СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОЖЕСТВА НЕСУЩИХ
METHODS AND DEVICE FOR TRANSMISSION USING MANY CARRIERS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системам связи и более конкретно к способам и устройствам, поддерживающим применение различных уровней использования ширины полосы частот с использованием одной или нескольких конфигураций сот.
Уровень техники
Развертывание систем связи может быть очень дорогостоящим процессом. Ширина полосы частот для беспроводной связи стала очень дорогим товаром. Аппаратура, используемая системой, также относительно дорогая. Один подход к развертыванию системы связи заключается в развертывании сот, использующих одинаковое количество несущих частот и одну и ту же ширину полосы в каждой соте с самого запуска системы. Это значит, что отдельные соты могут разворачиваться с момента создания системы в той конфигурации, которая запланирована для полного использования ширины полосы в системе в конечном итоге.
Предположим, например, что оператор имеет некоторый широкополосный спектр. Традиционно у оператора имеется два варианта развертывания системы связи. При первом варианте оператор использует весь широкополосный спектр, например в каждом секторе каждой соты, с самого начала. При этом все терминалы должны быть способны обрабатывать сигналы во всем широкополосном канале, что повышает стоимость терминалов и увеличивает энергопотребление аккумуляторов. При втором варианте широкополосный спектр делится на множество несущих. Поскольку обычно количество абонентов вначале относительно небольшое, оператор сначала развертывает систему связи только на первой несущей, например в каждом секторе каждой соты, и оставляет другие несущие неиспользуемыми. Позже, когда количество абонентов увеличится и первая несущая переполнится, оператор развертывает систему на второй несущей. Эта процедура может повторяться до тех пор, пока в конечном итоге не будут использоваться все несущие. Проблема такого подхода состоит в том, что когда первая несущая является единственной используемой несущей, на ней может быть значительное количество помех (что ограничивает пропускную способность сектора), тогда как остальные несущие совершенно незаняты.
К сожалению, в начале развертывания системы количество абонентов обычно бывает относительно небольшим. Поэтому ширина полосы частот используется недостаточно. Изменение количества несущих и/или несущих частот в соте в течение времени может создавать проблемы для более старых беспроводных терминалов (БТ, WT), которые не были предназначены для работы на вновь развертываемых несущих частотах. Поэтому во многих случаях развертывания поставщики услуг связи решают использовать всю полосу частот, выделенную системе, с самого начала развертывания. Это часто делает первоначальное развертывание беспроводных систем связи относительно дорогим и неэффективным с точки зрения первоначального использования ширины полосы частот.
Существуют различные типы беспроводных систем связи. Проблемы развертывания и недостаточного использования ширины полосы в системах беспроводной связи обычно связаны с конкретным методом связи, применяемым в данной системе.
rd
Некоторые системы связи используют сигналы с расширенным спектром, а другие системы, например узкополосные системы, его не используют. В работе J.Proakis "Digital Communications" (3 edition, p.695) дано следующее определение сигналов с расширенным спектром "Характерной чертой сигналов с расширенным спектром, используемых для передачи цифровой информации, является то, что их ширина полосы W намного больше, чем скорость передачи информации R в бит/с. То есть, коэффициент расширения ширины полосы Be=W/R для сигнала с расширенным спектром намного больше единицы".
В системе связи, чтобы противостоять ошибкам в канале связи, информационные биты обычно передаются в виде блоков закодированных битов, причем каждый блок является минимальным элементом канального кодирования. Если же канальное кодирование не выполняется, то блоком можно считать каждый информационный бит.
Двумя типичными сигналами с расширением спектра являются сигнал системы множественного доступа с кодовым разделением с прямой последовательностью (DS-CDMA) и сигнал системы ортогонального частотного уплотнения со скачкообразной перестройкой частоты (OFDM). В сигнале DS-CDMA кодированный бит любого кодированного блока передается как последовательность чипов (элементарных сигналов), причем длительность чипа намного меньше длительности одного бита. Допустим, что бит имеет длительность в N раз больше, чем чип, тогда коэффициент расширения ширины полосы, или коэффициент расширения, равен N.
Рассмотрим два способа передачи блока кодированных битов в системе OFDM, проиллюстрированных на фиг.1 и 2. На фиг.1 представлен график 100, на вертикальной оси 102 которого изображено 100 тонов относительно времени на горизонтальной оси 104. Каждый тон представляет сегмент ширины полосы в частотной области. Ресурс эфирной линии связи представлен сеткой 106, содержащей 120 квадратов, каждый из которых представляет один тон за один интервал времени. Сетка 106 показывает 10 разных тонов в 12 интервалах времени. При первом способе, проиллюстрированном на фиг.1, кодированные биты блока передаются с использованием минимального количества тонов. На фиг.1 постоянно используются одни и те же два тона 108, 110. Первый блок кодированных битов 112, представленный 12 квадратами с диагональной штриховкой, использует тоны 108,110 во время первого сегмента 116 времени. Второй блок кодированных битов 114, представленный 12 квадратами с точечной штриховкой, использует тоны 108, 110 во время второго сегмента 118 времени. В этом случае сигнал OFDM не является сигналом с расширенным спектром.
На фиг.2 представлен график, на котором показано 200 тонов на вертикальной оси 202 относительно времени на горизонтальной оси 204. Каждый тон представляет сегмент ширины полосы в частотной области. Ресурс эфирной линии связи представлен сеткой 206, содержащей 120 квадратов, каждый из которых представляет один тон на один интервал времени. Сетка 206 показывает 10 отдельных тонов: 208, 210, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226 на 12 интервалах времени 228, 230, 232, 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246, 248, 250. При использовании второго метода, проиллюстрированного на фиг.2, кодированные биты передаются с использованием скачкообразных тонов. Первый блок кодированных битов 252, представленный 12 квадратами с диагональной штриховкой, использует тона (208, 216) во время первого интервала времени 228, тона (212, 220) во время второго интервала времени 230, тона (216, 224) во время третьего интервала времени 232, тона (212, 220) во время четвертого интервала времени 234, тона (210, 218) во время пятого интервала времени 236 и тона (222, 226) во время шестого интервала времени 238. Второй блок кодированных битов 254, представленный 12 квадратами с точечной штриховкой, использует тона (214, 220) во время седьмого интервала времени 240, тона (208, 224) во время восьмого интервала времени 242, тона (216, 222) во время девятого интервала времени 244, тона (212, 218) во время десятого интервала времени 246, тона (210, 226) во время одиннадцатого интервала времени 248 и тона (214, 222) во время двенадцатого интервала времени 250. Как видно на фиг.2, в любой момент времени используется всего два тона. Однако в течение всего кодированного блока 252, 254 используется двенадцать тонов. В этом случае сигнал OFDM является сигналом с расширенным спектром.
Исходя из вышесказанного, понятно, что желательно иметь способ и устройство для реализации поэтапного развертывания системы связи. Кроме того, было бы желательным и полезным создать конфигурацию системы, обеспечивающую высокий уровень использования ширины полосы частот даже в том случае, если она построена из фаз, в которых используют различные объемы ширины полосы и/или различные количества несущих до достижения окончательной конфигурации системы.
Сущность изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача создания способов и устройства для развертывания системы связи, а также различных конфигураций системы, достигаемых на различных уровнях развертывания системы.
Согласно настоящему изобретению система может быть реализована с использованием сот, имеющих ряд различных конфигураций, которые обеспечивают различные уровни использования ширины полосы частот и/или пропускной способности.
Один вариант изобретения относится к развертыванию множества несущих в многосекторных сотах. На первоначальной стадии развертывания системы количество абонентов относительно небольшое. Согласно настоящему изобретению в каждом секторе данной соты используются не все несущие, хотя все несущие могут использоваться в различных секторах данной соты. В одном варианте развертывания с 3 несущими и 3 секторами в любой данной соте первая несущая используется в первом секторе, вторая несущая используется во втором секторе и третья несущая используется в третьем секторе. Предпочтительно, чтобы одна и та же схема использования несущих повторялась для множества сот, в которых секторы одной и той же или похожей ориентации используют одну и ту же несущую. Позже, когда количество абонентов возрастет, можно добавить дополнительные несущие в секторе, чтобы увеличить его пропускную способность. В варианте развертывания с 3 несущими и 3 секторами в любой данной соте первая и вторая несущие используются в первом секторе, вторая и третья несущие используются во втором секторе, и третья и первая несущие используются в третьем секторе. Позже, когда количество абонентов увеличится, все три несущие используются в каждом секторе.
Следует отметить, что описанная выше схема поэтапного развертывания может применяться в зависимости от пропускной способности, необходимой для локальных областей. То есть, использование несущих не обязательно должно быть одинаковым во всей сети. Например, после первоначальной стадии развертывания в соте А может возникнуть потребность в большей пропускной способности, и в этом секторе начнется добавление дополнительных несущих, в то же время в соте В не будет необходимости в значительном увеличении пропускной способности, и в ней сохранится первоначальное развертывание одной несущей на сектор. Кроме того, когда в данном секторе используется множество несущих, эти несущие могут использовать различные мощности. В одном варианте относительная разность мощностей (отношение) между несущими постоянная и известна пользователям. В одном варианте отношение мощностей составляет по меньшей мере 3 дБ.
Благодаря тому, что различные соты могут использовать разную величину ширины полосы, например, разное количество несущих, предложенные способы позволяют разворачивать систему постепенно. В начале можно разворачивать большое количество сот с низким использованием ширины полосы, например, с использованием одной несущей и соответствующей полосы частот. Со временем можно добавлять сотам возможность поддержки дополнительных несущих путем деления их на секторы и/или увеличения количества несущих, используемых в каждом секторе соты.
Таким образом, поставщик услуг связи не обязан во время первоначального развертывания начинать использовать всю ширину полосы, которая может быть выделена системе связи в конечном итоге. Ширина полосы, например, соответствующая несущим частотам, не используемым в одной или нескольких сотах, например, во время первоначального развертывания, может использоваться для предоставления других услуг, например, реализуемых с применением других стандартов связи, и это не окажет отрицательного воздействия на развертывание системы.
Согласно одному существенному признаку изобретения ширина полосы, предназначенная для системы, может быть разделена на множество полос частот. Например, полоса частот, предназначенная для использования системой, которая составляет 6 МГц или меньше, например 5 МГц, может быть разделена на 3 полосы частот. Одна из этих полос частот может с самого начала использоваться в сотах. Соты могут быть реализованы как односекторные или многосекторные соты с использованием вначале одной из полос частот. С увеличением потребности в отдельных секторах количество секторов на одну соту может увеличиваться, например, от 1 до 2 или 3. Эти секторы могут продолжать использовать ту же самую полосу частот. Для дальнейшего увеличения пропускной способности один или несколько секторов можно модифицировать для использования одной или нескольких дополнительных полос частот в дополнение к первой полосе частот.
БТ могут вначале разворачиваться с возможностью поддержки одной полосы частот, используемой во всей системе. При добавлении полос частот, если допустить, что каждая сота и/или сектор продолжает поддерживать первоначальную полосу частот, развернутые вначале БТ смогут работать в дополнительных секторах и/или секторах, которые были модернизированы для использования множества несущих частот, хотя они могут быть не способны использовать новые развернутые несущие частоты.
В некоторых, хотя и не во всех вариантах изобретения различным несущим назначаются различные уровни мощности передачи. В некоторых трехсекторных вариантах, которые особенно предпочтительны, каждый сектор поддерживает один и тот же набор из трех различных несущих частот, причем с каждой из различных несущих частот связана разная, не перекрывающаяся полоса частот. Для снижения риска помех и изменения положения границ секторов для различных несущих в одном конкретном трехсекторном варианте сигналы передаются на различных несущих с использованием различных уровней мощности, так что сигналы, передаваемые на каждой конкретной несущей, передаются с различным средним уровнем мощности в каждом секторе соты. Средний уровень мощности может представлять собой мощность за период времени, включающий в себя передачу множества символов, например, 1 секунда или 2 секунды в некоторых вариантах. В одном конкретном варианте используется передача сигналов OFDM. В таком варианте три полосы частот соответствуют трем различным несущим, каждая из которых включает в себя множество равномерно разнесенных тонов, и полосы частот являются смежными или разнесены на положительное целое кратное интервалов между тонами.
Чтобы облегчить работу мобильного узла в тех реализациях, в которых система содержит соты различного типа и которые используют различное количество несущих на один сектор, периодически передается информация о типе соты с использованием сигналов высокой мощности, которые иногда называют "сигналами-маяками". Эти сигналы высокой мощности могут быть узкочастотными, например иметь ширину одного тона, и могут передаваться на заранее выбранных частотах, при этом данная частота и/или периодичность тона используется для сообщения информации о передатчике, такой как информация о типе соты и/или сектора.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 изображает схему, иллюстрирующую примерную передачу кодированных блоков в системе OFDM с использованием сигналов без расширения спектра;
фиг.2 изображает схему, иллюстрирующую примерную передачу кодированных блоков в системе OFDM с использованием сигналов с расширенным спектром;
фиг.3 изображает схему, поясняющую способ расширения ширины полосы в сотовой системе связи, при котором ширина полосы, связанная с несущей, расширяется до более высокого уровня и используется везде по всей системе, согласно настоящему изобретению;
фиг.4 изображает схему, поясняющую способ расширения ширины полосы в примерной сотовой системе связи, при котором добавленная ширина полосы связана с дополнительной несущей, согласно настоящему изобретению;
фиг.5 изображает схему примерной, разбитой на секторы сотовой системы связи согласно настоящему изобретению и использования предложенных способов, причем данная примерная система хорошо подходит для поэтапного развертывания расширения ширины полосы;
фиг.6 иллюстрирует примерную базовую станцию, реализованную согласно настоящему изобретению и с использованием предложенных способов;
фиг.7 иллюстрирует примерный беспроводный терминал, реализованный согласно настоящему изобретению и с использованием предложенных способов;
фиг.8 иллюстрирует примерную многосотовую систему, в которой каждая сота содержит три сектора и в каждом секторе соты используются различные несущие частоты, согласно настоящему изобретению;
фиг.9 изображает примерную многосотовую систему, в которой каждая сота содержит три сектора, и иллюстрирует поэтапное развертывание увеличенной ширины полосы, причем различные несущие частоты используются в различной степени и с различными уровнями мощности в различных секторах соты системы, согласно настоящему изобретению;
фиг.10 изображает примерную многосотовую систему, в которой каждая сота содержит три сектора, и иллюстрирует уровень развертывания, при котором три несущие частоты, имеющие эквивалентную соответствующую ширины полосы, используются одновременно в каждом из секторов соты, причем с каждой из трех несущих в данном секторе связаны различные уровни мощности, согласно настоящему изобретению;
фиг.11 иллюстрирует примерный способ передачи сигналов-маяков согласно настоящему изобретению, который может использоваться для передачи беспроводным терминалам информации, которую можно использовать для оценки выбора несущей, согласно настоящему изобретению;
1
2
3
фиг.12 иллюстрирует примерную трехсекторную соту, использующую три несущие частоты (f, f, f), причем каждая несущая использует отдельную ширину полосы (ШП, BW) 1,25 МГц в системе 5 МГц, примерный беспроводный терминал, принимающий сигналы-маяки, примерную таблицу, связывающую уровни мощности передачи с несущими, и примерную таблицу сравнительного прогнозирования для вычисления ожидаемых отношений сигнал-шум, согласно настоящему изобретению;
фиг.13 иллюстрирует примерную систему беспроводной связи, содержащую пять примерных сот, каждая из которых иллюстрирует различный уровень развертывания;
фиг.14 изображает схему, иллюстрирующую примерную передачу широковещательных сигналов конфигурации развертывания передатчика точки присоединения базовой станции;
фиг.15 изображает примерную справочную таблицу, которую может использовать беспроводный терминал для оценки широковещательных сигналов конфигурации развертывания базовой станции в примерном варианте, а также таблицу, содержащую примерные значения широковещательных сигналов конфигурации развертывания;
фиг.16 изображает другую примерную справочную таблицу, которую может использовать беспроводный терминал для оценки широковещательных сигналов конфигурации развертывания базовой станции в примерном варианте, а также таблицу, содержащую примерные значения широковещательных сигналов конфигурации развертывания;
фиг.17 иллюстрирует примерное разделение ширины полосы, включающей в себя 3 смежные полосы частот, каждая из которых соответствует различным несущим, согласно настоящему изобретению;
фиг.18 иллюстрирует примерное разделение ширины полосы, включающей в себя 3 смежные полосы частот, каждая из которых соответствует различным несущим, согласно настоящему изобретению;
фиг.19 иллюстрирует примерное разделение ширины полосы, включающей в себя 3 смежные полосы частот, каждая из которых соответствует различным несущим, согласно настоящему изобретению;
фиг.20 изображает примерную передачу сигналов OFDM, например передачу сигналов нисходящей линии связи в трех секторах одной и той же соты, и иллюстрирует синхронизацию между секторами согласно настоящему изобретению;
фиг.21 иллюстрирует примерный вариант мощности передачи сектора базовой станции для различных несущих, используемых в одном и том же секторе одной и той же соты, согласно настоящему изобретению;
фиг.22 иллюстрирует примерный вариант мощности передачи сектора базовой станции для различных несущих, используемых в одном и том же секторе одной и той же соты, согласно настоящему изобретению;
фиг.23 иллюстрирует примерную справочную таблицу, которая может храниться в беспроводном терминале и использоваться им для оценки принятой информации о типе соты по уровню развертывания;
фиг.24 представляет комбинацию фиг.24А и 24В, которые иллюстрируют способ функционирования беспроводного терминала, например мобильного узла, для выбора между несущими на основании принятого сигнала-маяка и информации об известных отношениях уровня мощности передачи нисходящей линии связи между несущими в секторе или соте;
фиг.25 изображает примерную систему, реализованную согласно настоящему изобретению, иллюстрирующую примерные базовые станции, объединенные в сеть, например ретрансляционную сеть.
