) служат для передачи данных от мобильных устройств 120 к базовой станции 110 и наоборот. Данные, передаваемые через соединения восходящей/нисходящей линии, могут представлять собой данные передаваемые между мобильными устройствами 120, равно как и данные, передаваемые к/от удаленного конца линии (не показано) посредством транзитной сети 130 связи. Как используется здесь, термин «базовая станция» обозначает любой компонент (или совокупность компонентов), конфигурированный для предоставления радио доступа в сеть, например, базовую станцию, такую как развитый Узел B (evolved Node B (eNB)), как это определено группой Проекта партнерства 3-го поколения (3rd Generation Partnership Project (3GPP)), базовую станцию макроячейки, базовую станцию фемтоячейки, точку доступа Wi-Fi (Wi-Fi access point (AP)) или другое устройство, способное осуществлять радиосвязь. Базовые станции предоставляют радио доступ в соответствии с одним или несколькими протоколами радиосвязи, например, долговременное развитие (LTE), усовершенствованный LTE (LTE-A), высокоскоростной пакетный доступ (High Speed Packet Access (HSPA)), Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac.Как используется здесь, термин «мобильное устройство» обозначает какой-либо компонент (или совокупность компонентов), способный устанавливать радио соединение с базовой станцией, такой как абонентский терминал (user equipment (UE)), мобильная станция (mobile station (STA)) или другое устройство с функцией радиосвязи, которое может быть или не быть мобильным. В некоторых вариантах сеть 100 связи содержит разнообразные другие устройства радиосвязи, такие как ретрансляторы или маломощные узлы.

В заявке на выдачу патента США 14/669,333 (досье поверенного No. HW 91017895US02), обсуждается унифицированный радио интерфейс, поддерживающий радиопередачи, занимающие часть как лицензируемых, так и нелицензируемых областей спектра, между передающим пунктом и приемным пунктом. Фиг. 2 иллюстрирует вариант сети 200 радиосвязи, осуществляющие радиопередачи, занимающие часть как лицензируемых, так и нелицензируемых областей спектра. Как показано, сеть 200 радиосвязи содержит передающий пункт 210, приемный пункт 230 и планировщик 270. Передающий пункт 210 может представлять собой какое-либо устройство, способное излучать радиопередачи, и приемный пункт 230 может представлять собой какое-либо устройство, способное принимать радиопередачи от передающего пункта 210. Например, передающий пункт 210 может представлять собой базовую станцию, ретрансляционное устройство или мобильную станцию. Аналогично, приемный пункт 230 также может представлять собой базовую станцию, ретрансляционное устройство или мобильную станцию.

Унифицированный радио интерфейс 213, встроенный между передающим пунктом 210 и приемным пунктом 230, предназначен для пропускания радиопередач 290, занимающих по меньшей мере часть лицензируемого диапазона и часть нелицензируемого диапазона. Эти радиопередачи 290 могут содержать радиосигнал любого типа, передаваемый между передающим пунктом 210 и приемным пунктом 230, например, сигнал нисходящей линии, сигнал восходящей линии, сигнал прямой передачи между устройствами или сигнал связи, передаваемый по транзитной радиолинии (например, между соседними базовыми станциями). В различных вариантах реализации радиопередачи 290 могут иметь разные форматы/характеристики передачи. Например, радиопередачи 290 могут представлять собой одноадресные передачи, многоадресные передачи или широковещательные передачи. В других примерах радиопередачи 290 могут представлять собой одноуровневую сигнализацию и/или многоуровневую сигнализацию, передаваемую от одной антенны или от нескольких антенн, например, однопользовательские (single-user (SU)) передачи в системе с несколькими входами и несколькими выходами (multiple input multiple output (MIMO)) или многопользовательские передачи в режиме MIMO.

