ПЕРЕДАЧА СИГНАЛА МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАДРА ГИБКОЙ СТРУКТУРЫ С ИЗМЕНЯЕМОЙ СХЕМОЙ МОДУЛЯЦИИ И КОДИРОВАНИЯ И ИЗМЕНЯЕМОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ ИНТЕРВАЛА ВРЕМЕНИ ПЕРЕДАЧИ Российский патент 2021 года по МПК H04L1/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к структуре кадра для использования в системе мобильной связи с целью передачи данных между базовой станцией (eNB, enhanced NodeB) и устройством пользователя (UE, User Equipment).

Уровень техники

Системам мобильной радиосвязи приходится справляться с последствиями изменений в радиоканале, для чего применяются различные меры. Одна из них широко известна как адаптация канала или адаптивная модуляция и кодирование. Задача, решаемая с использованием такого подхода, заключается в поиске компромисса между скоростью передачи данных и надежностью передачи. Надежная передача со схемой модуляции низкого порядка и высокой кодовой скоростью канала подходит для канала низкого качества. Схема модуляции более высокого порядка с низкой кодовой скоростью канала обеспечивает высокую скорость передачи данных, но не пригодна для канала низкого качества. Поскольку условия радиосвязи во время передачи могут изменяться, требуется периодически контролировать условия в канале и адаптировать схему модуляции и кодирования (MCS, Modulation and Coding Scheme). В настоящее время адаптация выполняется с фиксированной периодичностью, т.е. базовая станция указывает используемую схему MCS в каждом пакете физического канала, независимо от того, требуется ее изменение или нет. Например, в системе UMTS это выполняется в каждом временном интервале - слоте (0,666 мс), в системе LTE - в каждом субкадре (1 мс). Этой периодичности достаточно для всех условий радиосвязи и всех сценариев перемещения, учитываемых на этапе спецификации требований. Очевидно, что в этом случае для передачи конфигурации схемы MCS требуется фиксированный объем служебной информации и что максимальная скорость перемещения мобильного устройства ограничивается этой фиксированной периодичностью.

Кроме того, в системах HSPA и LTE используется другой способ борьбы с ошибками передачи, которые могут возникать во время передачи - гибридный автоматический запрос на повторную передачу (HARQ, Hybrid Automatic Repeat reQuest). В этом случае каждый пакет содержит избыточные биты, позволяющие приемнику обнаруживать ошибочные пакеты. Эти биты обычно называются битами циклического контроля избыточности (CRC, Cyclic Redundancy Check). Если приемник на основе CRC обнаруживает ошибку в принятом пакете, передатчику отправляется сообщение отрицательного подтверждения (NACK, Negative Acknowledgement), чтобы запросить повторную передачу. В противном случае передатчику отправляется сообщение положительного подтверждения (ACK, positive Acknowledgement) и передатчик переходит к передаче следующего пакета из буфера. Время передачи данных с соответствующими битами CRC называется интервалом времени передачи (TTI, Transmit Time Interval). Длительность интервала TTI сильно связана с задержкой передачи. Более длинные интервалы TTI приводят к увеличению задержки. В системе LTE применяется интервал TTI фиксированной длительности 1 мс. Этой длительности интервала TTI соответствует задержка в плоскости пользователя 10-20 мс. В системе UMTS длительность интервала TTI настраивается в диапазоне 10-80 мс, что в результате дает задержку в плоскости пользователя 300-400 мс.

В настоящее время консорциумом 3GPP разрабатывается пятое поколение мобильной связи. Одним из требований новой системы является бóльшая гибкость радиоинтерфейса. Он должен быть масштабируемым, чтобы обеспечить эффективность как для услуг, требующих сверхнизкой задержки (например, задержки в плоскости пользователя 1 мс), так и для услуг с очень низкими скоростями передачи данных и/или очень низкой мобильностью, когда батареи должны служить до 10 лет (например, для интеллектуальных счетчиков). Для сверхнизкой задержки требуется значительно меньшая длительность интервала TTI. Для очень продолжительного срока службы батареи требуется принять меры по сокращению объема передаваемой служебной информации при очень низкой скорости передачи данных и очень низкой мобильности.

В целом, более длинные интервалы TTI обеспечивают экономию на служебной информации, необходимой для настройки процедуры обратной связи, а также экономию ресурсов, необходимых для отправки данных обратной связи, но ценой увеличения задержки. Они хорошо подходят для недорогой и энергоэффективной связи с низкой скоростью передачи данных. Более короткие интервалы TTI обеспечивают меньшую задержку, необходимую, например, для связи со сверхнизкой задержкой, но ценой большего объема передаваемой служебной информации. Более длинные циклы перенастройки схемы MCS сокращают объем служебной информации для настройки параметров физического уровня (PHY, Physical layer), но ценой снижения скорости адаптации к быстро изменяющимся радиоканалам. Они хорошо подходят, например, для устройств с низкой мобильностью. Более короткие циклы перенастройки схемы MCS обеспечивают системе возможность адаптации передачи к быстро изменяющимся радиоканалам, например, в скоростных поездах, но ценой большего объема передаваемой служебной информации.

