СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАЗНАЧЕНИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯМ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ARQ-ЧЕРЕДОВАНИЯ В СИСТЕМЕ БЕСПРОВОДНОЙ СОТОВОЙ СВЯЗИ
METHOD AND DEVICE FOR ASSIGNING USERS TO USE ARQ-SEQUENCE IN WIRELESS CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM

Уровень техники
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящая заявка относится к обмену данными, а более конкретно к устройствам и способам назначения пользователям использовать чередования в системе беспроводной сотовой связи.
Предшествующий уровень техники
Системы беспроводной связи широко развернуты, чтобы предоставлять различные типы связи, например речевую с передачей пакетных данных, видео и т.д. Эти системы могут быть основаны на множественном доступе с кодовым разделением каналов (CDMA), множественном доступе с временным разделением каналов (TDMA) или какой-либо другой методике множественного доступа. Системы CDMA предоставляют определенные преимущества над другими типами систем, в том числе увеличение пропускной способности системы. CDMA-система типично предназначена для того, чтобы реализовывать один или более общеизвестных стандартов, таких как Interim Standard 95 (IS-95), CDMA2000, IS-856, широкополосный CDMA (WCDMA) и синхронизированный с режимом временного разделения каналов CDMA (TD-SCDMA).
Сигналы, передаваемые от пользовательского терминала в базовую станцию, могут выступать в качестве помех сигналам, передаваемым от других пользовательских терминалов в базовую станцию, даже если сигналы являются сигналам множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA).
Сущность изобретения
В данном документе описаны способы и устройства, для выборочного назначения множества пользовательских терминалов на передачу данных по множеству чередований временных интервалов. Эти способы и устройства позволяют повысить пропускную способность линии обратной связи (RL) по сравнению с системой множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), которая позволяет каждому пользовательскому терминалу передавать данные при всех чередованиях.
В одном варианте осуществления каждому пользовательскому терминалу может назначаться коэффициент предпочтения чередования (IPF) для каждого чередования. Например, если предусмотрено три чередования, каждому пользовательскому терминалу может назначаться три IPF, по одному для каждого чередования. IPF представляет вероятность того, что пользовательский терминал передает данные в конкретном чередовании. Каждому IPF может быть присвоено значение 0, 1 или значение между 0 и 1. Базовая станция может назначать IPF пользовательским терминалам и также изменять IPF, если характеристики канала меняются или определенный период времени истекает. Назначение значений IPF множеству пользовательских терминалов для сохранения вероятностного характера позволяет повысить производительность.
Один способ содержит этап, на котором определяют коэффициент предпочтения чередования для первого чередования. Коэффициент предпочтения чередования представляет вероятность передачи данных первым терминалом в первом чередовании второму терминалу. На основе коэффициента предпочтения чередования для первого чередования способ определяет, следует ли передавать данные в первом чередовании от первого терминала второму терминалу.
Другой способ содержит этапы, на которых назначают первый коэффициент предпочтения чередования для первого чередования первому пользовательскому терминалу; назначают второй коэффициент предпочтения чередования для второго чередования первому пользовательскому терминалу; и отправляют сообщение, чтобы уведомить первый пользовательский терминал о назначении первого и второго коэффициентов предпочтения чередования.
Одно устройство содержит передающее устройство и процессор. Передающее устройство сконфигурировано, чтобы передавать данные удаленной станции. Процессор сконфигурирован, чтобы определять коэффициент предпочтения чередования для первого чередования. Коэффициент предпочтения чередования представляет вероятность передачи данных передающим устройством в первом чередовании удаленной станции. На основе коэффициента предпочтения чередования для первого чередования процессор определяет, следует ли передающему устройству передавать данные в первом чередовании от пользовательского терминала базовой станции.
