СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РАДИОРЕСУРСАМИ
METHOD AND DEVICE FOR CONTROL OF RADIO RESOURCES

Область техники
Изобретение относится к способу и устройству для управления радиоресурсами в радиосети.
Уровень техники
Планирование радиосети включает несколько задач, таких как планирование размеров и пропускной способности, а также зоны действия сети.
При определении размеров приблизительное количество базовых станций и других сетевых элементов рассчитывается, например, в зависимости от условий распространения радиоволн и требований оператора. При определении размеров учитывается несколько параметров, например таких, как зоны обслуживания, условия распространения, доступный диапазон и интенсивность трафика.
Инструментом, используемым при определении размеров, является вычисление энергетического потенциала линии связи. В системе WCDMA (с широкополосным множественным доступом с кодовым разделением каналов) существует несколько характерных для системы параметров, используемых при вычислении энергетического потенциала линии связи. Таким параметром является запас помехоустойчивости, который должен быть больше, когда допускается более высокая нагрузка системы. Нагрузка системы оценивается по коэффициенту нагрузки. Коэффициент нагрузки j-го пользователя может быть вычислен по формуле
j
где L - коэффициент нагрузки пользователя j;
W - скорость передачи чипов в системе WCDMA;
j
R - битовая скорость передачи пользователя j;
j
ν - коэффициент использования линии связи пользователем j на физическом уровне;
b
0
E/N - энергия сигнала на бит, разделенная на спектральную плотность шума.
Формула (1) описывает ситуацию, при которой нет помех от других сот, то есть существует только один пользователь.
В сетевых системах стандарта CDMA измеряется прирост шума (NR, noise rise) для управления использованием базовой станции (BS) и поддержания ее в устойчивом функциональном состоянии. Стабильный и надежный способ управления сетью требуется для отслеживания изменений NR, когда новые подключения абонентского оборудования UE добавляются к BS или старые подключения UE удаляются. Прирост шума связан с коэффициентом нагрузки формулой (2).
где N - количество пользователей.
С учетом помех от других сот получается формула (3):
где i - отношение помех другой соты к помехам своей соты.
b
0
j
С использованием формулы (3) базовая станция может вычислить изменение NR, если требуемое отношение (E/N) известно для каждого пользователя j. Энергия сигнала на бит зависит от заранее заданного параметра качества обслуживания, битовой скорости передачи и, например, разноса приемных антенн.
Оценки для коэффициентов нагрузки могут использоваться для определения количества мобильных терминалов, обслуживаемых базовыми станциями.
Существующая техника не позволяет учитывать некоторые важные параметры, которые могут иметь влияние на нагрузку, причиной которой для сети служат отдельные пользователи. Невозможность обеспечить правильные оценки для нагрузки от пользователей может привести к очень малому количеству пользователей, обслуживаемых сетью. Соответственно, ресурсы сети могут стать неоптимально управляемыми и неоптимально используемыми.
Сущность изобретения
Таким образом, предмет настоящего изобретения заключается в создании таких способа и устройства для реализации способа, чтобы уменьшить вышеуказанные недостатки. В одном аспекте изобретения обеспечивается способ управления радиоресурсами в радиосети, включающий прием сигнала восходящей линии связи от пользователя, использующего сеть, осуществление подавления помех в принятом сигнале восходящей линии связи, оценку коэффициента нагрузки для принятого сигнала восходящей линии связи, при этом коэффициент нагрузки показывает нагрузку, которую сигнал восходящей линии связи производит на сеть, причем коэффициент нагрузки оценивается с учетом подавления помех, выполненного в принятом сигнале восходящей линии связи, и распределение радиоресурсов в сети с использованием оцененного коэффициента нагрузки.
В другом аспекте изобретения предлагается радиосеть, включающая средства для приема сигнала восходящей линии связи от пользователя, использующего радиосеть, средства для осуществления подавления помех в принятом сигнале восходящей линии связи, средства для оценки коэффициента нагрузки для принятого сигнала восходящей линии связи, где коэффициент нагрузки показывает нагрузку, которую сигнал восходящей линии связи производит на сетевой элемент радиосети, при этом коэффициент нагрузки оценивается с учетом подавления помех, выполненного в принятом сигнале восходящей линии связи, и средства для использования оцененного коэффициента нагрузки при распределении радиоресурсов в радиосети.