Подробное описание изобретения
Соты могут содержать один или несколько секторов. Сота, не содержащая нескольких секторов, является односекторной сотой, т.е. она содержит один сектор. Сигналы обычно передаются секторным передатчиком с использованием несущей частоты и соответствующей полосы частот, например, одного или нескольких тонов, окружающих несущую частоту. Соты и/или секторы соты часто используют полосу частот, центрированную вокруг несущей частоты, используемой данным сектором или сотой.
Беспроводные терминалы, например мобильные узлы, осуществляющие связь с базовой станцией на данной несущей частоте и перемещающиеся по системе, должны принимать решение, когда им следует выполнять передачу обслуживания и переходить в новую соту и/или сектор.
В некоторых случаях после развертывания систем связи ширина полосы, предоставленная поставщику услуг связи, может измениться или стать недостаточной из-за повышения спроса на ширину полосы.
Существует потребность в способах и устройствах для обеспечения перехода системы беспроводной связи к более высокой пропускной способности ширины полосы. При этом желателен поэтапный переход, при котором не требуется модернизировать сразу всю систему. Также желательно, чтобы был предусмотрен по меньшей мере один или несколько способов, которые бы исключали необходимость в широкомасштабном изменении системы и позволяли поэтапное развертывание, при котором различные компоненты можно было бы постепенно переводить на разные этапы в течение времени по мере приобретения новых компонентов, увеличения абонентской базы операторов, роста потребности в дополнительной локализованной пропускной способности и/или потребности в данных у отдельных пользователей. Также желательно, чтобы поэтапное развертывание можно было осуществлять с существующими беспроводными терминалами в данной зоне, позволяя тем самым потребителям откладывать модернизацию до того времени, пока это не будет им удобно и/или необходимо. Также желательно, чтобы способы поэтапного развертывания не создавали больших уровней помех на границах сектора/соты и не приводили к излишнему расходу мощности аккумуляторов мобильного аппарата. Предпочтительно, чтобы способы и устройства, используемые для развертывания и доступа к увеличенной ширине полосы, эффективно обеспечивали беспроводные терминалы информацией для сравнения потенциальных уровней помех и/или нагрузки в различных сотах/секторах на имеющихся несущих частотах, и/или для принятия решений о передаче обслуживания на основании помех, нагрузки и/или необходимости.
0
0
Один подход заключается в том, чтобы изменить всю систему и развернуть увеличенную пропускную способность ширины полосы везде. На фиг.3 представлен пример такого развертывания. Фиг.3 изображает примерную систему 300, содержащую три базовые станции (БС) БС1 302, БС2 304, БС3 306. Каждая базовая станция (302, 304, 306) окружена сотой (сота 1 308, сота 2 310, сота 3 312), представляющей зону беспроводного обслуживания для соответствующей базовой станции. Каждая базовая станция 302, 304, 306 работает с использованием одной и той же ширины полосы. Схема 350 является примерной иллюстрацией изменения ширины полосы системы при модернизации системы 300. Горизонтальная ось 352 иллюстрирует частоту. Блок 354 иллюстрирует ширину полосы Х системы до модернизации, когда система 300 работает с использованием несущей частоты f 356, а блок 358 иллюстрирует ширину полосы Y после модернизации, когда система 300 работает с использованием несущей частоты f' 360, где Y>X. Беспроводные терминалы, например мобильные аппараты, которые могут перемещаться по всей системе 300, должны быть модифицированы для работы с использованием новой ширины полосы, когда ширина полосы увеличивается. Размер штрихпунктирных кругов (314, 316, 318) в сотах (308, 310, 312) показывает относительную мощность передачи несущей частоты в соответствующей соте, которая одинакова для всех сот (308, 310, 312) в примере на фиг.3. Одной из проблем такого похода к развертыванию является то, что во время изменения необходимо модифицировать каждый из компонентов системы, включая базовую станцию и беспроводные терминалы. Однако различные компоненты могут быть готовы или доступны в разное время. Такое широкомасштабное изменение может вызвать перерыв в обслуживании и быть неудобным для многих пользователей беспроводных терминалов, например, для тех, кому потребуется модернизировать беспроводные терминалы или покупать новые, чтобы продолжить работу в этой сети. Внесение изменений в беспроводные терминалы, чтобы перейти от использования несущей с полосой частот первого размера на использование второй несущей с полосой частот большего размера, может повлечь существенные изменения, например аппаратные изменения в РЧ части приемника БТ. Кроме того, такое изменение, требующее, чтобы каждый беспроводный терминал стал работать на большей ширине полосы, может привести к большему потреблению энергии аккумуляторов для данного пользователя. Во многих случаях конкретному пользователю может не требоваться высокая скорость передачи, и поэтому неэффективно тратить мощность аккумуляторов на работу на большей ШП, если первоначальная работа на меньшей ширине полосы может удовлетворить потребности данного пользователя. Кроме того, когда поставщик услуг связи переходит от возможностей, основанных на первой использованной полосе, к возможностям, основанным на большей полосе частот, сначала или в некоторых зонах может быть недостаточное количество абонентов, чтобы использовать или оправдать эти дополнительные возможности, и поэтому при таком массовом развертывании изменения, как было описано выше, преждевременно расходуются дополнительные затраты на инфраструктуру и без необходимости расходуется мощность аккумуляторов беспроводных терминалов.
1
1
Другой подход к добавлению увеличенной ширины полосы в системе заключается в поэтапном развертывании, при котором дополнительная несущая частота с той же самой шириной полосы добавляется ко всей системе при возникновении необходимости. На фиг.4 представлена схема 400, использованная для описания этого принципа. Фиг.4 изображает примерную систему 401, содержащую три базовые станции (402, 404, 406). Каждая базовая станция (402, 404, 406) окружена сотой (408, 410, 412), представляющей зону беспроводного обслуживания для соответствующей базовой станции. Каждая базовая станция (402, 406, 408) работает с использованием несущей частоты f 416. На фиг.1 пунктирная линия в легенде 414 показывает несущую частоту f 416 с шириной полосы Х 418. Размер пунктирных кругов (420, 422, 424) в сотах (408, 410, 412) показывает относительную мощность передачи несущей частоты
1
fв соответствующей соте, которая одинакова во всех сотах (408, 410, 412) примерной системы 401 на фиг.1.
2
1
1
2
2
2
1
Когда возрастает потребность, например увеличивается количество абонентов, может быть использована вторая несущая частота f 426 с ШП Х 428, представленная штрихпунктирной линией в легенде 430, которая не перекрывает первую несущую f сегмента 418 ШП в диапазоне частот 432 в каждой соте (408, 410, 412) системы. Примерная система 451 представляет такую модифицированную реализацию системы 401. В системе 451 каждая базовая станция (402', 404', 406') представляет модифицированную базовую станцию (402, 404, 406), которая поддерживает обе несущие частоты f 416 и f 426 в каждой соте (408, 410, 412). Размер штрихпунктирных кругов (434, 436, 438) в сотах (408, 410, 412) показывает относительную мощность передачи несущей частоты f в соответствующей соте, которая одинакова во всех сотах примерной системы 451 на фиг.4. Относительная мощность передачи несущей частоты f в каждой соответствующей соте (408, 410, 412), показанная размером кругов (434, 436, 438), эквивалентна или почти эквивалента относительной мощности передачи несущей частоты f в каждой соответствующей соте (408, 410, 412), как показано кругами (420, 422, 424), наложенными на круги (434, 436, 438). Недостаток такой стратегии развертывания заключается в том, что возрастет уровень помех, особенно в пограничных зонах (440, 442, 444), например зонах перекрытия между сотами, так как в каждой соте используется одна и та же ШП. Кроме того, при таком подходе скорости передачи данных могут значительно различаться в зависимости от местонахождения беспроводных терминалов в соте. Вблизи базовой станции будут поддерживаться высокие скорости передачи данных, а дальше от базовой станции только низкие скорости. Этот подход неудовлетворителен с точки зрения перспективы качества услуг, так как оператор не сможет гарантировать абонентам мобильных аппаратов высокую скорость.
На фиг.5 показана примерная система 500, реализованная согласно настоящему изобретению и использующая предложенные устройства и способы. Фиг.5 изображает несколько многосекторных сот (502, 504, 506), каждая из которых представляет беспроводную зону обслуживания для базовой станции (БС) (БС1 508, БС2 510, БС3 512) и каждая сота (502,504,506) содержит три сектора (сектор А, сектор В, сектор С). Сота 1 502 содержит сектор А 514, сектор В 516 и сектор С 518; сота 2 504 содержит сектор А 520, сектор В 522 и сектор С 524, и сота 3 506 содержит сектор А 526, сектор В 528 и сектор С 530. Беспроводные терминалы (БТ), например мобильные узлы (МУ), могут перемещаться по системе и осуществлять связь с равноправными узлами, например другими МУ, через беспроводную линию связи с БС. Примерные БТ (532, 534) в секторе А 514 соты 1 502 связаны с БС1 508 через беспроводные линии связи (533, 535), соответственно. Примерные БТ (536, 538) в секторе В 516 соты 1 502 связаны с БС1 508 через беспроводные линии связи (537, 539), соответственно. Примерные БТ (540, 542) в секторе С 518 соты 1 502 связаны с БС1 508 через беспроводные линии связи (541, 543), соответственно. Примерные БТ (544, 546) в секторе А 520 соты 2 504 связаны с БС2 510 через беспроводные линии связи (545, 547), соответственно. Примерные БТ (548, 555) в секторе В 522 соты 2 504 связаны с БС1 510 через беспроводные линии связи (549, 551), соответственно. Примерные БТ (552, 554) в секторе С 524 соты 2 504 связаны с БС2 510 через беспроводные линии связи (553, 555), соответственно. Примерные БТ (556, 558) в секторе А 526 соты 3 506 связаны с БС3 512 через беспроводные линии связи (557,559), соответственно. Примерные БТ (560, 562) в секторе В 528 соты 3 506 связаны с БС3 512 через беспроводные линии связи (561, 563), соответственно. Примерные БТ (564, 566) в секторе С 530 соты 3 506 связаны с БС3 512 через беспроводные линии связи (565,567), соответственно.
БС могут быть связаны между собой через сеть. На фиг.5 БС (508, 510, 512) связаны сетевыми линиями связи (570, 572, 574) с сетевым узлом 568. Этот сетевой узел может быть, например, маршрутизатором. Сетевой узел 568 также связан с другими сетевыми узлами, например с другой базовой станцией, узлом ААА, узлом домашнего агента и т.п., и Интернет сетевой линией связи 576. Сетевые линии связи 570, 572, 574, 576 могут быть, например, оптоволоконными кабелями.
Согласно настоящему изобретению различные соты (502, 504, 506) системы 500 могут поддерживать различные уровни множества несущих и различные уровни повторного использования частот, и система 500 хорошо подходит для поэтапного развертывания увеличения пропускной способности ширины полосы, например для перехода от системы 1,25 МГц к системе 5 МГц, где система 5 МГц может быть реализована с использованием 3 несущих, каждая из которых имеет соответствующую, неперекрывающуюся ШП 1,25 МГц. Частоту и/или фазу и время сигнала-маяка можно использовать для передачи информации, указывающей соту и/или сектор, из которого был передан данный сигнал-маяк. Передатчик каждого сектора базовой станции может передавать через периодические интервалы набор узких сигналов большой силы, иногда называемых сигналы-маяки. БТ, такие как МУ, могут работать на одной несущей полосе и принимать сигналы-маяки от множества сот/секторов/источников несущей частоты. МУ могут обрабатывать сигналы-маяки, делать замеры мощности и/или других качеств сигналов, прогнозировать отношение сигнал-шум (ОСШ) для каждого потенциального соединения и делать выбор передач обслуживания, используя принятую информацию. В то время как в некоторых вариантах используются сигналы-маяки, в других вариантах они не используются.
