ФОРМИРОВАНИЕ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ
ANTENNA PATTERN FORMATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Различные варианты осуществления изобретения относятся к устройству, выполняющему передачу по множеству направлений сформированной диаграммы направленности в зависимости от ориентации устройства. В частности, различные варианты осуществления относятся к способам присвоения приоритета передаче в первом направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности над передачей во втором направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Формирование диаграммы направленности является многообещающим методом, рассматриваемым для применения в современных системах мобильной связи. Формирование диаграммы направленности используется для передачи с использованием антенной решетки, которая содержит множество антенн. С помощью надлежащей установки антенных весов, которые определяют вклад каждой из антенн антенной решетки в передачу сигнала, становится возможным сформировать чувствительность передачи на особенно высоком значении в конкретном направлении сформированной диаграммы направленности (направленного луча). При использовании различных антенных весов могут быть реализованы различные характеристики направленности, например, могут быть последовательно использованы различные направленные лучи.
Как правило, формирование диаграммы направленности может использоваться узлом доступа беспроводной сети и/или устройством связи (UE) беспроводной сети. Когда формирование диаграммы направленности используется в UE, которое движется, может потребоваться динамическая адаптация антенных весов для компенсации движения UE (динамическое формирование диаграммы направленности).
Как правило, формирование диаграммы направленности может быть использовано при отправке и/или приеме сигнала. Формирование диаграммы направленности при отправке сигнала может позволить направлять сигнал к приемнику, представляющему интерес, во время отправки; аналогично, формирование диаграммы направленности при приеме сигнала может позволить обеспечить высокую чувствительность в приеме сигнала, исходящего от представляющего интерес приемопередатчика (трансивера).
Как правило, формирование диаграммы направленности может обеспечивать лучшие балансы линий связи из-за меньшей требуемой мощности отправляемого сигнала и более высокой мощности принимаемого сигнала; это связано с тем, что мощность передачи может быть анизотропно сфокусирована, например, в телесном угле, представляющем интерес, по сравнению с обычным сценарием, не использующим формирование диаграммы направленности и основанным на более или менее изотропной передаче.
Не все типы сигналов одинаково подходят для передачи с использованием направленных лучей. Некоторые сигналы, такие как управляющие сигналы, предназначены для покрытия сравнительно большого окружения UE. Это может быть типичным сценарием, когда конкретное местоположение представляющего интерес приемопередатчика неизвестно или известно только со сравнительно высокой неопределенностью. Для таких сценариев известны разные методы. Один из методов заключается в использовании так называемого свипирования (развертки) луча, когда некоторый телесный угол всего окружения UE ʺокрашиваетсяʺ или сканируется путем свипирования одного или нескольких направленных лучей по данной области. Другой сценарий основывается на всенаправленной характеристике посредством соответствующего выбора антенных весов или посредством отдельной всенаправленной антенны. В таких сценариях, потенциально высокий баланс линии связи, предлагаемый использованием формирования диаграммы направленности, уравновешивается покрытием большой площади.
В частности, такие методы, как описано выше, сталкиваются с определенными недостатками и ограничениями. Обычно, когда свипирование луча используется наводимыми вслепую направленными лучами, например, в произвольном порядке, чтобы обнаружить представляющий интерес приемопередатчик, время, необходимое для успешного обнаружения приемопередатчика, представляющего интерес, и, следовательно, потребление энергии для успешного обнаружения приемопередатчика, представляющего интерес, может быть высоким. Кроме того, занятость спектра может быть сравнительно высокой в среднем в таких сценариях.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следовательно, существует потребность в усовершенствованных методах формирования диаграммы направленности.
В соответствии с одним аспектом, обеспечено устройство, имеющее возможность соединения с беспроводной сетью через радиоинтерфейс. Устройство содержит антенную решетку, сконфигурированную, чтобы выполнять передачу по множеству направлений сформированной диаграммы направленности. Устройство дополнительно содержит по меньшей мере один процессор. По меньшей мере один процессор сконфигурирован, чтобы определять, на основе по меньшей мере одной пространственной информации устройства, антенные веса множества направлений сформированной диаграммы направленности. По меньшей мере один процессор сконфигурирован, чтобы управлять антенной решеткой, на основе антенных весов, чтобы последовательно выполнять передачу по множеству направлений сформированной диаграммы направленности и присваивать приоритет передаче в первом направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности над передачей во втором направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности.
Согласно еще одному аспекту, обеспечен способ. Способ содержит определение антенных весов из множества направлений сформированной диаграммы направленности на основе по меньшей мере одной пространственной информации устройства. Устройство имеет возможность соединения с беспроводной сетью через радиоинтерфейс. Способ дополнительно содержит управление антенной решеткой устройства, чтобы последовательно выполнять передачу по множеству направлений сформированной диаграммы направленности и присваивать приоритет передаче в первом направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности над передачей во втором направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности.
Согласно еще одному аспекту, обеспечен сетевой узел беспроводной сети. Сетевой узел содержит интерфейс, сконфигурированный, чтобы выполнять передачу данных по радиоинтерфейсу беспроводной сети. Сетевой узел дополнительно содержит по меньшей мере один процессор, сконфигурированный, чтобы определять по меньшей мере одну пространственную информацию устройства, соединенного с беспроводной сетью через радиоинтерфейс. По меньшей мере один процессор сконфигурирован, чтобы определять предпочтительное пространственное направление в зависимости от по меньшей мере одной пространственной информации устройства. По меньшей мере один процессор сконфигурирован, чтобы отправлять управляющее сообщение на устройство. Управляющее сообщение указывает предпочтительное пространственное направление и предлагает устройству последовательно выполнять передачу по множеству направлений сформированной диаграммы направленности и присваивать приоритет передаче в первом направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности над передачей во втором направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности.
Согласно еще одному аспекту, обеспечен способ. Способ содержит определение по меньшей мере одной пространственной информации устройства, соединенного с беспроводной сетью через радиоинтерфейс. Способ дополнительно содержит определение предпочтительного пространственного направления в зависимости от по меньшей мере одной пространственной информации устройства. Способ дополнительно содержит отправку управляющего сообщения на устройство. Управляющее сообщение указывает предпочтительное пространственное направление и предлагает устройству последовательно выполнять передачу по множеству направлений формирования диаграммы направленности и присваивать приоритет передаче в первом направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности над передачей во втором направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности.
В соответствии с одним аспектом, обеспечен компьютерный программный продукт. Компьютерный программный продукт содержит программный код, подлежащий исполнению по меньшей мере одним процессором устройства. Исполнение программного кода побуждает по меньшей мере один процессор выполнять способ, содержащий: определение, на основе по меньшей мере одной пространственной информации устройства, антенных весов множества направлений сформированной диаграммы направленности. Устройство имеет возможность соединения с беспроводной сетью через радиоинтерфейс. Способ дополнительно содержит управление антенной решеткой устройства, чтобы последовательно выполнять передачу по множеству направлений сформированной диаграммы направленности и присваивать приоритет передаче в первом направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности над передачей во втором направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности.
В соответствии с одним аспектом, обеспечен компьютерный программный продукт. Компьютерный программный продукт содержит программный код, подлежащий исполнению по меньшей мере одним процессором сетевого узла беспроводной сети. Исполнение программного кода побуждает по меньшей мере один процессор выполнять способ, содержащий: определение по меньшей мере одной пространственной информации устройства, соединенного с беспроводной сетью через радиоинтерфейс. Способ дополнительно содержит определение предпочтительного пространственного направления в зависимости от по меньшей мере одной пространственной информации устройства. Способ дополнительно содержит отправку управляющего сообщения в устройство, управляющее сообщение указывает предпочтительное пространственное направление и предлагает устройству последовательно выполнять передачу по множеству направлений сформированной диаграммы направленности и присваивать приоритет передаче в первом направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности над передачей во втором направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности.
В соответствии с другим аспектом, обеспечена система. Система содержит устройство, имеющее возможность соединения с беспроводной сетью через радиоинтерфейс, и сетевой узел беспроводной сети. Сетевой узел содержит по меньшей мере один процессор, сконфигурированный для определения по меньшей мере одной пространственной информации устройства. По меньшей мере один процессор сетевого узла сконфигурирован, чтобы определять предпочтительное пространственное направление в зависимости от по меньшей мере одной пространственной информации устройства. По меньшей мере один процессор сетевого узла сконфигурирован, чтобы отправлять управляющее сообщение на устройство. Управляющее сообщение указывает предпочтительное пространственное направление и предлагает устройству последовательно выполнять передачу по множеству направлений формирования диаграммы направленности и присваивать приоритет передаче в первом направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности над передачей во втором направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности. Устройство содержит антенную решетку и по меньшей мере один процессор. Антенная решетка устройства сконфигурирована для выполнения передачи по множеству направлений сформированной диаграммы направленности. По меньшей мере один процессор устройства сконфигурирован, чтобы определять, на основе по меньшей мере одного пространственного направления устройства, антенные веса множества направлений сформированной диаграммы направленности. По меньшей мере один процессор устройства дополнительно сконфигурирован, чтобы управлять антенной решеткой на основе антенных весов, чтобы последовательно выполнять передачу по множеству направлений сформированной диаграммы направленности. По меньшей мере один процессор устройства дополнительно сконфигурирован, чтобы принимать управляющее сообщение. По меньшей мере один процессор устройства сконфигурирован, чтобы управлять антенной решеткой, чтобы присваивать приоритет передаче в первом направлении сформированной диаграммы направленности над передачей во втором направлении сформированной диаграммы направленности в зависимости от предпочтительного пространственного направления.
