ОБНАРУЖЕНИЕ И ОТСЛЕЖИВАНИЕ ЛУЧА В СЕТЯХ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2018 года по МПК H04B7/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Описанные в настоящем документе варианты осуществления, обычно относятся к сетям беспроводной связи. Некоторые варианты осуществления, в основном, относятся к способу обнаружения луча в сетях беспроводной связи миллиметрового диапазона волн.

Уровень техники

Растущее использование систем беспроводной связи, как для передачи данных, так и для голосовой связи, требует дополнительной ширины полосы пропускания сети беспроводной связи. Это может быть достигнуто посредством увеличения спектральной эффективности используемых частотных диапазонов или посредством предоставления дополнительной ширины полосы пропускания.

С целью добавления дополнительной ширины полосы пропускания системы беспроводной связи применяют более высокие частотные диапазоны. Например, беспроводная связь миллиметрового диапазона волн (mmWave) может обеспечивать высокую скорость передачи данных (например, гигабит в секунду) с большей доступной шириной полосы пропускания. В виду наличия высоких потерь в тракте передачи, в mmWave-связи обычно используется технология формирования луча. Передатчик и/или приемник оснащены крупномасштабной антенной решеткой с высоким коэффициентом усиления для формирования узконаправленных лучей. С другой стороны, остронаправленная диаграмма направленности антенны mmWave-связи идеально подходит для сотовой связи, особенно в густонаселенных городских условиях. mmWave системы формируют узконаправленный луч посредством антенной решетки, что позволяет увеличить плотность коммуникационных устройств, не вызывая помех. Установка большого количества остронаправленных антенн в заданной области может привести к значительному увеличению повторного использования спектра.

Сущность изобретения

Способ включает в себя прием конкретных параметров соты по каналу беспроводной связи из базовой станции. Множество лучей нисходящей линии связи принимается из базовой станции, причем каждый луч нисходящей линии связи содержит соответствующий опорный сигнал сформированного луча, содержащий ассоциированную информацию сдвига по времени. На базовую станцию передают последовательность преамбулы произвольного доступа во временном интервале, указанном информацией сдвига по времени выбранного луча нисходящей линии связи из множества лучей нисходящей линии связи.

Вариант осуществления может включать в себя способ обнаружения и отслеживания mmWave-луча, который содержит прием набора известных опорных сигналов из базовой станции по широковещательному каналу; обнаружение множества лучей нисходящей линии связи из базовой станции, причем каждый луч нисходящей линии связи содержит соответствующий опорный сигнал, содержащий ассоциированную информацию сдвига по времени; определение предпочтительного луча нисходящей линии связи из множества лучей нисходящей линии связи и декодирование информации сдвига по времени, вставленной в предпочтительный луч нисходящей линии связи; и передачу последовательности преамбулы произвольного доступа на базовую станцию во временном интервале, указанном информацией сдвига по времени предпочтительного луча нисходящей линии связи.

Другой вариант осуществления может включать в себя способ обнаружения и отслеживания mmWave-луча, который содержит передачу конкретных параметров соты по каналу беспроводной связи; передачу множества лучей нисходящей линии связи, причем каждый луч нисходящей линии связи содержит опорный сигнал сформированного луча с соответствующей информацией сдвига по времени; и прием последовательности преамбулы произвольного доступа из устройства пользователя в момент времени, указанный информацией сдвига по времени выбранного одного из лучей нисходящей линии связи из множества лучей нисходящей линии связи.

Другой вариант осуществления может включать в себя способ обнаружения и отслеживания mmWave-луча, который содержит передачу конкретных параметров соты по каналу беспроводной связи; передачу множество лучей нисходящей линии связи; трансляцию информации сдвига по времени по широкополосному каналу (BCCH); и прием последовательности преамбулы произвольного доступа из устройства пользователя в момент времени, указанный информацией сдвига по времени выбранного одного из лучей нисходящей линии связи из множества лучей нисходящей линии связи.

Другой вариант осуществления может включать в себя устройство беспроводной связи, которое содержит: радиосхему, соединенную с множеством антенных элементов; и контроллер, соединенный с радиосхемой и антенными элементами, для приема конкретных параметров соты по каналу беспроводной связи из mmWave-базовой станции, обнаружения множества сигналов сформированного луча нисходящей линии связи из базовой станции, причем каждый сигнал сформированного луча нисходящей линии связи содержит соответствующий опорный сигнал, имеющий ассоциированный сдвиг по времени, и передачу посредством сигнала сформированного луча восходящей линии связи на базовую станцию последовательности преамбулы произвольного доступа во временном интервале, указанным сдвигом по времени выбранного луча из множества сигналов сформированного луча.

Другой вариант осуществления может включать в себя станцию беспроводной связи, которая содержит: радиосхему, соединенную с множеством антенных элементов; и контроллер, соединенный с радиосхемой и антенными элементами, для передачи конкретных параметров соты по каналу беспроводной связи с широкой диаграммой направленности, передачи множества опорных сигналов сформированного луча, каждый опорный сигнал сформированного луча включает в себя соответствующий сдвиг по времени, и прием последовательности преамбулы произвольного доступа из устройства пользователя в момент времени, указанный сдвигом по времени выбранного одного из опорных сигналов сформированного луча.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 иллюстрирует схему системы беспроводной связи в соответствии с различными вариантами осуществления.

