СИНХРОНИЗАЦИЯ ФЕМТОСОТ И МЕТОДОЛОГИЯ ПОИСКА ПИЛОТ-СИГНАЛА
FEMTOCELLS SYNCHRONISATION AND METHODOLOGY OF PILOT SIGNAL SEARCH

По настоящей заявке на патент испрашивается приоритет по Предварительной заявке № 60/979797, озаглавленной “FEMTO CELL SYNCHRONIZATION AND PILOT SEARCH METHODOLOGY”, поданной 12 октября 2007 г., переуступленной правопреемнику настоящей заявки и настоящим явно включенной в данный документ посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящая заявка относится, в общем, к беспроводной связи, а в частности, к способам и системам для обеспечения возможности синхронизации базовых станций точек доступа или фемтосот, и к методам поиска пилот-сигнала.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы беспроводной связи получили широкое распространение в обеспечении различных типов связи (например, передача речи, передача данных, предоставление мультимедийных услуг и т.д.) с многочисленными пользователями. Потребность в услугах высокоскоростной передачи мультимедийных данных быстро возрастает, что обусловливает необходимость решения сложной задачи по реализации эффективных и надежных систем связи с улучшенными рабочими характеристиками.
В последние годы пользователи приступили к замене фиксированной проводной связи на мобильную связь, и это приводит ко все возрастающей потребности пользователей в высоком качестве передачи речи, надежном обслуживании и низких ценах.
В дополнение к существующим мобильным телефонным сетям появился новый класс небольших базовых станций, которые могут быть установлены в доме пользователя и могут обеспечивать беспроводное обслуживание внутри помещения для мобильных телефонных аппаратов с использованием существующих широкополосных Интернет-подключений. Такие персональные миниатюрные базовые станции в большинстве случаев именуются как базовые станции точек доступа или, в качестве альтернативы, как домашний узел B (HNB) или фемтосоты. Как правило, такие миниатюрные базовые станции подключены к Интернету и к сети оператора мобильной связи через маршрутизатор цифровой абонентской линии (DSL) или кабельный модем.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 иллюстрирует примерную систему беспроводной связи.
Фиг. 2 иллюстрирует примерную систему связи для обеспечения возможности развертывания базовых станций точек доступа в сетевой среде.
Фиг. 3 иллюстрирует способ синхронизации фемтосоты с макросотой при размещении приемника прямой линии связи в фемтосоте.
Фиг. 4 иллюстрирует диаграмму планирования фаз пилот-сигналов.
Фиг. 5 иллюстрирует концепцию окон поиска.
Фиг. 6 иллюстрирует способ, реализуемый при нахождении унаследованной MS в состоянии “не занято”.
Фиг. 7 иллюстрирует упрощенную блок-схему нескольких типовых вариантов компонентов системы связи.
Фиг. 8 иллюстрирует пример блок-схемы системы 800 в соответствии с дополнительными вариантами, описываемыми в данном документе.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретение относится к способам и системам для обеспечения возможности синхронизации базовых станций точек доступа или фемтосот и к методам поиска пилот-сигнала, позволяющим практически устранить один или несколько недостатков существующего уровня техники.
В одном варианте предпочтительного варианта осуществления предлагаются система, способ и компьютерный продукт для синхронизации фемтосоты с макросотой, причем способ содержит этапы, на которых: (a) принимают фемтосотой сигнал хронирования передачи макросоты; и (b) осуществляют синхронизацию сигнала хронирования передачи фемтосоты с сигналом хронирования передачи микросотовой сети при развертывании фемтосоты на основе сигнала приемника прямой линии связи.
Каждая фемтосота может иметь коэффициент усиления антенны, превышающий коэффициент усиления пользовательского оборудования (UE, или иначе именуемого как MS), и может обнаруживать макросистему даже в условиях радиоприема при отсутствии UE. В одном варианте осуществления использование современных технологий на основе приемника с нулевой промежуточной частотой (IF), известных специалистам в данной области техники, при оснащении фемтосоты встроенным приемником прямой линии связи приводит лишь к умеренному возрастанию стоимости фемтосоты.
В других вариантах предпочтительного варианта осуществления предлагаются система, способ и компьютерный продукт для задания фаз пилот-сигналов фемтосот, причем способ содержит этапы, на которых: (a) разделяют фазовое пространство 2π на множество смещений фаз для макросот; (b) вставляют множество смещений фаз для фемтосот между смещениями фаз для макросот, причем каждое смещение фазы для фемтосоты вставляется между двумя соседними смещениями фаз для макросот, а фазовый интервал регулируется в одном варианте осуществления параметром, именуемым как PILOT_INC; и (c) создание одного и того же числа приемлемых смещений фаз для фемто- и макросот. Способ создания одного и того же числа приемлемых смещений фаз для фемто- и макросот дополнительно содержит этапы, на которых уменьшают значение параметра PILOT_INC с сохранением смещений фаз для макросот при четных приращениях минимального фазового интервала и, таким образом, создают нечетные приращения фазового интервала для смещений PN для фемтосот.
В одном варианте осуществления параметр PILOT_INC уменьшается на единицу по сравнению с конфигурацией, предназначенной исключительно для макросот, которая использовалась до развертывания фемтосот. Это фактически обеспечивает доступность такого же числа фаз PN для фемтосот, что и для макросот.
Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут отображены в приводимом ниже описании и частично станут очевидными из этого описания или могут быть изучены при практическом использовании изобретения. Преимущества изобретения будут реализованы и достигнуты с помощью структуры, рассмотренной, в частности, в письменном описании и в формуле изобретения, а также со ссылками на прилагаемые чертежи.
