СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОММУНИКАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ ДЛЯ СВЯЗИ УСТРОЙСТВО-УСТРОЙСТВО Российский патент 2021 года по МПК H04W72/08 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способам реализации связи устройство-устройство (D2D, device-to-device) в системах мобильной связи, поддерживающих неортогональный множественный доступ (NOMA, non-orthogonal multiple access).

Уровень техники

Чтобы различать входящие и исходящие сигналы различных пользователей, в современных системах мобильной связи, таких как GSM, UMTS, HSPA и LTE, применяются ортогональные радиоресурсы. Это означает, что каждому пользователю выделяется набор индивидуальных ресурсов для монопольного использования таким образом, чтобы сигналы, передаваемые различными пользователями с использованием этих различных наборов ресурсов, не создавали взаимных помех. Ресурс представляет собой определенную часть частотного спектра в определенный момент времени. В случае системы LTE ресурс может быть представлен одним ресурсным блоком, включающим в себя до двенадцати поднесущих и семь символов OFDM, несколькими ресурсными блоками или частью ресурсного блока.

Помимо традиционной сотовой связи между базовой станцией (eNB) и мобильным устройством (UE), консорциум 3GPP определил для системы LTE режим связи устройство-устройство (D2D). Соответствующий интерфейс между двумя устройствами в режиме D2D называется РС5 или прямое соединение (sidelink). Одни и те же ресурсы используются как в режиме связи D2D, так и в режиме сотовой связи. Иными словами, количество ресурсов и, следовательно, пропускная способность в режиме сотовой связи уменьшаются в случае одновременного использования связи D2D.

Новая технология множественного доступа в настоящее время изучается в рамках исследования «Многопользовательская суперпозиционная передача в нисходящем канале для LTE» (Downlink Multiuser Superposition Transmission for LTE (MUST)). Одно из предлагаемых для этого решений называется «неортогональный множественный доступ» (non-orthogonal multiple access). Основной его принцип заключается в том, что одни и те же ресурсы выделяются для нескольких пользователей или нескольких потоков данных и используются одновременно. Различные пользователи или потоки данных распознаются по мощности. Цель исследования заключается в повышении пропускной способности сотовой связи, при этом связь D2D не учитывается.

Принятые данные каждого пользователя или поток данных от одних и тех же ресурсов NOMA должны декодироваться последовательно, начиная с сигнала с наибольшей мощностью. Затем эта часть сигнала вычитается из принятого сигнала, и приемник декодирует пользовательские данные или поток данных с наибольшей мощностью в оставшемся сигнале и так далее, пока не будут декодированы все предназначенные для приемника данные из этого ресурса. Этот способ подразумевает, что в приемнике имеется информация о различных уровнях мощности, используемых при передаче.

Цель настоящего изобретения заключается в применении модифицированного принципа NOMA для одновременного осуществления сотовой связи и связи D2D с использованием одного и того же набора ресурсов без ограничения ресурсов сотовой связи и без негативного влияния связи D2D на систему сотовой связи, чтобы обеспечить полную пропускную способность системы сотовой связи при одновременной поддержке связи D2D.

В дополнение к документам, касающимся NOMA и представленным на рассмотрение 3GPP, в патентном документе WO 2015/171422 А1 описано использование NOMA в системе сотовой связи, предусматривающее передачу в нисходящем и восходящем каналах, а также в режиме устройство-устройство. Описано устранение помех для диапазонов восходящего и нисходящего каналов, но не раскрыто подавление помех, возникающих в результате одновременной работы системы сотовой связи и связи устройство-устройство.

В существующих системах сотовой связи, таких как 3GPP LTE, предполагается наличие двух различных пулов ресурсов для разделения прямой связи между мобильными устройствами и сотовой связи между мобильным устройством (устройствами) и базовой станцией. До настоящего времени не определено, как использовать выделенные ресурсы сотовой связи для прямой связи устройство-устройство (т.е. как использовать один и тот же набор ресурсов) без помех для сотового соединения.

Известный принцип NOMA предполагает, что либо один передатчик передает несколько сигналов с различными уровнями мощности с использованием одних и тех же ресурсов, либо один приемник принимает несколько сигналов с различными уровнями мощности с использованием одних и тех же ресурсов, т.е. предполагается сценарий «один ко многим» или «многие к одному».