Планировщик 270 может представлять собой объект плоскости управления, предназначенный для планирования трафика через унифицированный радио интерфейс 213. В некоторых вариантах, планировщик 270 является компонентом, интегрированным в передающий пункт 210. Например, передающий пункт 210 может представлять собой базовую станцию, а планировщик 270 может быть компонентом в составе базовой станции, осуществляющим планирование передач в нисходящей линии. В других вариантах планировщик 270 является интегральным компонентом приемного пункта 230. Например, приемный пункт 230 может представлять собой базовую станцию, а планировщик 270 может быть компонентом в составе базовой станции, осуществляющим планирование передач в восходящей линии от передающего пункта 210. Еще в одной группе вариантов планировщик 270 независим от передающего пункта 210 и приемного пункта 230. В одном из примеров планировщик 270 является централизованным контроллером, осуществляющим планирование для кластера базовых станций. В другом примере по меньшей мере передающий пункт 210 и/или приемный пункт 230 представляет собой маломощный узел, а планировщик 270 является компонентом в составе базовой макро-станции, осуществляющим планирование для маломощного узла. Еще в одном примере передающий пункт 210 и приемный пункт 230 являются мобильными устройствами или машинами, а планировщик 270 является компонентом в составе базовой станции, осуществляющим планирование для прямой связи между устройствами (device-to-device (D2D)) или межмашинной (machine-to-machine (M2M)) связи между передающим пунктом 210 и приемным пунктом 230. Возможны также другие варианты.

Планировщик 270 может также осуществлять политику конструирования трафика (traffic engineering (TE)) для передающего пункта 210, которая задает параметры кодирования для лицензируемого и нелицензируемого диапазонов. В одном из вариантов политика TE диктует, что поток трафика должен быть кодирован с использованием одного или нескольких фонтанных кодов для получения кодированных пакетов и что эти кодированные пакеты должны быть мультиплексированы в лицензируемом и нелицензируемом диапазонах таким образом, чтобы удовлетворить одному или нескольким критериям или целям. Политика TE может диктовать параметры фонтанных кодов (например, кодовую скорость) и параметры для мультиплексирования кодированных пакетов в лицензируемом и нелицензируемом диапазонах.

В других вариантах политика TE диктует, что кодированные пакеты мультиплексируют в лицензируемом и нелицензируемом диапазонах таким образом, чтобы поддерживать заданную пропускную способность для потока трафика, оптимизируя при этом или улучшая использование полосы. Например, скорость передачи данных в нелицензируемом диапазоне можно регулировать на основе уровня конкуренции в этом нелицензируемом диапазоне, а скорость передачи данных в лицензируемом диапазоне можно регулировать для поддержания общей скорости передачи данных на заданном пороговом уровне.

Еще в одной группе примеров вариантов кодированные пакеты мультиплексируют таким способом, который удовлетворяет статистическим ограничениям качества обслуживания (QoS) для потока трафика. Как используется здесь, термин «статистическое ограничение качества обслуживания (QoS)» обозначает ограничение качества QoS, которое может быть удовлетворено, даже если некоторые пакеты (например, некоторая доля всей совокупности пакетов) передают таким способом, который нарушает требования к качеству QoS. Например, если поток трафика имеет требование статистической задержки, тогда соглашение об обслуживании может быть удовлетворено до тех пор, пока некоторую заданную долю общего количества пакетов передают в пределах ограничения задержки. Статистические ограничения качества QoS отличаются от «детерминистских ограничений качества обслуживания (QoS)»,которые требуют, чтобы каждый пакет в потоке трафика был передан так, чтобы удовлетворить требованиям качества QoS.

Для удовлетворения статистических ограничений качества QoS можно динамически изменять скорость передачи данных, с которой осуществляются передачи кодированных пакетов в одном или в обоих диапазонах, на основе измеренной величины метрического показателя качества QoS для потока трафика, например, частоты потери пакетов, задержки пакетов. В одном из вариантов скорости передачи данных в лицензируемом диапазоне увеличивают или уменьшают, что скорректировать измеренную величину потери пакетов или задержки пакетов.

Аспекты настоящего изобретения предлагают способы применения фонтанных кодов к потоку трафика и мультиплексирования полученных кодированных пакетов в лицензируемом и нелицензируемом диапазонах. На Фиг. 3 показана система 300 для использования фонтанных кодов в лицензируемом и нелицензируемом спектрах. Как показано, поток 310 трафика кодируют с использованием фонтанного кода для получения множества кодированных пакетов 320. Кодированные пакеты 320 затем мультиплексируют в лицензируемой области спектра и в нелицензируемой области спектра и принимают в приемнике 330. Этот приемник 330 может быть способен декодировать поток 310 трафика после приема и/или успешно декодировать пороговое число кодированных пакетов 320.

