ОБНАРУЖЕНИЕ СИНХРОНИЗАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ШИРИНЫ ПОЛОСЫ И КОНФИГУРАЦИИ АНТЕННЫ
SYNCHRONISATION DETECTION USING BANDWIDTH AND ANTENNA CONFIGURATION

Область техники
Настоящее изобретение в целом относится к сетям беспроводной связи и, в частности, к способу использования информации о ширине полосы канала нисходящей линии связи и конфигурации антенны передатчика при обнаружении того, является ли Пользовательское Оборудование не синхронизированным с сетью.
Уровень техники
В системах сотовой беспроводной связи мобильные терминалы (называемые в данном документе Пользовательским Оборудованием или UE) принимают сигналы, переданные по каналам нисходящей линии связи передатчиками сети (базовыми станциями или Узлом B). UE постоянно контролирует качество канала, чтобы соединиться с Узлом B, передающим наилучший сигнал. Если качество канала, как определено показателем, таким как Отношение Сигнала к Помехам и Шуму (SINR), опускается ниже значения пороговой величины, то UE обычно испытывает проблемы при обнаружении и считывании каналов данных и управления. Это означает в свою очередь, что UE могло пропустить важную информацию и/или могло неправильно интерпретировать сигналы управления. Например, UE, ошибочно интерпретирующее сигнал управления, может передать информацию в позиции кода/частоты/времени, зарезервированной для другого UE. Таким образом, UE вне зоны покрытия, или соты, сети могут создавать ненужные помехи. В этом случае считается, что UE не синхронизировано с сетью.
Устройства обнаружения отсутствия синхронизации (OoS) согласно предшествующему уровню техники основаны на контроле предварительно определенной сигнализации управления для конкретного показателя качества канала, такого как SINR. В течение предварительно определенной длительности T, если среднее SINR ниже пороговой величины, соответствующей чрезмерной Частоте Появления Ошибок Блоков (BLER) в каналах управления (например, 10-30% или больше), считается, что UE не синхронизирован (OoS). Длительность T следует выбирать так, чтобы мгновенные минимумы затухания не инициировали обнаружение OoS, допуская T в пределах 100 мс в сотовых системах, определенных в настоящее время.
Формальное условие OoS было введено в Широкополосном CDMA (WCDMA). UE контролирует SINR Выделенного Физического Канала Нисходящей Линии Связи (DL-DPCH). Когда SINR DL-DPCH слишком низкое для надежного декодирования управления, UE должно прекратить передачу по восходящей линии связи, чтобы не создавать помех другим UE. Более того, из-за постоянно низкого SINR нисходящей линии связи UE будет передавать команду увеличения мощности, приводящую к насыщению мощности передачи базовой станции. Один пример такой процедуры обнаружения OoS описан в патенте США № 7149538. После того, как определено, что UE не синхронизировано (OoS), важно, чтобы UE продолжало контролировать качество канала нисходящей лини связи, чтобы оно могло восстановить синхронизацию с сетью после приема сигнала достаточного качества для обнаружения сигнализации управления нисходящей линии связи. Точное обнаружение Синхронизации (IS) является важной последующей установкой соединения или передачей обслуживания, а также последующим определением OoS.
Способы обнаружения OoS и IS предшествующего уровня техники не учитывают ширину полосы каналов нисходящей линии связи или конфигураций антенны передатчика. Усовершенствованные сети беспроводной связи, такие как сети, соответствующие протоколу UTRAN LTE (Долгосрочное Развитие Сетей Наземного Радио Доступа UMTS), могут быть сконфигурированы с возможностью работы со множеством различно заданных значений ширины полосы в нисходящей линии связи. Кроме того, LTE поддерживает методы MIMO (Множество Входов - Множество Выходов), использующие множество передающих антенн. Как используемая ширина полосы, так и конфигурация передающей антенны сильно воздействуют на производительность декодирования канала управления нисходящей линии связи.
Сущность изобретения
Согласно одному или нескольким вариантам осуществления, раскрытых в данном документе, UE в сети беспроводной связи учитывает ширину полосы канала нисходящей линии связи при установке пороговых величин отсутствия синхронизации (OoS) и синхронизации (IS) и длительностей фильтрации. Дополнительно, UE может учитывать конфигурацию антенны передатчика - то есть, количество передающих антенн в системе MIMO - при установке пороговых величин OoS и IS.