Следует понимать, что вышеупомянутые признаки и признаки, которые будут пояснены ниже, могут быть использованы не только в соответствующих указанных комбинациях, но также в других комбинациях или в отдельности без отклонения от объема настоящего изобретения. Признаки вышеупомянутых аспектов и вариантов осуществления могут комбинироваться друг с другом в других вариантах осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеупомянутые и дополнительные признаки и эффекты изобретения поясняются в нижеследующем подробном описании при изучении во взаимосвязи с прилагаемыми чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам.
Фиг.1 - схематичная иллюстрация беспроводной сети в соответствии с различными вариантами осуществления, причем UE соединено с беспроводной сетью.
Фиг. 2 схематично иллюстрирует первый направленный луч, ориентированный в первом направлении сформированной диаграммы направленности в окружении UE, и дополнительно иллюстрирует второй направленный луч, ориентированный во втором направлении сформированной диаграммы направленности в окружении UE, в соответствии с различными вариантами осуществления.
Фиг. 3 представляет собой полярный график частоты наступления события передачи UE по направлениям сформированной диаграммы направленности в соответствии с различными вариантами осуществления, причем первый направленный луч и второй направленный луч выделены.
Фиг. 4 представляет собой полярный график частоты наступления события передачи UE по направлениям сформированной диаграммы направленности в соответствии с различными вариантами осуществления.
Фиг. 5 представляет собой полярный график частоты наступления события передачи UE по направлениям сформированной диаграммы направленности в соответствии с различными вариантами осуществления, причем дополнительно показана временная последовательность передачи по направлениям сформированной диаграммы направленности.
Фиг. 6 представляет собой полярный график частоты наступления события передачи UE по направлениям сформированной диаграммы направленности в соответствии с различными вариантами осуществления, причем дополнительно показана временная последовательность передачи по направлениям сформированной диаграммы направленности.
Фиг. 7 схематично иллюстрирует динамическую адаптацию предпочтительного сектора передачи, когда UE движется через окружение.
Фиг. 8 - блок-схема последовательности операций способа в соответствии с различными вариантами осуществления.
Фиг. 9 - блок-схема последовательности операций способа в соответствии с различными вариантами осуществления.
Фиг. 10 - блок-схема последовательности операций способа в соответствии с различными вариантами осуществления, причем аспекты сканирования окружения UE с использованием присвоения приоритета направлений сформированной диаграммы направленности проиллюстрированы более подробно.
Фиг. 11 иллюстрирует частоту возникновения направлений сформированной диаграммы направленности, дающих сравнительно широкий предпочтительный сектор.
Фиг. 12 иллюстрирует частоту возникновения направлений сформированной диаграммы направленности, дающих сравнительно узкий предпочтительный сектор.
Фиг. 13 - диаграмма сигнализации в соответствии с различными вариантами осуществления.
Фиг. 14 схематично иллюстрирует UE в соответствии с различными вариантами осуществления.
Фиг. 15 схематично иллюстрирует узел доступа в соответствии с различными вариантами осуществления.
Фиг. 16 - блок-схема последовательности операций способа в соответствии с различными вариантами осуществления.
Фиг. 17 - блок-схема последовательности операций способа в соответствии с различными вариантами осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Далее, варианты осуществления изобретения будут подробно описаны со ссылкой на приложенные чертежи. Должно быть понятно, что нижеследующее описание вариантов осуществления не должно приниматься в ограничительном смысле. Объем изобретения не ограничивается вариантами осуществления, описанными ниже, или чертежами, которые считаются только иллюстративными.
Чертежи следует рассматривать как схематичные изображения, и элементы, показанные на чертежах, не обязательно отображаются в масштабе. Напротив, различные элементы представлены таким образом, что их функция и общая цель становятся очевидными для специалиста в данной области техники. Любое соединение или связь между функциональными блоками, устройствами, компонентами или другими физическими или функциональными блоками, показанными на чертежах или описанными здесь, также могут быть реализованы посредством косвенного соединения или связи. Связь между компонентами также может быть установлена по беспроводному соединению. Функциональные блоки могут быть реализованы в аппаратных средствах, встроенном программном обеспечении, программном обеспечении или их комбинации.
Далее описываются методы, которые позволяют эффективно реализовать свипирование луча путем присвоения приоритета передаче в первом направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности, подлежащих свипированию луча, над передачей во втором направлении сформированной диаграммы направленности из множества направлений сформированной диаграммы направленности. Такие методы могут найти конкретное применение при обнаружении узла доступа беспроводной сети посредством UE, соединенного с сотовой сетью.
В иллюстрируемых концепциях, устройство, такое как UE, сконфигурировано для определения, на основе по меньшей мере одной пространственной информации устройства, антенных весов множества направлений сформированной диаграммы направленности. Альтернативно или дополнительно, присвоение приоритета передаче в первом направлении сформированной диаграммы направленности над передачей во втором направлении сформированной диаграммы направленности может зависеть от по меньшей мере одной пространственной информации устройства, например, относительно узла доступа беспроводной сети.
В принципе, можно принимать во внимание широкий спектр видов и типов пространственной информации. Одна конкретная пространственная информация, представляющая интерес для методов, описанных ниже, представляет собой движение UE, то есть производную во времени пространственного положения. Движение может указывать, в каком направлении движется UE. Движение может характеризоваться скоростью. Другим видом пространственной информации, представляющей интерес, является ориентация UE. На основе ориентации можно преобразовать некоторые параметры присвоения приоритета, такие как предпочтительное пространственное направление, в локальную систему отсчета или систему координат UE; это может быть частью упомянутого определения антенных весов. Таким образом, пространственная информация может иногда упоминаться как пространственная координата, поскольку она определяет пространственные свойства UE.
В принципе, не требуется, чтобы вся доступная пространственная информация использовалась как для определения антенных весов, так и для присвоения приоритета передаче; например, в сценариях возможно, что ориентация UE принимается во внимание при определении антенных весов, в то время как другая пространственная информация, такая как перемещение UE, учитывается, дополнительно или альтернативно к ориентации, при присвоении приоритета передаче.
Методы, описанные ниже, могут быть основаны на пространственной информации, полученной из информации датчика, такой как измеренные данные с акселерометра UE. По меньшей мере одна пространственная информация может быть определена сетью и/или посредством UE.
Следующий пример иллюстрирует, как можно использовать по меньшей мере одну пространственную информацию, чтобы присваивать приоритет передаче в первом направлении сформированной диаграммы направленности над передачей во втором направлении сформированной диаграммы направленности. Например, в области плотного развертывания, например в городской местности, можно ожидать, что общепринятыми будут свойства так называемых линий визирования. Тогда можно ожидается, что UE будет заинтересовано в обнаружении узла доступа, например, для передачи обслуживания (хэндовера) в прямом направлении движения UE. Это может быть особенно справедливо в сценарии, когда UE перемещается между высотными зданиями в коридорах, иногда называемыми городскими каньонами. Однако иногда, вследствие отражений, блокировок или подобных эффектов распространения, UE может быть заинтересовано в обнаружении узла доступа в других направлениях, отличных от направления вперед, например, в обратном направлении.
Поэтому, как правило, пространство поиска или сектор сканирования, покрываемый свипированием луча, может быть установлен, чтобы покрывать все окружение UE. Иногда сектор сканирования может быть ограничен определенным телесным углом окружения UE.
Присвоение приоритета может быть осуществлено путем реализации вероятностных весов, которые делают более вероятной ориентацию направленного луча в первом направлении сформированной диаграммы направленности, чем ориентацию направленного луча во втором направлении сформированной диаграммы направленности; другими словами, частота наступления события передачи в первом направлении сформированной диаграммы направленности может быть выше, чем частота наступления события во втором направлении сформированной диаграммы направленности. Например, степень такого взвешивания может зависеть от скорости движения UE. Например, статическое UE или UE с незначительной скоростью движения могут взвешивать все направления одинаково, например, в горизонтальной плоскости; медленно движущееся UE может иметь некоторое предпочтение взвешивания в направлении движения; тогда как быстро движущееся UE может иметь сравнительно сильное предпочтение взвешивания в направлении движения вперед.
Как правило, такие методы, как описано выше и как описано ниже, могут быть применены к формированию диаграммы направленности отправителя и/или приемника UE. Формирование диаграммы направленности отправителя также известно как формирование диаграммы направленности передатчика. Например, в применении к передаче обслуживания, UE обычно прослушивает сигналы, которые должны приниматься от узла доступа; это соответствует формированию диаграммы направленности приемника. Например, в применении к обнаружению узла доступа, узел доступа может отправлять сигналы, которые позволяют UE соединяться с узлом доступа с использованием формирования диаграммы отправителя.