На фиг.6 показана примерная базовая станция (узел доступа) 600, реализованная согласно настоящему изобретению. Примерная базовая станция 600 может, например, соответствовать соте в примерной системе связи; эта базовая станция содержит передатчик для передачи сигналов OFDM с расширенным спектром в каждый сектор с использованием одной или нескольких несущих частот, используемых в секторе, в который передаются сигналы. В некоторых вариантах базовая станция 600 содержит один передатчик на сектор. В других вариантах базовая станция содержит один передатчик на сектор на несущую частоту, используемую для передачи сигналов нисходящей линии связи пользовательских данных внутри сектора. В таком варианте каждый передатчик может соответствовать потенциальной точке присоединения. Базовая станция на фиг.6 может служить детальным представлением любой базовой станции 508, 510, 512 системы, показанной на фиг.5. Базовая станция 600 содержит процессор 602, например ЦПУ, приемник 604, содержащий детектор 614, секторный передатчик 606, запоминающее устройство 610, интерфейс ввода/вывода данных 608, связанные между собой через шину 612, по которой различные элементы могут обмениваться данными и информацией. Приемник 604 подключен к секторной антенне 616 и может принимать сигналы от беспроводных терминалов 700 (см. фиг.7) в каждом из секторов, обслуживаемых базовой станцией 700. В некоторых вариантах приемник 604 является секторным приемником, например, одним приемником на сектор или одним приемником на сектор на одну несущую частоту. Секторный передатчик 606 содержит множество передатчиков: передатчик 618 сектора 1, передатчик 620 сектора N. Каждый секторный передатчик (618, 620) содержит кодер (622, 624) и подключен к антенне (626, 628), соответственно. Каждый секторный передатчик (618, 620) способен передавать сигналы нисходящей линии связи, например сигналы данных и сигналы управления, на множестве полос, например на трех отдельных полосах ШП 1,25 МГц в окне ШП 5 МГц, а также может передавать сигналы-маяки в каждой из полос согласно настоящему изобретению. Интерфейс 608 ввода-вывода данных базовой станции связывает базовую станцию 600 с другими сетевыми узлами, например с другими узлами доступа, маршрутизаторами, серверами ААА, узлами домашних агентов и Интернет. Запоминающее устройство 610 содержит программы 630 и данные/информацию 632. Процессор 602 исполняет программы 630 и использует данные/информацию 632 в запоминающем устройстве 610 для управления работой базовой станции 600, включая планирование пользователей на различных несущих частотах, с использованием различных уровней мощности, управления мощностью, управления синхронизацией, обменом данными, передачей сигналов и сигналами-маяками согласно настоящему изобретению.
Данные/информация 632 в запоминающем устройстве 610 включают в себя данные 646, например пользовательские данные, подлежащие передаче и приему беспроводными терминалами 700, секторную информацию 654, включающую в себя несущие частоты, связанные с каждым сектором, и уровни мощности передачи, связанные с каждой несущей частотой внутри сектора, множество информации о несущих частотах (информация 650 о несущей 1, информация 652 о несущей N), информацию 656 о сигналах-маяках и широковещательную информацию 657 о конфигурации развертывания. Информация о несущей частоте (650, 652) содержит, например, такую информацию, как частота несущей и связанная с нею ширина полосы. Информация 656 о сигналах-маяках включает в себя информацию о тоне, например информацию, связывающую сигналы-маяки в каждом секторе с конкретными частотами и несущими, и последовательность моментов времени, связанную с передачей сигналов-маяков. Данные/информация 632 в запоминающем устройстве 610 также содержит множество наборов 648 данных/информации БТ для каждого БТ: данные/информация 658 БТ 1, данные/информация 660 БТ N. Данные/информация 658 БТ1 включают в себя пользовательские данные на трассе от БТ 1 и к нему, идентификатор (ИД) терминала, связывающего БТ с базовой станцией, ИД сектора, идентифицирующий сектор, в котором в настоящее время находится БТ1, и информацию о несущей частоте, связывающую БТ1 с конкретной несущей частотой, используемой для передачи обычных сигналов.
Широковещательная информация 657 о конфигурации развертывания содержит информацию, идентифицирующую состояние секторных передатчиков точки присоединения базовой станции в таких терминах состояния развертывания, как информация, идентифицирующая сектор, тип развернутой соты из множества возможных типов развертываемых сот, информацию, указывающую какие несущие используются в каких секторах, и/или информацию, указывающую уровни мощности каждой из несущих, используемых в каждом из секторов. Широковещательная информация 657 о конфигурации развертывания также включает в себя информацию, структурированную в сообщениях, которые должны посылаться как широковещательные сообщения, например, периодически, для передачи состояния развертывания базовой станции.
Запоминающее устройство 610 базовой станции хранит коммуникационные программы 634 и программы 636 управления базовой станцией. Коммуникационные программы 634 могут реализовывать различные протоколы связи, используемые базовой станцией 600. Программы 636 управления базовой станцией включают в себя модуль-планировщик 638, программы 640 передачи сигналов и программу 642 управления мощностью секторного передатчика. Программы 636 управления базовой станцией управляют работой базовой станции, включая планирование приемника(ов), передатчика(ов), передачу сигналов и передачу сигналов-маяков. Модуль-планировщик 638 используется для планирования эфирных ресурсов, например, ширины полосы в течение времени для передач восходящей и нисходящей линий связи для беспроводных терминалов 700. Программы 640 передачи сигналов управляют приемником(ами), декодером(ами), передатчиком(ами), кодером(ами), обычной генерацией сигналов, скачкообразной передачей данных и управляющего тона и приемом сигналов. Программы 640 передачи сигналов включают в себя программу 644 передачи сигналов-маяков и модуль 645 вещания конфигурации развертывания. Программа 644 передачи сигналов-маяков использует информацию 656 о сигналах-маяках для управления формированием и передачей сигналов-маяков согласно настоящему изобретению. Сигналы-маяки можно передавать в каждый сектор на каждой из используемых полос несущей частоты. В различных вариантах различные секторы соты и секторы смежных сот поддерживают различное количество полос несущих частот в один и тот же момент времени. Это имеет место, например, в случае поэтапного развертывания дополнительных несущих частот согласно одному существенному признаку изобретения. Модуль 645 вещания конфигурации развертывания управляет формированием и передачей широковещательных сигналов, передающих информацию, которую могут использовать БТ 700 для идентификации состояния конфигурации базовой станции 600. Программа 642 управления мощностью секторного передатчика управляет мощностью передачи таким образом, что в каждом секторе сигналы данных нисходящей линии связи, использующие различные несущие частоты, передаются с различными регулируемыми уровнями мощности согласно настоящему изобретению.
На фиг.7 проиллюстрирован примерный беспроводный терминал (мобильный узел) 700, реализованный согласно настоящему изобретению. Беспроводный терминал 700 на фиг.7 может быть более детальным представлением любого БТ из числа БТ (532, 534, 536, 538, 540, 542, 544, 546, 548, 550, 552, 554, 556, 560, 562, 564, 566) системы 500 на фиг.5. Беспроводный терминал 700 содержит приемник 704, передатчик 706, процессор 702, например ЦПУ, пользовательские устройства 707 ввода/вывода данных и запоминающее устройство 708, связанные между собой шиной 711, через которую различные элементы могут обмениваться данными и информацией. Приемник 704, содержащий декодер 710, подключен к антенне 712, по которой беспроводный терминал 700 может принимать сигналы, включая сигналы-маяки, передаваемые из различных секторов различными базовыми станциями на одной и той же несущей частоте, согласно настоящему изобретению. Проиллюстрированный приемник 704 поддерживает множество несущих частот и может переключаться между различными полосами несущих частот, например тремя 1,25 МГц полосами несущих частот, поддерживаемыми в секторе или соте. Декодер 710 в приемнике 704 может декодировать обычные сигналы и использовать процессы кодирования с коррекцией ошибок для восстановления информации, которая была стерта или искажена сигналами-маяками. Передатчик 706 подключен к антенне 716 и может передавать сигналы и информацию базовым станциям 600, включая запросы на инициирование передачи обслуживания в другой сектор той же самой базовой станции с использованием той же самой или новой несущей частоту, запросы на инициирование передачи обслуживания на другую несущую частоту в том же самом секторе и запросы на инициирование передачи обслуживания на конкретный сектор и несущую частоту другой соты. Пользовательские устройства 707 ввода-вывода данных, например микрофон, клавиатура, мышь, видеокамера, динамик, дисплей и т.п., позволяют пользователю БТ 700 вводить пользовательские данные/информацию для равноправного узла и выводить пользовательские данные, принятые от равноправного узла в сеансе связи с БТ 700.
Запоминающее устройство 708 беспроводного терминала содержит программы 718 и информацию 720. Процессор 702 исполняет программы 718 и использует данные/информацию 720 в запоминающем устройстве 708 для управления работой беспроводного терминала 700, включая реализацию функций беспроводного терминала согласно настоящему изобретению.
Данные/информация 720 о беспроводном терминале содержат пользовательские данные 732, информацию 734 о пользователе/устройстве/сеансе/ресурсе, информацию 736 о мощности, информацию 738 об обнаруженных сигналах-маяках, информацию 740 о несущей частоте, информацию 742 о соте/секторе, информацию 744 ОСШ, принятую/обработанную информацию 746 о конфигурации развертывания и информацию 748 оценки сигнала развертывания базовой станции. Пользовательские данные 732 включают в себя данные, информацию и файлы, предназначенные для отправки из равноправного узла или приема равноправным узлом в сеансе связи с беспроводным терминалом 700.
Информация 734 о пользователе/устройстве/сеансе/ресурсе включает в себя информацию ИД терминала, информацию ИД базовой станции, информацию ИД сектора, информацию о выбранной несущей частоте, информацию о режиме и информацию об идентифицированном сигнале-маяке. Информация ИД терминала может представлять собой идентификатор, назначенный БТ базовой станцией, к которой подключен БТ, который идентифицирует данный беспроводный терминал для базовой станции. Информация ИД базовой станции может представлять собой, например, идентификатор соты, такой как значение наклона, связанное с базовой станцией и используемое в скачкообразных последовательностях. Информация ИД сектора включает в себя информацию, идентифицирующую ИД сектора секторного передатчика/приемника базовой станции, через который передаются обычные сигналы, и может соответствовать тому сектору соты, в котором находится данный беспроводный терминал. Информация о выбранной несущей частоте включает в себя информацию, идентифицирующую несущую, используемую БС для передачи сигналов данных нисходящей линии связи, например сигналов канала трафика. Информация режима идентифицирует, находится ли данный беспроводный терминал в режиме доступа/включения/ выключения/ожидания. Информация об идентифицированном сигнале-маяке может идентифицировать, какие сигналы-маяки были детектированы. Информация 734 о пользователе/устройстве/ресурсе может также включать в себя информацию, идентифицирующую равноправные узлы в сеансе связи с БТ 700, маршрутную информацию и/или эфирные ресурсы, например сегменты канала трафика восходящей и нисходящей линий связи, выделенные БТ 700.
Информация 736 о мощности может включать в себя информацию, связывающую набор частот каждого сектора, соты и несущую частоту с конкретными уровнями мощности передачи, и/или информацию, идентифицирующую отношение мощности передачи данных между различными несущими внутри одного и того же сектора соты, а также информацию, связывающую различные сигналы-маяки с различными уровнями мощности передачи. Информация 738 о детектированном сигнале-маяке может включать в себя информацию о каждом сигнале-маяке, который был принят и измерен, например ИД соты/сектора, принятый уровень мощности и несущую частоту, связанную с обычными сигналами в секторе, из которого был передан сигнал-маяк. Информация 738 о детектированном сигнале-маяке может также включать в себя информацию, содержащую сигналы-маяки, смежные с сигналом-маяком сектора для данного БТ, информацию, сравнивающую измеренные сигналы-маяки, и/или информацию, полученную из измеренных сигналов-маяков, для критериев передачи обслуживания. Информация 742 о соте/секторе может включать в себя информацию, используемую для построения скачкообразных последовательностей, применяемых в обработке, передаче и приеме данных, информации, сигналов управления и сигналов-маяков. Информация 740 о несущей частоте может включать в себя информацию, связывающую каждый сектор/соту базовых станций в системе связи с конкретными несущими частотами, сигналами-маяками и наборами тонов. Информация ОСШ 744 включает в себя информацию об отношении сигнал-шум, содержащую измеренное ОСШ для текущего канала трафика нисходящей линии связи (при соединении с текущей сотой/сектором/несущей частотой), используемое для приема сигналов трафика нисходящей линии связи, а также прогнозируемые ОСШ, которые будет испытывать БТ, если сигналы канала трафика нисходящей линии связи будут передаваться с использованием другого соединения с базовой станцией, например соединения с другой сотой, сектором и/или несущей частотой.
Принятая/обработанная информация 746 о конфигурации развертывания базовой станции включает в себя принятые широковещательные сообщения от передатчиков БС, передающих информацию, которую можно использовать для определения состояния развертывания соответствующего передатчика базовой станции, например, в зависимости от типа соты развертывания, частот, используемых в секторе, и/или уровней мощности, используемых в соответствии с несущими, развернутыми в данном секторе и/или соте. Принятая/обработанная информация 746 о конфигурации развертывания базовой станции также содержит информацию, определенную из принятых сообщений. Информация 748 об оценке сигнала развертывания содержит, например, такую информацию, как справочные таблицы, используемые при обработке принятых широковещательных сигналов конфигурации развертывания, для определения состояния и конфигурации развертывания точки присоединения сектора базовой станции.
Программы БТ 718 включают в себя коммуникационную программу 722 и программы 724 управления беспроводным терминалом. Коммуникационная программа 722 беспроводного терминала может реализовывать различные протоколы связи, используемые беспроводным терминалом 700. Программы 724 управления беспроводным терминалом выполняют функциональные операции управления беспроводным терминалом, включая управление мощностью, управление синхронизацией времени, управление передачей сигналов, обработку данных, ввод/вывод данных, функции, связанные с сигналами-маяками, выбор базовой станции/сектора/несущей частоты, а также функции запроса на передачу обслуживания, согласно настоящему изобретению. Программы 724 управления БТ включают в себя программы 726 передачи сигналов и программу 728 сравнительного прогнозирования соединения. Программы 726 передачи сигналов, использующие данные/информацию 720 в запоминающем устройстве 708, управляют работой приемника 704 и передатчика 706. Программы 726 передачи сигналов включают в себя программу 730 обнаружения сигнала-маяка и модуль 731 конфигурации развертывания. Программа 730 обнаружения сигнала-маяка обнаруживает и идентифицирует сигналы-маяки из различных сот и/или секторов, передаваемые на той же самой полосе несущей частоты, на которую настроен БТ 700 для приема обычных сигналов, сигналов канала трафика нисходящей линии связи. Программа 730 обнаружения сигнала-маяка также измеряет уровни мощности каждого из обнаруженных сигналов-маяков. Модуль 731 конфигурации развертывания принимает широковещательные сигналы от передатчиков БС, включая информацию о конфигурации развертывания, и использует хранящуюся в БС информацию для оценки сигнала развертывания, например справочную таблицу, чтобы определить конфигурацию развертывания соответствующего передатчика БС. Программа 728 сравнительного прогнозирования соединения использует информацию 738 о детектированном сигнале-маяке и известные отношения мощности, связанные с различными комбинациями соты/сектора/несущей частоты, для вычисления ожидаемых уровней силы сигнала, например для сигналов канала трафика нисходящей линии связи, как если бы БТ 700 был соединен с каждой имеющейся сотой/сектором/несущей частотой. Программа 728 сравнительного прогнозирования соединения использует вычисленную информацию о прогнозируемой силе сигнала для вычисления потенциальных ОСШ (отношениях сигнал-шум) для каждого соединения с возможной базовой станцией, имеющейся в данный момент. Затем программа 728 сравнительного прогнозирования соединения может принять решение, с какой сотой/сектором/несущей частотой установить соединение, и инициировать передачу сигналов с запросом на передачу обслуживания для соответствующей базовой станции.