Как показано, разные подмножества кодированных пакетов мультиплексируют в различных участках лицензируемого и нелицензируемого диапазонов. Кодированные пакеты 320 могут быть переданы с разными скоростями (R_L, R_UL1, … R_UL(M-1), R_ULM) в разных участках лицензируемых и нелицензируемых диапазонов. Передающий пункт может динамически изменять число кодированных пакетов, назначенных участкам диапазонов в соответствии с различными критериями, например, уровнем загрузки, уровнями потерь пакетов, условиями в канале связи, требованиям/метрическим показателям качества QoS. Приемник 330 может представлять собой блочный приемник, например, приемник, способный восстанавливать сегмент данных после приема порогового числа символов/пакетов, кодированных в фонтанном коде. Первоначальную информацию (например, K входных пакетов) восстанавливают с вероятностью 1-ɛ, если принято достаточное число кодированных пакетов N(ɛ) ≈ K(1+e) (независимо от того, какие пакеты приняты) с использованием декодирования распространения степени уверенности (belief-propagation (BP)) прохождения сообщения.

Кодирование в фонтанном коде во взаимном спектре обеспечивает совместные передачи в лицензируемом спектре (B_L) и в одном или нескольких нелицензируемых диапазонах (B_UL1, … , B_ULM). Скорость R передачи может быть потенциально выше пропускной способности какого-либо одного доступного канала, т.е в диапазоне: , где C(B) обозначает пропускную способность канала в рассматриваемом спектральном диапазоне B. Фонтанные коды обеспечивают разнесение или мультиплексирование в соответствии с требованиями качества QoS обслуживания и качеством канала по всем спектральным диапазонам.

В одном из вариантов канальное кодирование во взаимном спектре использует фонтанные коды без фиксированной кодовой скорости. Один из вариантов генерирует столько кодированных пакетов, сколько нужно. Эти коды подходят для каналов со стиранием, где замирания в каналах не являются идентичными (субканалы более или менее надежны в зависимости от спектрального диапазона). Поэтому нет необходимости знать кодовые скорости априори, так что кодированные пакеты можно генерировать «на лету» по мере необходимости. Цифровые фонтанные коды являются асимптотически оптимальными. Один из вариантов может использовать линейную сложность кодирования и декодирования. Один из вариантов может использовать Раптор-коды, которые являются вычислительно эффективными предварительно кодированными фонтанными кодами и при этом являются систематическими кодами с линейной сложностью кодирования и декодирования.

Фиг. 4 иллюстрирует способ 400 одного из вариантов для мультиплексирования кодированных пакетов потока трафика в лицензируемых и нелицензируемых областях спектра, как это может быть осуществлено в передающем пункте. На этапе 410 передающий пункт принимает поток трафика, предназначенный для приемного пункта. На этапе 420 передающий пункт кодирует поток трафика с использованием фонтанного кода для получения кодированных пакетов. Параметры фонтанного кода могут быть определены политикой TE. На этапе 430 передающий пункт осуществляет передачу разных подмножеств кодированных пакетов в лицензируемых и нелицензируемых диапазонах на основе контролируемых метрических параметров качества QoS для потока трафика и/или контролируемых условий в каналах в лицензируемых и/или нелицензируемых диапазонах.

Фиг. 5 иллюстрирует способ 500 одного из вариантов для приема кодированных пакетов данных из состава потока трафика в лицензируемых и нелицензируемых областях спектра, как это может осуществлять приемный пункт. На этапе 510 приемный пункт осуществляет прием радиопередач, несущих разные подмножества кодированных пакетов в соответствующих лицензируемых и нелицензируемых диапазонах. На этапе 520 приемный пункт декодирует подмножества кодированных пакетов для получения общего потока трафика.

Один из вариантов обеспечивает совместные передачи в системе радиосвязи с использованием унифицированного радио интерфейса 5G как в лицензируемом спектральном диапазоне, так и в нелицензируемом спектральном диапазоне. Один из вариантов системы и способа осуществляет совместные передачи в обоих – лицензируемом и нелицензируемом, спектральных диапазонах с использованием фонтанных кодов для эффективного и совместного использования и лицензируемой, и нелицензируемой областей спектра для улучшения характеристик сетей радио доступа пятого поколения (5G).