В патентном документе US 2014/0233476 А1 описана система связи устройство-устройство (D2D), в которой для передачи D2D используются специальные субкадры. Мощность передачи может регулироваться так, чтобы на базовой станции не происходила деградация сигнала, когда передача D2D принимается одновременно с передачей от другого устройства UE. Работающее в режиме D2D устройство UE может принимать информацию о мощности передачи от базовой станции. Измерение потерь на пути между передающим устройством D2D-UE и принимающим устройством D2D-UE осуществляется путем использования опорных сигналов, и устройства UE обмениваются данной информацией.

В патентном документе US 2013/0310103 А1 описан способ управления мощностью D2D, согласно которому базовая станция передает информацию, относящуюся к управлению мощностью и используемую устройством UE для определения максимальной мощности передачи D2D.

В книге Resource Management for Device-to-Device Underlay Communication, Chen Xu, Lingyang Song, Zhu Han, arXiv:1311.1018v1 описана схема D2D, в которой для управления мощностью передачи используется обратная связь от станции eNB.

В патентном документе US 2010/006909 А1 описан способ управления мощностью для восходящего канала, согласно которому устройство UE рассчитывает максимальную мощность передачи для восходящего канала на основании измеренных потерь на пути нисходящего канала.

В патентном документе WO 2015/009025 А1 описаны способы подавления помех в системе D2D, которые предусматривают использование слепого определения для получения информации о сигнале помехи, используемой для удаления этого сигнала из полезного сигнала.

Раскрытие изобретения

В настоящем изобретении реализован способ определения мощности передачи для осуществления передачи в режиме устройство-устройство (D2D) между первым устройством пользовательского оборудования и вторым устройством пользовательского оборудования с использованием коммуникационных ресурсов, одновременно используемых для передачи от третьего устройства пользовательского оборудования к элементу сотовой сети. Этот способ включает в себя определение величины потерь на пути от элемента сотовой сети до первого устройства пользовательского оборудования и использование этой величины потерь для определения максимальной мощности передачи, при которой передача D2D принимается в элементе сотовой сети с уровнем сигнала, приблизительно равным или меньшим уровня шума. При этом определение максимальной мощности передачи включает в себя использование корректирующего значения для компенсации разницы между измеренными потерями на пути от элемента сотовой сети до первого устройства пользовательского оборудования и потерями на пути от первого устройства пользовательского оборудования до элемента сотовой сети.

В изобретении реализован способ, посредством которого мобильные устройства с возможностями D2D могут использовать для прямой связи устройство-устройство (D2D) ресурсы, уже используемые (теми же или другими устройствами) для сотовой связи, без нарушения сотового соединения. Принципы NOMA с подавлением помех могут применяться таким образом, чтобы негативное воздействие на сотовую сеть и сотовые устройства было незначительным или полностью отсутствовало.

Кроме того, в изобретении реализован способ одновременного многократного назначения в сотовой сети идентичных ресурсов различным устройствам для одновременного использования при сотовой передаче и при прямой передаче устройство-устройство.

Кроме того, в изобретении реализован способ усовершенствования приемников для ближней связи (например, WiFi или Bluetooth) для устранения помех от передачи в восходящем канале LTE.

Преимущество изобретения заключается в том, что мобильное устройство с возможностями D2D может определять максимально допустимую мощность передачи для прямой связи D2D по опорным сигналам нисходящего канала, которые передаются «наиболее мощной» базовой станцией (т.е. базовой станцией, сигнал которой принимается с наибольшим уровнем). В этом случае помехи для сотовой передачи, обусловленные передачей D2D, отсутствуют и дополнительная сигнализация не требуется.

Дополнительное преимущество состоит в том, что устройство D2D может декодировать и удалять мешающие сигналы от передачи других устройств в восходящем канале сотовой связи без явной передачи сигналов об используемой схеме модуляции, т.е. предлагается способ слепого подавления помех. С этой целью используются опорные сигналы, которые уже передаются при осуществлении передачи с создающего помехи устройства. Это выгодно, поскольку экономятся дорогостоящие сотовые ресурсы, т.е. для такой сигнализации не требуются дополнительные сотовые ресурсы. Такой способ слепого подавления помех может применяться не только для обеспечения связи D2D, но и в любом приемнике для устранения помех, связанных с восходящим каналом LTE, чтобы повысить качество приема и скорость передачи собственных данных. Например, он может применяться в устройствах WiFi или Bluetooth, работающих на частотах, граничащих с диапазоном LTE.