1
2
3
1
2
3
1
2
3
На фиг.8 показана примерная система 800 беспроводной связи, содержащая три соты (сота 1 800, сота 2 804, сота 3 806), каждая из которых изображена сплошным кругом. Каждая сота (802, 804, 806) представляет собой зону беспроводного обслуживания базовой станцией (808, 810, 812), соответственно, расположенной в центре соты. Каждая сота (802, 804, 806) разделена на три сектора А, В и С. Сота 1 802 содержит сектор А 814, сектор В 816 и сектор С 818. Сота 2 804 содержит сектор А 820, сектор В 822 и сектор С 824. Сота 806 содержит сектор А 826, сектор В 828 и сектор С 830. Передатчики сектора А базовой станции используют несущую частоту f с шириной полосы, например, 1,25 МГц для передач от базовой станции беспроводным терминалам; передатчики сектора В базовой станции используют для передач несущую частоту f с шириной полосы 1,25 МГц; передатчики сектора С базовой станции используют несущую частоту f с шириной полосы 1,25 МГц для передач между базовой станцией и беспроводными терминалами. Несущая f показана пунктирной линией, показанной в легенде 832; несущая f показана штрихпунктирной линией в легенде 834, и несущая fпоказана штриховой линией в легенде 836. Радиус каждой линии (пунктирной, штрихпунктирной или штриховой) показывает мощность передачи, связанную с несущей в данном секторе. В примере на фиг.8 мощность в каждом секторе для данной несущей является одинаковой или почти одинаковой. В каждой соте (802, 804, 806) примерная общая имеющаяся ширины полосы 5 МГц разделена и включает в себя три не перекрывающиеся полосы, каждая из которых имеет различную несущую частоту. Эта схема повторяется во всех сотах системы 800, причем каждая сота ориентирована приблизительно в одном и том же направлении. В секторе А (814, 820, 826) сот (802, 804, 806) используется несущая частота f, как показано пунктирными линиями (838, 844, 850), соответственно. В секторе В (816, 822, 828) сот (802, 804, 806) используется несущая частота f, как показано штрихпунктирными линиями (840, 846, 852), соответственно. В секторе С (818, 824, 830) сот (802, 804, 806) используется несущая частота f, как показано штриховой линией (842, 848, 854), соответственно. Преимущество этого принципа использования имеющейся общей ШП 5 МГц состоит в том, что беспроводные терминалы, например, мобильные аппараты, могут обрабатывать полосу 1,25 МГц, и не требуется, чтобы они обрабатывали большую полосу 5 МГц в конкретный момент времени, как это происходит при скачкообразном изменении частоты по всей полосе 5МГц, используемом в сеансе связи. Полоса 1,25 МГц обычно достаточно велика для поддержки сигналов с расширенным спектром и скачкообразного изменения частоты в пределах относительно большого количества тонов, чтобы обеспечить достаточное разнесение сигналов. Деление общей ШП на отдельные полосы может привести к уменьшению энергопотребления аккумуляторов и увеличить тем самым время работы беспроводного терминала между зарядками аккумуляторов или их заменой, так как мобильные аппараты не должны совершать обработку и скачкообразную перестройку частоты во всей полосе 5 МГц во время конкретного сеанса связи. Еще одно преимущество этого принципа по сравнению с использованием одной и той же несущей в каждом секторе состоит в том, что уменьшаются помехи, так как на границах сот и секторов используются различные несущие частоты. Это может привести к более равномерной пропускной способности в секторах и сотах системы. Такая более равномерная пропускная способность может быть важной с точки зрения качества услуг и обеспечивать высокую скорость передачи данных, надежную по всей системе. Уменьшение помех на границах особенно важно в тех беспроводных системах передачи данных, в которых трафик пульсирует и имеется постоянная цепь сигналов управления, и которые должны достичь пользователя с наихудшими условиями в системе. В такой системе благодаря более низким уровням помех наихудшее ОСШ может быть не таким уж плохим, и поэтому расходы, связанные с достижением каждого пользователя, например с точки зрения требований мощности, будут меньше, чем при использовании других подходов. Этот принцип использования различных несущих частот в различных секторах также хорошо подходит для дальнейшего расширения при поэтапном постепенном развертывании по мере возникновения необходимости согласно настоящему изобретению.
1
2
3
1
2
3
На фиг.9 показана примерная система 900 беспроводной связи, содержащая три примерные соты (сота 1 902, сота 2 904, сота 3 906), каждая из которых показана сплошным кругом. Каждая сота (902, 904, 906) представляет зону беспроводного обслуживания для базовой станции (908, 910, 912), расположенной в центре соты (902, 904, 906), соответственно. Каждая сота (902, 904, 906) разделена на три сектора А, В и С. Сота 1 902 содержит сектор А 914, сектор В 916 и сектор С 918. Сота 2 904 содержит сектор А 920, сектор В 922 и сектор С 924. Сота 3 906 содержит сектор А 926, сектор В 928 и сектор С 930. Несущая f показана пунктирной линией, как в легенде 932, несущая f показана штрихпунктирной линией, как в легенде 934, несущая f показана штриховой линией, как в легенде 936. Каждая несущая частота f, f, f связана с сегментом ширины полосы 1,25МГц в имеющейся общей ШП 5МГц, причем эти сегменты ШП не перекрываются. Радиус каждой линии (пунктирной, штрихпунктирной или штриховой) показывает мощность передачи, связанную с несущей в данном секторе.
1
2
3
В первой соте 902 передатчик сектора А базовой станции использует несущую частоту f с высоким уровнем мощности (дуга 938) для передачи, например, сигналов трафика и управления нисходящей линии связи из базовой станции 908 в беспроводный терминал 700; передатчик сектора В базовой станции использует несущую частоту f с высоким уровнем мощности (дуга 940) для передачи данных; передатчик сектора С базовой станции использует несущую частоту fс высоким уровнем мощности (дуга 942) для передачи данных.
1
2
3
1
3
1
2
3
2
Во второй соте 904 передатчик сектора А базовой станции использует несущую частоту f с высоким уровнем мощности (дуга 944) для передачи, например, сигналов трафика и управления нисходящей линии связи из базовой станции 910 в беспроводный терминал 700; передатчик сектора В базовой станции использует несущую частоту fс высоким уровнем мощности (дуга 946), несущую fс промежуточным уровнем мощности (дуга 948) и несущую f с низким уровнем мощности (дуга 950) для передачи данных; передатчик сектора С базовой станции использует несущую частоту f с высоким уровнем мощности (дуга 952) и несущую частоту f с промежуточным уровнем мощности (дуга 954) для передачи данных. Несущие f и f не используются в секторе А 920 второй соты 904 для передачи данных. Несущая f не используется в секторе С 924 второй соты 904 для передачи данных.
1
2
3
2
3
1
3
1
2
В третьей соте 906 передатчик сектора А базовой станции использует несущую частоту (f, f, f) с высоким (дуга 956), промежуточным (дуга 958) и низким (дуга 960) уровнями мощности, соответственно, для передачи, например, сигналов каналов трафика и управления нисходящей линии связи от базовой станции 912 в беспроводные терминалы 700; передатчик сектора В базовой станции использует несущую частоту (f, f, f) с высоким (дуга 962), промежуточным (дуга 964) и низким (дуга 966) уровнями мощности, соответственно, для передачи, например, нисходящих сигналов каналов трафика и управления от базовой станции 912 беспроводным терминалам 700; передатчик сектора С базовой станции использует несущую частоту (f, f, f) с высоким (дуга 970), промежуточным (дуга 972), низким (дуга 974) уровнем мощности, соответственно, для передачи данных, например сигналов канала трафика и управления нисходящей линии связи от базовой станции 912 в беспроводные терминалы 700. Следовательно, в третьей соте 906 имеет место полное повторное использование частот. В первой соте 902 повторное использование частот составляет 1/3, и во второй соте 904 степень повторного использования частот составляет от 1/3 до 1.
На фиг.9 показаны различные уровни повторного использования частот по всей системе, которые могут представлять систему на промежуточном уровне развертывания согласно настоящему изобретению. Первая сота 902 может представлять область, в которой поддерживается небольшое количество абонентов, а третья сота 906 может представлять область, в которой поддерживается большое количество абонентов. Различные секторы (920, 922, 924) второй соты 904 могут представлять различные области, каждая из которых требует различного уровня поддержки абонентов. Альтернативно или дополнительно различия в уровнях развертывания в каждом секторе каждой соты могут соответствовать программе постепенного развертывания инфраструктуры, например, в зависимости от приобретения аппаратуры, финансирования и/или ограничений инсталляции. Альтернативно или дополнительно различные уровни развертывания в каждом секторе могут зависеть от лицензионных соглашений и/или частот, предоставленных поставщику услуг связи для использования в данный конкретный момент времени.
1
2
3
1
2
3
На фиг.10 показана примерная система 1000 беспроводной связи, содержащая три примерные соты (сота 1 1002, сота 2 1004 и сота 3 1006), каждая из которых показана сплошным кругом. Каждая сота (1002, 1004, 1006) представляет область беспроводного обслуживания для базовой станции (1008, 1010, 1012), расположенной в центре каждой соты (1002, 1004, 1006), соответственно. Каждая сота (1002, 1004, 1006) разделена на три сектора А, В и С. Сота 1 1002 содержит сектор А 1014, сектор В 1016 и сектор С 1018. Сота 2 1004 содержит сектор 1020, сектор 1022 и сектор С 1024. Сота 1006 содержит сектор А 1026, сектор В 1028 и сектор С 1030. Несущая fпоказана пунктирной линией, как в легенде 1032, несущая f показана штрихпунктирной линией, как в легенде 1034, f и несущая показана штриховой линией, как в легенде 1034, несущая показана штриховой линией в легенде 1036. Каждая несущая частота f, f, fсвязана с сегментом ширины полосы 1,25 МГц имеющейся общей ШП 5МГц в данном примерном варианте, и эти сегменты ШП не перекрываются. Радиус каждой линии (пунктирной, штрихпунктирной или штриховой) показывает мощность передатчика, связанную с несущей в данном секторе. На фиг.10 коэффициент повторного использования частот равен 1, т.е. в каждом секторе и в каждой соте используется один и тот же набор частот.
1
2
3
2
3
1
3
1
2
В каждой из трех сот (1002, 1004, 1006) передатчик сектора А базовой станции использует несущую частоту (f, f, f) с высоким, промежуточным и низким уровнем мощности, соответственно, для передачи, например, сигналов каналов трафика и управления нисходящей линии связи от базовой станции (1008, 1010, 1012) в беспроводные терминалы 700. В каждой из трех сот (1002, 1004, 1006) передатчик сектора В базовой станции использует несущую частоту (f, f, f) с высоким, промежуточным и низким уровнем мощности, соответственно, для передачи, например, сигналов каналов трафика и управления нисходящей линии связи от базовой станции (1008, 1010, 1012) в беспроводные терминалы 700; передатчик сектора С базовой станции использует несущую частоту (f, f, f) с высоким, промежуточным, низким уровнем мощности, соответственно, для передачи данных, например сигналов канала трафика и управления нисходящей линии связи от базовой станции (1008, 1010, 1012) в беспроводные терминалы 700. Для описания уровней мощности передатчика базовой станции в системе 700 относительно несущих частот использованы следующие обозначении: (сота, сектор, несущая с высоким уровнем мощности/несущая с промежуточным уровнем мощности/несущая с низким уровнем мощности): номер соты, номер сектора, номер дуги для несущей с высоким уровнем мощности/несущей с промежуточным уровнем мощности/несущей с низким уровнем мощности). Система 1000 содержит:
1
2
3
(соту 1, сектор А, f/f/f): (1002, 1014, 1038/1040/1042);
2
3
1
(соту 1, сектор В, f/f/f): (1002, 1016, 1044/1046/1048);
3
1
2
(соту 1, сектор С, f/f/f): (1002,1018,1050/1052/1054);
1
2
3
(соту 2, сектор А, f/f/f): (1004, 1020, 1056/1058/1060);
2
3
1
(соту 2, сектор В, f/f/f): (1004, 1022, 1062/1064/1066);
3
1
2
(соту 2, сектор С, f/f/f): (1004, 1024, 1068/1070/1072);
1
2
3
(соту 3, сектор А, f/f/f): (1006, 1026, 1074/1076/1078);
2
3
1
(соту 3, сектор В, f/f/f): (1006, 1028, 1080/1082/1084);
3
1
2
(соту 3, сектор С, f/f/f): (1006, 1030, 1086/1088/1090).
На фиг.10 представлен одинаковый уровень использования повторных частот в каждом секторе системы, который может представлять систему на более высоком уровне развертывания, например, когда программа развертывания уже завершена, и/или когда поставщик услуг связи имеет большую абонентскую базу с высокими запросами, оправдывающую такой высокий уровень развертывания.
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
При этом три несущие передаются с различными уровнями мощности Р, Р, Р в каждом секторе. В различных вариантах существует одинаковое соотношение между этими тремя уровнями мощности Р, Р, Р, которое используется в каждом секторе. В одном таком варианте Р>Р>Р в каждом секторе, и отношение Р к Р и Р одинаковое независимо от сектора.
На фиг.11 представлена иллюстрация 1100 примерного способа передачи сигналов-маяков согласно настоящему изобретению, который можно использовать для передачи информации беспроводным терминалам 700, например мобильным аппаратам, перемещающимся по системе, чтобы мобильные аппараты могли принимать информированные решения относительно передач обслуживания между различными несущими, ведущими передачу с различными уровнями мощности из различных секторов/сот системы. Согласно настоящему изобретению мобильный аппарат выбирает и определяет, какую соту, сектор и несущую частоту следует использовать для передач нисходящей линии связи.
1
2
3
1
3
3
2
2
1
2
3
3
2
3
1
1
2
3
Как отмечалось выше, в некоторых вариантах передаются сигналы-маяки. На фиг.11 показана примерная передача сигналов-маяков для примерной соты, например, одной из сот, показанных на фиг.10. На фиг.11 показаны три отдельные полосы 1,25 МГц (1102, 1104, 1106), причем этот набор их трех полос (1102, 1104, 1106), представленный горизонтально на схеме 1100, может быть частью системы беспроводной связи с общей ШП 5 МГц. Каждая полоса 1,25 МГц (1102, 1104, 1106) содержит несущую частоту (f 1108, f1110, f1112), соответственно. Передачи сигналов-маяков базовой станцией сектора С представлены в вертикальной части схемы 1100, ограниченной вертикальными границами блока 1114; передачи сигналов-маяков базовой станцией сектора А представлены в вертикальной части схемы 1100, ограниченной вертикальными границами блока 1116; передачи сигналов-маяков базовой станцией сектора В представлены в вертикальной части схемы 1100, ограниченной вертикальными границами блока 1118. В каждом секторе секторный передатчик базовой станции передает сигналы-маяки в каждой из трех полос (1102, 1104, 1106) в различное время. Это позволяет беспроводному терминалу 700 в любом секторе удерживать свой приемник на той полосе частот, которая в настоящее время используется для передачи сигналов данных нисходящей линии связи, и при этом принимать и обрабатывать сигналы-маяки из соседних секторов/сот, чтобы принимать решения относительно передач обслуживания. Положения тонов сигналов-маяков в полосе 1,25 МГц можно использовать для передачи информации, идентифицирующей ИД соты и ИД сектора. На фиг.11 в момент t передатчик сектора С базовой станции передает сигнал-маяк 1122 в полосе 1106 несущей f (строка 1120), передатчик сектора А базовой станции передает сигнал-маяк 1126 в полосе 1102 несущей f (строка 1124), и передатчик сектора В базовой станции передает сигнал-маяк 1130 в полосе 1104 несущей f (строка 1128). В момент t передатчик сектора С базовой станции передает сигнал-маяк 1134 в полосе 1102 несущей f (строка 1132), передатчик сектора А базовой станции передает сигнал-маяк 1138 в полосе 1104 несущей f (строка 1136), и передатчик сектора B базовой станции передает сигнал-маяк 1142 в полосе 1106 несущей f (строка 1140). В момент t передатчик сектора С базовой станции передает сигнал-маяк 1146 в полосе 1104 несущей f (строка 1144), передатчик сектора А базовой станции передает сигнал-маяк 1150 в полосе 1106 несущей f (строка 1148), и передатчик сектора В базовой станции передает сигнал-маяк 1154 в полосе 1102 несущей f (строка 1152). Время передачи сигналов-маяков можно выбрать так, чтобы сначала наступало время t, затем t и далее t, а затем цикл повторялся, например, периодически в течение времени.