В еще одном аспекте изобретения предлагается контроллер радиосети, включающий средства для управления по меньшей мере одной базовой станцией, средства для оценки нагрузки базовой станции, которой управляют средства управления, средства для оценки сконфигурированы для вычисления коэффициента нагрузки для каждого принятого сигнала восходящей линии связи, принятого от абонентского оборудования, подсоединенного к базовой станции, средства для оценки также сконфигурированы для оценки коэффициента нагрузки сигнала восходящей линии связи с учетом подавления помех, выполненного в принятом сигнале восходящей линии связи, средства управления сконфигурированы для распределения радиоресурсов для базовой станции, которой управляют средства управления, на основе коэффициента нагрузки, оцененного средствами оценки.
В еще одном аспекте изобретения предлагается базовая станция для радиосети, включающая средства для приема сигнала восходящей линии связи от абонентского оборудования, подсоединенного к базовой станции, средства для распределения ресурсов базовой станции на основе оценки нагрузки базовой станции, оценка нагрузки включает коэффициент нагрузки, который описывает нагрузку, которую сигнал восходящей линии связи производит на базовую станцию, причем коэффициент нагрузки учитывает подавление помех, выполненное в принятом сигнале восходящей линии связи.
В еще одном аспекте изобретения предлагается компьютерный программный продукт, кодирующий компьютерную программу из инструкций для выполнения компьютерной обработки в передатчике для радиосети, обработка включает шаги приема сигнала восходящей линии связи от пользователя, использующего сеть, осуществления подавления помех в принятом сигнале восходящей линии связи, оценки коэффициента нагрузки для принятого сигнала восходящей линии связи, где коэффициент нагрузки показывает нагрузку, которую сигнал восходящей линии связи производит на сеть, причем коэффициент нагрузки оценивается с учетом подавления помех, выполненного в принятом сигнале восходящей линии связи, и шаг распределения радиоресурсов в сети с использованием оцененного коэффициента нагрузки.
В еще одном аспекте изобретения предлагается дистрибутивный носитель компьютерных программ, читаемый компьютером и кодирующий компьютерную программу из инструкций для выполнения компьютерной обработки в передатчике для радиосети, обработка включает шаги приема сигнала восходящей линии связи от пользователя, использующего сеть, осуществления подавления помех в принятом сигнале восходящей линии связи, оценки коэффициента нагрузки для принятого сигнала восходящей линии связи, где коэффициент нагрузки показывает нагрузку, которую сигнал восходящей линии связи производит на сеть, причем коэффициент нагрузки оценивается с учетом подавления помех, выполненного в принятом сигнале восходящей линии связи, и распределения радиоресурсов в радиосети с использованием оцененного коэффициента нагрузки.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрываются в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение относится к распределению ресурсов в радиосети. В особенности, изобретение относится к распределению ресурсов при передаче информации в восходящей линии связи, то есть при передаче информации от мобильных станций к базовым станциям радиосети. Изобретение применимо в радиосети, использующей такой метод множественного доступа, как CDMA (множественный доступ с кодовым разделением каналов). Таким образом, сеть UMTS (универсальная система мобильной связи), использующая такой протокол доступа, как WCDMA (широкополосный CDMA), - пример радиосети, соответствующей изобретению.
В изобретении непрерывно оценивается нагрузка сети. Каждый пользователь и параметры соединений пользователя, такие как битовая скорость передачи или энергия каждого бита, влияют на нагрузку сетевых элементов, таких как базовые станции. Таким образом, в сети нужно рассчитать нагрузку каждого соединения восходящей линии связи в обслуживающем сетевом элементе, а также в соседних сетевых элементах, чтобы быть в состоянии принять решение о распределении ресурсов в сети.