Таким образом, в принципе, как будет понятно из вышеизложенного, изложенные методы могут быть применены к устройству, которое выполняет свипирование луча, чтобы обнаружить представляющий интерес приемопередатчик, такой как узел доступа. С помощью методов, описанных выше и далее, может быть облегчено обнаружение представляющего интерес узла доступа, по меньшей мере в среднем, за более короткое время, потребление энергии может быть уменьшено, и занятость ресурсов в спектре может быть уменьшена. Кроме того, может быть уменьшена задержка, то есть задержка до определенного действия, зависящего от успешного обнаружения узла доступа, может быть уменьшена; например, это может привести к более быстрой передаче обслуживания.
На фиг. 1 проиллюстрирована беспроводная сеть 100 в соответствии с различными вариантами осуществления. Например, беспроводная сеть 100 может быть сотовой сетью, действующей в соответствии с технологией радиодоступа Долгосрочного развития (LTE) Проекта партнерства третьего поколения (3GPP) или 3GPP технологией радиодоступа Универсальной мобильной телекоммуникационной системы (UMTS). Также возможно, что беспроводная сеть 100 является сетью Wi-Fi, работающей в соответствии с технологией 802.11 Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). Также могут быть использованы другие технологии сотовой радиосвязи, например, технология сотовой радиосвязи 5-го поколения (5G) или персональной сети (PAN).
UE 130 соединено с беспроводной сетью 100. В сценарии, показанном на фиг. 1, имеется три узла 121, 122, 123 доступа, доступных для связи с UE 130 через радиоинтерфейс 190 беспроводной сети 100. Здесь, вследствие условий окружающей среды 195, передача сигналов между UE 130 и узлом 122 доступа может быть нарушена. Узел 123 доступа реализуется дополнительным мобильным UE, которое обеспечивает функциональность ретрансляции; то есть ретрансляционный узел 123 доступа беспроводным способом передает данные, принятые от UE 130, путем их отправки на узел 120 доступа и посредством дальнейшей беспроводной пересылки данных, принятых от узла 122 доступа, путем их отправки к UE 130.
Теперь рассматривается сценарий, когда UE 130 соединено с беспроводной сетью 100 через узел 121 доступа; т.е. данные отправляются и/или принимаются через радиоинтерфейс 190 между UE 130 и узлом 121 доступа. По мере того как UE перемещается, оно может пытаться обнаруживать один из других узлов 122, 123 доступа (обнаружение узла доступа). Для этого UE может выполнять свипирование луча, то есть последовательно отправлять и/или принимать (выполнять передачу) по множеству направлений сформированной диаграммы направленности. Обнаружение узлов доступа может содержать по меньшей мере одно из отправки и приема посредством UE 130 по радиоинтерфейсу 190.
Это проиллюстрировано на фиг. 2. На фиг. 2, UE 130 выполняет свипирование луча, чтобы сканировать пространство 250 поиска, которое в сценарии согласно фиг. 2 покрывает все окружение UE 130. Например, проиллюстрирован первый направленный луч 261, который определяет первое направление 251 сформированной диаграммы направленности; кроме того, проиллюстрирован второй направленный луч 262, который определяет второе направление 252 сформированной диаграммы направленности. Например, первое направление 251 сформированной диаграммы направленности может быть ориентировано вдоль центральной оси первого направленного луча 261.
В принципе, вид и форма направленного луча 261, 262, используемого для свипирования луча, могут варьироваться; например, угол раскрыва, симметрия или другие геометрические свойства направленного луча 261, 262 могут варьироваться в соответствии с различными вариантами осуществления путем надлежащей установки соответствующих антенных весов. Антенные веса могут определять величину и/или фазу сигнала, отправляемого и/или принимаемого в каждой отдельной антенне антенной решетки. Например, путем надлежащего взвешивания сигнала могут быть достигнуты конструктивная интерференция (деструктивная интерференция) для сигналов, отправляемых и/или принимаемых под углом внутри (снаружи) соответствующего направленного луча. Как правило, направленные лучи 251, 252 могут быть определены в глобальной системе отсчета; тогда может потребоваться учитывать ориентацию UE при определении антенных весов для надлежащей ориентации направленных лучей 261, 262 в локальной системе отсчета UE 130. Здесь может быть реализовано преобразование координат между локальной системой отсчета и глобальной системой отсчета.
Как видно из фиг. 2, UE 130 имеет некоторую ориентацию 231 относительно обнаруживаемого узла 122 доступа. Также узел 122 доступа осуществляет отправку и/или прием с использованием направленного луча 281, ориентированного вдоль направления 271 сформированной диаграммы направленности. Для того чтобы UE 130 успешно обнаруживало узел 122 доступа, передача UE 130 для приема данных должна быть ориентирована вдоль первого направления 251 сформированной диаграммы направленности, которое является дополнительным (комплементарным) к направлению 271 сформированной диаграммы направленности узла 122 доступа. Для достижения этого, передаче в первом направлении 251 сформированной диаграммы направленности может быть присвоен приоритет над передачей во втором направлении 252 сформированной диаграммы направленности, которое не является дополнительным к направлению 271 сформированной диаграммы направленности узла 122 доступа. Ниже более подробно описаны способы, которые позволяют эффективно реализовать такое присвоение приоритета передаче при свипировании луча (указано на фиг. 2 стрелками, ассоциированными с первым направленным лучом 261 и вторым направленным лучом 262). Присвоение приоритета может происходить в течение временной характеристики (паттерна), используемой для сканирования направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности пространства 250 поиска при свипировании луча.
В принципе, такое присвоение приоритета передаче при свипировании луча может использовать по меньшей мере один из двух следующих методов сканирования для покрытия пространства поиска.
ПОДХОД СКАНИРОВАНИЯ 1: последовательное сканирование. Здесь все из множества направлений сформированной диаграммы направленности в пространстве 250 поиска сканируются последовательно; поэтому временная характеристика может быть хорошо определена от начала процесса сканирования с помощью временной последовательности. Например, сканирование может начинаться с первого направления 251 сформированной диаграммы направленности, которое предположительно связано с наивысшим приоритетом. Затем, начиная с тех направлений сформированной диаграммы направленности, которые имеют второй по высоте приоритет, можно реализовать временную последовательность сканирования от высокого до низкого приоритета. В таком сценарии можно предположить, что каждое направление сформированной диаграммы направленности в пространстве 250 поиска сканируется равное количество раз, например, один раз на итерацию временной последовательности. Таким образом, такой сценарий согласно ПОДХОДУ СКАНИРОВАНИЯ 1 можно рассматривать как сортировку направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности во временную последовательность в соответствии с присвоением приоритета и сканирование временной последовательности, начиная с наивысшего приоритета.
ПОДХОД СКАНИРОВАНИЯ 2: непоследовательное сканирование. Здесь направления сформированной диаграммы направленности, имеющие более высокий приоритет, чаще сканируются в среднем, чем направления сформированной диаграммы направленности, имеющие более низкий приоритет. Строгая временная последовательность может не требоваться; временная характеристика может быть определена от каждого шага сканирования к следующему или, например, для нескольких шагов сканирования вперед. Как правило, возможны различные методы реализации такого непоследовательного сканирования. Один метод состоит в том, чтобы выбирать следующее направление сформированной диаграммы направленности, которое должно сканироваться, независимо от любых направлений сформированной диаграммы направленности, просканированных ранее, с учетом вероятностных весов, ассоциированных с каждым направлением сформированной диаграммы направленности. Таким образом, может быть реализована случайная временная характеристика передачи по множеству направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности в пространстве 250 поиска, где частота наступления события передачи по каждому из множества направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности корректируется процессом выбора, который учитывает вероятность или возможность ожидания для каждого из множества направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности.
ПОДХОД СКАНИРОВАНИЯ 1 и ПОДХОД СКАНИРОВАНИЯ 2 могут комбинироваться. Такой метод также может учитывать историю сканирования, например, путем осуществления минимального времени повторного сканирования заданного направления 251, 252, сформированной диаграммы направленности. Также можно было бы обеспечить некоторыми средствами, что направления 251, 252 сформированной диаграммы направленности с низким весом сканируются время от времени. В этом смысле, временная характеристика передачи по множеству направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности может быть частично случайной. Таким образом, в таких комбинированных методах, обычно может учитываться предопределенное изменение между соседями во временной последовательности; предопределенное изменение может относиться к минимальной разности в ориентации соседних направлений сформированной диаграммы направленности; могут учитываться ближайшие соседи или следующие по близости соседи и т.д.
Фиг. 3-6 представляют собой полярные графики, иллюстрирующие частоту возникновения 300 различных направлений сформированной диаграммы направленности в пространстве 250 поиска; фиг. 3-6 соответствуют двумерному поперечному сечению трехмерного пространства 250 поиска, например, в горизонтальной плоскости. На фиг. 3-6, вероятностные веса могут быть установлены в соответствии с частотой возникновения 300; более высокая (более низкая) частота возникновения 300 может быть ассоциирована с более высокими (более низкими) вероятностными весами. Для простоты, единицы частоты возникновения 300 на фиг. 3-6 нормированы к единице.