Фиг. 2 иллюстрирует схему системы беспроводной связи с устройством пользователя (UE), принимающие конкретные параметры соты, в соответствии с различными вариантами осуществления.

Фиг. 3 иллюстрирует схему системы беспроводной связи с UE, определяющие луч базовой станции, в соответствии с различными вариантами осуществления.

Фиг. 4 иллюстрирует схему системы беспроводной связи с UE, выполняющие произвольный доступ на основе конкуренции с базовой станцией, в соответствии с различными вариантами осуществления.

Фиг. 5 иллюстрирует схему системы беспроводной связи с отслеживанием лучей между UE и базовой станцией, в соответствии с различными вариантами осуществления.

Фиг. 6 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа обнаружения и отслеживания луча посредством UE в сети беспроводной связи, в соответствии с различными вариантами осуществления.

Фиг. 7 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа определения и отслеживания лучей в базовой станции в сети беспроводной связи, в соответствии с различными вариантами осуществления.

Фиг. 8 является блок-схемой, иллюстрирующей устройство связи, в соответствии с различными вариантами осуществления.

Подробное описание

Нижеследующее описание и чертежи в достаточной степени иллюстрируют конкретные варианты осуществления, позволяющие специалистам в данной области техники их реализовать. Другие варианты осуществления могут содержать структурные, логические, электрические, технологические и другие изменения. Части и признаки некоторых вариантов осуществления могут быть включены в состав или заменены частями других вариантов осуществления. Варианты осуществления, изложенные в формуле изобретения, охватывают все доступные эквиваленты этих пунктов формулы изобретения.

Приведено описание различных вариантов осуществления, относящиеся к установлению и отслеживанием сигналов сформированного луча между базовой станцией и UE. UE может выбрать один или несколько из множества лучей, передаваемых от базовой станции, на основании опорного сигнала, передаваемого в лучах, и извлечь соответствующую информацию сдвига по времени, содержащуюся в луче. Этот сдвиг по времени либо ассоциирован с опорным сигналом, либо конкретно доставляется в луче. Затем UE может передать последовательность преамбулы произвольного доступа на базовую станцию во временном интервале, указанном информацией сдвигом по времени. UE и базовая станция могут отслеживать луч посредством UE, периодически обнаруживая и измеряя качество лучей нисходящей линии связи. Процесс обнаружения и отслеживания могут выполняться без подстройки луча или слепого обнаружения лучей, которые обычно потребляют значительные ресурсы обработки.

Процесс обнаружения луча может представлять собой процесс зондирования, как базовой станцией, так и UE их соответствующих лучей по всем возможным направлениям для определения их оптимального направления, имеющее самое высокое отношение сигнал/шум. Так как ширина луча для устройства mmWave-связи может достигать примерно 1°, операция является нетривиальной. Процесс слепого обнаружения может представлять собой процесс определения луча, выполняемый в виде исчерпывающего поиска без координации между базовой станцией и UE.

На фиг. 1 показана схема системы 100 беспроводной связи в соответствии с различными вариантами осуществления. Например, система 100 беспроводной связи может быть системой сотовой связи, которая позволяет устройству 101 беспроводной связи устанавливать связь с одной или несколькими базовыми станциями 102 (например, усовершенствованным узлом B (eNB)) по одному или нескольким беспроводным каналам с использованием технологии беспроводной связи (например, mmWave, дуплекс с временным разделением (TDD), дуплекс с частотным разделением (FDD)).

Устройство 101 беспроводной связи может быть нестационарным устройством. Например, устройство 101 беспроводной связи может включать в себя мобильные радиотелефоны, планшетные компьютеры, ноутбуки и другие устройства, которые могут устанавливать связь с базовой станцией 102. Для обеспечения последовательности и простоты изложения, устройства 101 беспроводной связи впоследствии называются устройством пользователя (UE). UE включает в себя приемопередатчик и схему управления, соединенную с множеством антенных элементов, через которые могут формировать луч.

Базовая станция 102 может включать в себя множество антенн, соединенных с приемопередатчиком, а также схему управления для управления работой базовой станции. Фиг. 1 и последующие чертежи показывают только одну антенну для простоты и ясности пояснения. Однако специалист в данной области техники поймет, что для формирования диаграммы направленности базовая станция 102 содержит множество антенных элементов.

Базовая станция 102 имеет фиксированное местоположение и может быть частью сети стационарной базовой станции, которая соединена с большей сетью. Например, базовая станция 102 может быть частью проводной сети, которая подлечена к интернету. UE 101 может затем получить доступ к более крупной сети путем обмена данными по каналам беспроводной связи с базовой станцией 102.

Базовая станция 102 осуществляет связь по области 110, по существу, окружающей антенну базовой станции. Эта область 110 обычно упоминается как сота 110, и может содержать один или несколько секторов 120, 121, 122. Хотя показаны три разных сектора 120, 121, 122, составляющие соту 110 на фиг. 1, другие варианты осуществления могут содержать различное количество секторов.