В изобретении подавление помех осуществляется в одном или более сигналах восходящей линии связи. В решении согласно изобретению эффект уменьшения помех при подавлении помех учитывается при оценке нагрузки отдельных соединений восходящей линии связи и, в конечном счете, целой сети. Например, если при подавлении помех возможно уменьшить помехи в принятом сигнале восходящей линии связи с коэффициентом "b", сеть может уменьшить коэффициент нагрузки, вычисленный для сигнала, соответственно с коэффициентом "b" или с коэффициентом, зависящим от "b".
Преимущество способа и устройства согласно изобретению состоит в том, что нагрузка сети может быть рассчитана так, чтобы лучше отражать эффективную ситуацию нагрузки в сети. При уменьшении помех от предполагаемой нагрузки путем их подавления для сети может быть приемлем больший трафик, что обеспечивает более эффективное использование ресурсов сети.
Чертежи
Далее изобретение будет описано более подробно посредством предпочтительных вариантов осуществления со ссылками на приложенные чертежи, на которых
Фиг.1 иллюстрирует структуру системы связи,
Фиг.2 показывает вариант приемника,
Фиг.3 показывает другой вариант приемника,
Фиг.4 показывает вариант устройства согласно изобретению,
Фиг.5 показывает вариант способа согласно изобретению.
Некоторые варианты осуществления изобретения
В одном варианте осуществления изобретения сеть - это сеть UMTS, применяющая технологию WCDMA. Далее структура сети UMTS обсуждается на общем уровне согласно фиг.1.
Структурно сеть UMTS может быть разделена на базовую сеть (CN) 100, наземную сеть 120 радиодоступа UMTS (UTRAN) и абонентское оборудование (UE) 140. Базовая сеть и сеть UTRAN являются частью сетевой инфраструктуры системы беспроводной связи.
Структура базовой сети 100 соответствует объединенной структуре для установления соединений с коммутацией каналов и соединений с коммутацией пакетов.
Центр 102 коммутации услуг мобильной связи (MSC) - центральный пункт части базовой сети 100 с коммутацией каналов. Задачами центра 102 коммутации услуг являются коммутация, персональный вызов, регистрация местоположения абонентского оборудования, управление хэндовером, накопление платежной информации абонента, управление параметрами шифрования, управление распределением частот и эхоподавление.
Большие базовые сети 100 могут иметь отдельный шлюзовой мобильный центр 108 коммутации услуг (GMSC), который обслуживает соединения с коммутацией каналов между базовой сетью 100 и внешними сетями 114. Внешняя сеть 114 может быть, например, сетью наземной подвижной связи общего пользования (PLMN) или коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSTN).
Домашний регистр 110 местоположения (HLR) содержит постоянный регистр абонентов, который включает, например, уникальный международный идентификатор мобильного абонента (IMSI), международный ISDN-номер мобильного абонента (MSISDN) и ключ аутентификации. Гостевой регистр 104 местоположения (VLR), который находится обычно в том же самом физическом устройстве, что и MSC, содержит информацию о роуминге относительно абонентского оборудования 140 в зоне центра 102 коммутации услуг. Информационное содержание в гостевом регистре 104 местоположения почти идентично информационному содержанию в домашнем регистре 110 местоположения, но в гостевом регистре 104 местоположения информация содержится только временно.
Обслуживающий узел 106 поддержки GPRS (SGSN) является центральным пунктом части базовой сети 100 с коммутацией пакетов. Главная задача узла 106 поддержки GPRS состоит в том, чтобы передавать и принимать пакеты с абонентским оборудованием 140, поддерживающим трафик с коммутацией пакетов. Узел 106 поддержки GPRS содержит абонентскую информацию и информацию местоположения, относящуюся к абонентскому оборудованию 140.
Шлюзовой узел 112 поддержки GPRS (GGSN) является дополнением части с коммутацией пакетов шлюзового центра 108 коммутации услуг, принадлежащего части с коммутацией каналов, однако за исключением того, что шлюзовой узел 112 GPRS должен также быть способным к маршрутизации трафика от базовой сети 100 к внешним сетям 116 с коммутацией пакетов, тогда как шлюзовой центр 108 коммутации услуг направляет только входящий трафик. Внешняя сеть 116 с коммутацией пакетов представлена Интернетом.