Совокупность телекоммуникационных протоколов может содержать встроенные протоколы автоматического запроса повторной передачи (ARQ). В одном из примеров протокол гибридного автоматического запроса повторной передачи (Hybrid-ARQ (H-ARQ)) применяется на MAC-уровне, так что пакет MAC-уровня передают повторно до порогового числа раз. Этот пакет MAC-уровня отбрасывают, если приемник не подтвердил успешного приема пакета после достижения максимального числа повторных передач. В другом примере, протокол ARQ применяют на RLC-уровне для «вылавливания» остаточных ошибок пакетов, не замеченных протоколом H-ARQ. Протокол H-ARQ на MAC-уровне и протокол ARQ на RLC-уровне могут дополнять один другого, поскольку протокол ARQ на RLC-уровне может обеспечить высокую надежность при разумных затратах энергии, тогда как протокол H-ARQ на MAC-уровне обеспечивает небольшую задержку (т.е. работает быстро) повторных передач. Оба протокола – протокол H-ARQ на MAC-уровне и протокол ARQ на RLC-уровне, увеличивают издержки в канале, равно как и требуют дополнительного расходования энергии в передающем и приемном пунктах. В некоторых вариантах протокол H-ARQ на MAC-уровне и/или протокол ARQ на RLC-уровне исключены для уменьшения издержек и/или потребления энергии. В таких вариантах могут быть адаптированы/сконструированы фонтанные коды без фиксированной кодовой скорости для обеспечения адекватной надежности/производительности в рамках предлагаемого кодирования во взаимных диапазонах.

Один из вариантов применяет фонтанные коды на радио MAC-уровне. В одном из вариантов применяют фонтанные коды на уровне управления радиоканалом (RLC). В одном из вариантов применяют фонтанные коды поверх физического (PHY)/MAC-уровней в стеке протоколов радио доступа. Один из вариантов предлагает гибкое (специализируемое для конкретных приложений) кодирование во взаимном спектре. Один из вариантов представляет собой агностическую конфигурацию 5G PHY/MAC, используемую в лицензируемых и нелицензируемых спектральных диапазонах. Один из вариантов дополняет или заменяет протокол гибридного автоматического запроса повторной передачи (HARQ) на MAC-уровне и/или протокол повторной передачи на уровне управления радиоканалом (RLC). Один из вариантов динамически регулирует скорости передачи данных в лицензируемых и нелицензируемых спектральных диапазонах для достижения заданного качества QoS для конкретного приложения и максимального повышения общих характеристик системы.

Совместная передача в лицензируемых и нелицензируемых спектральных диапазонах является средством, которое должно позволить, например, 1000-кратное увеличение пропускной способности, ожидаемое в сетях радио доступа пятого поколения (5G). Один из вариантов подходит для достижения большой пропускной способности в сетях радио доступа 5G, где эффективное использование лицензируемых и нелицензируемых спектральных ресурсов будет играть важную роль.

Фиг. 6 иллюстрирует фонтанные коды, применяемые на уровне управления радиоканалом (RLC). Эти фонтанные коды могут быть реализованы на любом уровне стека протоколов, включая уровень управления доступом к среде (MAC), RLC-уровень и уровень приложений. Выбор уровня, на котором будут применены фонтанные коды, может зависеть от требований к характеристикам связи, требования приложения (например, величина сквозной задержки прохождения сигнала от одного конца канала до другого) и затрат энергии на передачу.

Фонтанное кодирование является полностью агностическим с точки зрения возможно различных структур MAC-уровня и физического (PHY) уровня, использованных в лицензируемых и нелицензируемых спектральных диапазонах. Применение фонтанных кодов на RLC-уровне может заменить повторные передачи в режиме HARQ на MAC-уровне, экономя тем самым сигнализационные издержки и увеличивая энергетическую эффективность.

Фиг. 7 иллюстрирует схему варианта способа применения фонтанного кодирования на RLC-уровне. В этом примере фонтанный код применяют к буферизованным сервисным блокам данных (service data unit (SDU)) RLC-уровня перед выполнением этапа сегментации и конкатенации на RLC-уровне.