В сценарии, показанном на фиг. 3, пространство 250 поиска охватывает 360° вокруг UE 130, то есть охватывает все окружение UE 130. Например, на фиг. 3 иллюстрируется первый направленный луч 261, соответствующий первому направлению 251 сформированной диаграммы направленности; аналогично, на фиг. 3 иллюстрируется второй направленный луч 262 второго направления 252 сформированной диаграммы направленности. Как видно из фиг. 3, первое направление 251 сформированной диаграммы направленности имеет самую высокую частоту возникновения 300 из всех направлений сформированной диаграммы направленности в пространстве 250 поиска; в частности, частота возникновения 300 второго направления 252 сформированной диаграммы направленности составляет всего около 0,4 от частоты возникновения 300 первого направления 251 сформированной диаграммы направленности. Таким образом, в среднем, можно предположить, что первое направление 251 сформированной диаграммы направленности сканируется более чем в два раза чаще во время свипирования луча, чем второе направление 252 сформированной диаграммы направленности. Такая приоритетность первого направления 251 сформированной диаграммы направленности над вторым направлением 252 сформированной диаграммы направленности может быть достигнута путем установки соответствующего вероятностного веса первого направления 251 сформированной диаграммы направленности, чтобы соответствовать высокой вероятности отправки и/или приема в первом направлении 251 сформированной диаграммы направленности, по сравнению с вероятностным весом второго направления 252 сформированной диаграммы направленности.
В сценарии, показанном на фиг. 4, пространство 250 поиска составляет всего 180° окружения UE 130. Например, пространство 250 поиска может быть ограничено ориентированной вперед полусферой движущегося UE 130. Снова, первое направление 251 сформированной диаграммы направленности имеет более высокую частоту возникновения 300 по сравнению со вторым направлением 252 сформированной диаграммы направленности.
В сценариях на фиг. 3 и 4, можно использовать чисто случайную характеристику передачи по множеству направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности в пространстве 250 поиска. То есть, от каждого шага сканирования к следующему, на основе соответствующих вероятностных весов, может быть определено соответствующее направление 251, 252 сформированной диаграммы направленности. Это соответствует ПОДХОДУ СКАНИРОВАНИЯ 2, как обсуждалось выше.
Реализация ПОДХОДА СКАНИРОВАНИЯ 1, представленная выше, проиллюстрирована на фиг. 5. Здесь приоритетность передачи в первом направлении 251 сформированной диаграммы направленности над передачей во втором направлении 252 сформированной диаграммы направленности достигается посредством расположения первого направления 251 сформированной диаграммы направленности перед вторым направлением 252 сформированной диаграммы направленности и временной последовательности 500 передачи по множеству направлений сформированной диаграммы направленности в пространстве 250 поиска. Как видно из фиг. 5, частота возникновения 300 одинакова для всех направлений в пространстве 250 поиска. Следовательно, приоритетность первого направления 251 сформированной диаграммы направленности над вторым направлением 252 сформированной диаграммы направленности достигается не за счет более частой отправки и/или приема в первом направлении 251 сформированной диаграммы направленности по сравнению с передачей во втором направлении 252 сформированной диаграммы направленности; скорее, приоритетность достигается за счет начала сканирования в первом направлении 251 сформированной диаграммы направленности (на фиг. 5 порядок временной последовательности 500 иллюстрируется стрелками).
Реализация комбинации ПОДХОДОВ СКАНИРОВАНИЯ 1 и 2, как представлено выше, проиллюстрирована на фиг. 6. В сценарии согласно фиг. 6, временная последовательность 500 не является строго предопределенной перед сканированием пространства 250 поиска. Скорее применяется некоторое правило, например, ʺна летуʺ при свипировании луча, для получения частично случайной временной характеристики передачи по множеству направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности пространства поиска; здесь правило обеспечивает предопределенное изменение между следующими соседями во временной последовательности 500. Конкретно, в сценарии согласно фиг. 6, упомянутое правило указывает, что направления 251, 252 сформированной диаграммы направленности, расположенные в разных секторах 601, 602 окружения UE 130, поочередно сканируются; т.е. следующие соседние направления сформированной диаграммы направленности расположены на некотором расстоянии относительно друг друга. Другими словами, в сценарии согласно фиг. 6, направления сформированной диаграммы направленности, расположенные слева и справа от вертикальной оси, могут поочередно сканироваться (обозначены двумя стрелками временной последовательности 500 на фиг. 6). Таким образом, хотя никакая строгая временная последовательность 500 не определена заранее, все еще достигается некоторая степень упорядочивания временной характеристики сканирования направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности пространстве 250 поиска за счет создания временной последовательности 500 при сканировании с некоторым случайным вкладом и некоторым упорядочением.
В принципе, можно рассмотреть различные предопределенные изменения между соседями во временной последовательности 500. Например, могут быть реализованы некоторые предопределенные изменения между ближайшими соседями, вторыми по близости соседями и т.д. Например, некоторое предопределенное изменение может потребовать, чтобы заданное направление сформированной диаграммы направленности не сканировалось повторно в течение некоторой продолжительности таймаута и/или в течение некоторого количества итераций сканирования дальнейших направлений сформированной диаграммы направленности; такой сценарий может упоминаться как глубина запрета.
На фиг. 3-6, первое направление 251 сформированной диаграммы направленности, имеющее наивысший приоритет, проиллюстрировано как расположенное вдоль верхней вертикальной оси; например, направление движения UE 130 также может быть расположено вдоль верхней вертикальной оси. Как правило, для того, чтобы надлежащим образом определять антенные веса множества направлений сформированной диаграммы направленности, может потребоваться точное определение ориентации 231 UE 130. Затем, после того как ориентация UE 130 по отношению к различным направлениям 251, 252 сформированной диаграммы направленности известна, можно определить соответствующие антенные веса. Такие методы могут обеспечивать динамическую адаптацию формирования диаграммы направленности, даже если пользователь манипулирует с UE 130, которое, следовательно, изменяет свое положение и ориентацию с течением времени.
Как видно из фиг. 3-6, приоритетность различных направлений сформированной диаграммы направленности в пространстве 250 поиска уменьшается от первого направления 251 сформированной диаграммы направленности до второго направления 252 сформированной диаграммы направленности. Для упрощения иллюстрации на фиг. 3-6 показан так называемый предпочтительный сектор 310 (штрих-пунктирной линией); предпочтительный сектор 310, в примерных сценариях согласно фиг. 3-6, включает в себя те направления сформированной диаграммы направленности сектора 250 сканирования, которые имеют 20% от наивысшего приоритета. Как правило, предпочтительный сектор 310 может соответствовать сектору окружения UE 130, где соответствующие направления сформированной диаграммы направленности имеют сравнительно высокий приоритет.
Выше, аспекты динамического формирования диаграммы направленности были объяснены для случая, когда в зависимости от ориентации UE 130, антенные веса адаптируются, чтобы эффективно реализовать свипирование луча в секторе 250 сканирования, даже когда UE 130 перемещается и изменяет свою ориентацию; например, такая динамическая адаптация антенных весов может возникать, когда временная характеристика сканирования остается фиксированной. Однако, кроме того, также возможно динамически адаптировать временную характеристику сканирования; например, хотя было бы возможно начать сканирование с использования изотропного сектора 250 сканирования (см. фиг. 3), может быть желательно сузить сектор 250 сканирования в ходе сканирования, когда может стать доступной дополнительная информация, которая повышает степень достоверности того, что узел 121-123 доступа обнаружен в некотором направлении (см. фиг. 4-6). В другом сценарии, количественная зависимость частоты возникновения 300 может корректироваться с течением времени. В другом сценарии, ориентация предпочтительного сектора 310 также может динамически корректироваться с течением времени.
Такой сценарий корректировки предпочтительного сектора 310 с течением времени, когда UE 130 перемещается, поясняется ниже со ссылкой на фиг. 7. Фиг. 7 иллюстрирует сценарий, в котором UE 130 перемещается вдоль коридора, определенного окружающей средой 195. Например, коридор может быть определен высокими зданиями в городе. ʺAʺ указывает позицию UE 130, где UE 130 соединено с первым узлом 121 доступа (обслуживающим узлом доступа) через радиоинтерфейс 190; в зависимости от пространственной информации 195, 231, 741, 742 для UE 130, корректируется/определяется предпочтительный сектор 310 (проиллюстрированный на фиг. 7 штрих-пунктирной линией).
Как правило, временная характеристика присвоения приоритета и, следовательно, предпочтительный сектор 310 могут быть определены посредством UE 130 и/или сетевого узла беспроводной сети 100, например, посредством обслуживающего узла 121 доступа. Например, сетевой узел может определять предпочтительное пространственное направление, которое, например, однозначно или с некоторой неоднозначностью определяет предпочтительный сектор 310. Другие параметры, необходимые для определения предпочтительного сектора 310, могут представлять собой угол раскрытия, другие геометрические свойства, правило, определяющее временную последовательность 500 и/или частоту возникновения 300.