Сеть UTRAN может включать по меньшей мере одну подсистему радиосети (RNS) 122A, 122 В, каждая из которых включает по меньшей мере один контроллер радиосети (RNC) 124A, 124 В и по меньшей мере один узел В от 126А до 126D, управляемый контроллером RNC. Узел В реализует радиоинтерфейс Uu, через который абонентское оборудование 140 может получить доступ к инфраструктуре сети.
Абонентское оборудование 140 или мобильный терминал может включать две части, которыми являются мобильное оборудование (ME) 142 и модуль 144 идентификации абонента UMTS (USIM). Мобильное оборудование также включает радиочастотные части 146 для того, чтобы обеспечить интерфейс Uu. Абонентское оборудование может также включать процессор 148 цифровой обработки сигналов, запоминающее устройство 150 и компьютерные программы для осуществления компьютерной обработки. Абонентское оборудование может также включать антенну, абонентский интерфейс и батарею. USIM включает относящуюся к пользователю информацию и информацию, относящуюся к информационной безопасности, такую как алгоритм шифрования.
В системе DS-CDMA (CDMA с прямым расширением спектра) пользовательские данные умножаются на код расширения, который является последовательностью кодовых битов, называемых "чипами". В приемнике такой же код расширения используется для умножения (или корреляции) принятого сигнала таким образом, чтобы первоначально переданные пользовательские данные могли быть восстановлены. Вследствие умножения на код расширения, то есть вследствие сужения спектра, амплитуда требуемого сигнала умножается относительно других сигналов, что называется выигрышем от обработки. Вследствие выигрыша от обработки несущие частоты с разносом 5 МГц могут многократно использоваться на близких расстояниях.
Как базовые станции, так и мобильные станции обычно используют корреляционный приемник для обнаружения сигнала. Вследствие многолучевого распространения радиоволн желательно использовать множественные корреляционные приемники, чтобы восстановить всю энергию от различных путей распространения радиоволн. Такой приемник, включающий множество корреляционных приемников (каналов), называется RAKE приемником. Основной принцип RAKE приемника состоит в следующем: из сигнала пользователя устанавливаются самые существенные задержанные компоненты, и каналы приема приемника назначаются этим компонентам. Каждый корреляционный приемник отслеживает значения быстроменяющихся фазы и амплитуды и компенсирует их. Наконец, все демодулированные символы со скорректированной фазой, полученные от всех каналов приема, объединяются и направляются в декодер для дальнейшей обработки.
Фиг.2 показывает принцип RAKE приемника. Приемник имеет согласованный фильтр 200, который отслеживает многолучевые компоненты в сигнале, показанном графиком 202 задержки. Три вершины на графике 202 задержки соответственно предназначаются трем каналам приема 204А, 204 В и 204С приемника.
Входные отсчеты принимаются в виде 1 и Q-ветвей. Генератор 208 кода и коррелятор 206 декодируют и объединяют данные в символы данных пользователя. Устройство 210 оценки канала может оценить состояние канала с использованием пилот-сигналов. Эффект, вызванный состоянием канала, может быть устранен фазовращателем 212. Устройство 214 коррекции выравнивает задержки каналов приема RAKE приемника друг с другом. Сумматор 216 включает суммирующие устройства 218 и 220 для сложения символов компенсации канала от всех каналов приема, чтобы обеспечить многолучевой разнесенный прием для предотвращения затуханий сигнала в приемнике.
В системе CDMA, в которой принцип корреляции применяется в согласованном фильтре и/или в корреляторах, помехи множественного доступа (MAI) образуются из-за того, что коды расширения не полностью ортогональны. Поскольку MAI создаются другими пользователями сети, это может быть учтено в приемнике. Алгоритмы могут быть разбиты по категориям на алгоритмы централизованного многопользовательского обнаружения или децентрализованные однопользовательские алгоритмы. Централизованные алгоритмы выполняют многопользовательское обнаружение одновременно и практически используются в базовых станциях. Алгоритмы отдельного пользователя обнаруживают символы отдельного пользователя в многопользовательской окружающей среде и применимы как в базовой станции, так и в мобильной станции.