Следует понимать, что и предшествующее общее описание и следующее ниже подробное описание являются иллюстративными и носят объяснительный характер и предназначены для дополнительного объяснения заявленного изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Слово “примерный” используется в данном документе в смысле “служащий примером, вариантом или иллюстрацией”. Любой вариант осуществления, описываемый в данном документе как “примерный”, не обязательно должен рассматриваться как предпочтительный или обладающий преимуществами по сравнению с другими примерами осуществления. Методы, описываемые в данном документе, могут быть использованы для различных сетей беспроводной связи, таких как сети множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), сети множественного доступа с временным разделением (TDMA), сети множественного доступа с частотным разделением (FDMA), сети множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA), сети множественного доступа с частотным разделением на одной несущей (SC-FDMA) и т.д. Термины “сети” и “системы” обычно используются как взаимозаменяемые. Сеть CDMA может реализовывать радиотехнологию типа универсального наземного радиодоступа (UTRA), cdma2000 и т.д. UTRA включает в себя широкополосный CDMA (W-CDMA) и низкую частоту следования элементарных посылок (LCR). Технология cdma2000 обслуживает стандарты IS-2000, IS-95 и IS-856. Сеть TDMA может реализовывать радиотехнологию типа глобальной системы для мобильных коммуникаций (GSM). Сеть OFDMA может реализовывать радиотехнологию типа эволюционированного UTRA (E-UTRA), IEEE 802.11, IEEE 802.16, IEEE 802.20, Flash-OFDM и т.д. UTRA, E-UTRA и GSM являются частью универсальной системы мобильных телекоммуникаций (UMTS). Радиотехнология долгосрочной эволюции (LTE) представляет собой перспективную версию UMTS, использующую E-UTRA. Описание UTRA, E-UTRA, GSM, UMTS и LTE приводится в документах, издаваемых организацией, именуемой “Партнерским проектом третьего поколения” (3GPP). Технология cdma2000 описывается в документах, издаваемых организацией, именуемой “Вторым партнерским проектом третьего поколения ” (3GPP2). Эти различные радиотехнологии и стандарты известны специалистам в данной области техники.
В приводимом в данном документе описании узел, обеспечивающий обслуживание относительно большой зоны, может именоваться как макроузел, а узел, обеспечивающий обслуживание относительно малой зоны (например, места жительства), может именоваться как фемтоузел. Следует учитывать, что излагаемые в данном документе идеи могут быть использованы и применительно к узлам, относящимся к зонам обслуживания других типов. Например, пикоузел может обеспечивать обслуживание зоны, размеры которой меньше, чем у макрозоны и больше, чем у фемтозоны (например, обслуживание внутри административного здания). В различных приложениях для ссылок на макроузел, фемтоузел или другие узлы типа точек доступа может быть использована другая терминология. Например, макроузел может быть сконфигурирован или именоваться как узел доступа, базовая станция, точка доступа, эволюционированный узел-B, макросота и т.д. Кроме того, фемтоузел может быть сконфигурирован или именоваться как домашний узел-B (NodeB), эволюционированный узел-B (eNodeB), базовая станция точки доступа, фемтосота и т.д. В некоторых примерах реализации узел может относиться (например, в результате разделения) к одной или более сот или секторов. Сота или сектор, относящийся к макроузлу, фемтоузлу или пикоузлу, может именоваться соответственно макросотой, фемтосотой или пикосотой. Далее со ссылками на Фиг. 1 и 2 приводится описание упрощенного примера способа возможного развертывания фемтоузлов в сети.
Фиг. 1 иллюстрирует примерную систему 100 беспроводной связи, сконфигурированную для поддержки ряда пользователей, в которой могут быть реализованы различные раскрытые варианты осуществления и варианты примеров осуществления. Как показано на Фиг. 1, в качестве примера система 100 поддерживает связь для многочисленных сот 102, таких как, например, макросоты 102a-102g, с каждой сотой, обслуживаемой соответствующей точкой доступа (AP) или точками 104, такими как, например, точки 104a-104g доступа. Каждая макросота может быть дополнительно разделена на один или более секторов (не показанных). Как, кроме того, показано на Фиг. 1, различные терминалы 106 доступа (AT), в том числе терминалы AT 106a-106l, равнозначно именуемые также как пользовательское оборудование (UE) или как мобильные станции (MS) или как терминалы, могут быть распределены в различных местах по всей системе. Каждый AT 106 может обмениваться информацией с одной или более точками AT 104 по прямой линии связи (FL) и/или по обратной линии связи (RL) в данный момент времени в зависимости от того, например, находится ли точка AT в активном состоянии или в режиме «мягкой» передачи обслуживания. Система 100 беспроводной связи может обеспечивать обслуживание по большому географическому региону. Например, макросоты 102a-102g могут обслуживать только несколько участков в пределах соседних областей или нескольких квадратных миль в сельской местности.
Фиг. 2 иллюстрирует примерную систему связи для обеспечения возможности развертывания фемтоузлов, также именуемых как фемтосоты (базовые станции точки доступа) в сетевой среде. Как показано на Фиг. 2, система 200 включает в себя многочисленные фемтоузлы или, в качестве альтернативы, фемтосоты, базовые станции точек доступа, домашние узлы B (HNB), такие как, например, узел HNB 210, каждый из которых установлен в соответствующей сетевой среде с относительно малой зоной обслуживания, как например, в одном или более офисных помещениях 230, и такие как, например, сконфигурированные для обслуживания соответствующего пользовательского оборудования 220. Каждый узел HNB 210 может быть соединен с глобальной сетью, такой как, например, Интернет 240, и, кроме того, сконфигурирован для обмена информацией посредством этой сети с любым узлом в Интернете, в том числе с опорной макросетью 250 оператора мобильной связи (также именуемой как “опорная сеть”).
При описании рассматриваемых в данном документе примеров осуществления использована терминология 3GPP (проекта партнерства 3-го поколения), однако следует понимать, что эти варианты осуществления могут быть использованы не только применительно к технологии 3GPP (Rel99, Rel5, Rel6, Rel7 и т.д.), но и к технологии 3GPP2 (IxRTT, IxEV-DO Rel0, RevA, RevB и т.д.), а также к другим известным соответствующим технологиям. В таких примерах осуществления, описываемых в данном документе, владелец узла HNB 210 может подписываться на услуги мобильной связи, такие как, например, услуги мобильной связи 3G (3-го поколения), предоставляемые посредством опорной макросети 250 оператора мобильной связи, а UE 220 может работать как в макросотовой среде, так и в сетевой среде с малой зоной обслуживания на основе узлов HNB. Таким образом, узел HNB 210 может быть адаптирован для обратной совместимости с любым существующим UE 220.