В следующих вариантах осуществления базовые станции описаны как работающие в mmWave-диапазоне частот (например, 30-300 ГГц). Однако настоящие варианты осуществления не ограничиваются какой-либо одной частотой или частотным диапазоном или любым одним способом беспроводной связи (например, дуплексом с временным разделением (TDD), дуплексом с частотным разделением (FDD)).

Некоторые из характеристик mmWave-связи включают в себя короткую длину волны/высокую частоту, большую ширину полосы пропускания, интенсивное взаимодействие с компонентами атмосферы, относительно короткие расстояния передачи и сильное затухание при прохождении через большинство твердых тел. Характеристика сильного затухания передач на mmWave и других аналогичных длинах волн может быть компенсирована за счет использования остронаправленных антенн (например, посредством формирования луча), как в UE, так и в базовой станции.

Технология формирования луча в mmWave-системе использует множество антенных элементов как UE, так и базовой станции для связи по узконаправленному лучу с высоким коэффициентом усиления антенны между двумя приемопередатчиками. Например, eNB может иметь порядка сотен антенных элементов на микросхеме, которые используются для формирования луча для установления связи с группируемым количеством антенных элементов на базовой станции.

Один недостаток использования технологии формирования луча в mmWave-системе заключается в том, что до установления связи между UE и базовой станцией на обеих сторонах UE и базовой станции должно быть определено направление луча. Обычно обнаружение луча ведется слепо как на базовой станции, так и на стороне UE, что приводит к большому объему обработки служебных данных для обнаружения требуемого луча. Последующие описанные варианты осуществления обеспечивают способ сокращения времени и сигнализации служебной информации по сравнению с обычным способом обнаружения и отслеживания луча. Процесс обнаружения и отслеживание луча может выполняться без наличия информации о местоположении UE и без координации макро-eNB.

На фиг. 2 показана схема системы беспроводной связи с UE 101, принимающим конкретные параметры соты, в соответствии с различными вариантами осуществления. Базовая станция 102 передает широкополосный канал (BCCH) по широкому лучу 200. Широкий луч 200 может охватывать всю соту 110 или один или несколько секторов 120, 121, 122 соты 110. BCCH, обнаруженный UE, проиллюстрирован как сигнал 201.

Широкополосная передача BCCH может обеспечить более легкое обнаружение посредством UE 101. Затухание сигнала (то есть, потери в тракте), возникающее в результате передачи mmWave-сигнала посредством широкого луча, может быть компенсировано увеличением мощности передачи базовой станцией 102 или более высоким коэффициентом усиления передаваемого сигнала.

Базовая станция 102 транслирует конкретные параметры соты, такие как конфигурация опорного сигнала и информация преамбулы произвольного доступа (как определено в проекте партнерства 3-го поколения (3GPP)/стандарт «Долгосрочное развитие» (LTE)), в BCCH. Например, ВССН может содержать конкретные параметры соты, такие как информация, относящаяся к другим UE, в соте, ширина полосы пропускания системы нисходящей линии связи, системный номер кадра, физический канал индикатора гибридного ARQ (PHICH), конфигурация антенны и мощность опорного сигнала. BCCH также включает в себя множество последовательностей преамбулы произвольного доступа в качестве части информации преамбулы произвольного доступа.

На этом этапе, UE 101 обнаруживает BCCH 201 и извлекает опорную информацию и информацию последовательности преамбулы произвольного доступа из обнаруженного BCCH 201. В этот момент UE может также решить, какой набор принимающих лучей в UE 101 имеет самый сильный сигнал и использовать этот конкретный набор лучей для определения луча во время последующего этапа.

На фиг. 3 показана схема системы беспроводной связи с UE 101, определяющей луч базовой станции, в соответствии с различными вариантами осуществления. Базовая станция 102 показана как последовательно передающая множество опорных сигналов 301, 302 сформированного луча нисходящей линии связи в конкретные моменты времени, и обнаруженный опорный сигнал 303, принятый UE 101. UE 101 может иметь информацию о наборе опорных сигналов. Опорные сигналы могут кодироваться ортогональной последовательностью (например, Zadoff-Chu) с использованием заданного временного и частотного ресурса.

Например, первый опорный сигнал 301 сформированного луча может быть передан базовой станцией 102 в момент t₁ времени, и второй опорный сигнал 302 сформированного луча может быть передан базовой станцией в момент t₂ времени. Базовая станция 102 в данный момент времени может работать в TDD режиме. Каждый опорный сигнал 301, 302 сформированного луча покрывает различную угловую область соты 110 или конкретный сектор 122. Опорные сигналы 301, 302 сформированного луча могут содержать информацию о состоянии канала – опорные сигналы (CSI-RS).

Каждой базовой станции 102 может быть назначено множество конкретных CSI-RSs 301, 302, которые идентифицированы только с этой конкретной сотой 110. Каждый опорный сигнал 301, 302 передается в различном направлении, и включает в себя опорный сигнал, ассоциированный с информацией сдвига по времени на своем соответствующем луче, который указывает время, когда базовая станция 102 планирует контролировать это соответствующее направление для возможной операции произвольного доступа UE. Другими словами, каждый опорный сигнал может иметь различную информацию сдвига по времени, ассоциированную с этим конкретным опорным сигналом.