В патентном документе EP2015601A1 описан способ выбора одной из множества длительностей интервала TTI для восходящего совместно используемого канала и нисходящего совместно используемого канала или для обоих каналов на основе по меньшей мере одного из следующих параметров: скорости перемещения мобильного терминала, местоположения мобильного терминала в соте, реализованной пропускной способности, среднего количества повторных передач. В этом документе не описана передача сигналов для настройки изменяемой длительности интервала TTI и организация сетки ресурсов в случае одновременной передачи пакетов с интервалами TTI различной длительности.

В патентном документе WO 2016069378 A1 описана структура кадра для работы с несколькими значениями длительности кадров. Не описана настраиваемая длительность для перенастройки схемы MCS, поэтому невозможна адаптация схемы MCS для различных условий в канале. Кроме того, не предусмотрена настройка расстояния между битами CRC, следовательно, невозможна настройка цикла обратной связи в соответствии с требованиями к обслуживанию.

В настоящее время невозможно настроить периодичность сигнализации для перенастройки схемы MCS. Поэтому объем служебной информации для этой сигнализации фиксирован. Невозможно назначить более длинный цикл перенастройки схемы MCS, чтобы уменьшить объем служебной информации, когда условия радиосвязи изменяются медленно, или назначить более короткий цикл перенастройки схемы MCS для более точной адаптации к быстро изменяющимся условиям радиосвязи.

Кроме того, в современных системах на основе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing), например, в системе LTE, невозможно настроить длительность интервала TTI в соответствии с текущими требованиями к задержке. Поэтому уменьшенную задержку, необходимую для некоторых сценариев применения систем мобильной связи пятого поколения (например, важной для безопасности связи между подвижными объектами), невозможно обеспечить с использованием сетки ресурсов или структуры кадра в системе LTE. С другой стороны, невозможно сократить объем передаваемой служебной информации, необходимой для способа HARQ, если услуга допускает бóльшую задержку.

В документе 3GPP R1-1608634 с совещания WG1 № 86bis описана двухуровневая схема информации управления нисходящего канала (DCI, Downlink Control Information) для короткого интервала TTI. Для медленной схемы DCI информация DCI, включающая в себя информацию MCS, передается в области традиционного физического нисходящего канала управления (PDCCH, Physical Downlink Control Channel), а для быстрой схемы DCI эта информация передается в области короткого физического нисходящего канала управления (sPDCCH, short Physical Downlink Control Channel) или традиционного канала PDCCH. Длительность интервала TTI всегда равна длительности периода перенастройки схемы MCS.

Кроме того, работа с коротким интервалом TTI описана в документах 3GPP R1-11609323 (также с совещания № 86bis) и R1-1612210 (с совещания № 87). Агрегирование схем модуляции и кодирования описано в документе IEEE 802.11-04/945r0, касающемся стандарта IEEE 802.11.

Раскрытие изобретения

Согласно одному аспекту настоящего изобретения реализован выполняемый в системе мобильной связи способ передачи данных с использованием схемы модуляции и кодирования (MCS), которая может перенастраиваться с учетом длительности цикла перенастройки схемы MCS, и с использованием интервала времени передачи (TTI) изменяемой длительности, при этом длительность цикла перенастройки схемы MCS отличается от длительности интервала TTI.

Кроме того, в настоящем изобретении реализована система связи, содержащая базовую станцию и множество устройств пользователя и выполненная с возможностью обеспечения нескольких одновременных каналов данных между базовой станцией и по меньшей мере одним из устройств пользователя. Эта система способна настраивать каждый канал данных с использованием индивидуальной периодичности адаптации схемы MCS.

В настоящем изобретении реализована структура кадра и способы передачи для системы мобильной связи, обеспечивающие гибкую настройку как цикла перенастройки схемы MCS, т.е. возможность адаптации к изменениям в радиоканале, так и длительности интервала TTI, которая важна с точки зрения задержки передачи.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения реализовано устройство мобильной связи, выполненное с возможностью приема данных, передаваемых базовой станцией с изменяемой периодичностью адаптации схемы MCS, при этом длительность интервала TTI, используемая при передаче данных, не связана с периодичностью адаптации схемы MCS.

Благодаря гибкой настройке длительности интервала TTI система способна адаптировать линию радиосвязи в соответствии с разнообразными требованиями к качеству обслуживания (QoS, Quality of Service), например, от низкой скорости передачи данных со сверхнизким энергопотреблением (интеллектуальные счетчики) до высокой скорости передачи данных (например, интерактивные игры для мобильных устройств) и сверхнадежных соединений с низкой задержкой (например, важная для безопасности связь между подвижными объектами). Благодаря изменяемой длительности цикла перенастройки схемы MCS система способна адаптировать линию радиосвязи к различным условиям в радиоканале, например, от статических условий (интеллектуальные счетчики) до высокоскоростных сценариев (до 1000 км/ч для связи с воздушными судами).

Важный аспект изобретения заключается в устранении взаимосвязи между длительностью интервала TTI и циклом перенастройки схемы MCS, тогда как в известных системах связи используется либо цикл перенастройки схемы MCS равный интервалу TTI, т.е. один блок данных о конфигурации уровня PHY передается в каждом интервале TTI (для системы LTE), либо фиксированный цикл перенастройки схемы MCS, когда изменяется только длительность интервала TTI (для системы UMTS).