Станция eNB может выбирать ресурсы для связи D2D на основе их пригодности в соответствии с одним или несколькими из следующих свойств.

Для передачи в восходящем канале сотовой связи назначается схема модуляции низкого порядка (например, QPSK и, возможно, 16-QAM, но не 64-QAM или 256-QAM). Это ограничение снижает объем вычислений для оценки каждого переданного символа, создающего помехи.

Характеристика канала сотовой связи постоянна (более или менее), например, потому что соответствующее устройство UE неподвижно. В этом случае рассчитанные параметры для подавления помех можно использовать повторно, избегая новых расчетов. Для сотовой передачи используется мощность с уровнем от среднего до высокого. Таким образом повышается надежность обнаружения и удаления составляющей сигнала, создающего помехи, а также увеличивается дальность передачи D2D.

За счет этого свойства постоянства канала неподвижные сотовые устройства классифицируются как «транзитные узлы», «сотовый маршрутизатор домашней сети» или «счетчики учета потребления» (например, интеллектуальные счетчики) для получения ресурсов восходящего канала сотовой связи, которые одновременно используются устройствами D2D.

Применение данного способа для выделения ресурсов выгодно оператору сети, поскольку сотовые ресурсы используются более эффективно, в результате чего повышается общая пропускная способность системы и улучшается обслуживание пользователя.

Краткое содержание чертежей

Далее со ссылками на приложенные чертежи описаны варианты осуществления изобретения, представленные только в качестве примеров.

На фиг. 1 представлен сценарий связи, включающий в себя связь D2D.

На фиг. 2 показана взаимосвязь между расстоянием, мощностью опорного сигнала и максимальной мощностью передачи D2D.

На фиг. 3 представлен пример схемы последовательности сообщений.

На фиг. 4 представлена взаимосвязь между символами и уровнями мощности для передачи с модуляцией QPSK и 16-QAM.

На фиг. 5 представлено распределение шагов между передатчиком D2D и приемником D2D.

Осуществление изобретения

В представленном далее описании предполагается использование системы связи LTE. На фиг. 1 представлен предполагаемый сценарий. Тем не менее, принципы настоящего изобретения не ограничиваются системами LTE.

Далее описано подавление помех на примере шагов передачи и приема для устройства D2D-UE (или приемника ближней связи) и станции eNB, соответственно. Конкретные шаги представлены на фиг. 5.

Первый аспект изобретения, который заключается в определении максимальной мощности для передачи D2D, проиллюстрирован на фиг. 2.

Основная цель настоящего изобретения заключается в исключении помех в ресурсах системы сотовой связи, когда с использованием этих же ресурсов осуществляется прямая связь устройство-устройство. Для достижения этой цели выбран способ NOMA, согласно которому устройства или потоки данных различаются за счет различных уровней мощности. Поскольку дополнительную сигнализацию между устройствами UE или D2D-UE и базовой станцией вводить не следует, передающие устройства D2D должны самостоятельно получать или определять максимальную мощность передачи D2D. Значение мощности передачи выбирается таким, чтобы помехи в сотовом приемнике были приблизительно равны или меньше типичного уровня шума, который не оказывает негативного влияния на сотовое соединение. В следующих вариантах осуществления изобретения предполагается, что для связи D2D используются ресурсы восходящего канала LTE, т.е. диапазон восходящего канала в случае дуплексной связи с частотным разделением (FDD) или субкадры восходящего канала LTE в случае дуплексной связи с временным разделением (TDD). Таким образом, станция eNB представляет собой приемник сигналов сотовой связи, которые должны защищаться от помех, вызванных связью D2D.

Максимальная мощность передачи D2D (P_Tx_D2D_max) сильно зависит от потерь на пути сигналов D2D к станции eNB (PL_D2D-UE_eNB) (см. фиг. 2). Взаимосвязь между максимальной мощностью передачи и этими потерями может быть описана следующим уравнением:

P_Tx_D2D_max=PL_D2D-UE_eNB + фоновый шум

Во избежание изменений в системе сотовой связи, непосредственно определять эти потери нежелательно, поскольку для этого требуется реализация дополнительных процедур в станции eNB.