Информация сдвига по времени может включать в себя конкретный интервал времени от начала отсчета времени, известного как UE 101, так и базовой станции 102. Например, сдвиг по времени может быть конкретным номером кадра или номером субкадра, который известен, как UE 101, так и базовой станции 102.

В другом варианте осуществления базовая станция 102 может передавать множество сдвигов по времени в UE 101, чтобы позволить UE 101 выбирать свой собственный конкретный сдвиг по времени для соответствующего направления. Базовая станция 102, таким образом, информирует UE 101 о том, что базовая станция 102 намерена контролировать соответствующее направление опорного сигнала 301, 302, содержащего набор сдвигов по времени на каждом из этих конкретных интервалах времени. Однако UE 101 передает только на одном выбранном сдвиге по времени.

Если сдвиг по времени является одинаковым для всех лучей 301, 302 или имеет фиксированный шаблон для всех лучей 301, 302 в соте 110 или конкретный сектор, сдвиг по времени может быть передан на BCCH вместо того, чтобы указываться в каждом луче.

Сдвиг по времени также может быть указан в индексе опорной последовательности. Так как базовая станция 102 может транслировать множество опорных сигналов, и каждый опорный сигнал является лученаправленным и транслируется в одном направлении луча, то каждый опорный сигнал идентифицируются уникальным индексом опорной последовательности. Таким образом, UE 101 может идентифицировать каждый конкретный опорный сигнал 301, 302 посредством соответствующего индекса опорной последовательности. Информацию отображения между сдвигом по времени и соответствующим индексом опорной последовательности UE 101 получает из сообщения, транслируемого базовой станции 102. Опорный сигнал может быть уникальным для каждой соты, генерируемой базовой станцией или для каждого сектора в пределах соты. Опорный сигнал может также быть уникальным для каждого луча в конкретной соте или секторе.

Предполагая, что базовая станция формирует N узконаправленных лучей для покрытия всей соты 110 или любого конкретного сектора 120, 121, 122, опорный сигнал может быть сгенерирован с использованием, либо формирования диаграммы направленности аналоговой области, либо формирования диаграммы направленности цифровой области. В аналоговой области опорный сигнал может быть мультиплексирован с временным разделением, используя временные интервалы для передачи различных лучей, если базовая станция оборудована только одной антенной решеткой. Множество опорных сигналов может формироваться в разных направлениях луча, если базовая станция оснащена множеством антенных решеток. В последнем случае требуется меньше времени для передачи всех опорных сигналов. Если цифровое формирование луча реализуется в базовой станции, то опорный сигнал может быть мультиплексирован с частотным разделением с использованием разных поднесущих или ресурсных блоков. Каждый опорный сигнал предварительно кодируется вектором формирования ортогонального луча, который соответствует различным направлениям лучей.

В случае аналогового формирования диаграммы направленности в eNB передачах, UE 101 обнаруживает опорный сигнал из разных лучей для L непрерывных временных интервалов, где L равно или меньше N, что зависит от того, сколько eNB лучей может формироваться одновременно в канале нисходящей линии связи. Кроме того, если UE может сформировать М лучей, то потребуется L * M временных интервалов для выполнения UE 101 одного цикла процесса обнаружения, за исключением случаев, когда UE 101 имеет несколько цепочек приемников. Параметр L может быть получен из базовой станции 102 посредством BCCH.

В случае цифрового формирования луча в eNB передачах, UE 101 обнаруживает опорный сигнал на N различных блоках ресурсов, где для каждого блока ресурсов применяется другая матрица предварительного кодирования. Информация сдвига по времени, находящаяся в каждом блоке ресурсов для разных лучей, может быть различной.

[0044] После того как UE 101 обнаружил лучший опорный сигнал из принятых опорных сигналов, декодирует соответствующую информацию сдвига по времени. В одном варианте осуществления UE 101 периодически выполняет процесс определения лучей в режиме ожидания или подключенном режиме. UE 101 может также контролировать качество луча нисходящей линии связи в режиме ожидания или в подключенном режиме. В одном варианте осуществления качество лучей может быть определено как одно или более измеренное отношение сигнал/шум (SNR) луча или принятый уровень мощности луча.

Применяют несколько способов, посредством которых UE 101 определяет опорный сигнал наивысшего качества. Например, UE 101 может сравнивать все принятые опорные сигналы и выбирать сигнал наивысшего качества. В другом примере UE 101 может использовать пороговое значение принятой мощности или пороговое значение SNR и выбирать первый принятый опорный сигнал, который превышает один или более из этих пороговых значений.

На фиг. 4 показана схема системы беспроводной связи с UE 101, выполняющей произвольный доступ на основе конкуренции с базовой станции 102, в соответствии с различными вариантами осуществления. Так как в одной и той же соте может быть много других UEs, пытающихся передать один и тот же запрос, может возникнуть вероятность столкновения запросов, поступающих от различных других UEs. Некоторое усовершенствование этой процедуры произвольного доступа на основе конкуренции может уменьшить или предотвратить такие столкновения.