Один вариант осуществления относится к способу определения синхронизации UE в сети беспроводной связи. Определяют ширину полосы (BW) каналов связи нисходящей линии связи в UE и устанавливают пороговую величину OoS на основании BW нисходящей линии связи. Контролируют по меньшей мере один показатель качества канала связи нисходящей линии связи и сравнивают его с пороговой величиной OoS. Если показатель качества канала ниже пороговой величины OoS, определяют, что UE не синхронизирован с сетью.
Другой вариант осуществления относится к UE, работающему в сети беспроводной связи. UE включает в себя приемник и контроллер. Контроллер выполнен с возможностью управления приемником и дополнительно выполнен с возможностью определения BW каналов связи нисходящей линии связи в UE; установки пороговой величины OoS на основании BW нисходящей линии связи; контроля по меньшей мере одного показателя качества канала связи нисходящей линии связи; сравнения показателя качества канала с пороговой величиной OoS; и если показатель качества канала ниже пороговой величины OoS, определяют, что UE не синхронизирован с сетью.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 является функциональной блок-схемой части сети беспроводной связи.
Фиг.2 является блок-схема последовательности операций способа определения того, что Пользовательское Оборудование (UE) не синхронизировано с сетью беспроводной связи.
Подробное описание
На фиг.1 изображена часть сети 100 беспроводной связи, включающей в себя передатчик 102 и мобильный терминал или Пользовательское Оборудование (UE) 108. Сеть 100 может, например, содержать сеть UTRAN LTE или любой другой протокол системы беспроводной связи, известный в уровне техники или разрабатываемый в будущем. Система LTE использует OFDM (Мультиплексирование с Ортогональным Частотным Разделением) с переменной шириной полосы и поддерживает конфигурации антенн как SIMO, так и MIMO (Один вход/Множество Входов, Множество Выходов).
Передатчик 102 беспроводной сети, называемый Узлом B в UMTS, передает сигналы в направлении нисходящей линии связи (от Узла B 102 в UE 108) от множества антенн 104, 106 в варианте реализации MIMO, изображенном на фиг.1. Множество антенн 104, 106 используются для улучшения эффективности ширины полосы. Системы MIMO предоставляют множество входов и множество выходов для одного канала и поэтому способны использовать пространственное разнесение и пространственное мультиплексирование. Различные режимы передачи MIMO в направлении нисходящей линии связи используют канальную информацию для выполнения адаптации линии связи. UE 108 контролирует качество канала нисходящей линии связи и возвращает информацию о состоянии канала в Узел В 102, который затем может выполнять подходящую пространственно-временную обработку, такую как многопользовательское планирование, адаптацию мощности и модуляции, формирование луча и пространственно-временное кодирование. Протокол LTE поддерживает множество ширин полос передачи соты по нисходящей линии связи, также упоминаемых как ширина полосы системы, такая как 1,4, 3, 5, 10, 15 и 20 МГц. Общие каналы, такие как первичный BCH (P-BCH), и каналы синхронизации передаются в ограниченной части ширины полосы соты (по 6 центральным блокам ресурсов) независимо от ширины полосы соты. Однако совместно используемые каналы и соответствующие каналы управления можно было бы передавать по всей ширине полосы соты. В этом случае определение ширины полосы нисходящей линии связи означает ширину полосы нисходящей линии связи всей соты.