В качестве альтернативы потери на пути сигналов D2D к станции eNB (т.е. в направлении восходящего канала) можно оценить на основании потерь на пути в противоположном направлении, т.е. потерь на пути нисходящего канала. Они практически одинаковы при использовании идентичных частотных диапазонов (как в случае режима TDD). Если диапазоны отличаются (например, когда в системе сотовой связи используется режим FDD и связь D2D осуществляется в частотном диапазоне восходящего канала системы сотовой связи), может применяться корректирующее значение. Корректирующее значение может быть настраиваемым и может зависеть от промежутка между диапазонами восходящего (UL) и нисходящего (DL) каналов на шкале частот (более подробно описано далее).

Передающее устройство D2D-UE рассчитывает потери на пути нисходящего канала (PL_DL) на основании опорных сигналов, передаваемых станцией eNB (мощность принятого опорного сигнала, RSRP), и мощности передачи этих опорных сигналов (P_Ref), передаваемых станцией eNB в режиме широковещания. Это устройство рассчитывает максимальную мощность передачи D2D P_Tx_D2D_max по следующей формуле:

P_Tx_D2D_max=P_Ref - RSRP + P_correct - P_offset,

где

P_Ref - мощность передачи опорных сигналов нисходящего канала, указанная в информации о системе;

RSRP - измеренная устройством D2D-UE мощность опорных сигналов нисходящего канала;

P_correct - корректирующее значение для компенсации разницы потерь на пути между UL и DL (например, в системе FDD, где диапазоны UL и DL разделены промежутком на шкале частот). Это значение может быть получено из списка значений, хранящегося в устройстве D2D. Для различных сочетаний диапазонов UL/DL хранятся различные значения. Оно также может рассчитываться устройством D2D по следующей формуле:

P_correct=30*log_10(F_D2D/F_DL),

где F_D2D - несущая частота, используемая для передачи D2D, a F_DL - несущая частота DL;

P_offset - значение смещения мощности, обеспечивающее мощность принятой помехи немного ниже шумового фона.

Для этого расчета в станции eNB не требуются новые измерения и, следовательно, не требуется новая сигнализация.

Согласно другому аспекту изобретения приемник D2D может ослаблять помехи от передачи в канале UL, как описано далее.

Далее описана выполняемая в приемнике D2D процедура устранения помех от передачи в восходящем канале LTE. Она также может использоваться в приемнике любого другого типа, на который воздействуют помехи от передачи в восходящем канале LTE, например, в приемниках WiFi или Bluetooth.

Согласно основному допущению этого изобретения, прямая связь устройство-устройство может одновременно осуществляться в тех же самых ресурсах, которые выделены для передачи в восходящем канале сотовой связи. Поэтому для надлежащего приема данных D2D необходимо, чтобы принимающий терминал D2D перед декодированием своих данных сначала снизил или устранил помехи, вызванные передачей в восходящем канале сотовой связи.

Помехи от сотовой передачи присутствуют не во всех случаях. Возможна ситуация, когда необходимый ресурс в данный момент не используется в восходящем канале сотовой связи или когда создающее помехи устройство UE расположено настолько далеко от приемника D2D, что мощность помех пренебрежимо мала.

В одном из вариантов осуществления изобретения приемное устройство D2D проверяет наличие помех перед началом их подавления путем измерения мощности принимаемого сигнала в соответствующем частотном спектре. Чтобы обеспечить возможность такого измерения, в сигнале D2D предусмотрена одна или несколько пауз. Если измеренная энергия превышает пороговое значение, помехи присутствуют. Если значительных помех не обнаружено, то подавление помех не выполняется и устройство D2D-UE немедленно начинает декодировать свои данные.

Если помехи обнаружены или проверка не выполнялась, устройство D2D-UE начинает подавление помех. Для этого требуется определить схему модуляции, которая применяется в создающем помехи устройстве UE.