UE 101 передает последовательность 401 преамбулы произвольного доступа, выбранную ранее из набора последовательности преамбулы, во временном интервале, который также был выбран ранее (что соответствует лучшему опорному сигналу или из множества временных интервалов конкретного опорного сигнала). Как обсуждалось ранее, базовая станция 102 контролирует этот временной интервал для этого конкретного луча 402, выбранного UE 101. Как только базовая станция 102 обнаруживает последовательность преамбулы, базовая станция 102 передает ответ произвольного доступа (RAR) на передающее UE 101 в том же направлении луча. Затем базовая станция 102 контролирует этот луч 402 для дополнительных передач от UE 101.

С целью снижения вероятности столкновения в соте 110, UE может выбирать свою последовательность преамбулы из относительно большого набора последовательностей преамбулы, ассоциированных с конкретным лучом 402. Кроме того, если множество сдвигов по времени ассоциированы с конкретным лучом нисходящей линии связи, UE 101 может случайным образом выбирать один сдвиг по времени для отправки последовательности преамбулы. Базовая станция 102 может также указать UE 101 прекратить доступ в течение некоторого периода времени перед повторной попыткой произвольного доступа.

Начальная мощность передачи UE 101 для передачи последовательности преамбулы базовой станции 102 может быть основана на оценке мощности передачи с открытым контуром, которая не использует обратную связь от базовой станции. В процессе управления мощностью с открытым контуром сначала устанавливают мощность передачи UE, используя измерения, полученные от сигналов, посылаемых базовой станцией. Начальная мощность передачи может быть скорректирована с целью компенсации потерь в тракте в назначенном луче 402.

В одном варианте осуществления, в случае не выполнения процедуры произвольного доступа (например, отсутствие обратной связи от базовой станции 102) и не обнаружения UE 101 того же луча нисходящей линии связи, вновь для выполнения процедуры произвольного доступа или множество временных интервалов приема указываются в опорном сигнале, UE 101 может увеличить свою мощность передачи на заданный уровень мощности (например, как указано посредством BCCH) и повторяют попытку выполнить процедуру произвольного доступа. Процесс увеличения мощности и попытки произвольного доступа могут повторяться многократно до тех пор, пока UE 101 либо не получит доступ, либо не будет достигнуто пороговое значение количества попыток.

В другом варианте осуществления, где процедура произвольного доступа не выполняется, и UE 101 обнаруживает другой луч нисходящей линии связи, UE 101 может все еще использовать начальную установку уровня мощности, как указано выше, и попытаться снова отправить последовательность преамбулы произвольного доступа. Если эта повторная попытка также не удалась, то UE 101 может увеличить свою мощность передачи на заданную величину и повторяет попытку до тех пор, пока не будет либо получен доступ, либо не будет достигнуто пороговое значение количества попыток.

Базовая станция 102 может иметь возможность, по существу, одновременно контролировать N узконаправленных лучей, которые охватывают всю соту 110 или весь сектор 120, 121, 122 соты 110. В таком варианте осуществления базовая станция 102 может устанавливать сдвиги по времени на недействительную индикацию (например, -1). Когда UE 101 обнаруживает недействительный сдвиг по времени, UE 101 может запустить процедуру произвольного доступа в любое время. В таком варианте осуществления базовая станция 102 идентифицирует лучи/лучи, которые будут использоваться для связи с этим конкретным UE 101.

Если базовая станция 102 имеет возможность формировать множество узконаправленных лучей в соте 110 или конкретном секторе 120, 121, 122 (как при передаче, так и при приеме), но не может охватывать всю соту 110 или сектор 120, 121, 122, базовая станция 102 может формировать, по существу, одновременный прием пространственно разделенных лучей (то есть, не смежных друг с другом). Это позволяет большему количеству UEs получать доступ к базовой станции 102 и уменьшать возможности конкуренции. В таком варианте осуществления UE 101 по-прежнему выполняет описанную выше процедуру произвольного доступа (то есть, выбранной последовательности преамбулы, переданной по обнаруженному лучу нисходящей линии связи при заданном сдвиге по времени).

После установления связи между UE 101 и базовой станцией 102 на обнаруженном луче, как обсуждалось ранее, лучи могут отслеживаться UE при его перемещении в соте 110 или в разные соты. UE 101 может перемещаться за пределы области одного луча (то есть, обслуживающего луча) и перемещаться к другому лучу (то есть, к целевому лучу). Это перемещение может отслеживаться и луч, используемый для связи между UE 101 и базовой станцией 102, изменяется.

На фиг. 5 показана схема системы беспроводной связи с процессом отслеживания лучей между UE 101 и базовой станцией 102 в соответствии с различными вариантами осуществления. UE 101 периодически контролирует лучи нисходящей линии связи, во время нахождения, как в подключенном режиме, так и в режим ожидания, путем обнаружения опорного сигнала в различных лучах от базовой станции 102. При перемещении UE 101 качество сигнала обслуживающего его луча 500 может снижаться. Как только UE 101 идентифицирует высококачественный луч 501, 502 (например, используя SNR или принятую мощность), процесс обнаружения может несколько отличаться, в зависимости от того, находится ли целевой луч 501 в той же соте110, что и обслуживающий луч 500, или целевой луч 502 находится в соседней соте 510.