Фиг.3 показывает на общем уровне приемник, применяющий параллельное подавление помех (PIC). Приемник на фиг.3 показывает одну стадию подавления помех для двух пользователей. В блоках 300 и 320 обнаружения обнаруживаются сигналы пользователей #1 и #2, а предварительные решения о символах принимаются в устройствах 304 и 324 соответственно. Оценки канала для каналов, используемых пользователем #1 и обеспечиваемых устройством 302, используются совместно с предварительными оценками символов пользователя #1, чтобы оценить MAI пользователя #1. Эта оценка извлекается из полного входного сигнала в суммирующем устройстве 328. Соответственно, сигнал пользователя #2 считается помехой с точки зрения пользователя #1. Оценка сигнала пользователя #2 вычитается из полного принятого сигнала в суммирующем устройстве 308, чтобы облегчить обнаружение сигнала пользователя #1.
Суммирующее устройство 328 (и 308 соответственно) может сопровождаться одной или более дополнительными ступенями подавления помех, которые не проиллюстрированы на фиг.3. Фиг.3 показывает устройство 330 обработки, следующее за суммирующим блоком, которое может быть сконфигурировано для выполнения таких задач, как устранение перемежения, декодирование сигнала и создание окончательных оценок символов.
Фиг.4 также показывает дополнительный вариант устройства, соответствующего изобретению. Сеть 400 - мобильная сеть, имеющая контроллер 424 радиосети и базовую станцию (Узел В) 426А, управляемую контроллером радиосети.
Базовая станция 426А обслуживает абонентское оборудование 440А. Сигнал восходящей линии связи, передаваемый радиопередающим устройством 476 абонентского оборудования, принимается радиоприемным устройством 462 базовой станции. Базовая станция осуществляет подавление помех в устройстве 464 подавления помех (IC). Величина или эффективность подавления помех характеризуется коэффициентом бета b. Устройство 460 управления базовой станции 426А предназначено для осуществления связи с устройством 470 управления контроллера 424 радиосети. Информация, циркулирующая между блоками управления, может включать, например, уровни энергии входящих сигналов восходящей линии связи и уровни шума, установленные базовой станцией.
Вариант на фиг.4 показывает вычислительное устройство 472 для вычисления коэффициентов нагрузки отдельных соединений. Контроллер 424 радиосети может также включать контроллер 474 радиоресурсов (RRC) для управления радиоресурсами. В варианте на фиг.4 RRC может сравнить уровень нагрузки базовой станции 426А с набором предварительно установленных пороговых величин для уровня нагрузки. Если нагрузка базовой станции позволяет, к базовой станции могут быть добавлены новые соединения. Совокупный коэффициент нагрузки также обновляется в отношении завершенных соединений, так что нагрузка завершенных соединений вычитается из совокупного коэффициента нагрузки.
Фиг.4 также показывает базовую станцию 426В, которая также управляется контроллером 424 радиосети. Контроллер 424 радиосети, таким образом, знает о соединениях и ситуациях с нагрузкой как в базовой станции 426А, так и в базовой станции 426В. То есть контроллер 424 радиосети знает уровни энергии соединений восходящей линии связи от абонентского оборудования 440С и 440D, обслуживаемых базовой станцией 426В. Базовая станция 426А считает энергию абонентского оборудования 440С и 440D энергией помехи, и контроллер 424 радиосети может использовать это при вычислении параметра "помехи в другой соте" для коэффициента i в формуле (3). Базовая станция 426А также обслуживает абонентское оборудование 440В, которые может использоваться для вычисления параметра "помехи в собственной соте" для коэффициента i в формуле (3).
Фиг.5 показывает вариант способа, соответствующего изобретению. В способе используются мобильные станции в двунаправленном соединении радиосвязи в сети. Сеть включает сетевые элементы, такие как базовые станции или узлы В, для реализации соединения радиосвязи по направлению к мобильным станциям. Шаг 500 показывает прием сигналов восходящей линии связи.
На шаге 502 сеть осуществляет подавление помех в сигналах восходящей линии связи. Способ подавления помех может основываться, например, на параллельном подавлении помех. Изобретение, однако, не ограничивается используемым способом подавления помех.