Фиг. 8 иллюстрирует схему другого варианта способа применения фонтанного кодирования на RLC-уровне. В этом примере фонтанный код применяют к одному блоку пакетных данных (packet data unit (PDU)) на RLC-уровне после выполнения этапа сегментации и конкатенации на RLC-уровне.

Фиг. 9 иллюстрирует схему другого варианта способа применения фонтанного кодирования на RLC-уровне. В этом примере фонтанный код может быть специализированным для конкретного приложения, так что разные фонтанные коды используются для различных приложений. Приемник может осуществлять фонтанное кодирование одного блока, если в этом приемнике имеется память достаточного объема. В противном случае данные перед кодированием могут быть разбиты на несколько суб-блоков.

Варианты фонтанного кодирования могут быть агностическими относительно структур PHY/MAC уровней в лицензируемых и нелицензируемых спектральных диапазонах. Лицензируемый спектр и нелицензируемый спектр могут использовать разные структуры PHY-уровней, например, разные формы сигналов, различные схемы доступа, разные структуры кадров, различное разбиение полосы на каналы.

В вариантах, использующих регулировку скорости во взаимном спектре, на некоторые чувствительные к задержке мультимедийные приложения могут быть наложены ограничения максимальной задержки (D_max), например, некоторое определенное число кодированных пакетов должны быть приняты в пределах некоторой заданной задержки D_max. Центральный контроллер (central controller (CC)) может контролировать уровни загрузки, помехи и условия в канале, равно как оценивать долговременную статистическую частоту потери пакетов в нелицензируемых спектральных диапазонах. Контроллер может также регулировать скорости передачи данных в лицензируемых и нелицензируемых спектральных диапазонах таким образом, чтобы удовлетворить ограничениям качества QoS. Например, контроллер может увеличивать скорость передачи данных в нелицензируемом спектре и уменьшать скорость передачи данных в лицензируемом спектре, чтобы удовлетворить ограничениям задержки.

На Фиг. 10 представлена блок-схема процессорной системы, которая может быть использована для реализации устройств и способов, описываемых здесь. Конкретные устройства могут использовать все показанные компоненты или только подмножество этих компонентов, а уровни интеграции могут варьироваться от устройства к устройству. Далее, устройство может содержать несколько единиц компонентов какого-либо типа, например, несколько процессорных модулей, процессоров, запоминающих устройств, передатчиков и приемников. Процессорная система может содержать процессорный модуль, оборудованный одним или несколькими устройствами ввода/вывода, такими как громкоговоритель, микрофон, мышь, сенсорный экран, клавишная панель, клавиатура, принтер, дисплей т.п. Процессорный модуль может содержать центральный процессор (CPU), оперативную память, запоминающее устройство большой емкости, видео адаптер и интерфейс ввода/вывода, соединенный с шиной данных.

В качестве шины данных можно использовать шину, соответствующую одному или нескольким типам архитектур шин, включая шину памяти или контроллер памяти, шину периферийных устройств, видео шину или другую подобную шину. Процессор CPU может представлять собой электронный процессор данных какого-либо подходящего типа. Оперативная память может представлять собой системное запоминающее устройство какого-либо типа, такое как статическое запоминающее устройство с произвольной выборкой (SRAM), динамическое запоминающее устройство с произвольной выборкой (DRAM), синхронное DRAM (SDRAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), какое-либо сочетание таких устройств и т.п. В одном из вариантов память может содержать ROM для использования при загрузке и динамическое RAM (DRAM) для хранения программ и данных во время выполнения программ.

Запоминающее устройство большой емкости может содержать запоминающее устройство какого-либо подходящего типа, конфигурированное для хранения данных, программ и другой информации, а также для обеспечения доступности этих данных, программ и другой информации через шину данных. Запоминающее устройство большой емкости может содержать, например, одно или несколько – твердотельный накопитель, накопитель на жестком диске, накопитель на магнитном диске, накопитель на оптическом диске или другое подобное устройство.

Видео адаптер и интерфейс ввода/вывода, представляют собой интерфейсы для соединения внешних устройств ввода и вывода с процессорным модулем. К примерам таких устройств ввода и вывода относятся дисплей, соединенный с видео адаптером, и мышь/клавиатура/принтер, соединенные с интерфейсом ввода/вывода. С процессорным модулем могут быть соединены и другие устройства с использованием дополнительных интерфейсных плат или меньшего числа таких плат. Например, в качестве интерфейса для принтера может быть использован последовательный интерфейс, такой как интерфейс универсальной последовательной шины (Universal Serial Bus (USB)) (не показан).