Изобретение обеспечивает системе мобильной связи возможность настраивать линию радиосвязи в соответствии с текущими требованиями к обслуживанию и в соответствии с текущими условиями в радиоканале независимо и индивидуально для каждого соединения. Поэтому структура кадра разработана так, чтобы обеспечивать различные значения длительности цикла перенастройки схемы MCS и длительности интервала TTI. Оба параметра выбираются управляющим элементом (который может располагаться в опорной сети (CN, Core Network) или в базовой станции (eNB, enhanced NodeB)) перед настройкой соединения в соответствии с текущими требованиями к обслуживанию и в соответствии с текущими условиями в радиоканале. Далее управляющий элемент периодически оценивает требования к обслуживанию и условия в радиоканале и перенастраивает эти длительности в случае каких-либо изменений. В результате обеспечивается более широкий диапазон поддерживаемых уровней качества QoS, состояний мобильности и скоростей передачи данных с оптимальным объемом передаваемой служебной информации для каждого соединения.

Структура кадра обеспечивает следующие свойства.

Длительность периода перенастройки схемы MCS может устанавливаться при настройке соединения и изменяться при запуске следующей перенастройки схемы MCS. Это обеспечивает преимущество, поскольку позволяет системе непрерывно корректировать способность к перенастройке схемы MCS для достижения оптимального компромисса между снижением объема служебной информации и способностью к адаптации к быстро изменяющимся условиям радиосвязи.

Длительность интервала TTI может устанавливаться при настройке соединения и изменяться с началом следующего интервала TTI. Это обеспечивает преимущество, поскольку позволяет системе непрерывно настраивать длительность интервала TTI для достижения оптимального компромисса между снижением объема служебной информации и снижением задержки при изменении требований к обслуживанию.

Длительность интервала TTI и длительность периода перенастройки схемы MCS могут выбираться независимо друг от друга. Это обеспечивает преимущество, поскольку оптимальная конфигурация доступна как для различных свойств радиоканала, так и для различных требований к задержке.

Для одновременных соединений могут использоваться различные длительности циклов перенастройки схемы MCS и различные длительности интервалов TTI. Это обеспечивает преимущество, поскольку система способна одновременно обслуживать несколько устройств с различными свойствами радиоканала и с различными требованиями к задержке.

Отдельному устройству UE могут быть одновременно назначены различные длительности интервала TTI.

Управляющий элемент (который представляет собой часть опорной сети, или часть базовой станции, или часть и опорной сети, и базовой станции) способен: одновременно выделять ресурсы с различной длительностью периода перенастройки схемы MCS (MRP, MCS Re-configuration Period); выбирать длительность периода MRP для каждого соединения на основе соответствующих условий в радиоканале; одновременно выделять ресурсы с различной длительностью интервала TTI; выбирать длительность интервала TTI для каждого соединения на основе соответствующих требований к задержке передачи (это новая возможность для систем на основе технологии OFDM, впрочем, уже известная для систем UMTS на основе технологии CDMA (Code Division Multiple Access)); назначать для конкретного соединения длительность периода MRP и длительность интервала TTI независимо друг от друга; назначать длительность периода MRP и длительность интервала TTI для каждого соединения независимо от других соединений; отправлять позиции ресурсов для сообщений о выделении ресурсов и для сообщений с конфигурацией структуры кадров с использованием широковещательной передачи системной информации.

Мобильное устройство способно осуществлять прием и передачу с переменной длительностью периода MRP и с переменной длительностью интервала TTI, обнаруживать сообщения о выделении ресурсов в сетке ресурсов с несколькими периодами MRP; принимать позиции ресурсов для сообщений о выделении ресурсов и для сообщений с конфигурацией структуры кадров с использованием SIB.

Термин «широковещательная передача системной информации» (SIB, System Information Broadcast) используется для описания известных ресурсов управления в целом. В традиционных системах общая информация конфигурации, относящаяся ко всем или к большему подмножеству устройств UE, часто передается базовой станцией с использованием SIB. В соответствии с общей концепцией этого изобретения транспортировка позиций ресурсов для сообщений о выделении ресурсов (RA, Resource Assignment) и структуры кадров (FL, Frame Layout) с использованием SIB не требуется, пока соответствующие устройства UE способны принимать информацию в известных им фиксированных ресурсах. Таким образом, широковещательная передача системной информации должна пониматься как синоним ресурса для управления передачей данных или сокращенно - ресурса управления.

Будущие системы 5G будут разрабатываться для более широкого спектра сценариев применения, включая перемещающиеся с большей скоростью устройства (например, связь между землей и воздушным судном при скорости до 1000 км/ч) и услуги с повышенной надежностью и уменьшенной задержкой (важная для безопасности связь между подвижными объектами) с одной стороны и неподвижные устройства в режиме сверхнизкого энергопотребления (например, интеллектуальные счетчики с батарейным питанием, батареи которых должны служить до 10 лет) с другой стороны. Для этих новых сценариев применения требуется гораздо более гибкий радиоинтерфейс, в частности, вследствие того, что существующие структуры кадров неспособны соответствовать новым требованиям к задержке и не обеспечивают эффективную передачу, когда устройство UE работает в режиме сверхнизкого энергопотребления. Для решения этой проблемы в данном изобретении реализована гибкая структура кадра для систем мобильной связи, позволяющая обеспечить меньшие задержки и гибкую адаптацию к более широкому диапазону состояний мобильности устройства UE (от полной неподвижности до 1000 км/ч) и скоростей передачи пользовательских данных (от режима сверхнизкого энергопотребления до сверхвысоких скоростей передачи данных).