На шаге 504 оценивается нагрузка (коэффициент нагрузки), которую отдельное соединение вызывает в базовой станции. В одном варианте расчет нагрузки осуществляют в контроллере радиосети, управляющем базовой станцией. В другом варианте базовая станция (Узел В) может рассчитать нагрузку соты самостоятельно. Это может иметь место, главным образом, в случае, когда планировщик пакетов расположен в Узле В, тогда Узел В может непосредственно использовать его для оценки нагрузки соты.
Способы подавления помех могут характеризоваться так называемой величиной бета (b), которая показывает, насколько подавляются помехи с помощью способа подавления помех. Таким образом, величина бета или коэффициент подавления помех характеризует эффективность подавления помех, выполненного в сети. Величина бета может оцениваться путем моделирования или по измерениям процесса подавления помех в большом количестве соединений. Величина бета, используемая в изобретении, может быть постоянной величиной, такой как "0,2", означающей, что 20% помех могут быть обычно подавлены с помощью применяемого способа подавления. В другом варианте, вместо использования постоянной величины, величина бета может передаваться для конкретного соединения от базовой станции контроллеру радиостанции. В одном варианте как BS, так и RNC имеют таблицу, включающую возможные величины бета. Таблица может включать такие величины, как [0; 0,1; 0,2; 0,3; … 1,0]. Таким образом, индекс со значением 3, который может быть передан от Узла В в RNC, относится к величине бета "0,2", если индекс "1" относится к первой позиции в таблице, имеющей значение (0).
На шаге 504 коэффициент нагрузки может быть вычислен с использованием формулы (4)
'
j
где L  является исправленным коэффициентом нагрузки j-го пользователя.
j
L является вычисленным коэффициентом нагрузки без учета подавления помех.
b является величиной подавления помех бета и находится в диапазоне [0, 1].
i является отношением помех других сот к помехам своей соты.
При вычислении значения i должна быть вычислена суммарная мощность сигнала восходящей линии связи всех пользователей, которых обслуживает базовая станция BS1. Затем должны быть вычислены суммарные мощности сигналов пользователей, обслуживаемых соседними базовыми станциями (например, BS2, BS3 и BS4), для получения "помех в других сотах".
На шаге 506 вычисляется совокупный коэффициент нагрузки для некоторой базовой станции с использованием формулы (4) для всех пользователей, обслуживаемых базовой станцией. Таким образом, получается совокупный коэффициент нагрузки для сетевого элемента.
На шаге 508 сеть принимает решения, может ли новое соединение восходящей линии связи быть назначено некоторой базовой станции исходя из нагрузки базовой станции. Индивидуальный или совокупный коэффициент / коэффициенты нагрузки для сетевого элемента являются известными и сравниваются с заранее заданным пороговым значением, определяющим какую нагрузку можно позволить для определенного сетевого элемента.
Изобретение, включая различные средства для выполнения функций в сети, сетевом элементе, приемнике, контроллере радиосети, базовой станции или Узле В, может быть реализовано с помощью компьютерной программы или программного обеспечения, которое загружается в процессор и выполняется в нем.
Эта компьютерная программа может быть сохранена на дистрибутивном носителе компьютерных программ, читаемом компьютером или процессором. Носителем компьютерной программы может быть, например, электрическая, магнитная, оптическая, инфракрасная или полупроводниковая система, устройство или среда передачи информации, но изобретение не огранивается ими. Носитель информации может быть носителем, читаемым компьютером; носителем для хранения программ; носителем с возможностью записи информации; запоминающим устройством, читаемым компьютером; оперативным запоминающим устройством; стираемым программируемым постоянным запоминающим устройством; пакетом распространения программного обеспечения, читаемым компьютером; сигналом, читаемым компьютером; телекоммуникационным сигналом, читаемым компьютером; и сжатым пакетом программного обеспечения, читаемым компьютером.
Альтернативно изобретение может реализовываться с помощью ASIC (прикладных интегральных схем), отдельных логических компонентов или с помощью других соответствующих способов.
Для специалиста очевидно, что изобретение может реализовываться различными способами. Изобретение и его варианты не ограничиваются примерами, описанными выше, и могут изменяться в рамках формулы изобретения.