Процессорный модуль может также содержать один или несколько сетевых интерфейсов, которые могут иметь проводные линии связи, такие как Ethernet-кабель или другая подобная линия, и/или беспроводные линии связи для доступа к узлам или к другим сетям. Сетевой интерфейс позволяет процессорному модулю установить связи с удаленными модулями через сети связи. Например, сетевой интерфейс может осуществлять связь через один или несколько передатчиков/передающих антенн и один или несколько приемников/приемных антенн. В одном из вариантов процессорный модуль соединен с локальной сетью связи или глобальной сетью связи для обработки данных и связи с удаленными устройствами, такими как другие процессорные модули, Интернет, удаленные запоминающие устройства или другие подобные устройства.

На Фиг. 11 представлена блок-схема одного из вариантов устройства 1100 связи, которое может быть эквивалентно одному или нескольким устройствам (например, абонентскому терминалу UE, узлу NB), обсуждавшимся выше. Устройство 1100 связи может содержать процессор 1104, запоминающее устройство 1106 и несколько интерфейсов 1110, 1112, 1114, которые могут быть (или могут не быть) соединены так, как показано на Фиг. 11. Процессор 1104 может представлять собой компонент, способный выполнять вычисления и/или решать какие-либо другие задачи, относящиеся к обработке данных, а запоминающее устройство 1106 может представлять собой компонент, способный сохранять программы и/или другие команды для процессора 1104. Интерфейсы 1110, 1112, 1114 могут представлять собой какие-либо компоненты или совокупности компонентов, позволяющие устройству 1100 связи осуществлять связь с использованием радиосигнала, и могут быть использованы для приема и/или передачи информации через беспроводное соединение с сетью радиосвязи.

Хотя настоящее изобретение здесь было описано подробно, следует понимать, что могут быть внесены различные изменения, подстановки и изменения, не отклоняющиеся от смысла и объема настоящего изобретения, как это определено в прилагаемой Формуле изобретения. Не следует ограничивать объем настоящего изобретения конкретными вариантами, описываемыми здесь, поскольку даже рядовой специалист в рассматриваемой области легко поймет, что существующие или разработанные в будущем процессы, машины, технологии, композиции, средства, способы или этапы, могут выполнять по существу такие же функции или достигать по существу такого же результата, как и соответствующие варианты, описываемые здесь. Следовательно, прилагаемая Формула изобретения должна включать в свой объем такие процессы, машины, технологии, композиции, средства, способы или этапы.

Следующая литература относится к предмету настоящей заявки. Каждый из этих документов включен сюда посредством ссылки во всей своей полноте:

• «Способ цифрового фонтанного кодирования для надежной передачи объемных данных» (John Byers, Michael Luby, Michael Mitzenmacher, Ashu Rege,  “A Digital Fountain Approach to Reliable Distribution of Bulk Data,” Proceedings of ACM SIGCOMM '98, September 2-4, 1998).

• «Раптор-коды» (A Shokrollahi, “Raptor codes,” Information Theory, IEEE Transactions on 52 (6), 2551-2567).

• «LT-коды» (“LT Codes” Foundations of Computer Science, 2002. Proceedings. The 43rd Annual IEEE Symposium on, 271 – 280).

• «Технические требования к групповым сервисам и системным аспектам: MBMS, протоколы и кодеки» (3GPP TS 26.346 V10.4.0, “Technical Specification Group Services and System Aspects: MBMS, Protocols and codecs,” (Release 10), 2012).

• «Эффективные коды с коррекцией пропусков» (M. Luby, M. Mitzenmacher, A. Shokrollahi, and D. Spielman, “Efficient erasure correcting codes,” IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 47, no. 2, pp. 569–584, Feb. 2001).

• «Надежный способ передачи программ мультимедиа по когнитивным сетям радиосвязи с использованием фонтанных кодов» (H. Kushwaha, Y. Xing, R. Chandramouli, and Harry Heffes, “Reliable Multimedia Transmission Over Cognitive Radio Networks Using Fountain Codes,” Proceedings of the IEEE (Volume 96, Issue 1)).