Например, предпочтительный сектор 310 может быть центрирован вокруг предпочтительного пространственного направления; поэтому для простоты далее предпочтительный сектор 310 и предпочтительное пространственное направление будут оба обозначены ссылочной позицией 310. Предпочтительное пространственное направление 310 может быть направлением, в котором ожидается высокая вероятность того, что узел доступа может быть обнаружен. Таким образом, беспроводная сеть 100 может сигнализировать предпочтительное пространственное направление 310 UE 130, которое затем может на основе предпочтительного пространственного направления 310 определять временную характеристику сканирования и, следовательно, предпочтительный сектор 310 (см. фиг. 3-6); также возможно, что беспроводная сеть 100 сигнализирует всю временную характеристику и, следовательно, предпочтительный сектор 310, таким образом, в таком сценарии сигнализация указывает предпочтительное пространственное направление 310 по меньшей мере неявно через присвоение приоритета соответствующим направлениям сформированной диаграммы направленности. Поэтому предпочтительное пространственное направление 310 может рассматриваться как параметр, указывающий временную характеристику; это может включать или не включать всю информацию, необходимую для создания временной характеристики присвоения приоритета.
Как упомянуто выше, в зависимости от распределения логики, UE 130 может самостоятельно определять предпочтительное пространственное направление 310 или может принимать управляющее сообщение от беспроводной сети 100, которое указывает явно или неявно предпочтительное пространственное направление 310. На основе предпочтительного пространственного направления 310, UE 130 может определять временную последовательность 500 передачи по множеству направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности и/или частоту возникновения 300 передачи в каждом из множества направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности; следовательно, UE 130 может определять временную характеристику, обеспечивающую присвоение приоритета. В простом сценарии также возможно, что беспроводная сеть 100 предварительно определяет временную последовательность 500 и/или частоту возникновения 300. Также такие данные могут указываться в управляющем сообщении.
Как видно из вышеизложенного, распределение логики для управления свипированием луча может полностью или частично находиться в UE 130; по меньшей мере части логики управления свипированием луча могут также находиться в беспроводной сети 100.
Как правило, различные виды и типы пространственной информации 195, 231, 741, 742 UE 130 могут быть учтены при присвоении приоритета передаче в направлениях 251, 252 сформированной диаграммы направленности, т.е. при определении предпочтительного пространственного направления 310 и/или временной характеристики. Например, может быть учтено относительное положение 741 UE 130 по отношению к одному из узлов 121-123 доступа; альтернативно или дополнительно, может быть учтено относительное движение 742 (обозначенное на фиг. 7 пунктирной линией) UE 130 относительно одного из узлов 121-123 доступа; альтернативно или дополнительно, на этом этапе также можно учитывать ориентацию 231 (обозначенную на фиг. 7 сплошными линиями со стрелками) UE 130 относительно одного из узлов 121-123 доступа. Кроме того, как объяснено выше со ссылкой на фиг. 7, пространственная информация также может указывать окружающую среду 195 для UE 130; например, пространственная информация может указывать топологию окружающей среды 195. Из окружающей среды 195 может быть предсказан сигнальный путь для сигнала, отправляемого и/или принимаемого между одним из узлов доступа 121-123 и UE 130. Таким образом, становится возможным учитывать отражения, многолучевую передачу и т.д.
Логика определения пространственной информации 195, 231, 741, 742 для UE 130 может полностью или частично находиться в UE 130 и/или может полностью или частично находиться в беспроводной сети 100. Например, возможно, что данные датчиков UE 130 используются для определения по меньшей мере частей пространственной информации 195, 231, 741, 742. Аналогичным образом, возможно, что свойства радиоинтерфейса 190 измеряются и оцениваются логикой, находящейся в беспроводной сети 100; на этой основе могут определяться по меньшей мере части пространственной информации 195, 231, 741, 742 UE 130. Тогда возможно, что управляющее сообщение, отправляемое из сети 100 и принимаемое в UE 130, указывает по меньшей мере части пространственной информации 195, 231, 741, 742.
Вновь со ссылкой на фиг. 7, в позиции ʺАʺ, на основе пространственной информации 195, 231, 741, 742, присвоение приоритета передаче по различным направлениям сформированной диаграммы направленности установлено так, что полученный предпочтительный сектор 310 указывает в прямом направлении движения 742 UE 130, покрывая все возможные пути отражения сигналов, отправленных узлом 122 доступа и узлом 123 доступа. В этом отношении следует отметить, что иллюстрация на фиг. 7 представляет собой проекцию в двух измерениях и что, как объяснялось выше, предпочтительный сектор 310 может определять трехмерный телесный угол в окружении UE 130.
Спустя некоторое время, UE 130 достигает позиции ʺBʺ. В позиции ʺBʺ, UE 130 переместилось в направлении трехстороннего пересечения коридора (показано в центре на фиг. 7). Ввиду этого, временная характеристика присвоения приоритета различным направлениям сформированной диаграммы направленности адаптируется таким образом, что предпочтительный сектор 310 расширяется; это делается для учета всех возможных углов приема сигнализации передачи обслуживания, отправленной узлом 122 доступа и узлом 123 доступа.
Уже в позиции ʺBʺ, UE 130 изменяет свою ориентацию 231 так, что оно поворачивается в направлении, в котором расположен узел 123 доступа. Ввиду этого, передача обслуживания от узла 121 доступа к узлу 123 доступа может быть предпочтительнее передачи обслуживания от узла 121 доступа к узлу 122 доступа, поскольку более вероятно, что UE 130 продолжает двигаться в направлении узла 123 доступа. Поэтому, в позиции ʺCʺ, где на основании движения 742 UE 130 подтверждается, что UE 130 движется в направлении узла 123 доступа, предпочтительный сектор 310 сужается, чтобы избирательным образом покрывать все возможные углы приема сигнализации управления передачей обслуживания, отправленной узлом 123 доступа.
Следует отметить, что в вышеописанной иллюстрации, предпочтительный сектор 310 был определен на основе предположения, что отражение сигнализации управления передачей обслуживания, принимаемое посредством UE 130 с заднего направления относительно движения 742, менее вероятно по сравнению с приемом сигнализации управления передачей обслуживания под углами, центрированными вокруг прямого направления движения 742. При необходимости также можно надлежащим образом установить приоритетность передач сформированной диаграммы направленности в секторе 250 сканирования, так что определяются два или более, например, неперекрывающихся предпочтительных секторов 310.
Как упомянуто выше, распределение логики определения приоритетности множества направлений сформированной диаграммы направленности может гибко смещаться между UE 130 и сетью 100. На фиг. 8 проиллюстрирована блок-схема способа в соответствии с различными вариантами осуществления, где присвоение приоритета множеству направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности выполняется посредством UE 130. В сценарии согласно фиг. 8, присвоение приоритета направлениям сформированной диаграммы направленности приемника используется для поиска релевантной информации передачи обслуживания.
На этапе 801, процедура запускается управляющим сообщением, принятым от сети 100. Это управляющее сообщение не обязательно должно указывать, например, предпочтительное пространственное направление 310 или другие параметры, которые позволяют UE 130 определять временную характеристику, обеспечивающую присвоение приоритета.
В другом сценарии, процедура может запускаться сбоем канала связи, то есть, тем, что UE 130 не принимает явного управляющего сообщения из сети 100, но обнаруживает, что текущий канал связи ухудшен или потерян; тогда потребуется или будет предпочтительной передача обслуживания к другим узлам 122, 123 доступа.
На этапе 802, UE 130 определяет пространственную информацию 195, 231, 741, 742. Пространственная информация включает в себя положение 741 UE 130, ориентацию 231 UE 130, направление движения 742 UE 130 и т.д. Как правило, различные сценарии возможны, чтобы определять по меньшей мере части пространственной информации 195, 231, 741, 742. Например, UE 130 может собирать данные и/или выполнять требуемые измерения на основе внутренних датчиков; например, гироскоп может быть использован для определения ориентации 231; например, датчик системы глобального позиционирования (GPS) может быть использован для определения положения 741. В качестве альтернативы или дополнительно, UE 130 может отправлять соответствующее управляющее сообщение (запрос пространственной информации) в сеть 100, которое запрашивает сотовую сеть 100 предоставить по меньшей мере части пространственной информации. Затем UE 130 может принимать соответствующее управляющее сообщение (ответ пространственной информации), которое включает в себя по меньшей мере части пространственной информации. На этапе 802 могут использоваться методы объединения данных датчиков; например, пространственная информация 195, 231, 741, 742 из различных источников может собираться и объединяться для достижения лучшей оценки; здесь методы комбинирования измерений в соответствии с базовыми реализациями могут быть осуществлены для уменьшения неопределенностей в оценках.
На этапе 803 выполняется присвоение приоритета различным направлениям сформированной диаграммы направленности. Например, присвоение приоритета различным направлениям сформированной диаграммы направленности может быть осуществлено путем надлежащей установки частоты возникновения 300 и/или путем надлежащей установки временной последовательности 500. Например, на этапе 803, относительные вероятностные весовые коэффициенты могут быть установлены для различных направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности. Не требуется априорно устанавливать конкретную временную последовательность 500 на этапе 803, т.е. до выполнения свипирования луча.