Если целевой луч 501 расположен в той же соте 110, что и обслуживающий луч 500, UE 101 может отправлять информацию о луче на базовую станцию 102 через обслуживающий луч 500, если качество обслуживающего луча по-прежнему является достаточно хорошим для коммуникации, или через вновь обнаруженный целевой луч 501, если качество обслуживающего луча слишком низкое для надежной связи (например, определяется посредством SNR и/или мощности принимаемого сигнала). Информация луча может включать в себя индекс опорного сигнала целевого луча 501, сдвиг по времени обнаруженный из опорного сигнала целевого луча, или, как индекс опорного сигнала, так и сдвиг по времени. В последнем случае информация доставляется посредством процедуры произвольного доступа, поскольку базовая станция не знает, что UE 101 отправляет информацию на базовую станцию в луче 501.

Если целевой луч 501 настраивает тоже UE принять луч, как обслуживающий луч 500, то базовая станция 102 может просто переключиться на целевой луч 501 для связи с UE 101 или отправить данные нисходящей линии связи в обоих лучах 500, 501, получив преимущество пространственного разнесения. В последнем случае, базовая станция 102 и/или UE 101 могут все еще контролировать качество сигнала всех лучей и отбрасывать луч самого низкого качества. UE 101 и базовая станция 102 выполняют, по существу, аналогичный процесс, как обсуждалось ранее при установке нового целевого луча 501 в качестве обслуживающего луча.

Если целевой луч 502 расположен в соседней соте 510, UE запрашивает хендовер к целевой базовой станции 503 через обслуживающую базовую станцию 102. Сетевое соединение 520 между целевой базовой станцией 503 и обслуживающей базовой станцией 102 может использоваться для связи между двумя базовыми станциями 102, 503 при передаче обслуживания UE 101 на целевую базовую станцию 503. Например, обслуживающая базовая станция 102 может передавать любую известную информацию, относящуюся к UE 101, в целевую базовую станцию 503. UE 101 и целевая базовая станция 503 выполняют, по существу, аналогичный процесс, как обсуждалось ранее, при формировании нового целевого луча 502 в качестве обслуживающего луча.

На фиг. 6 показана блок-схема последовательности операций способа обнаружения и отслеживания луча посредством UE в сети беспроводной связи, в соответствии с различными вариантами осуществления. На этапе 601 принимают конкретные параметры соты по каналу беспроводной связи от базовой станции (например, eNB). Конкретные параметры соты могут передаваться по mmWave, широкополосному широковещательному каналу и включать в себя множество информации последовательности преамбулы произвольного доступа.

На этапе 603 обнаруживают множество лучей нисходящей линии связи из базовой станции. Каждый луч нисходящей линии связи содержит соответствующий опорный сигнал, содержащий ассоциированную информацию сдвига по времени.

На этапе 605 передают последовательность преамбулы произвольного доступа на базовую станцию во временном интервале, указанном информацией сдвига по времени выбранного луча нисходящей линии связи из множества лучей нисходящей линии связи. Выбранный луч нисходящей линии связи выбирают на основании качества его сигнала, как описано ранее.

На фиг. 7 иллюстрируется блок-схема последовательности операций способа определения и отслеживания лучей на базовой станции в сети беспроводной связи в соответствии с различными вариантами осуществления. На этапе 701 передают конкретные параметры соты по беспроводному каналу в UE.

На этапе 703 передают множество лучей нисходящей линии связи. Каждый луч нисходящей линии связи включает в себя опорный сигнал сформированного луча с соответствующей информацией сдвига по времени. Каждый луч нисходящей линии связи может дополнительно включать в себя множество ассоциированных сдвигов по времени, передаваемых с каждым лучом нисходящей линии связи. На этапе 705 принимают последовательность преамбулы произвольного доступа из устройства пользователя в момент времени, обозначенный информацией сдвига по времени выбранного одного из лучей нисходящей линии связи.

На фиг. 8 показана блок-схема, иллюстрирующая устройство беспроводной связи, в соответствии с различными вариантами осуществления. Устройство 800 связи может быть, например, UE, базовой станцией сотовой связи (например, eNodeB, eNB), точкой доступа (AP) или некоторой другой станцией беспроводной связи. Например, устройство 800 связи может быть компьютером, персональным компьютером (РС), планшетным РС, гибридным планшетом, персональным цифровым помощником (PDA) или частью любого устройства, выполненного с возможностью выполнять инструкции (последовательные или иные), которые указывают действия, которые должны быть выполнены устройством 800 связи.

Термин «система, основанная на процессоре» должен быть использоваться для рассмотрения функционирования любого набора из одного или нескольких устройств связи, которые контролируются или управляются схемой обработки (например, контроллером) для индивидуального или совместного выполнения инструкций для выполнения какого-либо одного или более обсуждаемых здесь способов. Может быть выполнен набор или последовательность инструкций, чтобы вызвать устройство связи выполнять любой из рассмотренных здесь способов, в соответствии с примерным вариантом осуществления.