Преимущество изобретения заключается в том, что такая структура кадра эффективно обеспечивает соответствие более широкому диапазону требований к качеству QoS (в частности, к задержке и скорости передачи данных) и состояний мобильности устройств UE, при этом каждое соединение может быть настроено так, чтобы обеспечивать необходимое качество QoS при минимальном объеме передаваемой служебной информации для механизма обратной связи и настройки схемы MCS.

Реализованная в изобретении структура кадра обеспечивает возможность одновременной поддержки различных длительностей интервала TTI, адаптированных к требуемой для обслуживания задержке, и различных периодов перенастройки схемы MCS, настроенных в соответствии с условиями в радиоканале.

Структура кадра разделена на общие блоки кадра (GFB, Generic Frame Block). В начале каждого блока GFB расположено общее управляющее поле кадра (GFCF, Generic Frame Control Field). Это поле содержит данные о выделении ресурсов (RA, Resource Assignment) и о структуре кадра (FL, Frame Layout). Оповещение о позициях ресурсов этих полей осуществляется с использованием широковещательной передачи системной информации, поэтому каждое устройство UE быстро находит свое выделение ресурсов, даже несмотря на то, что длительность кадра может изменяться от одного блока GFB к другому блоку GFB.

После поля GFCF расположено переменное количество общих субблоков кадра (GFSB, Generic Frame Sub Block), каждый из которых содержит несколько каналов данных (DCH, Data Channel). Каждый субблок GFSB настраивается с использованием индивидуальной ширины полосы частот, индивидуального количества полей MCS (для адаптации модуляции и кодирования каждого канала DCH к постоянству радиоканала) и одной или нескольких индивидуальных длительностей интервала TTI (для адаптации каждого соединения к соответствующим требованиям к задержке). В результате обеспечивается более широкий диапазон обеспечиваемых уровней качества QoS, состояний мобильности и скоростей передачи данных с оптимизированным объемом передаваемой служебной информации для каждого соединения.

Станция eNB определяет период постоянства радиоканала (RCPD, Radio Channel Persistency Duration) для каждого устройства UE и выделяет ресурсы из одного блока GFB устройствам UE с близкими значениями периода RCPD. В результате количество субблоков GFSB оказывается меньшим, чем в случае выделения отдельных субблоков GFSB каждому устройству UE, и уменьшается объем передаваемой информации о конфигурации.

Станция eNB для каждого соединения периодически проверяет, изменились ли условия радиосвязи или требования к качеству QoS, и при необходимости выполняет перенастройку (т.е. выбирает другие значения для соответствующих параметров, передаваемых в полях FL и MCS). Таким образом, для настройки схемы MCS и для обеспечения обратной связи HARQ всегда передается минимальный объем служебной информации.

Краткое описание чертежей

Далее только в качестве примеров описаны варианты осуществления данного изобретения со ссылками на следующие чертежи.

На фиг. 1 представлена схема иллюстративной структуры кадра.

На фиг. 2 приведена более подробная структура кадра, представленного на фиг. 1.

На фиг. 3 представлена информация, содержащаяся в поле структуры кадра.

На фиг. 4 представлена информация, содержащаяся в поле выделения ресурсов.

На фиг. 5 представлена информация, содержащаяся в поле MCS.

На фиг. 6 представлена типовая конфигурация структуры кадра.

На фиг. 7 представлена схема последовательности сообщений для приема данных.

На фиг. 8 приведена схема последовательности сообщений для настройки структуры кадра.

На фиг. 9 представлен общий блок кадра с периодами перенастройки схемы MCS и длительностями интервалов TTI.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 представлен пример структуры 10 кадра согласно изобретению.

Структура 10 кадра разделена на общие блоки 12, 14 кадра (GFB). В начале каждого блока предусмотрено общее управляющее поле 16 кадра. В представленном на фиг. 1 примере показано, что это поле 16 занимает всю полосу частот. Также возможны и другие позиции в сетке ресурсов, например, использование только некоторых частей спектра и разделение этого поля на два или большее количество субполей.

Оставшаяся часть общего блока 12 кадра содержит настраиваемое количество общих субблоков 18a, 18b, 18c кадра, которые распределены в доступном частотном спектре. Каждый общий субблок кадра имеет ту же длительность, что и общий блок кадра, и индивидуальную полосу частот настраиваемой ширины.

Далее более подробно описано содержимое общего блока кадра. Для упрощения на фиг. 2 приведена конфигурация с одним общим субблоком кадра для двух мобильных устройств (UE1 и UE2).

Общий блок кадра состоит из элементов пяти различных типов: структура кадра (FL) и выделение ресурсов (RA), которые располагаются в общем управляющем поле кадра, и схема модуляции и кодирования (MCS), циклический контроль избыточности (CRC) и канал данных (DCH), которые входят в состав общих субблоков кадра. Ниже описано содержимое этих полей. Длительность общего блока кадра и позиции ресурсов для полей FL и RA (определяющих конфигурацию общего блока кадра) полустатически настраиваются базовой станцией, например, посредством системной информации. Таким образом, перед установлением соединения все устройства UE обладают информацией о местоположении полей FL и RA и могут быстро определить свои выделенные ресурсы, даже несмотря на то, что длительность кадра может изменяться от одного блока GFB к другому блоку GFB. Используемая схема модуляции и кодирования полей RA и FL либо статична (например, всегда используется квадратурная фазовая манипуляция (QPSK, Quadrature Phase Shift Keying)), либо настроена полустатически, например, с использованием одного или нескольких SIB.