На этапе 804 определяется ориентация 231 UE 130, если это еще не сделано, например, как часть этапа 802. Затем ориентация 231 используется для отыскания направления вверх и поворота UE 130 относительно, например, обслуживающего узла 121 доступа. В более общем случае, на этапе 804 может быть найдена действительная система отсчета, в которой могут быть заданы различные направления, такие как предпочтительное пространственное направление 310, сектор 250 сканирования, предпочтительный сектор 310 и различные направления 251, 252 сформированной диаграммы направленности. Например, вектор движения или вектор скорости могут быть выражены в определенной системе отсчета. Такая информация может быть использована для абсолютного ориентирования и упорядочения направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности с различными присвоенными приоритетами, то есть предпочтительного сектора 310.
При необходимости, также возможно, что используется обновленная информация об ориентации 231 UE 130 для преобразования таких свойств приоритетности, которые упомянуты выше, в локальную систему координат UE 130. В локальной системе координат, может стать возможным определять антенные веса для различных антенн антенной решетки UE 130 на этапе 804.
На этапе 805, сканирующий сектор 250 сканируется путем отправки и/или приема по множеству направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности. Например, в сценарии передачи обслуживания, UE может принимать сигнализацию управления передачей обслуживания, которая может отправляться в широковещательной передаче соответствующим узлом 122, 123 доступа. Как правило, возможно, что сканирование множества направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности выполняется последовательно или, по меньшей мере частично, в параллель; то есть, возможно, что передача происходит по меньшей мере параллельно по различным направлениям 251, 252, сформированной диаграммы направленности.
На этапе 806 проверяется, была ли успешно принята информация управления передачей обслуживания на этапе 805. Если информация управления передачей обслуживания была успешно принята, UE 130 может предпринять подготовительные действия для инициализации передачи обслуживания на этапе 807; такие действия могут выполняться в соответствии с различными опорными реализациями. Если, однако, сигнализация управления передачей обслуживания не была принята, этап 801 может быть выполнен заново, т.е. UE 130 может ожидать нового запроса из беспроводной сети 100 для повторной инициализации процедуры.
Как правило, возможно, что при свипировании луча на этапе 805 антенные веса корректируются в соответствии с этапом 804, например, если изменяется ориентация UE 130.
На фиг. 9 проиллюстрирована блок-схема последовательности операций способа в соответствии с различными вариантами осуществления, где по меньшей мере некоторые из параметров для присвоения приоритета передаче по множеству направлений сформированной диаграммы направленности в пространстве 250 поиска определяются сетью 100. Например, обслуживающий узел 121 доступа может быть сконфигурирован для определения параметров присвоения приоритета в зависимости от пространственной информации 195, 231, 741, 742 UE 130; альтернативно или дополнительно, другой сетевой узел, например сетевой узел, расположенный в базовой сети беспроводной сети 100, являющейся сотовой сетью, может выполнять соответствующие задачи. Затем соответствующая информация может быть отправлена как управляющее сообщение к UE 130. В простом сценарии, предпочтительное пространственное направление 310 явно указывается для UE 130; тогда UE 130 может создать временную характеристику после этого, например, посредством надлежащей установки временной последовательности 500 и/или частоты возникновения 300. Также возможно, что предпочтительное пространственное направление 310 неявно указывается для UE 130, например, путем непосредственного указания временной последовательности 500 и/или частоты возникновения 300.
Если беспроводная сеть 100 определяет предпочтительное пространственное направление 310, для указания предпочтительного пространственного направления обычно могут использоваться различные форматы. В простом варианте осуществления, предпочтительное пространственное направление 310 может быть задано вектором; вектор может быть определен в разных системах координат, например, по азимуту и углу места; может использоваться глобальная система отсчета, которая не зависит от ориентации 231 UE 130. Если предпочтительное пространственное направление 310 определяется с помощью предпочтительного сектора 310, можно задать угол раскрытия предпочтительного сектора 310. Следовательно, в различных вариантах осуществления может быть задано в общей сложности 3 числа с плавающей точкой на каждое предпочтительное пространственное направление 310. Для большего количества предпочтительных пространственных направлений 310 может быть предусмотрено соответствующее большее количество значений. Можно использовать базовые реализации методов сжатия для дальнейшего уменьшения служебной нагрузки сигнализации между беспроводной сетью 100 и UE 130; это может быть, в частности, справедливо для сценария, в котором логика для определения приоритетности находится, по меньшей мере частично, в беспроводной сети 100.
Возможно, что беспроводная сеть 100 указывает неявно или явно предпочтительное пространственное направление 310 в глобальной системе отсчета; тогда может потребоваться преобразование в локальную систему отсчета UE 130 на основе ориентации UE 130.
Например, возможно, что определение параметров присвоения приоритета зависит от местоположения и предыдущего опыта обслуживаемых UE в местоположении UE 130. В этом смысле методы самообучения могут быть реализованы для точного определения приоритетности. Предыдущие события передачи обслуживания могут быть приняты во внимание. В таком случае становится возможным определить предпочтительное пространственное направление 310, таким образом, что вероятность успешной передачи обслуживания увеличивается.
Также можно использовать различную пространственную информацию 195, 231, 741, 742, такую как положение 741, движение 742 и окружающая среда 195. На основе такой пространственной информации 195, 231, 741, 742 могут быть определены временная последовательность 500 и/или частота возникновения 300; альтернативно или дополнительно, беспроводная сеть 100 может определять только предпочтительное направление, отправлять соответствующее управляющее сообщение, которое указывает такие параметры для UE 130, так что UE может определять временную последовательность 500 и/или частоту возникновения 300. В любом случае, UE 130 может преобразовывать такие параметры из глобальной системы отсчета в локальную систему отсчета на основании своей ориентации 231. Подробности таких методов поясняются ниже со ссылкой на фиг. 9; здесь для простоты и в иллюстративных целях предполагается, что соответствующая функциональность реализована узлом 121 доступа, обслуживающим UE 130.
На этапе 901, узел 121 доступа определяет пространственную информацию 195, 231, 741, 742 UE 130. Например, узел 121 доступа может определять пространственную информацию 195, 231, 741, 742 на основе сетевых измерений позиционирования; например, движение 742 может быть определено как производная во времени в позиции 741. Альтернативно или дополнительно, узел 121 доступа может также принимать отчет о состоянии от UE 130, который, по меньшей мере частично, указывает пространственную информацию 195, 231, 741, 742.
На этапе 902, узел 121 доступа определяет предпочтительное пространственное направление 310 в зависимости от пространственной информации UE 130. Кроме того, возможно, что на этапе 902 узел 121 доступа также определяет конкретную приоритетность различных направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности; например, возможно, что узел 121 доступа определяет частоту возникновения 300 и/или временную последовательность 500.
Например, на этапе 902, позиция 741 UE 130, выраженная, например, в опорной системе координат, может использоваться вместе с локально доступной трехмерной картой окружающей среды 195 для оценки тех направлений в окружении UE 130, где наиболее вероятен прием информации управления передачей обслуживания UE 130. Это позволяет определить, будет ли, например, отражающая стена, возможно, отражать информацию управления передачей обслуживания, отправленную ближайшим узлом 122, 123 доступа, например, в широковещательной передаче. Из такой информации узел 121 доступа создает одно или несколько предпочтительных пространственных направлений 310, по которым для UE 130 будет более вероятно принимать сигнализацию управления передачей обслуживания.
Дополнительно или, альтернативно, на этапе 902, узел 121 доступа может учитывать историческую информацию (предысторию) о местоположениях UE и/или статистику поведения передачи обслуживания UE, такую как доля успешных результатов передачи обслуживания для UE в текущем местоположении. Таким образом, такая информация может относиться к предыдущим событиям передачи обслуживания. В частности, возможно принять во внимание предыдущие события передачи обслуживания, которые происходили в позициях, которые близки к текущей позиции UE 130.
Дополнительно или альтернативно, на этапе 902, узел 121 доступа может выбирать один или несколько доступных узлов 122, 123 доступа для передачи обслуживания из доступных узлов-кандидатов передачи обслуживания на основе вероятности того, что передача обслуживания к данному узлу 122, 123 доступа желательна/успешна. Например, на основе ориентации 231 и/или движения (предыстории пути/траектории, скорости и текущего направления движения) 742 UE 130, можно предсказать, где UE будет находиться в ближайшем будущем. Это может позволить отбросить некоторые из узлов 122, 123 доступа-кандидатов для передачи обслуживания, которые являются более удаленными или иным образом неподходящими для оцененной будущей позиции UE 130.
Дополнительно или альтернативно, на этапе 902, конус раскрыва предпочтительного сектора 310 может зависеть от скорости движения 742 UE 130. Например, для больших (меньших) скоростей движения 742 UE 130 может быть выбран конус меньшего (большего) раскрыва предпочтительного сектора 310.
Должно быть понятно, что одним или несколькими методами, поясненными выше, может быть определено одно или несколько предпочтительных пространственных направлений 310.
Затем, на этапе 903, управляющее сообщение, предлагающее UE 130 последовательно выполнять передачу по множеству направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности, отправляется узлом 121 доступа. Управляющее сообщение может указывать предпочтительное пространственное направление 310; если приоритетность различных направлений 251, 252 сформированной диаграммы направленности была определена с большей детализацией на этапе 902, то соответствующая информация может быть включена в управляющее сообщение, такая информация может неявно указывать предпочтительное пространственное направление 310.