Устройство 800 связи может включать в себя, по меньшей мере, один контроллер 802 (например, центральный процессор (CPU), блок обработки графики (GPU) или оба, процессорные ядра, вычислительные узлы и т.д.) и память 804, которые обмениваются данными друг с другом через линию 808 связи (например, шину). Если устройство 800 связи является UE, то оно может дополнительно включать в себя устройство 810 отображения (например, видеомонитор, LED, LCD) и буквенно-цифровое устройство 812 ввода (например, клавиатуру, клавишную панель). В одном варианте осуществления устройство 810 отображения и устройство 812 ввода могут быть встроены в один блок в качестве сенсорного экрана дисплея.

Устройство 800 связи может дополнительно включать в себя устройство 816 хранения данных (например, блок привода, жесткий диск, твердотельный диск, оптический привод) и устройство 820 сетевого интерфейса. Устройство 820 сетевого интерфейса может включать в себя одну или несколько радиосхем (например, передатчики и приемники (приемопередатчики)), соединенные с множеством антенных элементов для установления связи по каналу 826 беспроводной сети, как показано на фиг. 1. Одна или несколько радиосхем могут быть выполнены с возможностью работать с использованием одной или нескольких коммуникационных технологий, включающих в себя описанный здесь способ обнаружения и отслеживания луча. Совместное использование контроллера с радиосхемами и множеством антенных элементов позволяет контроллеру управлять процессом формированием луча с использованием антенных элементов. Устройство 820 сетевого интерфейса может также включать в себя проводной сетевой интерфейс.

Устройство 816 хранения данных включает в себя машиночитаемый носитель 822, на котором хранится один или несколько наборов структур данных и инструкций 824 (например, программное обеспечение), воплощающие или использующие любой один или несколько из описанных здесь способов или функций. Инструкции 824 также могут находиться, полностью или, по меньшей мере, частично, в памяти 804 и/или в контроллере 802 во время их выполнения устройством 800 связи.

Хотя машиночитаемый носитель 822 проиллюстрирован в примерном варианте осуществления как единый носитель, термин «машиночитаемый носитель» может включать в себя один носитель или несколько носителей (например, централизованную или распределенную базу данных и/или ассоциированные кеши и серверы), которые хранят одну или более инструкций 824.

Варианты осуществления могут быть реализованы в одной из или комбинации аппаратных средств, прошивки и программного обеспечения. Варианты осуществления также могут быть реализованы в виде инструкций, хранящихся на машиночитаемом запоминающем устройстве, которые могут быть прочитаны и выполнены, по меньшей мере, одним процессором для выполнения описанных здесь операций. Машиночитаемое запоминающее устройство может включать в себя любой непереходный механизм для хранения информации в форме, читаемой машиной (например, компьютером). Например, машиночитаемое запоминающее устройство может включать в себя постоянное запоминающее устройство (ROM), оперативное запоминающее устройство (RAM), носители на магнитных дисках, оптические носители данных, устройства флэш-памяти, другие устройства хранения и носители данных. В некоторых вариантах осуществления система может включать в себя один или несколько процессоров и может быть сконфигурирована с инструкциями, хранящимися на машиночитаемом запоминающем устройстве.

Варианты осуществления могут быть реализованы в одной из или комбинации аппаратного обеспечения, программного обеспечения и программного обеспечения. Варианты осуществления также могут быть реализованы в виде инструкций, хранящихся на машиночитаемом запоминающем устройстве, которые могут быть прочитаны и выполнены, по меньшей мере, одним процессором для выполнения описанных здесь операций. Машиночитаемое запоминающее устройство может включать в себя любой непереходный механизм для хранения информации в форме, читаемой машиной (например, компьютером). Например, машиночитаемое запоминающее устройство может включать в себя постоянное запоминающее устройство (ROM), оперативное запоминающее устройство (RAM), носители на магнитных дисках, оптические носители данных, устройства флэш-памяти и другие устройства хранения и носители. В некоторых вариантах осуществления система может включать в себя один или несколько процессоров и может быть сконфигурирована с инструкциями, хранящимися на машиночитаемом запоминающем устройстве.

Приведенный реферат предназначен для общего понимания изобретения и не будет использоваться для ограничения или толкования объема или смысла формулы изобретения. Описание нижеследующей формулы изобретения приведено в разделе подробного описания, при этом, каждый пункт формулы изобретения сам по себе необходимо рассматривать в качестве отдельного варианта осуществления.