Различные варианты осуществления, подробное описание которых приводится ниже, относятся к беспроводной связи, в частности к системной синхронизации сигнала хронирования фемтосоты, полученного от макросоты, и к управлению фазами пилот-сигналов совокупности фемтосот.
Синхронизация фемтосоты
В некоторых коммуникационных технологиях фемтосота должна быть синхронизирована с макросотовой сетью. В одном варианте осуществления синхронизация фемтосоты может выполняться в результате включения в состав фемтосоты приемника GPS (глобальной системы позиционирования). Использование приемника GPS для синхронизации фемтосоты ограничивает физическое размещение фемтосоты и может потребовать наличия антенны GPS и кабеля (например, в высотных зданиях). Реализация приемника GPS также может замедлить первоначальное обнаружение сигнала хронирования (например, при включении питания) фемтосоты, главным образом, при установке внутри помещения, типичной для фемтосот, где сигнал GPS является слабым.
В одном варианте осуществления синхронизация фемтосоты может выполняться в результате включения в состав фемтосоты элементов приемника прямой линии связи. Каждая фемтосота может иметь коэффициент усиления антенны, превышающий коэффициент усиления пользовательского оборудования UE или мобильной станции, и может обнаруживать подключение к макросистеме и использовать его для извлечения тактовых импульсов (для синхронизации). В одном варианте осуществления использование современных технологий на основе приемника с нулевой ПЧ, известных специалистам в данной области техники, при оснащении фемтосоты встроенным приемником прямой линии связи приводит лишь к умеренному возрастанию стоимости фемтосоты. В результате настройки на несущую частоту, используемую только базовой станцией для макросот, отличную от запланированной для самой фемтосоты, приемник прямой линии связи позволяет улучшить подавление собственного сигнала фемтосоты.
Оснащение фемтосоты приемником прямой линии связи обеспечивает более высокую «степень гибкости» в выборе места физического размещения фемтосоты (например, на цокольном или нижних этажах). Приемник прямой линии связи также обеспечивает возможность быстрого обнаружения сигналов хронирования фемтосотами. Приемник прямой линии связи, используемый также для конфигурирования списков соседей фемтосот (макро- и фемтосот), принимает участие в задании смещений PN и в определении географического местоположения фемтосоты. Приемник прямой линии связи может также сигнализировать о необычной интерференции и возможно помогать в определении оптимального размещения в жилом доме. Кроме того, для приемника прямой линии связи не требуется полного модема мобильной станции (MSM), и, таким образом, этот приемник является более целесообразной альтернативой по сравнению с приемником GPS.
Фиг. 3 иллюстрирует способ синхронизации фемтосоты с макросотой при включении приемника прямой линии связи в состав фемтосоты. На этапе 302 приемник прямой линии связи, включенный в состав фемтосоты, настраивается на частоту работы исключительно макросот и осуществляет поиск сигнала макросоты. В процессе выполнения поиска приемник прямой линии связи может интегрировать сигнал в течение длительного времени (в течение нескольких секунд) для его обнаружения во время активизации фемтосоты, что, таким образом, обеспечивает возможность обнаружения этого сигнала даже при его низкой мощности (при очень низком отношении EC/IO). На этапе 304 фемтосота обнаруживает сигнал хронирования передачи макросотовой сети 250 связи. На этапе 306 фемтосота синхронизирует сигнал хронирования передачи фемтосоты с сигналом хронирования передачи макросотовой сети. Выполнение указанных этапов может осуществляться в процессе начальной активации или при включении питания фемтосоты 210. В целях же поддержания синхронизации после достижения фемтосотой синхронизации с использованием приемника прямой линии связи требуемое число этапов может быть сокращено или их выполнение может осуществляться в измененном/ускоренном темпе.
При извлечении синхронизации и определении своего положения из сигнала макросотовой системы фемтосота может обеспечивать более высокую надежность, чем оборудование UE. Фемтосота обнаруживает макросистему CDMA и синхронизирует себя с пилот-сигналом самой высокой интенсивности (с отношением EC/IO, превышающим заданный порог). Фемтосота осуществляет всеобъемлющий поиск пилот-сигналов и способна обнаруживать пилот-сигналы с очень низким отношением EC/IO. Неизменность положения фемтосоты позволяет тратить много времени на поиск пилот-сигналов соседних макросот и интегрирование сигналов CDMA даже из пилот-сигналов очень слабой интенсивности. Конечная емкость аккумулятора в данном случае проблемой не является, так как фемтосота, как правило, питается от стационарной электросети и в случае необходимости аккумуляторного питания ограничения по размеру являются незначительными. Кроме того, фемтосотой используется конфигурация антенны с более высоким коэффициентом усиления по сравнению с антенной оборудования UE.
В одном варианте осуществления в соответствии с определением своего местоположения фемтосота также сообщает системе эксплуатации, управления, технического обслуживания и обеспечения (OAM&P) смещения PN пилот-сигналов и сигнал относительного хронирования обнаруженных макросот. Система OAM&P знает координаты LAT/LON (широту/долготу) макросот и выполняет триангуляцию для определения положения фемтосоты. В одном варианте осуществления система OAM&P пересылает информацию по LAT/LON рассматриваемой фемтосоте. Альтернативный подход заключается в выполнении поиска LAT/LON по физическому адресу (по конечной точке фиксированного широкополосного подключения). Проверка совпадения результатов с заданными значениями может осуществляться с использованием многосторонних подходов, обеспечивающих более высокую надежность процедуры.