На этапе 904, например, на основе данных внутренних датчиков, UE 130 определяет свою ориентацию 231. Это позволяет преобразовать информацию, принятую как часть управляющего сообщения на этапе 903, в локальную систему отсчета. Например, на этапе 904, UE 130 может преобразовать предпочтительное пространственное направление 310 в локальную систему координат в зависимости от своей ориентации 231. В локальной системе координат, может стать возможным определять антенные веса различных антенн антенной решетки UE 130 на этапе 904.
Этапы 905-907 соответствуют этапам 805-807.
В таком сценарии, информация об окружающей среде 195 может учитываться узлом 121 доступа; в частности, по сравнению со сценарием, в котором соответствующая логика определения приоритетности находится в UE 130, может не потребоваться предоставлять соответственно сложные данные об окружающей среде 195 в UE 130. Таким образом, может не потребоваться обеспечивать сравнительно большие вычислительные ресурсы в UE 130.
Со ссылкой на фиг. 10, сканирование окружения UE 130 на этапах 805 и 905 проиллюстрировано более подробно. В принципе, как упомянуто выше, свипирование луча может использовать ПОДХОД СКАНИРОВАНИЯ 1 и/или ПОДХОД СКАНИРОВАНИЯ 2, как обсуждалось выше; т.е. свипирование луча может использовать временную последовательность 500 и/или изменяющуюся частоту возникновения 300 путем реализации вероятностных весов.
На этапе 1001 выбирается текущее направление сформированной диаграммы направленности, которое находится внутри сектора 250 сканирования. Здесь выбор может быть основан на временной последовательности 500 и/или вероятностных весах.
На этапе 1002, UE 130 отправляет и/или принимает сигналы в текущем направлении с использованием соответствующих антенных весов; т.е. на этапе 1002 используется направленный луч, определяющий текущие направления сформированной диаграммы направленности.
На этапе 1003 проверяется, обнаружила ли передача и/или прием сигналов на этапе 1002 узел 122, 123 доступа, отличный от обслуживающего узла 121 доступа; если это так, цикл прерывается, и могут быть предприняты подготовительные действия для передачи обслуживания. Если это не так, то на этапе 1004 проверяется, доступно ли для сканирования другое направление сформированной диаграммы направленности; если это так, то другое направление сформированной диаграммы направленности, подлежащее сканированию, выбирается в качестве текущего направления сформированной диаграммы направленности на этапе 1001.
В противном случае - то есть, если просканировано все пространство 250 поиска, - на этапе 1005 проверяется, должна ли выполняться дальнейшая итерация сканирования. Например, некоторый параметр может задавать, сколько итераций должно выполняться на этапе 1005. Если требуется дальнейшая итерация, то пространство 250 поиска сканируется заново.
Как упоминалось выше, некоторая частота возникновения 300 может быть реализована с помощью вероятностных весов. На фиг. 11 проиллюстрирован вариант осуществления, где вероятностные веса 1100 приведены в качестве примера для сравнительно широкого предпочтительного сектора 310. На фиг. 11 показаны вероятностные веса 1100 для разных дискретных углов; учитывая, что различные углы пронумерованы индексами (j, k), вероятностные веса 1100 могут быть получены с помощью следующего уравнения:
(1)
где (J, K) определяет угол, в котором UE 130 перемещается, например, по азимуту и углу места для этого направления, и ν - коэффициент скорости, который равен единице для статического UE 130 и который увеличивается с увеличением скорости. Как видно из уравнения (1), в случае статического UE, частота возникновения 300, соответственно, вероятностные веса 1100 равны для всех направлений в окружении UE. Фиг. 11 является примером сетки углов 5×5, где уравнение (1) применяется с коэффициентом скорости ν=2. На фиг. 12 приведен соответствующий пример при ν=4. Здесь центр (j, k)=(3, 3) с вероятностным весом 1100=1,0 является предпочтительным пространственным направлением, которое ориентировано параллельно направлению движения 742 UE 130. На фиг. 11 и 12, столбцы указывают горизонтальные углы относительно предпочтительного направления; строки указывают вертикальный угол относительно предпочтительного направления. Как видно из сравнения фиг. 11 и 12, при коэффициенте скорости 2 (фиг. 11) направление, следующее за предпочтительным направлением 310, взвешивается с коэффициентом 0,5, т.е. частота возникновения 300 соответствующего направления сформированной диаграммы направленности составляет половину частоты возникновения 300 направления сформированной диаграммы направленности, которое ориентировано вдоль предпочтительного направления 310.
Как упомянуто выше, в разных сценариях вероятностные веса 1100 могут использоваться разными способами. В одном сценарии, выбор следующего направлении сформированной диаграммы направленности основан на вероятностных весах 1100 посредством процесса случайного выбора, где вероятность выбора конкретного направления сформированной диаграммы направленности пропорциональна его вероятностному весу 1100. В другом сценарии, вводится глубина запрета M; т.е. некоторое направление сформированной диаграммы направленности не может быть выбрано для передачи, если оно было выбрано ранее, и М дальнейших направлений сформированной диаграммы направленности не были выбраны с тех пор; например, рассмотрим следующий сценарий, где M=3: выбор луча (j, k)=(3, 3), (2, 3), (4, 4), (3, 3) не будет разрешен, поскольку они должны быть по меньшей мере передачей по М=3 дальнейшим направлениям сформированной диаграммы направленности, прежде чем (j, k)=(3, 3) будет повторно выбрано. Как можно видеть, в таком сценарии временная характеристика передачи в направлении сформированной диаграммы направленности зависит от предыстории передач. Такие методы позволяют однородно и быстро сканировать все пространство 250 поиска; может быть облегчено быстрое обнаружение узлов 122, 123 доступа.
На фиг. 13 показана диаграмма сигнализации в соответствии с различными вариантами осуществления. В сценарии, показанном на фиг. 13, UE 130 соединено с обслуживающим узлом 121 доступа. Подготавливается передача обслуживания от обслуживающего узла 121 доступа к узлу 122 доступа. Для этого узел 122 доступа периодически передает сигналы A1, A5, A6 временной синхронизации в широковещательной передаче.
На этапе A2, от узла 121 доступа к UE 130 отправляется сообщение запуска. Сообщение запуска предлагает UE 130 последовательно осуществлять прием по множеству направлений сформированной диаграммы направленности, чтобы обнаружить узел 122 доступа.
В зависимости от распределения логики между UE 130 и узлом 121 доступа, возможно, что сообщение запуска, обмен которым производится между узлом 121 доступа и UE 130, содержит дополнительную информацию помимо запроса инициировать обнаружение узла доступа. Например, возможно, что сообщение запуска дополнительно указывает предпочтительное пространственное направление 310. На основе предпочтительного пространственного направления 310, UE 130 может присваивать приоритет передаче в первом направлении 251 сформированной диаграммы направленности, которое совпадает с предпочтительным пространственным направлением 310, над передачей во втором направлении 252 сформированной диаграммы направленности. В различных сценариях также возможно, что в сообщение запуска включена еще дополнительная информация, касающаяся присвоения приоритета передаче по различным направлениям сформированной диаграммы направленности. Например, возможно, что сообщение запуска дополнительно включает в себя временную последовательность 500 и/или частоту возникновения 300 различных направлений сформированной диаграммы направленности. Например, сообщение запуска может альтернативно или дополнительно включать в себя такие параметры, как предопределенные правила для того, чтобы установить временную последовательность 500; вероятностные веса 1100; углы раскрыва предпочтительного сектора 310. Такая информация по меньшей мере неявно указывает предпочтительное пространственное направление 310.
В частности, в сценарии, когда значительные части логики решения для присвоения приоритета находятся в UE 130, может быть желательным, чтобы сообщение запуска, обмен которым производится между узлом 121 доступа и UE 130, включало в себя указание по меньшей мере части пространственной информации 195, 231, 741, 742 UE 130. Например, в этом отношении узел 121 доступа может определять положение 741 UE 130 и/или движение 741 UE 130 из сетевой функциональности позиционирования, которая основана, например, на триангуляции и т.п. Кроме того, узел 121 доступа может обращаться к базе данных, которая включает в себя информацию об окружающей среде 195 UE 130. Здесь геометрия/топология окружающей среды 195 может быть сохранена в двумерной или трехмерной форме.
На этапе А3, UE 130 определяет свою ориентацию 231 и дополнительно определяет антенные веса на основе ориентации 231. Антенные веса определяются для множества направлений сформированной диаграммы направленности, так что передача в первом направлении 251 сформированной диаграммы направленности имеет приоритет над передачей во втором направлении 252 сформированной диаграммы направленности.
Затем инициируется сканирование, соответственно, свипирование луча 1300 различных направлений сформированной диаграммы направленности в пределах диапазона 250 сканирования. Следует понимать, что во время свипирования луча 1300 возможно, что UE 130 продолжает посылать данные в узел 121 доступа, как указано на этапе A4. Кроме того, антенные веса могут корректироваться во время свипирования 1300 луча.