Другое устройство содержит процессор и передающее устройство. Процессор сконфигурирован, чтобы назначать первый коэффициент предпочтения чередования для первого чередования первому пользовательскому терминалу и назначать второй коэффициент предпочтения чередования для второго чередования первому пользовательскому терминалу. Передающее устройство сконфигурировано, чтобы отправлять сообщение первому пользовательскому терминалу, указывающее назначенный первый и второй коэффициенты предпочтения чередования.
Далее подробно описаны различные аспекты, варианты осуществления и возможности изобретения.
Краткое описание чертежей
Признаки, характер и преимущества настоящей заявки могут стать более очевидными из подробного описания, изложенного ниже с помощью чертежей. Аналогичные номера и символы ссылок могут идентифицировать одинаковые или аналогичные объекты.
Фиг.1 иллюстрирует систему беспроводной связи.
Фиг.2 иллюстрирует вариант осуществления пользовательского терминала и базовой станции.
Фиг.3 иллюстрирует пример структуры чередований в линии обратной связи, соответствующей структуре чередований в линии прямой связи.
Фиг.4 иллюстрирует способ использования пользовательским терминалом коэффициента предпочтения чередования (IPF).
Фиг.5 иллюстрирует способ выбора и назначения пользовательских терминалов на множество чередований.
1
5
Фиг.6 иллюстрирует шесть пользовательских терминалов u-u, пространственно размещенных в секторе соты базовой станции.
Фиг.7 иллюстрирует некоторые компоненты в пользовательском терминале и базовой станции по фиг.1 и 2, которые могут реализовывать способы по фиг.4 и 5.
Подробное описание изобретения
Фиг.1 иллюстрирует систему 100 беспроводной связи, которая поддерживает ряд пользовательских терминалов 106A-106H, которые также могут называться терминалами доступа, AT, удаленными терминалами, мобильными установками, мобильными телефонами, мобильными терминалами, мобильными устройствами, сотовыми телефонами и т.д. Различные аспекты и варианты осуществления, описанные в данном документе, могут быть реализованы с помощью системы 100. Система 100 предоставляет связь для ряда сот, при этом каждая сота обслуживается посредством соответствующей базовой станции 104. Базовая станция также может упоминаться как система базовых приемо-передающих станций (BTS), точка доступа или узел B. Пользовательские терминалы 106A-106H могут быть распределены по системе 100. Каждый пользовательский терминал 106 может обмениваться данными с одной или более базовой станцией 104 по линии прямой и обратной связи в любой данный момент, в зависимости от того, является или нет пользовательский терминал 106 активным и находится или нет пользовательский терминал 106 в режиме мягкой передачи обслуживания. Линия прямой связи (FL) (т.е. нисходящая линия связи) означает передачу от базовой станции 104 в пользовательский терминал 106. Линия обратной связи (RL) (т.е. восходящая линия связи) означает передачу от пользовательского терминала 106 в базовую станцию 104.
В системе 100 системный контроллер 102 (также упоминаемый как контроллер базовой станции (BSC)) может предоставлять координацию и управление базовыми станциями 104, соединенными с системным контроллером 102, и может дополнительно управлять маршрутизацией вызовов в пользовательские терминалы 106 посредством соединенных базовых станций 104. Системный контроллер 102 дополнительно может быть соединен с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSTN) посредством мобильного коммутационного узла (MSC) и с сетью с коммутацией пакетов посредством узла обслуживания пакетных данных (PDSN). Система 100 может быть разработана так, чтобы поддерживать один или более стандартов CDMA, например IS-95, CDMA2000, CDMA 2000 1xEV-DV, CDMA 2000 1xEV-DO (IS-856), WCDMA, TD-SCDMA, TS-CDMA или какие-либо другие стандарты CDMA.
Различные аспекты и варианты осуществления настоящей заявки могут быть применены к линиям прямой и обратной связи в различных системах беспроводной связи. В качестве примера методики назначения чередований описаны ниже для линии обратной связи CDMA 2000 1xEV-DO.