Сигнал хронирования синхронизации, извлеченный в фемтосоте из сигнала прямой линии связи макросоты, сдвигается во времени вследствие задержки распространения от передатчика макросоты к приемнику фемтосоты. Коррекция этой задержки должна осуществляться путем соответствующего сдвига сигнала хронирования синхронизации в фемтосоте вперед. Задержка распространения может быть вычислена по координатам положений макросоты и фемтосоты, из которых как одна, так и другая, как объяснено выше и показано на этапе 308, являются известными системе OAM&P.
Планирование фаз пилот-сигналов фемтосот
Фемтосоты позволяют оператору развертывать фемтосоты с постепенным увеличением их количества, при постепенном возрастании количества развернутых фемтосот от относительно малого в начальные годы до плотного развертывания большого количества фемтосот в более продвинутом состоянии в последние годы. Для разделения сигналов прямой линии связи между соседними сотами, которые должны будут включать в себя фемтосоты в продвинутом состоянии развертывания, то есть, когда они существуют в большом количестве и развернуты очень плотно (не только горизонтально, но и вертикально) в многоэтажных зданиях, используют фазы PN пилот-сигналов. Следовательно, обеспечение такого плотного развертывания предполагает тщательное планирование фаз PN пилот-сигналов. Основной частью проекта смещений PN пилот-сигналов является обеспечение большого количества смещений для фемтосот.
В одном варианте осуществления фазы пилот-сигналов (PN) закрепляются за фемтосотами так, чтобы пилот-сигналы фемтосот были отделены от пилот-сигналов макросот. Это позволяет оператору сети продолжить практику планирования для макросистемы в неизменном виде. В частности, оператору не придется изменять существующие смещения фаз PN пилот-сигналов макросот с началом развертывания фемтосот. Кроме того, оператору должна быть предоставлена возможность продолжения расширения макросети за счет использования смещения PN пилот-сигнала из числа смещений, используемых для существующих макросот, и закрепления их за вновь развертываемыми макросотами (процесс, именуемый как расщепление сот).
В одном варианте осуществления для управления численностью совокупности смещений PN пилот-сигналов используется системный параметр PILOT_INC. В иллюстративных целях в примерах осуществления, подробно описываемых ниже, используется численность совокупности макросот, составляющая 64. Окно поиска представляет собой системный параметр, назначаемый приемнику MS для уменьшения объема работ по поиску. Необходимость поиска по окну обусловлена сдвигом фаз при распространении. В типичных городских или пригородных условиях соты имеют размер, намного меньший, чем, например, 125 км, допустимый при совокупности сот, составляющей 64. Следовательно, окно поиска позволяет значительно уменьшить объем работ по поиску, выполняемых приемником. Возможность перекрытия зон обслуживания фемтосот (между домами или этажами) обусловливает необходимость обеспечения совокупности пилот-сигналов, исключающей интерференцию фемтосот одной с другой.
В одном варианте осуществления параметр PILOT_INC уменьшается, по меньшей мере, на 1 (единицу) по сравнению с конфигурацией, предназначенной исключительно для макросот, которая использовалась до развертывания фемтосот. Это фактически обеспечивает доступность такого же числа фаз PN для фемтосот, что и для макросот. В качестве варианта возможно уменьшение параметра PILOT_INC на 2, 3... и т.д., обеспечивающее прогрессивное увеличение смещений фаз для фемтосот.
Фиг. 4 иллюстрирует диаграмму планирования фаз пилот-сигналов. В целях упрощения иллюстрации показана полная совокупность из 8 фаз для макросот. В реальной сети более типичной является совокупность численностью 64 или 128. В примере, иллюстрацией которого является Фиг. 4, в результате уменьшения значения параметра PILOT_INC на 1 фазовое пространство 2π разделено на 8 смещений фаз для макросот, в результате чего создано 8 дополнительных смещений для фемтосот, вставленных между каждым из исходных 8 смещений. Например, если смещения MP0-MP7 являются смещениями PN для макросот, то fP1-fP7 - смещениями фаз для фемтосот.
Например, при уменьшении значения параметра PILOT_INC смещения PN могут содержать 64 смещения PN для макросот из расчета 2π/128 * 2i, где i варьируется в пределах 0-63 (четные смещения PN) и 64 смещения PN для фемтосот из расчета 2π/128 * (2i+l) (нечетные смещения PN). Вначале при низкой плотности фемтосот для фемтосот может быть использована подгруппа нечетных смещений PN, и эта подгруппа может быть в явной форме включена в список соседей, рассылаемый фемтосотами в сообщении о системных параметрах. К тому времени, когда плотность фемтосот станет высокой, будет введена в строй новая станция MS, ориентированная на фемтосоты, которая может работать со всем набором смещений PN для фемтосот без их явного включения в списки соседей.
В одном варианте осуществления окно поиска для фемтосот позволяет уменьшить объем работ по поиску, выполняемых оборудованием UE или станцией MS. Вследствие сдвигов фаз при распространении начало отсчета времени на станции MS в результате доставки от базовой станции (BS) является другим (задержанным). Фиг. 5 иллюстрирует концепцию окон поиска. Фиг. 5 показывает, что время на станциях BS1, BS2: t.
Время на станции MS: t-d1/C, где C=3e5 км/с (скорость света).
Отставание по фазе = (d2-d1)/C; пилот-сигнал станции BS2 появится на станции MS с задержкой в виде этого отставания по фазе.
Максимальное отставание = D/C=>Окно поиска.
Это окно поиска не изменяет своего размера, так как станция BS2 не будет видимой или значимой для станции MS, пока MS не будет находиться на некотором расстоянии от станции BS1. Однако для дополнительной задержки, обусловленной многолучевым распространением, необходимо иметь некоторый запас.
В одном варианте осуществления уменьшение значения параметра PILOT_INC во время внедрения фемтосот не изменяет окна поиска для макросот. Фазовый интервал для макросот остается тем же самым. Окна для фемтосот могут быть меньше, чем для макросот, но должны быть больше, чем задержка распространения к самой удаленной зоне обслуживания рассматриваемой макросоты.