Как можно видеть, сигнал синхронизации широковещательно передается узлом 122 доступа во время упомянутого сканирования 1300 на этапе A5. Однако в момент времени, когда узел 120 доступа посылает сигнал синхронизации А5, UE 113 осуществляет прием по другим направлениям сформированной диаграммы направленности; следовательно, сигнал синхронизации А5 не принимается посредством UE 130.
Однако сигнал синхронизации A6 успешно принимается посредством UE 130; сканирование 1300 затем прерывается и инициируется подготовка к передаче обслуживания. Это может включать в себя отправку запроса А7 передачи обслуживания от UE 130 в обслуживающий узел 121 доступа, который затем отправляет команду передачи обслуживания к узлу 122 доступа и к UE 130, A8. Затем выполняется передача обслуживания, и данные A9 отправляются от UE 130 и принимаются узлом 122 доступа.
На фиг. 14 UE 130 проиллюстрировано более подробно. В принципе, UE может реализовывать функциональность терминала и/или функциональность ретранслятора.
UE 130 содержит процессор 130-1, который связан с энергонезависимой памятью 130-3 и с интерфейсом 130-2. Как можно видеть из фиг. 14, интерфейс 130-2 содержит четыре антенны антенной решетки 130-2a. Может быть предусмотрено большее или меньшее количество антенн антенной решетки 130-2a. Кроме того, UE 130 содержит датчик 130-4, который сконфигурирован для предоставления измеренных данных, указывающих по меньшей мере части пространственной информации 195, 231, 741, 742 UE 130. Например, датчик 130-4 может быть GPS датчиком, гироскопом, акселерометром, камерой и т.д. UE 130 дополнительно содержит человеко-машинный интерфейс (HMI) 130-5. HMI 130-5 может содержать клавиатуру, мышь, сенсорный экран, речевой ввод, речевой вывод, одну или несколько кнопок, ручки и т.д.
Например, в памяти 130-3 могут храниться управляющие инструкции, которые, при исполнении процессором 130-1, побуждают процессор 130-1 выполнять методы определения ориентации 231 UE 130, формирования диаграммы направленности, свипирования луча, определения предпочтительного пространственного направления/предпочтительного сектора 310, присвоения приоритета передаче по некоторым направлениям сформированной диаграммы направленности во время свипирования, определения антенных весов, определения временной последовательности 500 и/или определения частоты возникновения 300, возможно, на основе вероятностных весов, как объяснялось выше.
Например, управляющие инструкции могут быть сохранены в памяти 130-3 и, при исполнении процессором 130-1, побуждают процессор 130-1 выполнять методы ретрансляции. В таком сценарии, возможно, что UE 130 реализует функциональность ретрансляции, то есть пересылает данные к и от дополнительных UE от и к одному из узлов 121-123 доступа. Здесь UE 130 может действовать в качестве прокси. Таким образом, можно расширить зону покрытия беспроводной сети 100.
На фиг. 15 показан узел 121-123 доступа. Узел 121-123 доступа содержит процессор 121-1, интерфейс 121-2, энергонезависимую память 121-3 и HMI 121-5.
Например, интерфейс 130-2 UE 130 (см. фиг. 14) может быть сконфигурирован, чтобы отправлять данные к интерфейсу 121-2 узла 121-123 доступа по радиоинтерфейсу 190 беспроводной сети 100. Такое направление передачи обычно называется передачей восходящей линии связи. Кроме того, интерфейс 130-2 UE 130 может быть сконфигурирован, чтобы принимать данные от интерфейса 121-2 узла 121-112 доступа по радиоинтерфейсу 190 беспроводной сети 100. Такое направление передачи обычно называется передачей нисходящей линии связи. Кроме того, связь от устройства к устройству (D2D) может быть реализована там, где интерфейс 130-2 сконфигурирован, чтобы отправлять данные к другому UE, и/или сконфигурирован, чтобы принимать данные от другого UE.
Вновь со ссылкой на фиг. 15, память 121-3 может хранить управляющие инструкции, которые, при исполнении процессором 121-1, побуждают процессор 121-1 выполнять методы определения по меньшей мере частей пространственной информации 195, 231, 741, 742 UE 130, определения предпочтительного пространственного направления/предпочтительного сектора 310, определения приоритетности передачи при свипировании луча посредством UE 130, определения временной последовательности 500 и/или определения частоты возникновения 300, возможно, основанного на вероятностных весах, как было объяснено выше.
Например, в памяти 130-3 могут храниться управляющие инструкции, которые, при исполнении процессором 130-1, побуждают процессор 130-1 UE 130 выполнять способ, как проиллюстрировано блок-схемой последовательности операций на фиг. 16. Опционально, сначала определяется ориентация 231 UE 130, например, на основе измеренных данных от гироскопа (не показан на фиг. 16). Альтернативно или дополнительно, пространственная информация принимается как часть управляющего сообщения от сети 100. Затем, на этапе 1601, на основе пространственной информации определяются антенные веса. Например, на каждое направление сформированной диаграммы направленности может быть определен набор антенных весов для всех антенн антенной решетки. Здесь может приниматься во внимание дополнительная информация, такая как предпочтительное пространственное направление 310, которое может быть определено посредством UE 130 и/или принято из беспроводной сети 100. На этапе 1602, антенная решетка 130-2a управляется для последовательной отправки и/или приема, то есть последовательного выполнения передачи по множеству направлений сформированной диаграммы направленности; передаче в первом направлении сформированной диаграммы направленности 251, которое может совпадать с предпочтительным пространственным направлением 310 или может быть расположено вблизи предпочтительного пространственного направления 310, может быть присвоен приоритет над передачей по другим направлениям сформированной диаграммы направленности.
Память 121-3 сетевого узла 121-123 может хранить управляющие инструкции, которые, при исполнении процессором 121-1, побуждают процессор 121-1 выполнять способ, как проиллюстрировано блок-схемой последовательности операций на фиг. 17. На этапе 1701, пространственная информация 195, 231, 741, 742 UE 130 определяется, например, на основе сетевой функциональности, включая информацию, получаемую из свойств радиоканала 190, например, уровень сигнала, сдвиги фаз и т.д. Могут использоваться методы триангуляции. Кроме того, может быть принят во внимание отчет о состоянии UE 130, который указывает по меньшей мере части пространственной информации 195, 231, 741, 742. Затем, на этапе 1702, определяется предпочтительное пространственное направление 310. Например, предпочтительное пространственное направление 310 может быть ориентировано от местоположения UE 130 к местоположению дополнительного узла 122, 123 доступа, на который может быть желательна передача обслуживания. На этапе 1702, возможно, что один или несколько дополнительных узлов 122, 123 доступа выбраны из множества узлов доступа-кандидатов на основе определенной пространственной информации 195, 231, 741, 742. Например, могут быть выбраны такие дополнительные узлы 122, 123 доступа, которые, вероятно, будут близки к оцениваемому перемещению UE 130 в ближайшем будущем.
Опционально, на этапе 1702, дополнительные свойства присвоения приоритета передаче по различным направлениям сформированной диаграммы направленности могут быть определены сетевым узлом, например, пространство 250 поиска, качественное или количественное свойство частоты возникновения 300 и/или временной последовательности 500 и т.д. Все такие свойства определяются на основе предпочтительного пространственного направления 310 и поэтому по меньшей мере неявно указывают предпочтительное пространственное направление 310.
На этапе 1703, к UE 130 отправляется соответствующее управляющее сообщение, которое неявно или явно указывает предпочтительное пространственное направление 310.
Как будет понятно из вышеизложенного, были проиллюстрированы методы, которые позволяют UE формировать диаграмму направленности. Формирование диаграммы направленности может применяться для отправки и/или приема сигналов. Формирование диаграммы направленности может быть оптимизировано на основе направлений, по которым ожидается успешная передача. Например, таким предпочтительным направлениям присваивается приоритет над другими направлениями. Присвоение приоритета может осуществляться на основе повышенной частоты возникновения и/или определенного расположения временной последовательности различных направлений сформированной диаграммы направленности. Опционально, предыстория выполнения формирования диаграммы направленности UE учитывается при присвоении приоритета передаче по различным направлениям сформированной диаграммы направленности.
Такие методы позволяют достичь различных эффектов: например, можно быстро обнаружить узел доступа путем присвоения приоритета таким направлениям сформированной диаграммы направленности, где узел доступа, вероятно, будет найден, над другими направлениями сформированной диаграммы направленности. Кроме того, путем надлежащей корректировки пространства поиска может быть обеспечена достаточная минимальная вероятность обнаружения узла доступа, даже если узел доступа не расположен на приоритетном направлении сформированной диаграммы направленности. Более того, сканирование при свипировании луча может происходить структурированным образом, обеспечивая тем самым быстрое сканирование всего пространства поиска.
Такие методы могут найти различное применение, например, в так называемых концепциях множественного входа/множественного выхода (MIMO). Здесь может быть обеспечена надежность передачи данных и/или сравнительно высокие скорости передачи данных.
Хотя изобретение было показано и описано для некоторых предпочтительных вариантов осуществления, эквиваленты и модификации могут выполняться специалистами в данной области техники на основе изучения и понимания настоящей спецификации. Настоящее изобретение включает все такие эквиваленты и модификации и ограничено только объемом прилагаемой формулы изобретения.