Фиг.2 - это упрощенная блок-схема варианта осуществления пользовательского терминала 106 и базовой станции 104. В линии обратной связи источник 212 данных в терминале 106 предоставляет различные типы конкретных данных для пользователя, сообщений и т.д. в процессор 214 данных передачи (TX). Процессор 214 TX-данных форматирует и кодирует различные типы данных на основе одной или более схем кодирования, чтобы предоставить кодированные данные. Каждая схема кодирования может включать в себя любое сочетание контроля циклическим избыточным кодом (CRC), сверточного кодирования, турбокодирования, блочного кодирования, других типов кодирования или без кодирования вообще. Чередование может применяться, когда коды коррекции ошибок используются для преодоления замирания. Другие схемы кодирования могут включать в себя методики автоматического запроса на повторение передачи (ARQ), гибридного ARQ (описана ниже) и повторения передачи по инкрементальной избыточности. Типично, различные типы данных кодируются с помощью различных схем кодирования.
Модулятор (MOD) 216 принимает контрольные данные и кодированные данные от процессора 214 TX-данных и далее обрабатывает принятые данные, чтобы сгенерировать модулированные данные. Модулированный сигнал линии обратной связи затем передается посредством антенны 220 по линии беспроводной связи одной или более базовым станциям 104.
Одна или более антенн 250A-250L в базовой станции 104 принимают модулированный сигналы линии обратной связи от ряда терминалов 106. Несколько антенн 250A-250L могут быть использованы для того, чтобы обеспечивать пространственное разнесение против отрицательных эффектов канала, например, замирания. В качестве примера, базовая станция может включать в себя шесть антенн и поддерживать три сектора с двумя антеннами на каждый сектор. Любое число антенн и секторов может быть использовано в базовой станции 104. Каждая антенна 250 может иметь несколько элементов антенны.
Каждый принимаемый сигнал предоставляется в соответствующее приемное устройство (RCVR) 252, которое приводит к требуемым параметрам (к примеру, фильтрует, усиливает и преобразовывает с понижением частоты) и оцифровывает принимаемый сигнал, чтобы сгенерировать выборки данных для этого принимаемого сигнала.
Демодулятор (DEMOD) 254 принимает и обрабатывает выборки данных для всех принимаемых сигналов, чтобы предоставить восстановленные символы. Для CDMA2000 обработка посредством демодулятора 254, чтобы восстановить передачу данных от конкретного терминала, включает в себя (1) декодирование, обратное кодированию с расширением спектра, выборок данных с помощью той же последовательности кодирования с расширением спектра, используемой для того, чтобы кодировать с расширением спектра данных в терминале, (2) каналообразование из декодированных обратно кодированию с расширением спектра выборок, чтобы изолировать или разделить принимаемые данные и контрольные сигналы по их соответствующим кодовым каналам, и (3) согласованная демодуляция канализированных данных с восстановленным контрольным сигналом, чтобы предоставить демодулированные данные. Демодулятор 254 может реализовать многоотводное когерентное приемное устройство, чтобы обрабатывать несколько экземпляров сигнала для каждого из ряда терминалов.
Процессор 256 данных приема (RX) принимает и декодирует демодулированные данные для каждого терминала 106, восстанавливая конкретные для пользователя данные и сообщения, передаваемые посредством терминала 106 по линии обратной связи. Обработка в демодуляторе 254 и процессоре 256 RX-данных комплементарна обработке, выполняемой модулятором 216 и процессором 214 TX-данных соответственно в терминале 106.
Пакеты и субпакеты
Биты пакета данных из источника 212 данных могут повторяться и обрабатываться процессором 214 (и/или модулятором 216) во множество соответствующих субпакетов для передачи в базовую станцию 104. Если базовая станция 104 принимает сигнал с высоким отношением "сигнал-шум", первый субпакет может содержать достаточную информацию для базовой станции 104, чтобы декодировать и получить исходный пакет данных.