Например:
Период пилот-сигнала T=215=32,768 элементарных посылок (26,667 мс);
Период элементарной посылки (чипа) T0=1/1,2288 мс=0,814 мс;
D = Расстояние между соседними сотами: 10 км;
PILOT_INC = 3 микросекунды, Расстояние между смещениями PN для макро- и макросот = 512 чипов; Для макро- и фемтосот = 256 чипов;
Окно поиска: D/(C*T0)=41 чип;
Окно в процентах от минимального сдвига фаз между макро- и макросотами: 41/512=8%;
Окно в процентах от сдвига фаз между макро- и фемтосотами: 41/256=16%;
Планирование смещений PN и окон поиска должно осуществляться таким образом, чтобы окна поиска не перекрывались.
Кроме того, сигнал хронирования сетей CDMA имеет относительно строгий допуск. Концепция окон поиска основана на этом строго регламентируемом сигнале хронирования. Коррекция сигнала хронирования фемтосоты может осуществляться на основе информации о месте положения фемтосоты даже в случае недоступности GPS.
В одном варианте осуществления используются широта и долгота (LAT/LON) фемтосот. При этом средство получения LAT/LON фемтосот не имеет существенного значения, например, поиск по адресной базе данных, триангуляция или другое средство. Идентификационные данные и сведения о местоположении(ях) одной или более соседних базовых станций макросот также предоставляются системой (средство получения также не имеет существенного значения).
В одном варианте осуществления система OAM&P вычисляет расстояние(я) D(i) между соседней(ими) станцией(ями) BS макросот(ы) и фемтосотой и соответствующую(ие) задержку(и) по фазе ΔT(i)=D(i)/C, где C - скорость света.
Фемтосота измеряет разность(и) сдвигов фаз T(i)-T(0), которые она видит, но не может самостоятельно определить абсолютный(ые) сдвиг(и) фаз. Сдвиг(и) фаз поставляются в фемтосоты системой OAM&P.
Система OAM&P может выполнить необходимые вычисления для сдвига сигнала хронирования, обусловленного задержкой распространения, вперед, например от самой близкой макросотовой BS-ΔT(0). Система OAM&P может передать этот сдвиг сигнала хронирования вперед на фемтосоту. Фемтосота осуществит коррекцию начала отсчета своего сигнала хронирования путем сдвига полученного системного времени вперед от самого близкого: TF=Tr(0)+ΔT(0). В другом варианте изобретения может быть использовано средневзвешенное значение по многочисленным макросотовым BS. Следует отметить, что это - одноразовая операция, предшествующая началу передачи по прямой линии связи фемтосоты.
Поддержка унаследованными станциями MS методологии поиска пилот-сигнала
В одном варианте осуществления для поддержки станций MS с унаследованными поисковыми устройствами (не ориентированными на фемтосоты), подгруппа из совокупности фемтосот (для унаследованного набора) первоначально закрепляется за фемтосотами, предназначенными для поддержки унаследованные станции MS. Кроме того, список соседей всех без исключения макросотовых базовых станций расширяется за счет добавления полного унаследованного набора. Неизбежность этого обусловлена отсутствием ориентации этих унаследованных станций MS на фемтосоты и необходимостью поиска пилот-сигналов фемтосот, как и в случае пилот-сигналов макросот.
Фиг. 6 иллюстрирует способ, реализуемый при нахождении унаследованной MS в состоянии “не занято”. В одном варианте осуществления унаследованная MS находится в состоянии “не занято” в макросети и работает на частоте FF, используемой, как показано на этапе 602, и для фемтосот. В дополнение к пилот-сигналам макросот список соседей также включает в себя подгруппу пилот-сигналов, зарезервированных для работы унаследованной станции MS. Когда станция MS обнаруживает пилот-сигнал фемтосоты преобладающей интенсивности, она, как показано на этапе 604, в состоянии “не занято” начинает демодуляцию этого сигнала и затем, как показано на этапе 606, станция MS обнаруживает новую пару идентификаторов SIDF/NIDF.
На этапе 608 станция MS завершает выбор фемтосоты и пересылает в фемтосотвую сеть регистрационное сообщение. На этапе 610 макросеть пытается определить, является ли станция MS авторизированным пользователем. Как показано на этапе 612, авторизированная станция MS будет зарегистрирована и получит обслуживание.
Следует учитывать, что излагаемые в данном документе идеи могут быть реализованы в различных типах устройств связи. В некоторых вариантах излагаемые в данном документе идеи могут быть реализованы в беспроводных устройствах, которые могут быть развернуты в системе связи с множественным доступом, которая может одновременно поддерживать связь для многочисленных терминалов беспроводного доступа. При этом каждый терминал может обмениваться информацией с одной или более точками доступа посредством передач по прямой и обратной линиям связи. Прямая линия связи (или нисходящая линия связи) - это линия связи в направлении от точек доступа к терминалам, а обратная линия связи (или восходящая линия связи) - это линия связи в направлении от терминалов к точкам доступа. Эта линия связи может быть организована с помощью системы с одиночным приемом - одиночной передачей, системы с множественным входом и множественным выходом (“MIMO”) или какого-нибудь другого типа системы.
Система MIMO использует для передачи данных несколько (NT) передающих антенн и несколько (NR) приемных антенн. Канал MIMO, сформированный NT передающими и NR приемными антеннами, может быть разделен на NS независимых каналов, которые также именуются как пространственные каналы, где NS≤min{NT, NR}. Каждый из NS независимых каналов соответствует размерности. В случае использования дополнительных размерностей, создаваемых несколькими передающими и приемными антеннами, система MIMO может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики (например, высокую пропускную способность и/или большую надежность).
Система MIMO может поддерживать дуплексную связь с временным разделением (“TDD”) и дуплексную связь с частотным разделением (“FDD”). В системе TDD передачи по прямой и обратной линиях связи осуществляются в одной и той же частотной области, так что принцип взаимности позволяет проводить оценку канала прямой линии связи по каналу обратной линии связи. В случае доступности нескольких антенн в точке доступа это обеспечивает возможность извлечения коэффициента усиления при формировании диаграммы направленности в режиме передачи по прямой линии связи в точке доступа.