Поле FL определяет конфигурацию текущего общего блока кадра. Оно содержит всю информацию, необходимую приемнику для поиска и декодирования поля MCS, относящегося к принимающему устройству UE, т.е. позиции ресурсов (например, индекс первой поднесущей) и размеры этого поля (ширина полосы частот), а также промежуток (т.е. время, обозначенное промежутком на графическом представлении времени) между двумя полями MCS (соответствует длительности MRP, показанной на фиг. 3). Используемая схема модуляции и кодирования самого поля MCS либо статична и заранее известна приемнику (например, всегда используется модуляция QPSK), либо настроена полустатически, например, с использованием SIB (в другом варианте осуществления изобретения используемая схема модуляции и кодирования самого поля MCS содержится в поле FL). Эта триада информации (или тетрада, если добавлена схема MCS поля MCS) имеется для каждого настроенного в данный момент времени общего субблока кадра. В представленном на фиг. 2 примере показан только один общий субблок кадра. Таким образом, здесь содержится только один триплет. В предпочтительном варианте этого изобретения используемая схема MCS поля MCS не передается в поле FL. На фиг. 3 показано, к каким полям относится содержащаяся в поле FL информация.

В таблице 1 приведен пример содержимого поля FL для представленного на фиг. 2 примера.

Таблица 1

Общий
субблок кадра Первая
поднесущая Ширина полосы
[количество поднесущих] Длительность периода MRP [мс] 1 1 12 2

Поле RA содержит таблицу соответствий идентификаторов устройств UE (UE-ID), для которых спланирована передача в текущем общем блоке кадра, и соответствующих полей MCS для каждого спланированного устройства UE. На фиг. 4 показано, к каким полям относится содержащаяся в поле RA информация.

В таблице 2 приведен пример содержимого поля RA для представленного на фиг. 2 примера.

Таблица 2

Спланированное устройство UE Общий субблок кадра Поле MCS UE1 1 1 UE2 1 2

Поле MCS может содержать следующую информацию.

Схема модуляции и кодирования, применяемая для последующих полей канала данных. Эти параметры настраиваются базовой станцией для адаптации передачи к текущим свойствам радиоканала. Переданные параметры используются приемником для декодирования данных в канале данных.

Длительность TTI. Это поле указывает длительность интервала TTI (см. фиг. 5), т.е. длительность канала данных с добавленными битами CRC.

(Опционально) В одном варианте осуществления изобретения это поле содержит отношение CRC/данные. С использованием этого параметра возможна настройка надежности передачи. В другом варианте осуществления изобретения это поле не содержит данного отношения. Отношение CRC/данные может быть либо статичным и известным устройствам UE, либо настраиваемым посредством системной информации.

На фиг. 5 показано, к каким полям относится содержащаяся в поле длительности TTI информация.

В таблице 3 приведено содержимое полей MCS для представленного на фиг. 2 примера.

Таблица 3

MCS № 1 Длительность TTI Схема MCS Отношение CRC/данные 0,75 мс QPSK,
кодовая скорость 1/3 10% MCS № 2 Длительность TTI Схема MCS Отношение CRC/данные 1,5 мс 16QAM,
кодовая скорость 1/3 5%

Поле CRC содержит биты циклического контроля избыточности, которые требуются механизму HARQ, чтобы определять правильность принятых данных для получения информации обратной связи.

Поле DCH (канал данных) содержит пользовательские данные или данные более высокого уровня для устройства UE, указанного в соответствующем поле MCS.

На фиг. 6 представлен еще один пример общего блока кадра более сложной конфигурации, чем на фиг. 2, для демонстрации гибкости конфигурации.

Представленный на фиг. 6 общий блок кадра № 1 разделен на три общих субблока кадра (GFSB). Каждый субблок GFSB настраивается с использованием индивидуальной длительности периода MRP (см. фиг. 3). Субблок GFSB № 2 имеет очень малую длительность периода MRP и поэтому обеспечивает адаптацию схемы MCS к быстро изменяющимся условиям радиосвязи, но также требует больше данных сигнализации (т.е. больше полей MCS), что увеличивает объем передаваемой служебной информации.

Субблок GFSB № 3 имеет очень большую длительность периода MRP, благодаря чему передается очень мало служебной информации (т.е. только одно поле MCS в субблоке GFSB по сравнению с четырьмя полями MCS в субблоке GFSB № 2). Поскольку ресурсы DCH в одном субблоке GFSB обеспечивают одинаковую возможность адаптации к изменениям в радиоканале, управляющий элемент назначает ресурсы одного субблока GFSB мобильным устройствам с близкими состояниями мобильности (или с близкими периодами постоянства радиоканала). В таблицах 4 и 5 приведено содержимое полей FL и RA, соответственно, для представленного на фиг. 6 примера блока GFB.