1
2
3
1
2
3
На фиг.12 представлена схема 1200 примерной трехсекторной (А 1204, В 1206 и С 1208) соты 1202, использующей три несущие частоты (f, f, f), каждая из которых использует отдельную ШП 1,25 МГц в 5 МГц системе. Несущая частота f показана пунктирными линиями в строке 1220 легенды и в соте 1202. Несущая частота f показана штрихпунктирными линиями в строке 1222 легенды и в соте 1202. Несущая частота f показана штриховыми линиями в строке 1224 легенды и в соте 1202.
1
1
1
2
2
2
Например, сота 1202 на фиг.12 может представлять одну из сот, показанных на фиг.10. Базовая станция 1210, расположенная в центре соты 1202, может передавать сигналы данных, например сигналы канала трафика нисходящей линии связи, используя три различные несущие частоты. Секторные передатчики в каждом секторе используют различные уровни мощности передачи сигналов данных для одной и той же несущей. В одном и том же секторе мощность передачи сигналов данных имеет различный уровень для каждой несущей; уровень мощности показан радиусом линии, представляющей несущую частоту в данном секторе. На фиг.12 также показан примерный беспроводный терминал 1212, например мобильный узел (МУ), находящийся в примерной соте 1202 вблизи границы между сектором А 1204 и сектором В 1206. МУ 1212 принимает сигнал-маяк 1214 (СМ) от передатчика сектора А БС, при этом сигнал-маяк 1214 (СМ) передается с уровнем мощности Р и имеет мощность приема R, измеренную в МУ. МУ 1212 также принимает сигнал-маяк 1216 (СМ) от передатчика сектора В БС, при этом сигнал-маяк 1216 (СМ) передается с уровнем мощности Р и имеет мощность приема R, измеренную в МУ. Сигналы-маяки 1214, 1216, показанные на фиг.12, могут соответствовать примерным сигналам-маякам, показанным на фиг.11.
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
В таблице 1218 приведены уровни мощности (Р, Р, Р) передачи данных, связанные с каждой несущей частотой в каждом секторе соты, где Р>Р>Р. Первая строка 1220 соответствует несущей частоте f, вторая строка 1222 соответствует несущей частоте f и третья строка 1224 соответствует несущей частоте f. Первый столбец 1226 соответствует уровню мощности передачи сектора А БС; второй столбец 1228 соответствует уровню мощности передачи сектора В БС, и третий столбец 1230 соответствует уровню мощности передачи сектора С БС. На схеме 1200 частота f представлена пунктирной линией, f - штрихпунктирной линией и f - штриховой линией.
1
2
3
1
2
1
2
3
На фиг.12 также представлена таблица 1234 сравнительного прогнозирования, которую может использовать МУ 1212 для вычисления ОСШ в каждом секторе (А 1204, В 1206) с использованием каждой несущей и прогнозирования, что произойдет, если МУ 1212 соединится и настроится на другую несущую в том же самом секторе или на одну из несущих в соседних секторах. МУ 1212 имеет информацию о постоянном соотношении, которое существует между Р, Р, Р, получает измеренные значения R и R, вычисляет значения таблицы, использует таблицу для вычисленных ожидаемых ОСШ каждого из имеющихся вариантов, например имеющейся комбинации сектора/несущей частоты, и принимает решение относительно передач обслуживания. В примере на фиг.12 МУ 1212 может предсказать меру ожидаемых уровней мощности приема сигналов данных нисходящей линии связи для каждой из трех несущих сектора А и для каждой из трех несущих сектора В, используя показанные уравнения. Из этих значений можно получить ожидаемую силу сигнала, и путем ее деления на ожидаемый уровень помех можно вычислить ожидаемое ОСШ. В первом столбце 1242 показана используемая несущая; во втором столбце 1244 показаны уравнения, использованные для вычисления ожидаемых ОСШ, если МУ 1212 будет осуществлять связь с передатчиком сектора А БС; а в третьем столбце 1246 представлены уравнения, использованные для вычисления ожидаемых ОСШ, если МУ 1212 будет осуществлять связь с сектором В передатчика БС. Первая строка 1236 содержит уравнения для вычисления ожидаемых ОСШ, если МУ 1212 установит связь через несущую f, во второй строке 1238 представлены уравнения для вычисления ожидаемых ОСШ, если МУ 1212 установит связь через несущую f; в третьей строке 1240 представлены уравнения для случая, если МУ 1212 установит связь через несущую f.
Согласно настоящему изобретению МУ может использовать различные критерии для принятия решения относительно того, какой сектор/несущую частоту следует использовать для соединения с БС. Например, некоторые МУ могут выбрать использование соединения с наилучшим ОСШ, а другие МУ могут выбрать использование ОСШ, приемлемого для потребностей этого МУ в данных, но не наилучшее, например, оставив лучшее ОСШ для другого МУ, которому может потребоваться более высокий уровень. В некоторых вариантах решение о выборе должно учитывать требования к нагрузке трафика в системе. В некоторых вариантах информация о нагрузке трафика для данного сектора и несущая частота могут быть включены в информацию, передаваемую сигналами-маяками.
В различных вариантах каждый сектор будет передавать набор сигналов-маяков, и положения тонов этих сигналов-маяков могут использоваться МУ для идентификации соты и сектора. В некоторых вариантах различные сигналы-маяки можно передавать на различных, например незначительно отличающихся, уровнях мощности, причем соответствующие передаваемые уровни мощности сигналов-маяков известны МУ. В данном секторе сигнал-маяк, использующий ту же самую несущую частоту, которая используется для передачи данных с промежуточным уровнем мощности передачи данных, должен иметь мощность передачи сигнала-маяка, превосходящую сумму мощности передачи данных, использующей эту несущую частоту. Аналогично, в данном секторе сигнал-маяк, использующий ту же самую несущую частоту, которая используется для передачи данных с более низким уровнем мощности передачи, должен иметь мощность передачи сигнала-маяка, превосходящую сумму мощности передачи данных, использующей эту несущую частоту.
В некоторых вариантах существует постоянное соотношение мощности передачи данных между несущими, обслуживающими сектор, и оно известно МУ для данного сектора. В некоторых вариантах МУ хранит или получает информацию, позволяющую МУ определить абсолютные значения мощности передачи данных из относительных соотношений передачи данных.
Хотя изобретение проиллюстрировано на примере системы связи с шириной полосы, разделенной между 3 несущими (полосами частот), оно также применимо и для других систем связи с шириной полосы, разделенной на другое количество несущих каналов в системе.
В некоторых вариантах различные существенные признаки или элементы изобретения могут быть реализованы в части системы связи и не быть реализованы в других частях системы. В таком варианте беспроводные терминалы, реализованные согласно настоящему изобретению, могут использовать сигналы-маяки и предложенные способы, когда они имеются, для принятия решений относительно передач обслуживания между секторами, между сотами и/или внутри сектора.
Для лучшего понимания изобретения следует уяснить, что каждая сота включает в себя по меньшей мере один сектор и одну базовую станцию. В некоторых вариантах используются многосекторные соты и базовые станции. Передачи обслуживания происходят между секторами и/или сотами. В случае многосекторных сот передачи обслуживания могут происходить внутри сот, а также между сотами. В случае использования множества несущих в одном и том же секторе могут осуществляться передачи обслуживания внутри сектора. Передачи обслуживания на какой-то сектор соты включают в себя передачу информации, а именно сигнализацию физического уровня, содержащую, например, ИД назначенных устройств для сектора, а также другие операции уровня сигнализации, например управление мощностью и/или синхронизацией, которые выполняются модулем(ями) сектора(ов), вовлеченн(ого)ых в передачу обслуживания. Данные могут передаваться из одного сектора в другой через линии связи, например беспроводные линии связи, такие как оптоволоконные или проводные линии связи, которые существуют между одной или несколькими базовыми станциями и/или модулями, соответствующими секторам одной базовой станции.
1
2
3
1
2
3
На фиг.13 проиллюстрирована примерная система 1300 беспроводной связи, включающая в себя пять примерных сот (сота 1 1302, сота 2 1304, сота 3 1306, сота 4 1308, сота 5 1310), каждая из которых показана сплошным кругом. Каждая сота (1302, 1304, 1306, 1308, 1310) представляет зону беспроводного обслуживания базовой станции (1312, 1314, 1316, 1318, 1320), расположенной в центре соты (1302, 1304, 1306, 1308, 1310), соответственно. Сота 1 1302 является односекторной сотой. Каждая сота (1304, 1306, 1308, 1310) разделена на три сектора А,В,С. Сота 2 1304 содержит сектор А 1322, сектор В 1324 и сектор С 1326. Сота 3 1306 содержит сектор А 1328, сектор В 1330 и сектор С 1332. Сота 4 1308 содержит сектор А 1334, сектор В 1336, и сектор С 1338. Сота 5 1310 содержит сектор А 1340, сектор В 1342, сектор С 1344. Несущая f показана пунктирной линией, как в легенде 1390, несущая f показана штрихпунктирной линией, как в легенде 1392, несущая f показана штриховой линией, как в легенде 1394. Каждая несущая частота f, f, f связана с сегментом ширины полосы 1,25 МГц имеющейся общей ШП 5МГц, и эти сегменты ШП не перекрываются. Радиус каждой линии (пунктирной, штрихпунктирной или штриховой) показывает мощность передатчика, связанную с несущей в данном секторе.
1
2
3
В первой соте 1302 передатчик базовой станции использует несущую частоту f с высоким уровнем мощности (дуга 1346) для передачи, например, сигналов трафика и управления нисходящей линии связи от базовой станции 1312 в беспроводные терминалы 700. Несущие f и f в первой соте 1302 не используются для передачи данных.
1
1
1
2
3
Во второй соте 1304 передатчик сектора А базовой станции использует несущую частоту f с высоким уровнем мощности (дуга 1348) для передачи, например сигналов трафика и управления нисходящей линии связи от базовой станции 1314 в беспроводные терминалы 700; передатчик сектора В базовой станции использует несущую частоту fс высоким уровнем мощности (дуга 1350) для передачи данных; передатчик сектора С базовой станции использует несущую частоту f с высоким уровнем мощности (дуга 1352) для передачи данных. Несущие fи f не используются во второй соте 1304 для передачи данных.
1
2
3
В третьей соте 1306 передатчик сектора А базовой станции использует несущую частоту f с высоким уровнем мощности (дуга 1354) для передачи, например сигналов трафика и управления нисходящей линии связи от базовой станции 1316 в беспроводные терминалы 700; передатчик сектора В базовой станции использует несущую частоту f с высоким уровнем мощности (дуга 1356) для передачи данных; передатчик сектора С базовой станции использует несущую частоту f с высоким уровнем мощности (дуга 1358) для передачи данных.
1
2
3
1
3
1
2
3
2
В четвертой соте 1308 передатчик сектора А базовой станции использует несущую частоту f с высоким уровнем мощности (дуга 1360) для передачи, например, сигналов трафика и управления нисходящей линии связи от базовой станции 1318 в беспроводные терминалы 700; передатчик сектора В базовой станции использует несущую частоту f с более высоким уровнем мощности (дуга 1362), несущую f с промежуточным уровнем мощности (дуга 1364) и несущую f с низким уровнем мощности (дуга 1366) для передачи данных; передатчик сектора С базовой станции использует несущую частоту f с высоким уровнем мощности (дуга 1368), несущую частоту f с промежуточным уровнем мощности (дуга 1370) для передачи данных. Несущие f и f не используются в секторе А 1334 четвертой соты 1308 для передачи данных. Несущая f не используется в секторе С 1338 четвертой соты 1308 для передачи данных.
1
2
3
2
3
1
3
1
2
В пятой соте 1310 передатчик сектора А базовой станции использует несущую частоту (f, f, f) с высоким (дуга 1372), промежуточным (дуга 1374) и низким (дуга 1376) уровнями мощности, соответственно, для передачи, например, сигналов трафика и управления нисходящей линии связи нисходящей линии связи от базовой станции 1320 в беспроводные терминалы 700; передатчик сектора В базовой станции использует несущую частоту (f, f, f) с высоким (дуга 1378), промежуточным (дуга 1380), низким (дуга 1382) уровнем мощности, соответственно, для передачи, например, сигналов трафика и управления нисходящей линии связи от базовой станции 1320 в беспроводные терминалы 700; передатчик сектора С базовой станции использует несущую частоту (f, f, f) с высоким (дуга 1384), промежуточным (дуга 1386), низким (дуга 1388) уровнем мощности, соответственно, для передачи, например, сигналов трафика и управления нисходящей линии связи от базовой станции 1320 в беспроводные терминалы 700. Следовательно, в пятой соте 1310 имеет место полное повторное использование частот. В первой, второй и третьей сотах (1302, 1304, 1306) повторное использование частот составляет 1/3, и в соте 2 904 повторное использование частот составляет где-то от 1/3 до 1.
Фиг.13 иллюстрирует различные уровни повторного использования частот по всей системе и может представлять систему на промежуточном уровне развертывания согласно настоящему изобретению. Первая сота 1302 может представлять область, в которой требуется поддерживать небольшое количество абонентов, а пятая сота 1310 может представлять область, в которой имеется большое количество абонентов, требующих поддержки. Вторая, третья и четвертая соты могут представлять последовательно возрастающие уровни поддержки. Различные секторы (1334, 1336, 1338) четвертой соты 1308 могут представлять различные области, каждая из которых требует различного уровня поддержки абонентов. Альтернативно или дополнительно различия уровней развертывания в каждом секторе каждой соты могут соответствовать программе постепенного развертывания инфраструктуры, например, в зависимости от приобретения аппаратуры, финансирования и/или ограничений установки. Альтернативно или дополнительно различные уровни развертывания в каждом секторе могут зависеть от лицензионных соглашений и/или частот, предоставленных поставщику услуг связи для использования в данный конкретный момент времени.
В некоторых вариантах настоящего изобретения передатчики базовых станций передают широковещательные сигналы на периодической основе. При этом широковещательные сигналы включают в себя информацию, идентифицирующую конфигурацию текущего развертывания передатчика базовой станции. На фиг.14 представлена примерная схема 1402, иллюстрирующая широковещательный сигнал конфигурации развертывания передатчика точки присоединения базовой станции на вертикальной оси 1404 относительно времени на горизонтальной оси 1406. Примерный широковещательный сигнал 1408 содержит информацию, идентифицирующую текущее состояние конфигурации развертывания передатчика, и он периодически повторяется как сигнал 1408', 1408" и т.д.