Излагаемые в данном документе идеи могут быть внедрены в узел (например, устройство), использующий различные компоненты для обмена информацией, по меньшей мере, с одним другим узлом. Фиг. 7 иллюстрирует несколько компонентов, которые могут быть использованы для облегчения связи между узлами. В частности, Фиг. 7 иллюстрирует беспроводное устройство 710 (например, точку доступа) и беспроводное устройство 750 (например, терминал доступа) системы MIMO 700. В устройстве 710 данные трафика для ряда потоков данных поставляются из источника 712 данных в процессор 714 передаваемых(“TX”) данных.
В некоторых вариантах каждый поток данных передается по соответствующей передающей антенне. Процессор 714 TX-данных форматирует, кодирует и перемежает данные трафика для каждого потока данных на основе конкретной системы кодирования, выбранной для этого потока данных с целью получения кодированных данных.
Кодированные данные для каждого потока данных могут быть мультиплексированы с данными о пилот-сигнале с использованием методов OFDM. Данные о пилот-сигнале - это, как правило, известная комбинация данных, подвергнутая обработке известным способом, которая может быть использована в системе приемника для оценки характеристики канала. Затем мультиплексированные пилот-сигнал и кодированные данные для каждого потока данных подвергаются модуляции (т.е. преобразуются в символы) на основе конкретной системы модуляции (например, BPSK (ДФМ), QSPK (КФМ), M-PSK (МФМ) или M-QAM (МКАМ)), выбранной для этого потока данных с целью формирования модуляционных символов. Скорость передачи данных, кодирование и модуляция для каждого потока данных могут определяться инструкциями, выполняемыми процессором 730. Память 732 данных может хранить программный код, данные и другую информацию, используемую процессором 730 или другими компонентами устройства 710.
Затем модуляционные символы для всех потоков данных поступают в процессор TX MIMO 720, который может выполнять дополнительную обработку модуляционных символов (например, для OFDM). При этом процессор TX MIMO 720 передает NT потоков модуляционных символов в NT приемопередатчиков (“XCVR”) 722A-722T. В некоторых вариантах процессор TX MIMO 720 применяет весовые функции формирования диаграммы направленности к символам потоков данных и к антенне, по которой символ передается.
Каждый приемопередатчик 722 принимает и обрабатывает соответствующий поток символов для получения одного или более аналоговых сигналов и, кроме того, кондиционирует (например, усиливает, фильтрует и преобразует с повышением частоты) эти аналоговые сигналы для получения модулированного сигнала, отвечающего требованиям передачи по каналу MIMO. Затем осуществляется передача NT модулированных сигналов от приемопередатчиков 722A-722T по соответствующим NT антеннам 724A-724T.
В устройстве 750 осуществляется прием переданных модулированных сигналов NR антеннами 752A-752R и принятый сигнал от каждой антенны 752 поступает в соответствующий приемопередатчик (“XCVR”) 754A-754R. Каждый приемопередатчик 754 кондиционирует (например, фильтрует, усиливает и преобразует с понижением частоты) соответствующий принятый сигнал, оцифровывает кондиционированный сигнал для получения дискретных значений и подвергает дальнейшей обработке для получения соответствующего “принятого” потока символов.
При этом процессор 760 принимаемых (“RX”) данных принимает и обрабатывает NR принятых потоков символов от приемопередатчиков 754 на основе метода обработки для конкретного приемника с целью получения NT “обнаруженных” потоков символов. Затем процессор 760 RX-данных демодулирует, деперемежает и декодирует каждый обнаруженный поток символов с целью восстановления данных трафика для потока данных. Обработка, выполняемая процессором 760 RX-данных, является комплементарной по отношению к обработке, выполняемой процессором TX MIMO 720 и процессором 714 TX-данных в устройстве 710.
Процессор 770 периодически определяет, какую матрицу предкодирования использовать (рассматривается ниже). Процессор 770 составляет сообщение для передачи по обратной линии связи, содержащее часть с индексами и часть со значением ранга матрицы. Память 772 данных может хранить программный код, данные и другую информацию, используемую процессором 770 или другими компонентами устройства 750.
Сообщение для передачи по обратной линии связи может содержать различные типы информации относительно линии связи и/или потока принятых данных. Сообщение для передачи по обратной линии связи обрабатывается процессором 738 TX-данных, который также принимает данные трафика для ряда потоков данных от источника 736 данных, модулируемых модулятором 780, кондиционируемых приемопередатчиками 754A-754R и передаваемых назад в устройство 710.
В устройстве 710 модулированные сигналы от устройства 750 принимаются антеннами 724, кондиционируются приемопередатчиками 722, демодулируются демодулятором (“DEMOD”) 740 и обрабатываются процессором 742 RX-данных для извлечения сообщения для передачи по обратной линии связи, переданного устройством 750. При этом процессор 730 определяет, какую матрицу предкодирования использовать для определения весовых функций формирования диаграммы направленности, и затем обрабатывает извлеченное сообщение.