Изобретение относятся к сетям беспроводной связи, в частности к обнаружению луча в сетях беспроводной связи миллиметрового диапазона волн, и предназначено для формирования узконаправленного луча посредством антенной решетки, что позволяет увеличить плотность коммуникационных устройств, не вызывая помех. Принимают множество лучей нисходящей линии связи из базовой станции, причем каждый луч нисходящей линии связи содержит соответствующий опорный сигнал, содержащий ассоциированную информацию сдвига по времени. Передают последовательность преамбулы произвольного доступа на базовую станцию во временном интервале, указанном информацией сдвига по времени выбранного луча нисходящей линии связи из множества лучей нисходящей линии связи. 6 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ обнаружения и отслеживания mmWave-луча, причем способ содержит:

прием набора известных опорных сигналов от базовой станции по широкополосному каналу;

обнаружение множества лучей нисходящей линии связи из базовой станции, причем каждый луч нисходящей линии связи содержит соответствующий опорный сигнал, содержащий ассоциированную информацию сдвига по времени;

определение предпочтительного луча нисходящей линии связи из множества лучей нисходящей линии связи и декодирование информации сдвига по времени, вставленной в предпочтительный луч нисходящей линии связи; и

передачу последовательности преамбулы произвольного доступа на базовую станцию во временном интервале, указанном информацией сдвига по времени предпочтительного луча нисходящей линии связи.

2. Способ по п. 1, в котором опорные сигналы кодируют ортогональной последовательностью заданным временным и частотным ресурсом.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором набор известных опорных сигналов отличается между базовой станцией и соседними базовыми станциями.

4. Способ по п. 1 или 2, в котором набор известных опорных сигналов отличается между секторами соты, сгенерированными базовой станцией.

5. Способ по п. 1 или 2 дополнительно содержит мониторинг в режиме ожидания или в подключенном режиме множества лучей нисходящей линии связи из базовой станции или второй базовой станции.

6. Способ по п. 1 или 2, в котором мощность передачи для передачи последовательности преамбулы произвольного доступа основана на управлении мощностью передачи открытого контура, что не использует обратную связь от базовой станции.

7. Способ по п. 6, в котором управление мощностью передачи открытого контура первоначально устанавливает мощность передачи, используя измерения от сигналов из базовой станции.

8. Способ по п. 6, дополнительно содержащий:

обнаружение обратной связи из базовой станции;

увеличение мощности передачи при обнаружении отсутствия обратной связи от базовой станции, и одни и те же лучи нисходящей линии связи снова обнаруживаются; и

повторную передачу последовательности преамбулы произвольного доступа на базовую станцию с повышенной мощностью передачи.

9. Способ по п. 6, дополнительно содержащий:

обнаружение обратной связи от базовой станции;

повторную передачу последовательности преамбулы произвольного доступа на начальном уровне мощности передачи при обнаружении отсутствия обратной связи от базовой станции, и обнаруживают различные лучи нисходящей линии связи.

10. Способ обнаружения и отслеживания mmWave-луча, причем способ содержит:

передачу конкретных параметров соты по беспроводному каналу;

передачу множества лучей нисходящей линии связи, причем каждый луч нисходящей линии связи содержит опорный сигнал сформированного луча с ассоциированной информацией сдвига по времени; и

прием последовательности преамбулы произвольного доступа из устройства пользователя в момент времени, указанный информацией сдвига по времени выбранного одного из лучей нисходящей линии связи из множества лучей нисходящей линии связи.

11. Способ по п. 10, в котором передача конкретных параметров соты по беспроводному каналу содержит передачу конкретных параметров соты по широкополосному каналу управления широковещательной передачей.

12. Способ по п. 10 или 11 дополнительно содержит передачу множества ассоциированных сдвигов по времени с каждым опорным сигналом сформированного луча.

13. Способ обнаружения и отслеживания mmWave-луча, причем способ содержит:

передачу конкретных параметров соты по беспроводному каналу;

передачу множества лучей нисходящей линии связи;

трансляцию информации сдвига по времени по широкополосному каналу (BCCH); и

прием последовательности преамбулы произвольного доступа из устройства пользователя в момент времени, указанный информацией сдвига по времени выбранного одного из лучей нисходящей линии связи из множества лучей нисходящей линии связи.

14. Устройство беспроводной связи, содержащее:

радиосхему, соединенную с множеством антенных элементов; и

контроллер, соединенный с радиосхемой и антенными элементами, выполненный с возможностью принимать конкретные параметры соты по беспроводному каналу из mmWave-базовой станции, обнаруживать множество сигналов сформированного луча нисходящей линии связи из базовой станции, причем каждый сигнал сформированного луча нисходящей линии связи содержит соответствующий опорный сигнал, имеющий ассоциированный сдвиг по времени, и передавать посредством сигнала сформированного луча восходящей линии связи на базовую станцию последовательность преамбулы произвольного доступа во временном интервале, указанном сдвигом по времени выбранного луча из множества сигналов сформированного луча.

15. Станция беспроводной связи, содержащая:

радиосхему, соединенную с множеством антенных элементов; и

контроллер, соединенный с радиосхемой и антенными элементами, выполненный с возможностью передавать конкретные параметры соты по широкополосному беспроводному каналу, передавать множество опорных сигналов сформированного луча, причем каждый опорный сигнал сформированного луча включает в себя соответствующий сдвиг по времени, и принимать последовательность преамбулы произвольного доступа из устройства пользователя в момент времени, указанный сдвигом по времени выбранного одного из опорных сигналов сформированного луча.

16. Машиночитаемый носитель информации, имеющий записанную на нем программу, в котором программа побуждает компьютер выполнить способ по любому из пп. 1, 2, 10, 11 и 13.