В одном из вариантов осуществления изобретения принимающее устройство D2D-UE применяет слепое определение схемы модуляции. Для определения схемы модуляции оно измеряет мощность принятой помехи для каждой поднесущей путем оценивания опорных сигналов демодуляции (DMRS, demodulation reference signals), которые передает создающее помехи устройство UE. Для этого не требуется точная информация о фактически используемых опорных символах, поскольку нормализованная амплитуда всех используемых символов равна 1. Поэтому достаточно измерить энергию этих опорных символов. Они находятся в каждом временном интервале в символе OFDM #3 (примечание: нумерация символов начинается с 0) в случае обычного циклического префикса или в символе OFDM #2 в случае расширенного циклического префикса. Затем принимающее устройство D2D-UE выбирает поднесущие, мощность опорного сигнала которых превышает пороговое значение, например, 10 поднесущих с наибольшим уровнем (если пороговое значение превышено для 10 поднесущих). В результате обеспечивается низкий уровень шума и, следовательно, надежное декодирование создающего помехи сигнала. Устройство D2D-UE нормализует уровень сигнала для каждой выбранной поднесущей так, чтобы опорные сигналы всех выбранных поднесущих имели равную амплитуду. Затем оно проверяет различные гипотезы относительно схем модуляции. Оно рассчитывает разность между мощностью для одной предполагаемой схемы модуляции и мощностью принятых символов данных (расхождение мощности). Если предположение верно, эта разность равна нулю для канала без изменений во времени. Если разность превышает пороговое значение, скорее всего, предположение не верно. Тогда устройство D2D-UE переходит к следующей схеме модуляции, которую требуется проверить, и снова рассчитывает расхождение мощности. Если результат оказывается меньше порогового значения, предполагаемая схема модуляции выбрана правильно. В противном случае устройство D2D-UE повторяет шаги изменения предполагаемой схемы модуляции и расчета расхождения мощности, пока последнее не окажется меньше порогового значения. Это указывает на верно определенную схему модуляции. В случае QPSK имеется только одно значение уровня мощности. В случае схем модуляции QAM более высокого порядка имеется несколько значений, например три для 16-QAM, еще больше для 64-QAM и т.д. На фиг. 4 показаны символы для вариантов QPSK и 16-QAM и соответствующие уровни мощности символов. Для расчета расхождения мощности мощность принятого символа сравнивается со всеми уровнями мощности символов предполагаемой схемы модуляции. При расчете расхождения мощности используется только уровень мощности, наиболее близкий к уровню мощности принятого символа.

Если схема модуляции с расхождением мощности меньше порогового значения не найдена, устройство D2D-UE может предположить схему модуляции. Оно начинает со схемы модуляции с наименьшим расхождением мощности. Правильность предположения проверяется после подавления помех. Если обнаружены опорные сигналы или возможно декодирование пользовательских данных в оставшемся сигнале, то предположение верно. В противном случае подавление помех выполняется еще раз с другой схемой модуляции.

В другом варианте осуществления изобретения станция eNB извещает устройство D2D-UE об используемой схеме модуляции, например, посредством широковещательной или специальной сигнализации. Это самый надежный способ, но он требует затрат на дополнительную сигнализацию от станции eNB. Такое решение целесообразно, когда применяемая схема модуляции не изменяется в течение длительного времени, например, когда ресурсы восходящего канала выделены неподвижному транзитному узлу или устройству (например, маршрутизатору глобальной сети (WAN) на основе LTE).

На следующем шаге после определения схемы модуляции устройство D2D-UE выполняет подавление помех. Для этого оно сначала рассчитывает фазовую ошибку создающих помеху символов путем определения разности фаз принятых символов, создающих помехи, и ближайшего символа предполагаемой схемы модуляции. На основании этих индивидуальных значений фазовой ошибки для каждой поднесущей рассчитывается средняя фазовая ошибка в течение некоторого временного окна (например, для одного субкадра). Продолжительность этого временного окна может выбираться принимающим устройством D2D. Более продолжительные периоды обеспечивают более надежное подавление помех, но приводят к большей задержке декодирования пользовательских данных.

Затем устройство D2D-UE рассчитывает амплитуду создающих помехи символов с использованием принятых сигналов DMRS. На основании этих индивидуальных значений амплитуды для каждой поднесущей рассчитывается средняя амплитуда в течение определенного временного окна.

С использованием определенных таким образом схемы модуляции, средней фазовой ошибки и средней амплитуды опорных символов устройство D2D-UE восстанавливает составляющую сигнала передатчика сотовой связи. Для лучшего учета зависимости фазовой ошибки и ослабления от частоты, это восстановление выполняется отдельно для каждой поднесущей. Затем восстановленная сигнальная составляющая удаляется из принятого общего сигнала.

Следует отметить, что цель описанного способа подавления помех заключается в том, чтобы устранить, насколько это возможно, сотовую составляющую принятого сигнала и сохранить без изменений составляющую D2D для последующей демодуляции и декодирования. Чтобы сигнал D2D не подавлялся вместе с сотовым сигналом, свойства канала сотовой связи не должны быстро изменяться и следует применять усреднение в течение некоторого временного окна. В результате для каждой поднесущей единое значение средней фазовой ошибки и единое значение средней амплитуды применяется для всех символов в пределах рассматриваемого временного окна. Это усреднение выполняется потому, что более частая коррекция, например, с использованием посимвольных значений, и может приводить к потере фазы и амплитуды символов, содержащих пользовательские данные устройства D2D-UE.