Излагаемые в данном документе идеи могут быть внедрены в различные типы систем связи и/или системных компонентов. В некоторых вариантах излагаемые в данном документе идеи могут быть применены в системе множественного доступа, способной поддерживать связь с многочисленными пользователями в результате разделения доступных системных ресурсов (например, в результате задания одного или более из: ширины полосы, мощности передачи, кодирования, перемежения и т.д.). Например, излагаемые в данном документе идеи могут быть использованы применительно к любой одной из следующих технологий или их комбинациям: к системам множественного доступа с кодовым разделением каналов (“CDMA”), к системам CDMA с множественной несущей (“MCCDMA”), к системам широкополосного CDMA (“W-CDMA”), к высокоскоростным системам пакетного доступа (“HSPA”, “HSPA+”), к системам множественного доступа с временным разделением каналов (“TDMA”), к системам множественного доступа с частотным разделением каналов (“FDMA”), к системам FDMA на одной несущей (“SC-FDMA”), к системам множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (“OFDMA”) или к другим методам множественного доступа. Система беспроводной связи, использующая идеи, излагаемые в данном документе, может быть спроектирована для реализации одного или более стандартов, таких как IS-95, cdma2000, IS-856, W-CDMA, TDSCDMA и других стандартов. Сеть CDMA может реализовывать радиотехнологию типа универсального наземного радиодоступа (“UTRA”), cdma2000 или какой-нибудь другой технологии. Радиотехнология UTRA включает в себя W-CDMA и низкую частоту следования элементарных посылок (“LCR”). Технология cdma2000 обслуживает стандарты IS-2000, IS-95 и IS-856. Сеть TDMA может реализовывать радиотехнологию типа глобальной системы для мобильных коммуникаций (“GSM”). Сеть OFDMA может реализовывать радиотехнологию типа эволюционированного UTRA (“E-UTRA”), IEEE 802.11, IEEE 802.16, IEEE 802.20, Flash-OFDM и т.д. UTRA, E-UTRA и GSM являются частью универсальной системы мобильных телекоммуникаций (“UMTS”). Излагаемые в данном документе идеи могут быть реализованы в системе 3GPP долгосрочной эволюции (“LTE”), в ультрамобильной широкополосной системе (“UMB”) и в других типах систем. Система LTE представляет собой версию UMTS, использующую E-UTRA. Описание определенных вариантов изобретения может быть осуществлено с использованием терминологии 3GPP, однако следует понимать, что излагаемые в данном документе идеи могут быть использованы как применительно к технологии 3GPP (Rel99, Rel5, Rel6, Rel7 и т.д.), так и к технологии 3GPP2 (IxRTT, IxEV-DO Rel0, RevA, RevB), а также к другим технологиям.
Излагаемые в данном документе идеи могут быть внедрены (например, реализованы или выполнены) в ряде устройств (например, в узлах). В некоторых вариантах узел (например, беспроводный узел), реализованный в соответствии с излагаемыми в данном документе идеями, может содержать точку доступа или терминал доступа.
Например, терминал доступа может быть реализован или именоваться как пользовательское оборудование, абонентская станция, абонентский пункт, мобильная станция, мобильный телефон, мобильный узел, удаленная станция, удаленный терминал, пользовательский терминал, пользовательский агент или пользовательское устройство или выступать под каким-нибудь другим термином. В некоторых примерах реализации терминал доступа может содержать сотовый телефон, радиотелефон, телефон, работающий на основе протокола инициирования сеанса (“SIP”), станцию с беспроводным абонентским шлейфом (“WLL”), персональный цифровой секретарь (“PDA”), переносное устройство с возможностью беспроводной связи или какое-нибудь другое отвечающее соответствующим требованиям устройство обработки, подключенное к беспроводному модему. В соответствии с этим один или более рассмотренных в данном документе вариантов может быть внедрен в телефон (например, в сотовый телефон или в смарт-телефон), компьютер (например, в компактный портативный компьютер), портативное устройство связи, портативное вычислительное устройство (например, в персональный информационный помощник), развлекательное устройство (например, в музыкальное устройство, видеоустройство или спутниковое радио), устройство в системе глобального позиционирования или любое другое отвечающее соответствующим требованиям устройство, сконфигурированное для обмена информацией посредством беспроводной среды.
Точка доступа может содержать, быть реализована или именоваться как NodeB, eNodeB, контроллер радиосети (“RNC”), базовая станция (“BS”), базовая радиостанция (“RBS”), контроллер базовой станции (“BSC”), базовая приемопередающая станция (“BTS”), функция приемопередатчика (“TF”), радиоприемопередатчик, радиомаршрутизатор, набор базовых услуг (“BSS”), расширенный набор услуг (“ESS”) или выступать под каким-нибудь другим термином.
В некоторых вариантах узел (например, точка доступа) может содержать узел доступа для системы связи. Такой узел доступа может обеспечить, например, возможность подключения для сети или к сети (например, к глобальной сети типа Интернета или сотовой сети) посредством проводной или беспроводной линии связи с сетью. В соответствии с этим узел доступа может обеспечивать для другого узла (например, для терминала доступа) возможность доступа к сети или к каким-нибудь другим функциональным возможностям. К этому следует также добавить, что один или оба из узлов могут быть портативными или, в некоторых случаях, относительно непортативными.
Кроме того, следует учитывать, что беспроводный узел может быть выполнен с возможностью передачи и/или приема информации небеспроводным способом (например, посредством проводного подключения). Таким образом, приемник и передатчик, рассматриваемые в данном документе, могут включать в себя компоненты соответствующего связного интерфейса (например, компоненты электрического или оптического интерфейса) для обмена информацией через небеспроводную среду.
Беспроводный узел может обмениваться информацией посредством одной или более линий беспроводной связи на основе любой отвечающей соответствующим требованиям технологии беспроводной связи или, другими словами, поддерживает эту технологию. Например, в некоторых вариантах беспроводный узел может быть связан с сетью. В некоторых вариантах сеть может содержать локальную сеть или глобальную сеть. Беспроводное устройство может поддерживать или, другими словами, использовать одну или более из различных технологий, протоколов или стандартов беспроводной связи типа рассмотренных в данном документе (например, CDMA, TDMA, OFDM, OFDMA, WiMAX, Wi-Fi и т.д.). Точно также беспроводный узел может поддержать или, другими словами, использовать один или более из различных систем модуляции или мультиплексирования. Беспроводный узел может, таким образом, включать в себя соответствующие компоненты (например, воздушные интерфейсы) для установления связи и обмена информацией посредством одной или более линий беспроводной связи с использованием вышеупомянутых или других технологий беспроводной связи. Например, беспроводный узел может содержать беспроводный приемопередатчик с соответствующими компонентами передатчика и приемника, которые могут включать в себя различные компоненты (например, генераторы сигналов и процессоры сигналов), облегчающие обмен информацией по беспроводной среде.