Например, пакет данных из источника 212 данных может быть повторен и обработан процессором 214 в четыре субпакета. Пользовательский терминал 106 отправляет первый субпакет в базовую станцию 104. Базовая станция 104 может иметь относительно низкую вероятность корректного декодирования и извлечения исходного пакета данных из первого принимаемого субпакета. Но по мере того, как базовая станция 104 принимает второй, третий и четвертый субпакеты и объединяет информацию, извлеченную из каждого принимаемого субпакета, вероятность декодирования и извлечения исходного пакета данных возрастает. Как только базовая станция 104 корректно декодирует исходный пакет (к примеру, с помощью контроля циклическим избыточным кодом (CRC) или другой методики обнаружения ошибок), базовая станция 104 отправляет сигнал подтверждения приема пользовательскому терминалу 106, чтобы прекратить отправку субпакетов. Пользовательский терминал 106 затем может отправить первый субпакет из нового пакета.
Чередование
Передающее устройство в пользовательском терминале 106 (или базовой станции 104) в системе 100 связи может передавать пакеты в структуре временного чередования в приемное устройство в базовой станции 104 (или пользовательском терминале 106).
Фиг.3 иллюстрирует пример структуры 300 чередования в линии обратной связи (RL) (к примеру, для RL-канала данных 1xEV-DO редакция A) и соответствующей структуры 320 чередования линии прямой связи (FL) (к примеру, для FL ARQ-канала 1xEV-DO). Структура 300 чередования имеет три чередования 1, 2 и 3, но любое число чередований может быть реализовано с помощью описанных ниже методик. Каждое чередование содержит набор разнесенных во времени сегментов. В этом примере каждый сегмент имеет длину в четыре временных интервала. В ходе каждого сегмента пользовательский терминал 106 может передавать субпакет в базовую станцию 104. Поскольку предусмотрено три чередования и каждый сегмент имеет длину в четыре временных интервала, существует восемь временных интервалов между окончанием субпакета данного чередования и началом следующего субпакета того же чередования.
Промежуток времени между субпакетами одного чередования (к примеру, восьми временных интервалов на фиг.3) типично является большим для того, чтобы дать возможность базовой станции 104 (a) попытаться декодировать пакет из принятого субпакета, (b) определить, корректно ли декодирован пакет из принимаемого субпакета, и (c) отправить сообщение подтверждения приема (ACK) или отрицания приема (NACK) обратно в пользовательский терминал 106 до того, как пользовательский терминал 106 передаст следующий субпакет чередования. Если базовая станция 104 сообщает пользовательскому терминалу 106 о том, что пакет некорректно декодирован, пользовательский терминал 106 передает еще один субпакет того же пакета, если максимальное число субпакетов (к примеру, 4) еще не достигнуто. Если пакет декодирован корректно, пользовательский терминал 106 затем может передавать первый субпакет нового пакета.
Например, на фиг.3 пользовательский терминал 106 передает субпакет 0 в ходе первого сегмента чередования 1 базовой станции 104. Базовая станция 104 не может корректно декодировать пакет из принятого субпакета 0 и отправляет NACK-сообщение в пользовательский терминал 106 до того, как терминал 106 передает следующий субпакет чередования 1. Пользовательский терминал 106 передает субпакет 0' в ходе второго сегмента чередования 1 в базовую станцию 104. Процесс повторяется до тех пор, пока базовая станция 104 не декодирует корректно пакет из четвертого принятого субпакета 0''' и не отправит ACK-сообщение обратно в пользовательский терминал 106. После этого пользовательский терминал 106 передает субпакет другого пакета, пакета 6, в чередовании 1.
Это описывает гибридный автоматический запрос на повторение передачи (H-ARQ), применяемый к чередующейся передаче. H-ARQ позволяет значительно повысить пропускную способность систем беспроводной связи, когда канал или помехи варьируются во времени от одного субпакета данного чередования к следующему субпакету данного чередования. В 1xEV-DO редакция A, H-ARQ и чередования используются в мультиплексированной с временным разделением каналов (TDM) линии прямой связи (FL) и мультиплексированной с кодовым разделением каналов (CDM) линии обратной связи (RL).