Оставшийся после этого сигнал готов для демодуляции пользовательских данных.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения в базовой станции реализован способ выбора подходящих ресурсов D2D.

Согласно основному допущению этого аспекта изобретения, сигнал восходящего канала сотовой связи накладывается на принятый сигнал D2D. Поэтому для надлежащего декодирования данных, передаваемых по каналу прямой связи устройство-устройство, необходимо подавление помех. Определение соответствующих параметров (применяемой для кодирования схемы модуляции, а также фазового сдвига и ослабления в канале передачи сигнала, создающего помехи) требует затрат с точки зрения ресурсов процессора и батарейного питания. Поэтому для мобильного устройства преимуществом будут любые средства для сокращения затрат на подавление помех. Сеть мобильной связи позволяет упростить подавление помех за счет использования сложной схемы выделения ресурсов для связи D2D, предусматривающей выбор ресурсов, должным образом подходящих для простого подавления помех. Этому варианту соответствуют представленные на фиг. 5 штриховыми линиями блоки 100 и 102 в передатчике и приемнике, соответственно. Следующие параметры уменьшают затраты на подавление помех.

Низкий порядок схемы модуляции для сигнала в канале UL, создающего помехи. Это снижает объем вычислений для оценки каждого переданного символа, создающего помехи.

Продолжительная передача и не изменяющиеся во времени (постоянные) характеристики канала между источником сигнала, создающего помехи, и принимающим устройством D2D-UE. В этом случае можно уменьшить частоту повторного выполнения расчетов параметров для подавления помех, сэкономив вычислительные мощности.

Высокая мощность принимаемого в устройстве D2D-UE сигнала, создающего помехи. За счет этого повышается надежность правильного обнаружения и устранения составляющей сигнала, создающего помехи.

В одном из вариантов осуществления изобретения также реализовано усовершенствование базовой станции системы сотовой связи. В случае сети LTE выполненная в соответствии с изобретением типовая станция eNB может на основе представленных выше параметров выбирать и назначать для связи D2D ресурсы, обеспечивающие возможности для простого подавления помех.

С этой целью станция eNB может обнаруживать (практически) неподвижные мобильные устройства, имеющие постоянное соединение по восходящему каналу и находящиеся на большом расстоянии от станции eNB (например, рядом с границей соты) и/или вблизи устройства D2D-UE, поскольку им обычно соответствуют неизменные во времени характеристики канала передачи. Такая ситуация часто приводит к высокой мощности принимаемого в устройстве D2D-UE сигнала, создающего помехи, что обеспечивает надежное подавление помех. Станция eNB может определять свойство низкой подвижности либо путем контроля изменения во времени, например, мощности сигнала или аналогичных физических параметров восходящего канала, либо путем получения типа соответствующего передатчика восходящего канала сотовой связи. Для этого идеально подходят устройства типа транзитных узлов, сотовых маршрутизаторов домашней сети или счетчиков учета потребления (например, интеллектуальных счетчиков), поскольку они устанавливаются стационарно. Станция eNB выбирает подходящие устройства для назначения ресурсов, которые также назначаются и для связи D2D, а затем обеспечивает постоянное (долговременное) выделение ресурсов (номеров поднесущих) и низкий порядок модуляции для соответствующего восходящего канала для сотовой передачи.

Далее описан представленный на фиг. 3 пример схемы последовательности сообщений для передачи и декодирования данных в случае подавления помех, создаваемых передатчиками в восходящем канале системы сотовой связи на основе LTE. Для простоты показан только один приемник D2D (устройство D2D-UE #2). Тем не менее, данные могут приниматься и несколькими приемниками. Такие дополнительные приемники выполняют те же шаги, что и устройство D2D-UE #2. Используемая далее нумерация соответствует нумерации на фиг. 3.

1. Устройству D2D-UE #1 требуется передать сообщение непосредственно (путем прямого соединения) в устройство D2D-UE #2.

2. Устройство D2D-UE #1 получает от станции eNB конфигурацию ресурсов D2D, которая включает в себя следующие сведения.

Информация о характере возможных помех в указанном ресурсе D2D: «Нет помех. Только передача D2D» или «Помехи от восходящего канала LTE. Одновременная передача D2D и сотовая передача».