Фиг. 8 иллюстрирует пример блок-схемы системы 800 в соответствии с дополнительными вариантами, описываемыми в данном документе. Система 800 представляет собой устройство, которое может облегчить синхронизацию фемтосоты. В частности, система 800 может включать в себя большое число модулей или средств, таких как, например, средство 810 синхронизации, средство 820 приема, средство 830 разделения, средство 840 вставки, средство 850 создания, каждое из которых подключено к линии 805 связи и может обмениваться информацией с другими модулями или средствами по линии 805 связи.
Несмотря на то что в данном документе описываются конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области техники могут разработать различные модификации настоящего изобретения, не отступающие от патентуемой концепции. Например, излагаемые в данном документе идеи относятся к элементам сети с коммутацией каналов, но в одинаковой степени могут быть использованы и применительно к элементам сети с доменом пакетной коммутации.
Специалистам в данной области техники понятно, что информация и сигналы могут быть представлены и с использованием любой из ряда различных технологий и любого из ряда различных методов. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и чипы, упоминаемые на протяжении всего приведенного выше описания, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами или любой их комбинацией.
Кроме того, специалистам в данной области техники очевидно, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы, способы и алгоритмы, описываемые в связи с примерами, раскрытыми в данном документе, могут быть осуществлены в виде электронных аппаратных средств, программного обеспечения для компьютеров или комбинации того и другого. Чтобы доходчиво проиллюстрировать эту взаимозаменяемость аппаратных средств и программного обеспечения, описание различных иллюстративных компонентов, блоков, модулей, схем, способов и алгоритмов, велось, как правило, в терминах их функциональных возможностей. Возможность реализации таких функциональных возможностей в виде аппаратных средств или программного обеспечения определяется спецификой применения и проектными ограничениями, накладываемыми на систему в целом. Специалисты в данной области техники могут реализовать описываемые функциональные возможности различными путями для каждой специфической области применения, но такие внедренческие решения не должны интерпретироваться как приводящие к выходу за пределы объема настоящего изобретения.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, рассмотренные в связи с примерами, раскрытыми в данном документе, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, процессора цифровых сигналов (DSP), интегральной схемы прикладной ориентации (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) или другого программируемого логического устройства, логической схемы на дискретных вентилях или на транзисторах, дискретных аппаратных компонентов или любой их комбинации, спроектированных для выполнения функций, описываемых в данном документе. Процессор общего назначения может быть микропроцессором, но в альтернативе процессор может быть любым обычным процессором, контроллером, микроконтроллером или конечным автоматом. Процессор может быть также реализован в виде вычислительных устройств, например, в виде комбинации DSP и микропроцессора, в виде большого числа микропроцессоров, в виде одного или более микропроцессоров в сочетании с DSP-ядром или в виде любой другой такой конфигурации.
Способы или алгоритмы, рассмотренные в связи с примерами, раскрытыми в данном документе, могут быть осуществлены непосредственно в аппаратном исполнении, в виде программного модуля, исполняемого процессором, или в виде комбинации аппаратных и программных средств. Программный модуль может постоянно храниться в ОЗУ (RAM), во флэш-памяти, в ПЗУ (ROM), СПЗУ (EPROM), ЭСППЗУ (EEPROM), в регистрах, на жестком диске, на сменном диске, на неперезаписываемом компакт-диске или на носителе данных любой другой формы, известном специалистам в данной области техники. Носитель данных может быть соединен с процессором так, чтобы процессор мог считывать информацию с носителя данных и записывать информацию на носитель данных. В альтернативе, носитель данных может являться неотъемлемой частью процессора. Процессор и носитель данных могут быть выполнены в виде ASIC.
В одном или более иллюстративных примерах осуществления описанные функции могут быть реализованы аппаратными, программными или микропрограммными средствами или любыми их комбинациями. При программной реализации функции могут храниться на машиночитаемом носителе или передаваться как одна или более инструкций или код. Машиночитаемые носители включают в себя как компьютерные носители информации, так и среды передачи данных, в том числе себя любой носитель информации, облегчающий передачу компьютерной программы из одного места в другое. Носители информации могут быть любыми доступными носителями, возможность доступа к которым обеспечивается с помощью компьютера. В качестве неограничивающего примера такие машиночитаемые носители могут содержать ОЗУ, ПЗУ, ЭСППЗУ, неперезаписываемый компакт-диск (CD-ROM) или другой накопитель на оптических дисках, накопитель на магнитных дисках или другие магнитные запоминающие устройства или любой другой носитель информации, который может быть использован для переноса или хранения целевого программного кода в форме инструкций или структур данных и возможность доступа к которому обеспечивается с помощью компьютера. Кроме того, машиночитаемым носителем должно именоваться и любое подключение. Например, в случае передачи программного обеспечения с Web-сайта или сервера или от другого удаленного источника с использованием коаксиального кабеля, волоконно-оптического кабеля, витой пары, цифровой абонентской линии (DSL) или беспроводных технологий, использующих инфракрасное излучение, радио- и микроволны, коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель, витая пара, DSL или беспроводные технологии, использующие инфракрасное излучение, радио- и микроволны, включены в определение носителя информации. Диск в данном документе включает в себя компакт-диск (CD), лазерный диск, оптический диск, цифровой универсальный диск (DVD), дискету и диск формата Blu-ray, причем воспроизведение данных с дискеты осуществляется, как правило, с помощью магнитного поля, а воспроизведение данных с CD, лазерного диска, оптического диска, DVD и диска формата Blu-ray осуществляется с помощью оптического излучения, источником которого являются лазеры.
Предыдущее описание раскрытых примеров осуществления предназначено для обеспечения возможности любому специалисту в данной области техники реализовать или использовать настоящее изобретение. Специалистам в данной области техники будут вполне очевидны различные модификации этих примеров осуществления, и определенные в данном документе общие принципы могут быть использованы применительно к другим примерам осуществления без отступления от существа или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не ограничено представленными в данном документе примерами осуществления и должно соответствовать самому широкому объему, совместимому с принципами и новыми признаками, раскрытыми в данном документе.