Конфигурация по умолчанию для этой 1xEV-DO CDMA RL заключается в том, что каждый пользовательский терминал 106 с данными, чтобы отправлять, использует все 3 чередования. В CDMA RL систем, которые используют H-ARQ, типичная реализация должна заключаться в том, чтобы дать возможность каждому пользовательскому терминалу 106 передавать в любом числе чередований. Например, в системе с 3 чередованиями, такой как RL 1xEV-DO редакция A, пользовательские терминалы 106 с данными, чтобы отправлять, типично должны передавать во всех трех чередованиях. В этом отношении чередование не увеличивает пропускную способность линии обратной связи, а вместо этого дает возможность использования H-ARQ. Способы, описанные ниже, не ограничивают преимущества ARQ.
Способы, описанные ниже, выборочно (и вероятностно в одном варианте осуществления) назначают множество пользовательских терминалов для того, чтобы использовать множество чередований, что позволяет повышать пропускную способность линии обратной связи CDMA. В одном варианте осуществления, когда принимаемое отношение "сигнал-помехи-и-шум" (SINR) (измеренное в базовой станции 104) поднабора передающих пользовательских терминалов 106 достаточно высокое, базовая станция 104 может выборочно назначать пользовательские терминалы 106 RL, чтобы использовать чередования, вместо конфигурации по умолчанию назначения каждого пользовательского терминала 106 для всех чередований. Например, это может осуществляться, когда число пользовательских терминалов 106 RL ненамного больше, чем число антенн базовой станции приемного устройства, умноженное на число чередований.
Базовая станция 104 может использовать весовые коэффициенты сложения по минимальной среднеквадратической ошибке (MMSE) при демодуляции пакетов, чтобы подавлять межпользовательские помехи. Нахождение отношения "сигнал-помехи-и-шум", получаемого каждым пользовательским терминалом посредством удаления одного другого пользовательского терминала, т.е. подавления помех от этого пользовательского терминала, может осуществляться, поскольку приемное устройство BTS не имеет сведений о канале каждого передающего устройства и может выполнять расчеты на основе вычисления значений корреляции. Подавление межпользовательских помех может делать SINR на пользовательский терминал достаточно высоким, чтобы выборочное назначение пользовательских терминалов 106 RL для использования этих чередований повышало пропускную способность.
Пример такой системы связи может иметь 12 или менее пользовательских терминалов 106 RL на сектор и три чередования RL, где каждый сектор использует четыре антенны приемного устройства. Кроме того, если конкретные пользовательские терминалы 106 имеют высокие SINR при передаче отдельно, базовая станция 104 может назначать эти пользовательские терминалы 106, чтобы совместно использовать одно чередование в циклическом алгоритме.
Коэффициент предпочтения чередования (IPF)
Коэффициент предпочтения чередования (IPF) - это оригинальный термин, созданный в данном документе для того, чтобы представлять вероятность того, что пользовательский терминал 106 с данными, готовыми для передачи, передаст данные в ходе конкретного чередования. Каждому IPF может присвоено значение 0, 1 или значение между 0 и 1. Если IPF присвоено значение между 0 и 1, пользовательский терминал генерирует случайное число, равномерно распределенное между 0 и 1, и передает данные в чередовании, если случайное сгенерированное число меньше или равно значению IPF. Например, IPF, заданное равным 0,5, означает, что пользовательский терминал 106 принимает решение о том, следует или нет передавать данные в конкретном чередовании, и каждый вариант взвешен одинаково как 50-50. Пользовательский терминал 106 может генерировать случайное число 0 или 1, где 0 означает передачу данных в чередовании, а 1 означает не передачу данных в чередовании.
В качестве другого примера, если IPF присвоено значение 0,7, пользовательский терминал 106 может генерировать случайное число между 0 и 1. Если пользовательский терминал 106 генерирует 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6 или 0,7, пользовательский терминал 106 передает данные в чередовании. Если пользовательский терминал 106 генерирует 0,8, 0,9 или 1,0, пользовательский терминал 106 не передает данные в чередовании.