Таблица 4

Общий субблок кадра Первая поднесущая Ширина полосы [количество поднесущих] Длительность периода MRP [мс] 1 1 24 2 2 25 60 1 3 85 12 4

Таблица 5

Спланированное UE Субблок кадра Поле MCS UE1 1 1 UE2 1 2 UE3 3 1 UE4 2 1, 2, 3, 4

Кроме того, в представленном на фиг. 6 общем блоке кадра № 1 для каждого устройства UE настроены различные длительности интервалов TTI (см. фиг. 5). Для устройства UE4 настроен очень короткий интервал TTI, обеспечивающий очень малую задержку для пользователя. С другой стороны, для достижения меньшей задержки требуется передача дополнительной информации обратной связи. В противоположность этому для устройства UE3 настроен очень длинный интервал TTI, что приводит к очень малому объему служебной информации и большей задержке.

Как показано на фиг. 6, структура кадра обеспечивает гибкую настройку длительности периода MPR и длительности интервала TTI, а также обеспечивает возможность одновременной настройки различных значений длительности периода MPR и интервала TTI.

Далее рассмотрены описанные выше способы, использующие блоки GFB.

Первым описан прием данных устройством UE. Далее описана представленная на фиг. 7 схема последовательности сообщений. Предполагается, что эти функции выполняются в базовой станции (eNB). Тем не менее эти функции также могут полностью или частично выполняться в других элементах мобильной сети. Кроме того, предполагается, что запрос на обслуживание передается устройством UE элементу опорной сети, который пересылает значение качества QoS, включая требуемую задержку, в станцию eNB. Устройство UE также может передавать запрашиваемую задержку непосредственно управляющему элементу (или станции eNB или любому другому элементу опорной сети).

Устройству UE1 необходимо подключиться к сети, поскольку устройство UE принимает пейджинговое сообщение, требующее настройки соединения, или потому что пользователь или любое приложение в мобильном телефоне требует подключения.

1. Устройство UE1 передает в сеть сообщение с запросом на обслуживание и прослушивает последующие поля RA на предмет своего идентификатора UE-ID.

2. Элемент опорной сети принимает запрос на обслуживание и направляет запрос ресурса, включая требуемое качество обслуживания (QoS), в станцию eNB (выполняется, только если сообщение согласно шагу 2 не декодируется непосредственно станцией eNB).

3. Базовая станция eNB настраивает соединение для устройства UE1 (как описано ниже применительно к фиг. 8). Предполагается конфигурация, представленная на фиг. 6 для устройства UE1.

4. Станция eNB передает устройству UE1 следующую конфигурацию в блоке GFB № 1: идентификатор UE-ID устройства UE1 вместе с общим субблоком кадра № 1 и полем MCS № 1 в поле RA (см. таблицу 2), поле FL согласно таблице 4, поле MCS № 1 в блоке GFB № 1 в соответствии с информацией поля MCS № 1 из таблицы 3. Затем базовая станция передает пользовательские данные в поле канала данных, выделенного устройству UE1.

5. Устройство UE декодирует поле RA блока GFB № 1 и обнаруживает свой идентификатор UE-ID и выделение ресурса для поля MCS № 1 в субблоке GFSB № 1. В результате инициируется декодирование устройством UE1 соответствующего поля MCS.

Устройство UE считывает поле MCS № 1 в субблоке GSFB № 1 и декодирует канал данных в соответствии с содержащимися в этом поле параметрами. Затем устройство UE проверяет правильность данных с использованием битов CRC.

6. Если данные приняты без ошибок, устройство UE передает базовой станции сообщение подтверждения ACK (Acknowledgement), в противном случае оно передает сообщение отрицательного подтверждения NACK (Negative Acknowledgement).

В другом способе, представленном на фиг. 8, станция eNB задает конфигурацию блока GFB. Ниже описана представленная на фиг. 8 схема последовательности сообщений.

1. Опорная сеть принимает запрос на обслуживание от каждого из следующих устройств UE: UE2, UE3 и UE4. Опорная сеть получает параметры качества обслуживания (QoS) из запроса на обслуживание, текущего контекста устройства UE, текущей сетевой политики потенциально с учетом информации о лицевом счете абонента. Эти параметры качества QoS включают в себя требуемую задержку (например, максимальную задержку в плоскости пользователя). В другом варианте осуществления данного варианта способа этот шаг выполняется станцией eNB.

2. (Выполняется, только если сообщение согласно шагу 1 не декодируется непосредственно станцией eNB) Опорная сеть выдает команду сети радиодоступа, например, обслуживающей станции eNB, настроить радиоресурсы с учетом полученных параметров качества QoS.

3. Для каждого устройства UE станция eNB получает длительность интервала TTI из указания на задержку в параметрах качества QoS. Может учитываться дополнительная информация, такая как текущая задержка опорной сети. Станция eNB выбирает самый длинный интервал TTI, обеспечивающий требуемую задержку, чтобы сократить до минимума объем служебной информации. В этом примере станция eNB выбирает длительность интервала TTI, равную 1,5 мс, для устройства UE2, 3 мс для устройства UE3 и 0,33 мс для устройства UE4 (см. таблицу 6 и фиг. 9).