На фиг.15 представлена примерная справочная таблица 1500, которую можно использовать для оценки широковещательных сигналов конфигурации развертывания базовой станции в примерном варианте изобретения. БТ 700 могут хранить информацию в таблице 1500 и использовать ее для обработки принятых широковещательных сигналов, например сигнала 1408, чтобы определить состояние передатчика соответствующей БС и соответственно сконфигурировать БТ. Первая строка 1502 таблицы 1500 показывает, что первый столбец 1504 содержит информацию об обозначении секторного передатчика, а второй столбец 1506 содержит информацию о состоянии уровня развертывания соты в зависимости от типа соты. Первое поле в широковещательном сообщении 1408 может содержать обозначение секторного передатчика, где значение 0 идентифицирует односекторную соту, которая не разделена и использует один передатчик, значение 1 идентифицирует передатчик сектора А, значение 2 идентифицирует передатчик сектора В и значение 3 идентифицирует передатчик сектора С. В этом примере в целях иллюстрации предполагается, что в системе имеется пять отдельных типов развертываемых сот, как показано на фиг.13. Второе поле сообщения 1408 содержит значение, используемое для определения типа соты по уровню развертывания, где значение 0 идентифицирует соту типа 1302, значение 1 идентифицирует соту типа 1304, значение 2 идентифицирует соту типа 1306, значение 3 идентифицирует соту типа 1308 и значение 4 идентифицирует соту типа 1310. БТ, имеющий сохраненную информацию об использовании несущей и уровне мощности, связанную с каждым сектором каждого потенциального типа соты, использует широковещательное сообщение 1308 для определения конфигурации развертывания секторного передатчика базовой станции.
На фиг.15 также представлена таблица 1550, которая иллюстрирует примерную информацию поля сообщения для широковещательных сообщений от различных передатчиков, идентифицированных в примерной системе 1300. Первая строка 1552 содержит наименование каждого столбца. Первый столбец 1553 идентифицирует передатчик по фиг.1300, второй столбец 1554 идентифицирует широковещательное значение обозначения секторного передатчика, третий столбец 1556 идентифицирует широковещательное значение типа соты по уровню развертывания.
1
2
3
На фиг.16 представлена другая примерная справочная таблица 1600, которую можно использовать для оценки вещательных сигналов конфигурации развертывания базовой станции в данном примерном варианте изобретения. БТ 700 может хранить информацию в таблице 1600 и использовать эту информацию для обработки принятых широковещательных сигналов, например сигнала 1408, чтобы определить состояние передатчика соответствующей БС и соответственно сконфигурировать БТ. Первая строка 1602 таблицы 1600 показывает, что первый столбец 1604 содержит информацию обозначения сектора передатчика (второй, третий, четвертый), столбцы 1606, 1608, 1610 содержат информацию об уровне развертывания на несущей (f, f, f) в зависимости от уровня мощности, соответственно. Первое поле в вещательном сообщении 1408 может включать в себя обозначение сектора передатчика, где значение 0 идентифицирует односекторную соту, которая не разделена и использует один передатчик, значение 1 идентифицирует передатчик сектора А, значение 2 идентифицирует передатчик сектора В, и значение 3 идентифицирует передатчик сектора С. В этом примере в целях иллюстрации предполагается, что в системе имеется три отдельных типа несущих и три отдельных уровня мощности, как показано на фиг.13. Каждое из второго, третьего, четвертого поля сообщения 1408 содержит значение, используемое для определения уровня развертывания в зависимости от уровня мощности для соответствующей несущей, где значение 0 показывает, что эта несущая не используется, значение 1 показывает, что эта несущая используется с низким уровнем мощности, значение 2 показывает, что эта несущая используется с промежуточным уровнем мощности, и значение 3 показывает, что эта несущая используется с высоким уровнем мощности. БТ использует широковещательное сообщение 1408 для определения конфигурации развертывания секторного передатчика базовой станции.
1
2
3
На фиг.16 также представлена таблица 1650, которая иллюстрирует примерную информацию полей широковещательных сообщений от различных передатчиков, идентифицированных в примерной системе 1300. Первая строка 1652 содержит наименования каждого столбца. Первый столбец идентифицирует передатчик по фиг.1300, второй столбец 1654 идентифицирует широковещательное значение обозначения сектора передатчика; третий, четвертый и пятый столбцы 1656, 1658, 1660 показывают широковещательное значение, соответствующее уровню мощности развертывания для каждой из несущих f, f, f, используемых этим секторным передатчиком БС.
1
2
3
На фиг.17 представлена схема 1700, иллюстрирующая примерное разделение ширины полосы на 3 полосы частот, каждая из которых соответствует различной несущей, согласно настоящему изобретению. На фиг.17 горизонтальная ось 1701 иллюстрирует частоту. Ширина полосы разделена на полосу 1 1708, полосу 2 1710, полосу 3 1712, каждая из которых связана с соответствующей несущей частотой (f 1702, f1704, f 1706). Ширина полосы в каждой полосе (1708, 1710, 1712) разделена на набор тонов, как показано примерным тоном 1714. Между всеми последовательными тонами имеется интервал 1716, равный ширине одного тона. В примере на фиг.17 каждая полоса имеет равное количество тонов и между последовательными полосами нет разрыва. В этом примере интервал между самым высоким тоном полосы 1 1708 и самым низким тоном полосы 2 1710 равен одному интервалу; аналогично интервал между самым высоким тоном полосы 2 1710 и самым низким тоном полосы 3 1712 равен одному интервалу.
1
2
3
На фиг.18 показана схема 1800, иллюстрирующая примерное разделение ширины полосы на 3 полосы частот, каждая из которых соответствует различной несущей, согласно настоящему изобретению. На фиг.18 горизонтальная ось 1801 иллюстрирует частоту. Ширина полосы разделена на полосу 1 1808, полосу 2 1810, полосу 3 1812, каждая из которых связана с соответствующей несущей частотой (f1802, f1804, f1806). Ширина полосы в каждой полосе (1808, 1810, 1812) разделена на набор тонов, как показано примерным тоном 1814. Интервал 1816 между тонами в каждой полосе равен ширине одного тона и имеется между каждыми последовательными тонами в полосе. В примере на фиг.18 каждая полоса имеет равное количество тонов и между последовательными полосами имеется разрыв 1818, который равен ширине 1816 интервала между тонами. В этом примере интервал между самым высоким тоном полосы 1 1808 и самым низким тоном полосы 2 1810 равен двум интервалам; аналогично интервал между самым высоким тоном полосы 2 1810 и самым низким тоном полосы 3 1812 равен двум интервалам.
1
2
3
На фиг.19 показана схема 1900, иллюстрирующая примерное разделение ширины полосы на 3 полосы частот, каждая из которых соответствует различной несущей, согласно настоящему изобретению. На фиг.19 горизонтальная ось 1901 иллюстрирует частоту. Ширина полосы разделена на полосу 1 1908, полосу 2 1910, полосу 3 1912, каждая из которых связана с соответствующей несущей частотой (f1902, f1904, f1906). Ширина полосы в каждой полосе (1908, 1910, 1912) разделена на набор тонов, как показано примерным тоном 1914. Интервал 1916 между тонами в каждой полосе равен ширине одного тона и имеется между всеми последовательными тонами в полосе. В примере на фиг.19 каждая полоса имеет равное количество тонов и между последовательными полосами имеется разрыв 1918, который равен трехкратной ширине 1916 интервала между тонами. В различных примерах интервал между полосами равен целому кратному интервала 1916, например, однократной, двукратной, трехкратной, четырехкратной и т.д. ширине интервала между тонами. В данном примере интервал между самым высоким тоном полосы 1 1908 и самым низким тоном полосы 2 1910 равен четырехкратной ширине тона 1916; интервал между самым высоким тоном полосы 2 1910 и самым низким тоном полосы 3 1912 равен четырехкратной ширине тона 1916.
На фиг.20 представлена схема 2000, иллюстрирующая примерную передачу сигналов OFDM, например передачу сигналов нисходящей линии связи, в трех секторах одной и той же соты. Вертикальная ось 2002 представляет передачу сигналов OFDM в секторе 1, а горизонтальная ось 2004 представляет время. Примерные последовательные сигналы OFDM в секторе 1 показаны в виде последовательных прямоугольников 2006, каждый из которых соответствует сигналам OFDM в течение интервала времени передачи символа OFDM. Вертикальная ось 2010 представляет передачу сигналов OFDM в секторе 2, а горизонтальная ось 2004' представляет время. Примерные последовательные сигналы OFDM в сектор 2 показаны в виде последовательных прямоугольников 2008, каждый из которых соответствует сигналам OFDM в течение интервала времени передачи символа OFDM. Вертикальная ось 2012 представляет передачу сигналов OFDM в секторе 3, а горизонтальная ось 2004" представляет время. Примерные последовательные сигналы OFDM в секторе 3 показаны в виде последовательных прямоугольников 2014, каждый из которых соответствует сигналам OFDM в течение интервала времени передачи символа OFDM. Три оси времени 2004, 2004', 2004" эквивалентны.
На фиг.20 видно, что интервалы времени передачи символов OFDM синхронизированы между тремя секторами, о чем свидетельствуют штриховые вертикальные линии 2016. В некоторых вариантах могут иметь место фиксированные сдвиги времени между различными секторами, которые заданы и известны базовой станции и беспроводным терминалам.
1
2
3
1
L
1
В
2
L
2
В
3
Н
3
В
На фиг.21 представлена схема 2100, иллюстрирующая примерный вариант мощности передачи сектора базовой станции для различных несущих, используемых внутри одного и того же сектора соты, согласно настоящему изобретению. Вертикальная ось 2102 представляет мощность на один тон (одного и того же сектора одной и той же соты), а горизонтальная ось 2104 представляет частоту. Используются три полосы частот (полоса 2106 с несущей f, полоса 2108 с несущей f, полоса 2110 с несущей f). В полосе 2106 с несущей f обычные сигналы 2112, не являющиеся сигналами-маяками, передаются с первым уровнем мощности, например низким уровнем P, а сигнал-маяк 2118 несущей f передается с уровнем мощности Р сигнала-маяка. В полосе 2108 с несущей f обычные сигналы 2114, не являющиеся сигналами-маяками, передаются со вторым уровнем мощности, например промежуточным уровнем P, а сигнал-маяк 2118 несущей f передается с уровнем мощности Р сигнала-маяка. В полосе 2110 с несущей f обычные сигналы 2116, не являющиеся сигналами-маяками, передаются с третьим уровнем мощности, например высоким уровнем P, а сигнал-маяк 2122 несущей f передается с уровнем мощности Р сигнала-маяка.
В некоторых вариантах сигналы-маяки передаются в моменты времени, отличные от моментов времени передачи обычных сигналов. Сигналы-маяки передаются относительно редко по сравнению с обычными сигналами. В этом примерном варианте обычные сигналы в различных полосах несущих передаются с разными уровнями мощности, а сигналы-маяки в различных полосах несущих передаются с одинаковым уровнем мощности. Уровень мощности сигнала-маяка из расчета на один тон значительно выше, чем мощность обычного сигнала из расчета на один тон.
1
2
3
1
На фиг.22 представлена схема 2200, иллюстрирующая примерный вариант мощности передачи сектора базовой станции для различных несущих, используемых в одном и том же секторе одной и той же соты, согласно настоящему изобретению. Вертикальная ось 2202 представляет среднюю мощность, а горизонтальная ось 2204 представляет частоту. Используются три полосы частот (полоса 2206 с несущей f, полоса 2208 с несущей f, полоса 2210 с несущей f). Блок 2212 представляет сигналы полосы с несущей f, использующие низкий уровень частоты для сигналов, не являющихся сигналами-маяками, которые передаются со средним уровнем мощности
1
2
2
3
3
Р 2218. Блок 2214 представляет сигналы полосы с несущей f, использующие промежуточный уровень мощности для сигналов, не являющихся сигналами-маяками, которые передаются со средним уровнем мощности Р 2220. Блок 2216 представляет сигналы полосы с несущей f, использующие высокий уровень мощности для сигналов, не являющихся сигналами-маяками, которые передаются со средним уровнем мощности Р 2222.
1
2
2
3
В примерном варианте на фиг.22 имеется дельта 6 дБ 2224 между уровнем мощности Р 2218 и уровнем мощности Р 2220, аналогично имеется дельта 6 дБ 2226 между уровнем мощности Р 2220 и уровнем мощности Р2222.
На фиг.23 представлена примерная справочная таблица, хранимая в БТ (например, детальное представление), которую может использовать БТ для оценки информации о типе соты по уровню развертывания в примерной системе, показанной на фиг.13. БТ может принимать и обрабатывать широковещательные сигналы от передатчиков базовой станции, например принимать значение типа соты по развертыванию и сравнивать его со справочной таблицей для определения соответствующей информации о соте и/или секторе. Первая строка 2302 содержит информацию заголовка столбца, первый столбец показывает значение типа соты по уровню развертывания, а второй столбец содержит соответствующую информацию. В этом примере имеется пять различных типов сот, соответствующих пяти типам сот на фиг.13. В других вариантах возможно использование другого количества типов сот. Вторая строка 2304 соответствует примерному типу соты 1302, третья строка 2306 - типу соты 1304, четвертая строка 2308 - типу соты 1306, пятая строка 2310 - типу соты 2310, шестая строка 2312 - типу соты 1310. Каждая строка хранящейся таблицы 2300 обеспечивает БТ информацию для определения конфигурации передатчика в идентифицированной соте, например, какие секторы какую мощность используют и с какими уровнями мощности.
На фиг.25 представлена схема примерной системы 2500 согласно настоящему изобретению, иллюстрирующая примерные базовые станции, связанные сетью, например ретрансляционной сетью. Примерная система 2500 содержит соты (2502, 2504, 2506, 2508, 2510), каждая из которых соответствует примерной базовой станции (2512, 2514, 2516, 2618, 2520, соответственно). В примерной системе 2500 каждая базовая станция ((2512, 2514, 2516, 2618, 2520) связана через сетевую линию связи (2526, 2528, 2532, 2534), соответственно, с сетевым узлом 2522, например маршрутизатором. Сетевой узел 2522 связывает сетевой узел с Интернет и/или другими сетевыми узлами, например другой базовой станцией, сервером ААА, узлами домашних агентов и т.п. Сетевые линии связи (2526, 2528, 2530, 2532, 2534) могут быть, например, оптоволоконными кабелями. Система 2500 также содержит множество БТ. Беспроводные терминалы, такие как МУ 700, могут перемещаться по всей системе и устанавливать беспроводные линии связи с точками присоединения сектора базовой станции, используя имеющиеся несущие.
1
2
3
Легенды (2590, 2592, 2594) иллюстрируют несущую f, несущую fи несущую fв виде пунктирных линий, штрихпунктирных линий и штриховых линий, соответственно. В каждом секторе и/или соте использование несущей изображено присутствием линии какого-либо типа, а относительный уровень (мощность) показан расстоянием этой линии, например радиусом, от базовой станции.