Тип ресурса: «индивидуальный / без наложения» или «совместно используемый / с наложением».

Расположение ресурсов на частотно-временной сетке (идентификаторы поднесущих и субкадров).

Необязательная информация: применяемая схема модуляции соответствующих соединений в восходящем канале. В этом примере выделены ресурсы, одновременно используемые и для передачи в восходящем канале сотовой связи. Следовательно, для надлежащей работы может потребоваться подавление помех и должно выполняться требование к ограничению мощности передачи.

3. Устройство D2D-UE #1 определяет максимальную мощность передачи D2D согласно описанному выше способу определения максимальной мощности передачи D2D.

4. Устройство D2D-UE #1 передает сообщение в устройство D2D-UE #2 с использованием мощности передачи, меньшей или приблизительно равной максимальной мощности передачи. Помимо применяемого на шаге 3 критерия ограничения мощности передачи, могут использоваться и другие критерии, такие как нормативные требования или аппаратные ограничения (например, максимальная мощность усилителя мощности). Устройство D2D-UE #1 действует так, чтобы используемая мощность передачи не превышала предельных значений мощности.

5. Устройство D2D-UE #2 обнаруживает основание для приема сигнала D2D. Например, оно может предварительно принимать соответствующий сигнал вызова.

6. Устройство D2D-UE #2 получает данные конфигурации D2D от станции eNB (см. шаг 2 выше).

7. Устройство D2D-UE #2 обнаруживает информацию о характере возможных помех в указанном ресурсе D2D. Как описано на шаге 2, предполагаются помехи, вызванные восходящим каналом LTE. Поэтому устройство D2D-UE #2 удаляет помехи вышеописанным способом декодирования и удаления сигналов, создающих помехи. Если применяемая схема модуляции содержится в составе принятых данных конфигурации D2D, то она используется для подавления помех. В противном случае применяется слепое определение схемы модуляции или предположительное определение схемы модуляции вышеописанным способом для декодирования и удаления сигналов, создающих помехи.

8. D2D-UE #2 декодирует данные, предназначенные для этого устройства. Если декодирование выполнить не удалось, шаги 7 и 8 могут повторяться для другого предположения относительно схемы модуляции помехи, пока декодирование не будет выполнено успешно.

Другие аспекты изобретения включают в себя способ осуществления связи в режиме устройство-устройство (D2D) между первым устройством пользовательского оборудования и вторым устройством пользовательского оборудования с использованием коммуникационных ресурсов, одновременно используемых для передачи от третьего устройства пользовательского оборудования к элементу сотовой сети. Этот способ включает в себя реализацию схемы слепой демодуляции для демодуляции передачи третьего устройства пользовательского оборудования, чтобы выполнить подавление помех путем подавления сигналов, принятых от третьего устройства пользовательского оборудования, перед демодуляцией сигналов, принятых от второго устройства пользовательского оборудования.

Способ может предусматривать схему слепой демодуляции, включающую в себя оценку опорных сигналов демодуляции, передаваемых третьим устройством пользовательского оборудования.

Возможен следующий порядок определения схемы модуляции, используемой третьим устройством пользовательского оборудования:

- измерение мощности сигнала для опорных символов опорных сигналов для множества поднесущих;

- выбор заранее заданного количества поднесущих с мощностью опорного сигнала, превышающей пороговое значение;

- применение предполагаемой схемы демодуляции для сигналов в этих выбранных поднесущих;

- определение расхождения мощности. Если оно меньше порогового значения, соответствующая предполагаемая схема демодуляции используется для демодуляции. Если расхождение мощности равно или больше порогового значения, проверяется следующая предполагаемая схема демодуляции, пока расхождение мощности не станет меньше порогового значения.

Эти способы слепого определения могут сочетаться с описанными выше аспектами изобретения для управления мощностью.

Согласно другому аспекту изобретения реализован способ осуществления связи в режиме устройство-устройство (D2D) между первым устройством пользовательского оборудования и вторым устройством пользовательского оборудования с использованием коммуникационных ресурсов, одновременно используемых для передачи от третьего устройства пользовательского оборудования к элементу сотовой сети. Этот способ включает в себя осуществление схемы демодуляции для демодуляции передачи третьего устройства пользовательского оборудования с целью подавления помех путем подавления сигналов, принятых от третьего устройства пользовательского оборудования, перед демодуляцией сигналов, принятых от второго устройства пользовательского оборудования, при этом схема демодуляции передается элементом сотовой сети первому устройству пользовательского оборудования.