4. Для каждого устройства UE станция eNB определяет период постоянства радиоканала, т.е. время, в течение которого условия в радиоканале (например, ослабление для соответствующих поднесущих) практически не изменяются, таким образом, чтобы выбранная схема модуляции и кодирования оставалась оптимальной после истечения этого периода постоянства радиоканала. Станция eNB может использовать информацию, принятую от устройств UE, например, принятую преамбулу канала произвольного доступа или другие сообщения или сигналы восходящего канала. На основе этого периода станция eNB выбирает несколько меньшую длительность периода MRP. Это обеспечивает оптимальное использование ресурсов и как можно меньший объем служебной информации. В этом примере станция eNB выбирает значения MRP согласно таблице 6. Значения длительностей периода MRP и интервала TTI также приведены на фиг. 9.

5. Станция eNB передает следующий блок GFB.

6. Станция eNB периодически контролирует условия в радиоканале, а также значения полученной и запрошенной задержки и адаптирует длительности периода MRP и интервала TTI при необходимости.

Таблица 6

Общий субблок кадра Длительность периода MRP Длительность интервала TTI
в поле MCS № 1 Длительность интервала TTI
в поле MCS № 2 1 2 мс 0,75 мс 1,5 мс 2 1 мс 0,33 мс --- 3 4 мс 3 мс ---

Далее кратко изложены отличия данного изобретения от известных технологий.

Изобретение обеспечивает возможность одновременного использования различных значений периода адаптации схемы MCS в одной соте (в одном радиоресурсе или частотном ресурсе) в зависимости от индивидуального (для конкретного устройства UE) периода постоянства радиоканала. Поскольку одно устройство UE имеет одинаковый период постоянства радиоканала для всех своих соединений с одной базовой станцией, этот аспект может быть ограничен до использования нескольких значений периодичности адаптации схемы MCS в пределах соты для различных устройств UE.

Изобретение обеспечивает возможность одновременного использования различной длительности интервала TTI в одной соте, основанной на технологии OFDM, в зависимости от индивидуальных требований к обслуживанию. Поскольку одно устройство UE одновременно обеспечивает различные услуги, например, загрузку файла и игровые услуги, различные интервалы TTI могут одновременно применяться как для различных устройств UE, так и для одного устройства UE.

Наиболее полезные аспекты изобретения включают в себя следующее.

Система мобильной связи способна обеспечить несколько одновременных соединений между базовой станцией и несколькими устройствами мобильной связи, при этом каждое соединение может настраиваться с использованием индивидуальной периодичности адаптации схемы MCS (в соответствии с текущим периодом постоянства радиоканала).

Система мобильной связи может быть способна выбирать индивидуальную периодичность адаптации схемы MCS, чтобы обеспечить соответствие текущему периоду постоянства радиоканала соответствующего мобильного устройства.

Система связи может быть способна периодически поверять условия радиосвязи подключенных устройств и выполнять перенастройку периодичности адаптации схемы MCS при необходимости.

Кроме того, система связи может быть способна оповещать о ресурсах, используемых для выделения ресурсов и для конфигурирования структуры кадра, с использованием заранее известных ресурсов управления.

Элемент, управляющий ресурсами мобильной радиосвязи, способен определять период постоянства радиоканала для каждого устройства UE и настраивать периодичность адаптации схемы MCS в соответствии с периодичностью постоянства радиоканала.

Устройство мобильной связи способно принимать данные, отправленные с изменяемой периодичностью адаптации схемы MCS (фактически используемая периодичность адаптации схемы MCS настраивается элементом, управляющим ресурсами мобильной радиосвязи).

Устройство мобильной связи может быть способно принимать данные с некоторой периодичностью адаптации схемы MCS одновременно с другими устройствами мобильной связи, принимающими данные с другой периодичностью адаптации схемы MCS.

Кроме того, устройство мобильной связи может быть способно принимать позиции ресурсов для сообщений о выделении ресурсов и для сообщений с конфигурацией структуры кадра с использованием заранее известных ресурсов управления.

Система мобильной связи на основе технологии OFDM способна обеспечить несколько одновременных соединений между базовой станцией и несколькими устройствами мобильной связи, при этом каждое соединение может настраиваться с индивидуальной длительностью интервала TTI.

Система мобильной связи на основе технологии OFDM может быть способна выбирать длительность интервала TTI, соответствующую текущим требованиям к параметрам качества QoS соответствующей услуги.

Кроме того, система мобильной связи на основе технологии OFDM способна периодически проверять требования к задержке для соединения и выполнять перенастройку длительности интервала TTI при необходимости.

Система мобильной связи на основе технологии OFDM также может быть способна оповещать о ресурсах, используемых для выделения ресурсов и для конфигурирования структуры кадра, с использованием заранее известных ресурсов управления.

Кроме того, система мобильной связи на основе технологии OFDM может быть способна обеспечивать несколько соединений с различной длительностью интервала TTI между базовой станцией и одним устройством мобильной связи (в соответствии с требованиями к параметрам качества QoS различных услуг, предоставляемых одним устройством мобильной связи).

Элемент, управляющий ресурсами мобильной радиосвязи на основе технологии OFDM, способен определять требуемую длительность интервала TTI для каждого соединения по радиоканалу и настраивать длительность интервала TTI для каждого соединения по радиоканалу в соответствии с требуемой длительностью интервала TTI.

Устройство мобильной связи на основе технологии OFDM способно принимать данные, отправляемые с изменяемой длительностью интервала TTI (фактически используемая длительность интервала TTI настраивается элементом, управляющим ресурсами мобильной радиосвязи).