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на иллюстративные варианты, это описание не следует толковать в ограничительном смысле. Разнообразные модификации и сочетания этих иллюстративных вариантов, равно как и другие варианты реализации настоящего изобретения станут очевидны для специалистов в рассматриваемой области после изучения настоящего описания. Поэтому считается, что прилагаемая Формула изобретения охватывает любые такие модификации или варианты.

Изобретение относится к средствам совместной передачи в лицензированных и нелицензированных диапазонах передачи. Технический результат заключается в поддержании заданной пропускной способности для потока трафика с улучшением использования полосы за счет мультиплексирования кодированных пакетов в зависимости от их скорости передачи. Передача различных подмножеств кодированных пакетов данных, генерируемых из одного и того же потока трафика в соответствующих лицензируемых и нелицензируемых диапазонах, может обеспечить эффективность использования полосы в дополнение к возможности генерирования более надежного и устойчивого потока данных. Передающий пункт может кодировать поток трафика с использованием фонтанного кода для получения кодированных пакетов данных и затем передавать разные подмножества кодированных пакетов в соответствующих лицензируемых и нелицензируемых диапазонах. Фонтанный код может быть применен на физическом уровне, на уровне управления доступом к среде (MAC), на уровне управления радиоканалом (RLC) или на уровне приложений. Соответствующие подмножества пакетов могут быть переданы в лицензируемом и нелицензируемом диапазонах с разными скоростями. В соответствующих диапазонах могут быть использованы разные кодовые скорости. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ беспроводной передачи, содержащий этапы, на которых:

выполняют кодирование потока трафика с использованием фонтанного кода для получения кодированных пакетов;

передают первое подмножество кодированных пакетов в лицензируемом диапазоне и второе подмножество кодированных пакетов в нелицензируемом диапазоне; и

выполняют динамическое регулирование скоростей передачи кодированных пакетов на приемный пункт в лицензируемом диапазоне и/или в нелицензируемом диапазоне в соответствии с показателями нелицензируемого диапазона.

2. Способ по п. 1, в котором первое подмножество кодированных пакетов передают в лицензируемом диапазоне со скоростью, отличной от скорости передачи второго подмножества кодированных пакетов в нелицензируемом диапазоне.

3. Способ по п. 1, в котором этап динамического регулирования скоростей передачи кодированных пакетов на приемный пункт содержит подэтап, на котором:

увеличивают скорость передачи первого подмножества кодированных пакетов в лицензируемом диапазоне, когда потери пакетов в нелицензируемом диапазоне превышают пороговое значение.

4. Способ по п. 1, в котором этап динамического регулирования скоростей передачи кодированных пакетов на приемный пункт содержит подэтап, на котором:

увеличивают скорость передачи второго подмножества кодированных пакетов в нелицензируемом диапазоне, когда уровень потерь пакетов в нелицензируемом диапазоне падает ниже порогового значения.

5. Способ по п. 4, в котором этап динамического регулирования скоростей передачи кодированных пакетов на приемный пункт дополнительно содержит подэтап, на котором:

уменьшают скорость передачи первого подмножества кодированных пакетов в лицензируемом диапазоне обратно пропорционально увеличению скорости передачи пакетов в нелицензируемом диапазоне.

6. Способ по п. 1, в котором этап динамического регулирования скоростей передачи кодированных пакетов на приемный пункт содержит подэтапы, на которых:

увеличивают скорость передачи первого подмножества кодированных пакетов в лицензируемом диапазоне, когда уровень конкуренции или задержка в нелицензируемом диапазоне превышают верхнее пороговое значение; и

увеличивают скорость передачи второго подмножества кодированных пакетов в нелицензируемом диапазоне, когда уровень конкуренции или задержка в нелицензируемом диапазоне становится меньше нижнего порогового значения.

7. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором:

выполняют динамическое регулирование скоростей передачи кодированных пакетов на приемный пункт в лицензируемом диапазоне и/или в нелицензируемом диапазоне в соответствии с характеристиками потока трафика.