UE 108 принимает передачи по нисходящей линии связи в одной или нескольких антеннах 110. Принятые сигналы усиливаются и обрабатываются в схеме 112 входного каскада приемника, фильтруются аналоговым фильтром 114 и преобразуются в цифровой формат посредством АЦП 116. Затем цифровой сигнал дополнительно фильтруется цифровым фильтром 118 и представляется в функцию 120 Быстрого Преобразования Фурье (БПФ), которая определяет отсчеты в частотной области в принятых сигналах. Поднесущие, соответствующие опорным (пилотным) символам, подаются в функцию 124 оценки канала, которая оценивает канальные коэффициенты, а также помехи и SINR опорного символа. Оценки канала предоставляются в блок 122 обнаружения, который декодирует данные и информацию канала управления. Мгновенное SINR предоставляется в контроллер 126. Информация, касающаяся производительности декодирования канала управления, такая как, например, «мягкие» значения PCFICH, может также быть представлена контроллеру 126. Контроллер 126 также принимает информацию о ширине полосы системы и конфигурации антенны передатчика, например, от сигнализации верхнего уровня. Эта информация (ширина полосы и конфигурация антенны в соте) отправляется по широковещательному каналу для UE, находящегося в нерабочем режиме. UE, находящийся в режиме соединения, перед передачей обслуживания получает ширины полосы целевой соты и конфигурацию антенны от обслуживающей (старой) соты в команде на передачу обслуживания.
Контроллер 126 определяет статус OoS (или IS, в случае с UE это OoS) на основании SINR опорного символа (или другого показателя качества канала), BW системы и, необязательно, конфигурации антенны передатчика. Затем контроллер 126 принимает дополнительные меры на основании определенных состояний IS и OoS, такие как прекращение передачи некоторых или всех сигналов схеме передатчика (не показано). Контроллер 126 может содержать микроконтроллер с запоминаемой программой, общего назначения, процессор цифровой обработки сигналов (ЦСП), программируемую логическую схему, полностью специализированный контроллер или любую комбинацию аппаратного обеспечения, программного обеспечения и встроенного программного обеспечения, известных в уровне техники. Дополнительно, функции цифрового фильтра 118, БПФ 120, блока 122 обнаружения и блока 124 оценки канала могут содержать программы системы программного обеспечения, исполняемые на одном или нескольких процессорах и/или ЦСП, либо могут быть реализованы в качестве любой комбинации аппаратного обеспечения, программного обеспечения и встроенного программного обеспечения, известных в уровне техники.
Как было отмечено выше, ширина полосы, используемая в каналах нисходящей линии связи, и конфигурация передающей антенны (например, могут использоваться одна, две или более антенн 104, 106 для передачи сигналов от Узла В 102) сильно воздействуют на производительность декодирования канала управления нисходящей линии связи. Согласно одному или нескольким вариантам осуществления настоящего изобретения, описанного в данном документе, эти характеристики канала определяются посредством UE 108 и учитываются при установке пороговых величин для обнаружения OoS или IS. Поскольку BW нисходящей линии связи также оказывает влияние продолжительность мгновенных минимумов затухания, постоянную времени в OoS и IS, фильтры также можно адаптировать на основании BW системы.
Способ 200 обнаружения OoS или IS изображен на фиг.2. UE 108 определяет ширину полосы канала нисходящей линии связи (этап 202). Это определение может быть достигнуто с помощью сообщений сигнализации верхнего уровня или определено из широковещательной информации по одному или нескольким каналам управления. UE также, необязательно, определяет конфигурацию антенны передатчика в Узле В 102 (этап 204). Это определение может быть достигнуто с помощью сообщений сигнализации верхнего уровня или посредством явного обнаружения, такого как считывание и определение Первичного Широковещательного сигнала в LTE, который скремблируется (зашифровывается) с помощью кода скремблирования, специального для антенны передатчика. UE устанавливает пороговые величины OoS и IS и значения фильтров на основании BW нисходящей линии связи и также, необязательно, конфигурации антенны передатчика (этап 206). Для больших значений ширины полосы канала, например, больше 5 МГц, декодирование канала управления может стать ненадежным при SINR опорного символа (на антенну) составляющего приблизительно от -4 до -5 дБ. Напротив, для более низких значений ширины полосы канала нисходящей линии связи, например, от 1,4 до 3 МГц, соответствующие значения пороговой величины SINR составляют приблизительно от -2 до -3 дБ. Пороговая величина IS может быть такой же, как пороговая величина OoS. Альтернативно, пороговые величины IS могут отличаться от пороговой величины OoS. Например, пороговая величина IS для большей ширины полосы может составлять приблизительно от -2 до -3 дБ SINR и от 0 до -1 дБ для более низких значений ширины полосы.