Этот способ может сочетаться с описанными выше аспектами изобретения для управления мощностью.

Согласно другому аспекту изобретения реализован способ назначения радиоресурсов, одновременно используемых для передачи от третьего устройства пользовательского оборудования к элементу сотовой сети, для осуществления связи в режиме устройство-устройство (D2D) между первым устройством пользовательского оборудования и вторым устройством пользовательского оборудования, при этом радиоресурсы назначаются для связи в режиме D2D с учетом одного или нескольких параметров, выбранных из списка, включающего в себя:

- порядок схемы модуляции для передачи третьего устройства пользовательского оборудования;

- результат измерения во времени характеристик канала передачи между третьим устройством пользовательского оборудования и принимающим устройством пользовательского оборудования при связи в режиме D2D;

- мощность принятого сигнала третьего устройства пользовательского оборудования в принимающем устройстве пользовательского оборудования при связи в режиме D2D.

Этот способ может объединяться с описанными выше аспектами изобретения, предназначенными для управления.

Изобретение относится к системам мобильной связи, в которых реализована связь устройство-устройство (D2D, device-to-device), поддерживающих неортогональный множественный доступ (NOMA, non-orthogonal multiple access). Цель настоящего изобретения заключается в применении модифицированного принципа NOMA для одновременного осуществления сотовой связи и связи D2D с использованием одного и того же набора ресурсов без ограничения ресурсов сотовой связи и без негативного влияния связи D2D на систему сотовой связи, чтобы обеспечить полную пропускную способность системы сотовой связи при одновременной поддержке связи D2D. В изобретении реализован способ определения мощности передачи в режиме передачи устройство-устройство (D2D) между первым устройством пользовательского оборудования и вторым устройством пользовательского оборудования с использованием коммуникационных ресурсов, одновременно используемых для передачи от третьего устройства пользовательского оборудования к элементу сотовой сети. Способ включает в себя определение величины потерь на пути между элементом сотовой сети и первым устройством пользовательского оборудования и использование этой величины потерь для определения максимальной мощности передачи, при которой передача D2D принимается в элементе сотовой сети с уровнем сигнала, приблизительно равным или меньшим уровня шума. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ определения мощности передачи для связи в режиме устройство-устройство (D2D) между первым устройством пользовательского оборудования и вторым устройством пользовательского оборудования с использованием коммуникационных ресурсов, одновременно используемых для передачи от третьего устройства пользовательского оборудования к элементу сотовой сети, включающий в себя:

- определение величины потерь на пути от элемента сотовой сети до первого устройства пользовательского оборудования;

- использование этой величины потерь для определения максимальной мощности передачи, при которой передача D2D принимается элементом сотовой сети с уровнем сигнала, приблизительно равным или меньшим уровня шума;

при этом определение максимальной мощности передачи включает в себя использование корректирующего значения для компенсации разницы между измеренной величиной потерь на пути от элемента сотовой сети до первого устройства пользовательского оборудования и величиной потерь на пути от первого устройства пользовательского оборудования до элемента сотовой сети.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину потерь определяют путем сравнения мощности сигнала, принятого в первом устройстве пользовательского оборудования, с мощностью передачи этого сигнала, указанной элементом сотовой сети.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что максимальную мощность передачи определяют по формуле

P_Tx_D2D_max=P_Ref - RSRP + P_correct - P_offset,

где:

P_Tx_D2D_max - максимальная мощность передачи;

P_Ref - мощность передачи опорных сигналов нисходящего канала, указанная в информации о системе, переданной элементом сотовой сети;

RSRP - измеренная мощность опорных сигналов нисходящего канала в первом устройстве пользовательского оборудования;

P_correct - корректирующее значение для компенсации разницы величины потерь на пути между восходящим каналом и нисходящим каналом; и

P_offset - значение смещения мощности.

4. Способ по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что корректирующее значение определяют на основе сравнения частоты передачи в восходящем канале и частоты передачи в нисходящем канале.

5. Способ по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что первое устройство пользовательского оборудования определяет корректирующее значение и максимальную мощность передачи автономно без использования какого-либо элемента сотовой сети.

6. Способ по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что корректирующее значение определяют путем умножения на константу логарифма несущей частоты для передачи в режиме D2D, деленной на несущую частоту для передачи от элемента сотовой сети к первому устройству пользовательского оборудования.