8. Способ по п. 7, в котором этап динамического регулирования скоростей передачи кодированных пакетов на приемный пункт содержит подэтапы, на которых:

определяют скорости передачи в лицензируемом диапазоне и в нелицензируемом диапазоне в соответствии с требованиями к качеству обслуживания (QoS) или уровнем приоритета потока трафика; и

передают первое подмножество кодированных пакетов в лицензируемом диапазоне и второе подмножество кодированных пакетов в нелицензируемом диапазоне в соответствии с указанными определенными скоростями.

9. Способ по п. 1, в котором фонтанный код применяют на физическом уровне.

10. Способ по п. 1, в котором этап кодирования потока трафика с использованием фонтанного кода для получения кодированных пакетов содержит подэтап, на котором применяют фонтанный код на уровне управления доступом к среде (MAC).

11. Способ по п. 1, в котором этап кодирования потока трафика с использованием фонтанного кода для получения кодированных пакетов содержит подэтап, на котором применяют фонтанный код на уровне управления радиоканалом (RLC).

12. Способ по п. 1, в котором этап кодирования потока трафика с использованием фонтанного кода для получения кодированных пакетов содержит подэтап, на котором применяют фонтанный код на уровне приложений.

13. Способ по п. 1, в котором из уровня управления радиоканалом (RLC) и уровня управления доступом к среде (MAC) исключена сигнализация автоматического запроса повторной передачи (ARQ).

14. Способ по п. 1, в котором этап передачи первого подмножества кодированных пакетов и второго подмножества кодированных пакетов в адрес приемного пункта содержит подэтап, на котором:

передают первое подмножество кодированных пакетов и второе подмножество кодированных пакетов напрямую приемному пункту в соответствии с общим телекоммуникационным протоколом.

15. Многодиапазонный беспроводной передатчик, содержащий:

процессор; и

энергонезависимый машиночитаемый носитель информации, хранящий программу для выполнения процессором, при этом указанная программа содержит команды для выполнения этапов, на которых:

выполняют кодирование потока трафика с использованием фонтанного кода для получения кодированных пакетов;

передают первое подмножество кодированных пакетов в лицензируемом диапазоне и второе подмножество кодированных пакетов в нелицензируемом диапазоне; и

выполняют динамическое регулирование скоростей передачи кодированных пакетов на приемный пункт в лицензируемом диапазоне и/или в нелицензируемом диапазоне в соответствии с показателями нелицензируемого диапазона.

16. Многодиапазонный радиопередатчик по п. 15, в котором первое подмножество кодированных пакетов передают в лицензируемом диапазоне со скоростью, отличной от скорости передачи второго подмножества кодированных пакетов в нелицензируемом диапазоне.

17. Способ приема беспроводной передачи, содержащий этапы, на которых:

принимают, в приемном пункте, беспроводную передачу несущую первое подмножество кодированных пакетов в лицензируемом диапазоне и второе подмножество кодированных пакетов в нелицензируемом диапазоне, причем скорости передачи указанных кодированных пакетов данных, в лицензируемом диапазоне и/или в нелицензируемом диапазоне, динамически отрегулированы в соответствием с показателями нелицензируемого диапазона, при этом указанную беспроводную передачу принимают от передающего пункта; и

декодируют первое подмножество кодированных пакетов и второе подмножество кодированных пакетов в соответствии с одинаковым фонтанным кодом для получения потока трафика.

18. Способ по п. 17, в котором первое подмножество кодированных пакетов принимают в лицензируемом диапазоне со скоростью, отличной от скорости приема второго подмножества кодированных пакетов в нелицензируемом диапазоне.

19. Многодиапазонный беспроводной приемник, содержащий:

процессор; и

энергонезависимый машиночитаемый носитель информации, хранящий программу для выполнения процессором, при этом указанная программа содержит команды для выполнения этапов, на которых:

принимают беспроводную передачу несущую первое подмножество кодированных пакетов в лицензируемом диапазоне и второе подмножество кодированных пакетов в нелицензируемом диапазоне, причем скорости передачи указанных кодированных пакетов данных, в лицензируемом диапазоне и/или в нелицензируемом диапазоне, динамически отрегулированы в соответствием с показателями нелицензируемого диапазона, причем указанную беспроводную передачу принимают от передающего пункта; и

декодируют как первое подмножество кодированных пакетов, так и второе подмножество кодированных пакетов в соответствии с одинаковым фонтанным кодом для получения потока трафика.