Длительность фильтрации OoS - или продолжительность, в течение которой SINR усредняется для ослабления эффекта быстрого затухания - может находиться в диапазоне 100-200 мс для больших ширин полосы и в диапазоне 300-400 мс для меньших значений ширины полосы. Длительность фильтрации IS может быть такой же, либо быть короче, например, приблизительно 20-40% от длительности фильтрации OoS. В режиме прерывистого приема (DRX) продолжительность фильтрации будет дольше упомянутых выше значений; обычно она пропорциональна продолжительности цикла DRX.
UE 108 контролирует качество канала нисходящей линии связи (этап 208), например, посредством контроля SINR опорных символов нисходящей линии связи, BLER канала управления или т.п. Если измеренный показатель качества канала нисходящей линии связи - отфильтрованный или усредненный в течение длительности, определенной в ответ на BW нисходящей линии связи и/или конфигурации антенны передатчика - ниже пороговой величины OoS (этап 210), то UE 108 определяет, что оно не синхронизировано с сетью 100 беспроводной связи (этап 212). В этом случае UE 108 может принять некоторые меры. Например, в одном варианте осуществления UE 108 может прекратить передачу Индикаторов Качества Канала (CQI) восходящей линии связи. Это может быть указанием сети, что произошло OoS. В другом варианте осуществления UE 108 может завершить все передачи по восходящей линии связи, например, посредством отключения передающей стороны своего приемопередатчика. В другом варианте осуществления UE 108 может запустить таймер освобождения соединения на высших протокольных слоях.
Независимо от измерений при обнаружении того, что UE 108 не синхронизировано с сетью 100, UE 108 продолжает осуществлять поиск сигнала нисходящей линии связи и контролировать качество канала нисходящей линии связи (этап 214). Когда измеренный показатель качества канала нисходящей линии связи - снова отфильтрованный в течение длительности, которая может быть определена в ответ на BW соты по нисходящей линии связи и/или конфигурацию антенны передатчика (и может отличаться от длительности фильтрации OoS) - выше пороговой величины IS (этап 216), то UE 108 определяет, что оно снова синхронизировано с сетью 100 беспроводной связи (этап 218). UE 108 затем может включить свой передатчик, возобновить передачу CQI, отключить таймер освобождения соединения и/или принять другие меры, чтобы позволить ему эффективно осуществлять связь с сетью 100 беспроводной связи. UE 108 продолжает контролировать качество канала нисходящей линии связи (этап 208), чтобы обнаружить, если оно снова окажется в OoS (этап 210).
Ниже таблица 1 представляет установку примерных пороговых величин OoS и продолжительностей фильтрации в зависимости от ширины полосы соты по нисходящей линии связи и конфигурации антенны передатчика.
Таблица 1:Пороговые величины OoS и продолжительности фильтрации
BW соты (МГц)
Продолжительность фильтрации (мс)
Пороговая величина обнаружения OoS: SINR опорного символа (дБ)
1-ая передающая антенна
2-ая передающая антенна
1-ая передающая антенна
1,4
400
-3
-4
-5
3
400
-4
-5
-6
5
200
-5
-6
-6
10
200
-5
-6
-6
15
200
-5
-6
-6
20
200
-5
-6
-6
Ниже таблица 2 представляет установку примерных пороговых величин IS и продолжительностей фильтрации в зависимости от ширины полосы соты по нисходящей линии связи и конфигурации антенны передатчика.
Таблица 2:Пороговые величины IS и продолжительности фильтрации
BW соты (МГц)
Продолжительность фильтрации (мс)
Пороговая величина обнаружения IS: SINR опорного символа (дБ)
1-ая передающая антенна
2-ая передающая антенна
1-ая передающая антенна
1,4
300
0
-1
-2
3
300
-1
-2
-3
5
100
-2
-3
-3
10
100
-2
-3
-3
15
100
-2
-3
-3
20
100
-2
-3
-3
Настоящее изобретение можно, конечно, выполнить иначе, чем описано далее в данном документе, не выходя за границы существенных характеристик изобретения. Следует во всех отношениях рассматривать настоящие варианты осуществления в качестве иллюстративных, а не ограничительных, и подразумевается, что все изменения, попадающие под значение и диапазон эквивалентности прилагаемой формулы изобретения, охватываются формулой изобретения.