На фиг.24, которая состоит из фиг.24А и 24В, показан примерный способ функционирования беспроводного терминала, например мобильного узла, для осуществления выбора между несущими на основании принятого сигнала-маяка и информации об известных соотношениях уровней мощности передачи нисходящей линии связи между несущими в соте или секторе. Этот способ особенно хорошо подходит для применения в тех случаях, когда в соте или секторе используется множество несущих и имеется известное постоянное соотношение мощности, например сдвиг мощности, между мощностью передачи, используемой для различных несущих при передаче сигналов по нисходящей линии связи. Модуль управления в запоминающем устройстве БТ при его исполнении процессором, входящим в состав БТ, может побуждать БТ выполнять этапы, проиллюстрированные на фиг.24. Способ 2400 начинается с этапа 2402, на котором БТ инициализируется, например включает питание, и он начинает исполнять различные программы управления и принимать и обрабатывать сигналы, например сигналы OFDM. На этапе 2404 БТ принимает сигнал в полосе частот, который был передан точкой присоединения сети базовой станции, например, секторным передатчиком, соответствующим конкретной несущей частоте. Этот сигнал может соответствовать, например, одному периоду времени передачи символа OFDM и может включать в себя множество тонов сигнала, каждый из которых соответствует различной частоте и является различным компонентом сигнала. Как обсуждалось выше, узкополосный сигнал высокой мощности, например сигнал-маяк, периодически передается по нисходящей линии связи для каждой несущей частоты с использованием известного уровня мощности, который может быть одинаковым для различных несущих, используемых в соте или секторе. Кроме того, в различных вариантах базовая станция передает информацию о типе соты и/или сектора, которую может использовать беспроводный терминал для определения конфигурации соты и/или имеющейся несущей частоты.
После этапа 2404 приема сигнала процесс переходит к этапу 2406, на котором выполняется операция преобразования времени в частоту сигнала с помощью, например, FFT или DFT. В результате образуется множество компонентов сигнала, соответствующих различным частотам, например, один компонент сигнала на один тон используется в системе в пределах полосы частот, соответствующей принятому сигналу. После этапа 2406 процесс переходит к этапу 2408, на котором выполняется оценка энергии сигнала для каждого компонента, например для каждого тона. Это можно реализовать с помощью любого из множества известных методов измерения энергии, применяемых к конкретному тону сигнала, энергия которого измеряется на этапе 2408. Энергия сигнала на один компонент, например один тон, сравнивается с порогом на этапе 2410, чтобы определить, соответствует ли данный компонент сигналу-маяку. Так как сигналы-маяки передаются с уровнем мощности в 5, 10 или 20 раз выше уровня мощности пользовательских данных, например текста, видео или звука, компонент сигнала-маяка легко идентифицировать. Порог может быть в несколько раз выше, чем средний уровень энергии на тон, используемый для передачи сигналов, не являющихся сигналами-маяками, в системе. Если компоненты не превышают порог, например, они являются пользовательскими данными и/или другими типами управляющей информации, передаваемыми с использованием сигналов, не являющихся сигналами-маяками, то процесс переходит к этапу 2422. На этапе 2422 принятый компонент сигнала обрабатывается, чтобы извлечь информацию, сообщаемую на принятом тоне. Эта информация может быть, например, пользовательскими данными или в некоторых случаях информацией о типе соты и/или типе сектора. Информация о типе соты и/или сектора после извлечения на этапе 2422 обрабатывается на этапе 2424.
Если на этапе 2410 определено, что компонент сигнала соответствует принятому сигналу-маяку, то процесс переходит к этапам 2414 и 2412, которые могут выполняться параллельно. На этапе 2414 определяется частота принятого компонента сигнала-маяка, например тон сигнала-маяка. Затем на этапе 2416 на основании частоты принятого сигнала-маяка и в некоторых случаях информации о ранее принятых сигналах-маяках, определяют информацию, передаваемую сигналом-маяком, например тип соты, тип сектора и/или несущую частоту, которой соответствует сигнал-маяк. Определенная информация передается на этап 2424. На этапе 2424 информация о типе соты и/или сектора, соответствующая точке присоединения сети, из которой был принят обрабатываемый сигнал-маяк, используется для доступа к хранящейся информации о соте и/или секторе и поиска информации об имеющихся несущих в секторе и/или соте, соответствующей принятому сигналу-маяку. На этапе 2424 также извлекается информация об относительных уровнях мощности, с которыми передаются сигналы на различных несущих в соте, из которой был принят сигнал-маяк. Извлеченная информация передается на этап 2418.
На этапе 2412, который может выполняться параллельно с этапом 2414, формируется оценка качества линии связи на основании энергии принятого компонента сигнала-маяка. (Например, качество несущей 1 = энергии компонента сигнала-маяка, соответствующего несущей 1). Оценка качества линии связи может быть просто мерой энергии, которая была принята в тоне сигнала-маяка, например, в некоторых вариантах она является значением, полученным на этапе 2408 оценки энергии. Значение оценки качества линии связи, например измеренное значение энергии, передается на этап 2418, где оно используется в комбинации с информацией, полученной из этапа 2424.
На этапе 2418 формируются оценки качества линии связи для одной или нескольких других несущих, которые можно использовать для установления коммуникационного соединения в секторе или соте, из которой исходил принятый и детектированный компонент сигнала-маяка. Оценки для других несущих формируются с использованием известного соотношения мощности между сигналами несущих в секторе или соте. Например, оценка качества линии связи для второй несущей может быть получена из оценки качества линии связи, соответствующей первой несущей, путем умножения этой оценки на отношение уровня мощности второй несущей к уровню мощности первой несущей. (Например, качество несущей 2 = качеству несущей 1, умноженному на (Р2/Р1). Аналогично, качество линии связи, которую можно установить с использованием третьей несущей нисходящей линии связи, можно получить из известного соотношения мощности и оценки качества линии связи первой несущей путем умножения оценки качества первой линии связи на отношение уровней мощности третьей несущей и первой несущей (например, качество несущей 3 = качество несущей 1, умноженное на (Р3/Р1).
От этапа 2418 процесс переходит через соединительный узел А 2420 к этапу 2422. На этапе 2422 полученные оценки качества линии связи сохраняются вместе с несущими частотами и/или информацией о соте и секторе, используемой для указания точек присоединения сети, которым соответствуют отдельные оценки качества линий связи. От этапа 2422 процесс переходит к этапу 2424, на котором оценки качества линий связи на основании энергии, соответствующие различным точкам присоединения сети и/или несущим, сравниваются, чтобы идентифицировать наилучшую линию связи. Затем процесс переходит к этапу 2428, на котором выбирается несущая и/или точка присоединения сети на основании оценок качества линии связи, сформированных из одного или нескольких принятых сигналов-маяков, например выбирается линия связи, которая имеет наилучшее значение качества. Затем процесс переходит к этапу 2430, на котором инициируется передача обслуживания в точку присоединения сети, соответствующую выбранной линии связи, если эта точка отличается от используемой и удовлетворены различные критерии передачи обслуживания, например, качество новой линии связи превосходит качество текущей линии связи на конкретную величину.
Если на этапе 2430 инициируется передача обслуживания в новую точку присоединения сети, то приемник корректирует свой уровень мощности передачи в зависимости от разности между уровнем мощности сигнала несущей текущей используемой нисходящей линии связи и уровнем мощности сигнала несущей, используемой в новой точке присоединения сети. Это может повлечь корректировку принятого целевого уровня мощности, используемого мобильным узлом, для вычисления мощности передачи, который следует использовать. В таких вариантах мобильный аппарат будет изменять свой уровень мощности передачи восходящей линии связи, чтобы отразить ожидаемое изменение уровня мощности нисходящей линии связи, например изменение в результате переключения в новую точку присоединения сети.
На этапе 2430 передача обслуживания не инициируется, если выбранная несущая и соответствующая точка присоединения те же самые, которые БТ использует в настоящий момент, или если не удовлетворены критерии передачи обслуживания. Процесс переходит от этапа 2430 к этапу 2404 через соединительный узел В 2432. Таким образом, оценка качества линии и прием информации будут выполняться на текущей основе.
В описанные способы и устройства можно внести многочисленные изменения. Далее будут описаны некоторые примерные устройства и способы с использованием пронумерованных комбинаций, чтобы проиллюстрировать примеры того, как можно скомбинировать различные элементы и/или этапы согласно настоящему изобретению.
В первом примерном варианте, обозначенном как вариант (1), система связи содержит множество многосекторных сот, включающее в себя первую многосекторную соту и вторую многосекторную соту, каждая из которых имеет множество секторов, причем первая и вторая многосекторные соты являются физически смежными сотами, первая многосекторная сота содержит базовую станцию, которая использует одну несущую частоту в каждом из множества различных секторов первой соты, при этом первая несущая частота используется в первом секторе первой соты и вторая несущая частота используется во втором секторе первой многосекторной соты, и первая и вторая несущие частоты различные; вторая многосекторная сота содержит вторую базовую станцию, которая использует упомянутые первую и вторую несущие частоты в первом секторе второй многосекторной соты. Примерная система (1) может также иметь линию связи между первой и второй базовыми станциями, реализованную с использованием по меньшей мере одного из оптоволоконного и металлического кабеля. В примерной системе (1) множество многосекторных сот дополнительно включает в себя третью многосекторную соту, имеющую базовую станцию, которая использует по меньшей мере упомянутые первую и вторую несущие частоты в каждом из секторов третьей соты, что создает другие примерные варианты. В примерном варианте (3) базовая станция третьей многосекторной соты использует третью несущую частоту в каждом из секторов третьей многосекторной соты; при этом первая полоса частот связана с первой несущей частотой, вторая полоса частот связана со второй несущей частотой и третья полоса частот связана с третьей несущей частотой, и первая, вторая и третья полосы частот не являются перекрывающимися полосами частот. В примерном варианте (3) базовая станция третьей многосекторной соты может также использовать третью несущую частоту в каждом из секторов третьей многосекторной соты, и первая полоса частот может быть связана с первой несущей частотой и включать ее в себя, вторая полоса частот может быть связана со второй несущей частотой и включать ее в себя, и третья полоса частот может быть связана с третьей несущей частотой и включать ее в себя, причем первая, вторая и третья полосы частот являются неперекрывающимися полосами частот одинакового размера и включают в себя множество равномерно разнесенных тонов, используемых для передачи символов, первая и вторая полосы частот разделены между собой целым кратным интервалом между тонами в первой и второй полосах частот. Этот вариант будет упоминаться как вариант (5). В варианте (5) целое кратное интервала тонов может быть меньше 10. В некоторых версиях варианта (3) целое кратное интервалов тонов равно 1, при этом первая и вторая полосы частот разделены между собой интервалом, равным интервалу между одной парой смежных тонов в первой полосе частот. В некоторых версиях варианта (5) целое кратное равно 0, т.е. первая, вторая и третья полосы частот являются прилегающими полосами частот. В некоторых других версиях варианта (3) каждая из первой, второй и третьей полосы частот имеет ширину полосы 2 МГц или меньше, а общая ширина полосы, занимаемая этими тремя полосами, составляет максимум 6 МГц. Один такой вариант будет упоминаться как вариант (9).
В других версиях варианта (3) одна несущая в секторе соты передается с уровнем мощности, отличным от уровня мощности другой несущей, передаваемой в секторе. Один такой вариант будет именоваться как вариант (10). В одной версии варианта (10) каждая несущая в секторе соты передается с уровнем мощности, отличным от уровня мощности любой другой несущей, передаваемой в секторе. Этот вариант будет именоваться как вариант (11). В некоторых версиях варианта (11) поддерживается постоянная разность средней мощности между сигналами несущей, передаваемыми в секторе. Этот вариант будет именоваться как вариант (12). В одной версии варианта (12) разность средней мощности составляет по меньшей мере 3 дБ. В другой версии варианта (12) используются различные уровни мощности для одной и той же несущей частоты в смежных секторах соты, которая передает множество несущих частот в каждом секторе, так что никакие два сектора в соте не используют одинаковый уровень мощности для одной и той же несущей частоты.
В одной версии варианта (9) каждая базовая станция содержит средство, предписывающее каждому секторному передатчику периодически передавать узкополосный сигнал с высоким уровнем мощности на каждой несущей, используемой для сигналов нисходящей линии связи в секторе, в который ведет передачу данный секторный передатчик, причем этот узкополосный сигнал содержит сигнал, передаваемый на тоне с мощностью по меньшей мере в 20 раз выше средней мощности передачи тона в каждой несущей. Этот вариант будет именоваться как вариант (15).
В некоторых версиях варианта (15) узкополосным сигналом высокой мощности является сигнал-маяк, причем сигналы-маяки соответствуют различным несущим, передаваемым секторным передатчиком с заданными известными уровнями мощности. Такой вариант будет именоваться как вариант (16). В некоторых версиях варианта (16) сигналы-маяки, передаваемые передатчиком, передаются с одинаковым уровнем мощности для всех несущих в секторе. Этот вариант будет именоваться как вариант (17).
В некоторых версиях варианта (3) каждая многосекторная сота в данной системе связи содержит три сектора. В некоторых версиях варианта (1) каждая несущая частота имеет ширину полосы по меньшей мере 1 МГц, связанную с данной несущей частотой, и каждая сота использует общую ширину полосы приблизительно 5 МГц. Такой примерный вариант будет именоваться как вариант (19). В одной версии варианта (19) каждая несущая частота имеет ширину полосы менее 2 МГц, связанную с данной несущей частотой.
В некоторых версиях варианта (3) каждая несущая в первой соте передается с использованием приблизительно одинаковой мощности.
В некоторых версиях варианта (19) каждая несущая, передаваемая в первом секторе второй соты, которая использует по меньшей мере две несущие частоты, передает эти несущие частоты с различными уровнями мощности. Этот вариант упоминается как вариант (21). В некоторых версиях варианта (21) разность уровней мощности составляет по меньшей мере 3 дБ.
В некоторых версиях варианта (17) базовая станция в каждой соте содержит по меньшей мере один секторный передатчик для каждого сектора соты, причем каждый секторный передатчик передает сигналы OFDM в сектор, которому он соответствует, используя одну или несколько несущих частот, используемых в секторе, в который передатчик передает сигналы OFDM.
В некоторых версиях варианта (3) система дополнительно содержит односекторную соту, расположенную рядом с по меньшей мере одной из первой, второй и третьей сот, причем односекторная сота содержит базовую станцию, связанную с первой и второй базовыми станциями и использующую одну несущую частоту для передачи сигналов, причем эта одна несущая частота является упомянутой первой частотой. В другой версии варианта (3) система содержит четвертую многосекторную соту, расположенную рядом с по меньшей мере одной из первой, второй и третьей сот, при этом четвертая сота содержит четвертую базовую станцию, которая связана с первой и второй базовыми станциями и использует одну несущую частоту для передачи сигналов в каждом секторе четвертой соты, причем эта одна несущая частота является упомянутой первой частотой.
Далее будет описан другой вариант системы, реализующей настоящее изобретение. Этот примерный вариант будет упоминаться как вариант 27. Вариант 27 представляет собой систему связи, включающую в себя первую соту, содержащую первую базовую станцию, ведущую передачу в первый, второй и третий секторы первой соты, причем одна, но отличающаяся несущая частота используется первой базовой станцией для передачи в каждый из первого, второго и третьего секторов, первая, вторая и третья несущая частота используется первым, вторым и третьим секторами, соответственно, для передачи информации, при этом первая, вторая и третья несущие частоты различные; и вторую соту, расположенную рядом с первой сотой, причем вторая сота имеет вторую базовую станцию, которая связана с первой базовой станцией, вторая сота содержит четвертый, пятый и шестой секторы, вторая базовая станция использует первую несущую частоту в каждом из четвертого, пятого и шестого секторов. В некоторых версиях варианта (27) вторая базовая станция передает сигналы, используя первую несущую частоту в каждом из четвертого, пятого и шестого секторов с разными средними уровнями мощности в каждом из секторов. Такой вариант будет упоминаться как вариант (28). В некоторых реализациях варианта (28) вторая базовая станция передает сигналы, используя вторую несущую частоту, которая отличается от первой несущей частоты, в каждом из четвертого, пятого и шестого секторов, используя различные средние уровни мощности в каждом из секторов для сигналов, передаваемых с использованием второй несущей частоты. Этот вариант будет упоминаться как вариант (29). В некоторых версиях варианта (29), упоминаемых как вариант (30), вторая базовая станция передает сигналы, используя третью несущую частоту, которая отличается от первой и второй несущих частот, в каждом из четвертого, пятого и шестого секторов с различными уровнями мощности в каждом из секторов для сигналов, передаваемых с использованием третьей несущей частоты. В одной версии варианта (30), которая будет упоминаться как вариант (31), первая полоса частот связана с первой несущей частотой и включает ее в себя, вторая полоса частот связана со второй несущей частотой и включает ее в себя, и третья полоса частот связана с третьей несущей частотой и включает ее в себя, при этом первая, вторая и третья полосы частот, являются неперекрывающимися полосами частот одинакового размера.