Устройство мобильной связи на основе технологии OFDM может быть способно принимать в одном радиоресурсе данные с различной длительностью интервала TTI.

Кроме того, устройство мобильной связи на основе технологии OFDM может быть способно принимать данные с некоторой длительностью интервала TTI в радиоресурсе, в котором другие устройства мобильной связи принимают данные с другой длительностью интервала TTI.

Устройство мобильной связи на основе технологии OFDM может быть способно принимать позиции ресурсов для сообщений о выделении ресурсов и для сообщений с конфигурацией структуры кадра с использованием заранее известных ресурсов управления.

Согласно еще одному аспекту изобретения реализована система связи, способная настраивать используемую схему модуляции и кодирования канала данных, при этом используемая схема модуляции и кодирования для передачи схемы модуляции и кодирования канала данных передается соответствующим мобильным устройствам в заранее известных ресурсах.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах мобильной связи. Технический результат состоит в увеличении объема передаваемой информации путем изменения длительности цикла перенастройки. Для этого реализован выполняемый в системе мобильной связи способ передачи данных с использованием схемы модуляции и кодирования (MCS), которая может перенастраиваться в цикле перенастройки схемы MCS, и с использованием интервала времени передачи (TTI) перенастраиваемой длительности, при этом длительность цикла перенастройки схемы MCS отличается от длительности интервала TTI. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 табл., 9 ил.

1. Способ передачи данных в системе мобильной связи на основе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением с использованием схемы модуляции и кодирования (MCS), перенастраиваемой с соблюдением длительности цикла перенастройки схемы MCS, в котором данные передаются с использованием интервала времени передачи (TTI) изменяемой длительности, при этом длительность цикла перенастройки схемы MCS отличается от длительности интервала TTI.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что данные передаются в кадре данных, структура которого включает в себя блок кадра данных, содержащий по меньшей мере одно управляющее поле кадра и по меньшей мере один субблок кадра, при этом каждый субблок содержит пользовательские данные, информацию о схеме MCS для пользовательских данных, указатель интервала TTI и информацию для верификации пользовательских данных.

3. Способ по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что кадр данных дополнительно содержит информацию, указывающую на разделение последовательных информационных полей, содержащих информацию о схеме MCS.

4. Способ по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что данные в кадре данных передаются одновременно по множеству каналов данных, при этом данные в первом канале данных передаются с первой периодичностью адаптации схемы MCS, а данные во втором канале данных передаются со второй периодичностью адаптации схемы MCS, отличной от первой периодичности адаптации схемы MCS.

5. Система мобильной связи на основе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением, содержащая базовую станцию и множество устройств пользователя, выполненная с возможностью обеспечения нескольких одновременных каналов данных между базовой станцией и по меньшей мере одним из этих устройств пользователя и с возможностью настройки каждого канала данных с индивидуальной периодичностью адаптации схемы модуляции и кодирования (MCS).

6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью выбора индивидуальной периодичности адаптации схемы MCS в соответствии с текущим периодом постоянства радиоканала устройства пользователя, связанного с этим радиоканалом.

7. Система по п. 5 или 6, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью периодической проверки условий в радиоканале для подключенных устройств пользователя и выполнения перенастройки периодичности адаптации схемы MCS при необходимости.

8. Система по любому из пп. 5-7, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью оповещения о ресурсах, используемых для выделения ресурсов и для конфигурирования структуры кадра, с применением известных ресурсов управления.

9. Устройство мобильной связи на основе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением, выполненное с возможностью приема данных, передаваемых базовой станцией с изменяемой периодичностью адаптации схемы модуляции и кодирования (MCS) и с изменяемой длительностью интервала времени передачи (TTI), при этом периодичность адаптации схемы MCS и длительность интервала TTI изменяются независимо друг от друга.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью приема данных по нескольким радиоканалам, при этом первый радиоканал связан с первой периодичностью адаптации схемы MCS, а второй радиоканал связан со второй периодичностью адаптации схемы MCS.

11. Устройство по п. 9 или 10, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью определения позиций в кадрах данных для сообщений о выделении ресурсов и для сообщений с конфигурацией структуры кадра с использованием известных ресурсов управления.

12. Устройство по любому из пп. 9-11, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью работы в системе связи на основе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением и с возможностью приема данных, отправляемых с изменяемой длительностью интервала TTI.

13. Устройство по одному из пп. 9-12, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью приема данных с различной длительностью интервала TTI в одном радиоресурсе.

14. Устройство по одному из пп. 9-13, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью приема информации о позиции ресурса для сообщений о выделении ресурсов и для сообщений с конфигурацией структуры кадра с использованием известных ресурсов управления.

15. Элемент сети мобильной связи на основе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением, выполненный с возможностью управления ресурсами мобильной радиосвязи, определения периода постоянства радиоканала для каждого из множества устройств пользователя и настройки периодичности адаптации схемы модуляции и кодирования в соответствии с периодом постоянства радиоканала.

16. Элемент сети мобильной связи на основе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением, выполненный с возможностью управления ресурсами мобильной радиосвязи, определения требуемой длительности интервала времени передачи (TTI) для каждого из множества соединений по радиоканалу и настройки длительности интервала TTI для каждого соединения по радиоканалу в соответствии с требуемой длительностью интервала TTI.