По меньшей мере в одной версии варианта (31), упоминаемой как вариант (32), каждая из первой, второй и третьей полос частот имеет ширину по меньшей мере 1 МГц, но не более 2 МГц. По меньшей мере в одной версии варианта (32) вторая сота передает вторую несущую частоту в каждом из четвертого, пятого и шестого секторов, используя различные уровни мощности в каждом из упомянутых секторов.
В одной версии варианта (20), упоминаемой как вариант (34), вторая сота передает третью несущую частоту в каждом из по меньшей мере двух из четвертого, пятого и шестого секторов, используя различные уровни мощности в каждом из этих секторов. В одной версии варианта (34) разность трех различных уровней мощности (Р1>P2>P3), используемых для передачи различных несущих в каждом секторе второй соты, является одной и той же, несмотря на то, что различные несущие связаны с различными уровнями мощности в каждом секторе.
В еще одном примерном варианте, упоминаемом как вариант (32), система содержит множество сот, каждая из которых содержит множество секторов, причем множество сот включает в себя первую соту, вторую соту и третью соту, физически смежные друг с другом; первая группа сот из множества сот использует первое количество несущих частот в каждом секторе, а вторая группа сот из множества сот использует другое количество несущих на сектор, причем это другое количество больше единицы, и соты во второй группе сот используют множество несущих частот в одном секторе.
В одной версии варианта (36) системы, упоминаемой как вариант (37), каждый сектор соты передает множество несущих в соте, используя различные уровни мощности. В одном таком варианте каждая сота содержит три сектора, а упомянутое другое количество равно трем.
В одном примерном воплощении системы, описанном в варианте (36), система является системой связи OFDM, и количество несущих, используемых сотами в первой группе, равно единице. Этот вариант будет упоминаться как вариант (39).
В одной версии варианта (39) третья группа сот из множества сот использует третье количество несущих частот в каждом секторе, и это третье количество равно двум. Этот вариант упоминается как вариант (40). В одном таком варианте в системе используются максимум 3 различные несущие частоты.
В еще одном примерном варианте системы связи, который упоминается как вариант (42), примерная система связи содержит множество сот, каждая из которых содержит три сектора, каждый из трех секторов использует одинаковый набор трех различных несущих частот для передачи сигналов, причем набор трех различных несущих частот включает в себя первую, вторую и третью несущую частоту, каждый сектор в отдельной соте передает сигналы, используя первую несущую частоту с различными средними уровнями мощности передачи, каждый сектор в отдельной соте также передает сигналы, используя вторую несущую частоту с различными средними уровнями мощности передачи, каждый сектор в отдельной соте также передает сигналы, используя третью несущую частоту с различными уровнями мощности передачи, так что в каждом секторе каждой отдельной соты используются различные средние уровни мощности для каждой из первой, второй и третьей несущих, при этом средний уровень мощности соответствует периоду времени, включающему в себя множество периодов времени передачи символа.
В одной версии варианта (42), упоминаемой как вариант (43), каждая из множества из по меньшей мере трех смежных сот использует одинаковые уровни мощности для первой, второй и третьей несущих в секторах, ориентированных в одном и том направлении, и различные уровни мощности используются в различных секторах соты для каждой несущей. В одном таком варианте, упоминаемом как вариант (44), первая полоса частот связана с первой несущей частотой и включает ее в себя, вторая полоса частот связана со второй несущей частотой и включает ее в себя и третья полоса частот связана с третьей несущей частотой и включает ее в себя, при этом первая, вторая и третья полосы частот являются неперекрывающимися полосами частот одинакового размера. В одной версии варианта (44) каждая из первой, второй и третьей полос частот имеет ширину по меньшей мере 1 МГц, но не более 2 МГц.
В одной версии варианта (42), упоминаемой как вариант (46), каждая их полос частот включает в себя множество равномерно разнесенных тонов, причем интервал между первой и второй полосами частот равен целому кратному интервалов между тонами в первой полосе частот. В другой версии варианта (42) первая, вторая и третья полосы частот являются смежными полосами частот, и между тонами первой и второй полос частот нет неиспользуемого интервала.
По меньшей мере в одной версии варианта (46) система является системой связи OFDM, и общая ширина полосы, занимаемая первой, второй и третьей полосами частот, составляет не более 5 МГц.
Далее будет описано несколько примерных способов со ссылками на пронумерованные варианты способа. В одном примерном варианте способа, упоминаемом как вариант способа (1), обеспечивают функционирование системы связи, включающей в себя множество сот, каждая из которых содержит базовую станцию, связанную с базовой станцией, входящей в другую соту, причем система содержит множество различных типов сот, включающее соту первого типа, содержащую первое количество секторов и использующую первое количество несущих, и соту второго типа, использующую второе количество секторов и второе количество несущих, причем либо первое количество секторов отличается от второго количества секторов, либо второе количество несущих отличается от первого количества несущих, в варианте способа (1) из базовой станции, входящей в каждую из множества сот в системе, периодически передают широковещательную информацию о типе соты, причем эта информация о типе соты достаточна для того, чтобы мобильный узел мог определить из переданной информации о типе соты количество секторов и количество несущих, используемых в той соте, из которой была передана информация о типе соты.
В одной версии варианта способа (1), упоминаемой как вариант способа (2), информация о типе соты является идентификатором типа соты, соответствующим одному из по меньшей мере трех различных идентификаторов типа соты, причем эти три различных идентификатора типа соты включают в себя идентификатор первого типа соты, соответствующий соте, содержащей три сектора, каждый из которых использует одинаковую несущую частоту, и идентификатор второго типа соты, соответствующий соте, содержащей три сектора, каждый из которых использует различную несущую частоту.
В одной версии варианта способа (2), упоминаемой как вариант способа (3), множество различных идентификаторов типа соты дополнительно включает в себя идентификатор третьего типа соты, соответствующий соте, содержащей три сектора и использующей три различные несущие частоты в каждой из трех различных сот. По меньшей мере в некоторых версиях варианта способа (3) множество различных идентификаторов типа соты включает в себя идентификатор четвертого типа соты, соответствующий соте, включающей в себя один сектор и использующей одну несущую частоту.
В одном конкретном варианте способа (3), упоминаемом как вариант способа (5), из базовых станций в множестве сот одинакового типа передают один и тот же идентификатор соты. В одной версии варианта способа (5), упоминаемой как вариант способа (6), из по меньшей мере двух базовых станций, расположенных в сотах первого типа, периодически передают идентификатор первого типа соты. В одном таком варианте из по меньшей мере двух базовых станций, расположенных в сотах второго типа, периодически передают идентификатор второго типа соты.
В одной версии способа (1), упоминаемой как вариант способа (8), информация о типе соты является идентификатором типа соты, соответствующим одному из множества из по меньшей мере трех различных идентификаторов типа соты, которые включают в себя идентификатор третьего типа соты, соответствующий соте, содержащей три сектора и использующей три различные несущие частоты в каждом из трех различных секторов, и дополнительно каждый из секторных передатчиков, соответствующих различным секторам соты третьего типа, использует различный уровень мощности передачи сигналов для каждой из первой, второй и третьей несущей.
В одной версии варианта способа (8) секторные передатчики, соответствующие секторам соты третьего типа, периодически передают узкополосный сигнал высокой мощности в каждую из трех различных полос частот, соответствующих каждой из трех различных несущих, используемых сотой третьего типа, причем узкополосные сигналы высокой мощности передаются на заданных частотах. Этот вариант упоминается как вариант способа (9). В одном таком варианте каждый из узкополосных сигналов является сигналом с шириной один тон. В другой версии варианта способа (9) узкополосный сигнал, передаваемый секторным передатчиком, передается в сектор с одинаковым уровнем мощности для каждого из сигналов на трех различных несущих.
Другой примерный набор вариантов способа относится к способу функционирования мобильного узла. Один примерный вариант способа, упоминаемый как вариант способа (12), представляет собой способ функционирования устройства мобильной связи в системе, использующей множество несущих частот, заключающийся в том, что принимают первый сигнал-маяк, соответствующий первой несущей частоте первого сектора первой соты; измеряют энергию в принятом первом сигнале-маяке для формирования оценки качества первой линии связи, которую можно установить с первой точкой присоединения сети, соответствующей первой несущей частоте в первом секторе первой соты, и оценивают качество линии связи, которую можно установить со второй точкой присоединения сети в первом секторе первой соты, соответствующей второй несущей частоте, которая отличается от первой несущей частоты, на основании энергии, измеренной в первом принятом сигнале-маяке, и известной информации о постоянной разности мощности между уровнем мощности передачи сигналов, передаваемых в первом секторе с использованием первой и второй несущей частот. В одной версии варианта способа (12) выбирают между первой и второй несущими частотами в зависимости от оценки качества первой линии связи и второй линии связи.
В другой версии варианта способа (12), упоминаемой как вариант способа (14), дополнительно принимают второй сигнал-маяк, передаваемый точкой присоединения сети второго сектора, причем второй сигнал-маяк соответствует третьей несущей частоте, используемой вторым сектором, и измеряют энергию в принятом втором сигнале-маяке для формирования оценки качества третьей линии связи, которую можно установить с третьей точкой присоединения сети, соответствующей третьей несущей частоте во втором секторе.
В одной версии способа (14) дополнительно оценивают качество линии связи, которую можно установить с четвертой точкой присоединения сети во втором секторе, соответствующей четвертой несущей частоте, которая отличается от третьей несущей частоты, на основании энергии, измеренной во втором принятом сигнале-маяке, и известной информации о постоянной разности мощности между уровнем мощности передачи сигналов, передаваемых во втором секторе с использованием третьей и четвертой несущих частот. Этот вариант упоминается как вариант способа (15).
В одной версии варианта способа (15), упоминаемой как вариант способа (16), дополнительно выбирают одну из первой, второй, третьей и четвертой несущих частот и устанавливают линию связи с соответствующей одной из первой, второй, третьей и четвертой точек присоединения сети в зависимости от оценки качества первой, второй, третьей и четвертой линий связи. В одной версии этого варианта по меньшей мере одна из первой и второй несущих частот такая же, как по меньшей мере одна из третьей и четвертой несущих частот.
В другой версии варианта способа (15) первый и второй секторы расположены в первой соте. В еще одном варианте способа (15) второй сектор расположен во второй соте, которая отличается от первой соты, в которой расположен первый сектор.
В одной конкретной версии примерного варианта способа (15), упоминаемой как вариант способа (20), мобильное устройство связи хранит информацию о типе соты, включая информацию о различных несущих, используемых в соте, и при этом дополнительно принимает до приема первого сигнала-маяка сигнал индикатора первого типа соты, и определяет из принятого сигнала индикатора первого типа соты и хранящейся информации различные несущие частоты, которые используются в первой соте.
В одной версии примерного способа (20) хранящаяся информация о типе соты дополнительно содержит информацию, указывающую относительную разность мощности, с которой сигналы на различных несущих передаются в первой соте, и при этом дополнительно определяют из принятого сигнала индикатора первого типа соты и хранящейся информации относительную разность мощности, используемую соответствующей точкой присоединения сети для передачи сигналов, соответствующих первой и второй несущим частотам в первом секторе. Этот вариант упоминается как вариант способа (21). В одном таком варианте первая сота является односекторной сотой.
В другой версии варианта способа (15), упоминаемой как вариант способа (23), мобильное устройство связи хранит информацию о типе сектора соты, включающую в себя информацию о различных несущих, используемых в секторе, и относительном уровне мощности передачи, используемом для каждой из различных несущих, при этом дополнительно принимают до приема первого сигнала-маяка сигнал индикатора первого типа сектора и определяют из принятого сигнала индикатора первого типа сектора и хранящейся информации различные несущие частоты, которые используются в первом секторе.
В одной версии варианта способа (23) хранящаяся информация о типе сектора дополнительно содержит информацию, указывающую относительную разность мощности, с которой сигналы на различных несущих передаются в первом секторе, и при этом дополнительно определяют из принятого сигнала индикатора первого типа сектора и хранящейся информации относительную разность мощности, используемую соответствующей точкой присоединения сети для передачи сигналов, соответствующих первой и второй несущим частотам в первом секторе. Этот вариант упоминается как вариант способа (24). В одной версии варианта способа (24) первая сота является многосекторной сотой, в которой используются различные уровни мощности точками присоединения сети в секторе для передачи сигналов.
Описанные выше варианты являются всего лишь примерами, и изобретение не ограничено исключительно вышеперечисленными вариантами.
Несмотря на то, что изобретение было описано в контексте системы OFDM, предложенные способы и устройства применимы для широкого спектра систем связи, включая многие системы, не являющиеся системами OFDM и/или сотовыми системами.
В различных вариантах описанные выше узлы реализуются с использованием одного или нескольких модулей для выполнения этапов, соответствующих одному или нескольким способам настоящего изобретения, например, для обработки сигналов формирования сигналов-маяков, обнаружения сигналов-маяков, измерения сигналов-маяков, сравнения соединений, реализации соединений. В некоторых вариантах различные существенные признаки настоящего изобретения реализуются с использованием модулей. Эти модули могут быть реализованы с помощью программного обеспечения, аппаратных средств или их комбинации. Многие из описанных выше способов или этапов способов можно реализовать с использованием исполняемых машиной команд, например программ, содержащихся на машиночитаемом носителе, например запоминающем устройстве, таком как ОЗУ, флоппи-диске и т.п., для управления машиной, например универсальной вычислительной машиной с дополнительным и аппаратными средствами для реализации полностью или частично описанных выше способов, например, в одном или нескольких узлах. Соответственно, помимо прочего, настоящее изобретение направлено на машиночитаемый носитель, содержащий исполняемые машиной команды, которые побуждают машину, например процессор и связанные с ним аппаратные средства, выполнять один или несколько этапов описанных выше способов.
На основании представленного выше описания изобретения для специалистов будут очевидны многочисленные дополнительные варианты описанных выше способов и устройств согласно настоящему изобретению. Такие варианты подпадают под объем изобретения. Предложенные способы и устройства могут использоваться и в различных вариантах используются с CDMA, ортогональным частотным уплотнением (OFDM) и/или различными другими видами методов связи, которые можно использовать для обеспечения беспроводных линий связи между узлами доступа и мобильными узлами. В некоторых вариантах узлы доступа реализуются как базовые станции, которые устанавливают линии связи с мобильными узлами, использующими OFDM и/или CDMA. В различных вариантах мобильные узлы реализуются в виде портативных компьютеров, персональных цифровых помощников или других портативных устройств, содержащих приемные/передающие схемы и логику и/или программы для реализации предложенных способов.