Фиг.4 иллюстрирует способ использования пользовательским терминалом 106 коэффициента предпочтения чередования (IPF). На этапе 400 пользовательский терминал 106 определяет IPF для чередования N, например, посредством приема сообщения от базовой станции 104 (описано ниже) или извлечения IPF из запоминающего устройства или регистра. На этапе 402 на основе IPF для чередования N пользовательский терминал 106 определяет, следует ли передавать данные в чередовании N. Например, если IPF равно 0,5, пользовательский терминал 106 может случайно сгенерировать 0 или 1. Если определение положительное, пользовательский терминал 106 передает данные в чередовании N на этапе 404. Если определение отрицательное, пользовательский терминал 106 определяет, следует ли передавать данные в следующем чередовании, посредством увеличения N таким образом, чтобы N=N+1, на этапе 406 и возврата к этапу 400.
На этапе 408 пользовательский терминал 106 определяет, истек ли период времени ожидания или принято ли подтверждение приема от базовой станции 104, чтобы указать то, что один или более пакетов корректно декодированы. Если нет, пользовательский терминал 106 продолжает передавать данные в чередовании на этапе 404. Если период времени ожидания истек или подтверждение приема принято от базовой станции 104, пользовательский терминал 106 может вернуться к этапу 400 или этапу 402.
Базовая станция 104 может назначить IPF пользовательским терминалам 106 и также изменить IPF, если характеристики канала изменяются или истекают определенные периоды времени ожидания. Назначение значений IPF множеству пользовательских терминалов 106, чтобы сохранить вероятностный характер, позволяет повысить производительность.
В одном примере система связи может иметь три чередования и шесть пользовательских терминалов 106 с данными, готовыми, чтобы передавать. Типичная CDMA-система может давать возможность каждому пользовательскому терминалу 106 передавать данные в каждом чередовании, что приводит к IPF в 1 для каждого пользовательского терминала 106 в каждом чередовании. Это показано ниже в таблице 1.
Таблица 1Коэффициенты предпочтения чередования по умолчанию
Коэффициент предпочтения чередования 1
Коэффициент предпочтения чередования 2
Коэффициент предпочтения чередования 3
Пользователь 1
1
1
1
Пользователь 2
1
1
1
Пользователь 3
1
1
1
Пользователь 4
1
1
1
Пользователь 5
1
1
1
Пользователь 6
1
1
1
Сумма каждой строки в таблице 1 представляет предполагаемое число чередований, используемых пользовательским терминалом 106. Каждый пользовательский терминал 106 в таблице 1, как ожидается, передает данные во всех трех чередованиях. Сумма каждого столбца представляет предполагаемое число пользовательских терминалов 106, передающих в конкретном чередовании. Каждое чередование в таблице 1 имеет шесть предполагаемых пользовательских терминалов 106, передающих данные одновременно с помощью CDMA. Суммы строк и столбцов могут превышать 1.
Не всегда может быть желательно, чтобы все пользовательские терминалы 106 передавали одновременно, поскольку они могут генерировать шум или помехи в системе связи, а также потреблять энергию. Более оптимальным может быть выбрать поднабор из одного или более пользовательских терминалов 106 для одновременной передачи, но также давать каждому пользовательскому терминалу 106 возможность передавать в определенное время. Конкретные пользовательские терминалы 106 могут быть выбраны, чтобы передавать одновременно при определенных условиях, к примеру, на основе их принимаемого SINR в базовой станции 104.
Каждая запись в таблице 1 может быть выбрана и ей присвоено посредством базовой станции 104 (или контроллера 102 базовой станции) значение 0, 1 или между 0 и 1 (описано ниже в таблице 5). Базовая станция 104 может отправлять сообщения пользовательским терминалам 106, чтобы уведомлять их о выделении чередований.
Если одно из трех чередований зарезервировано для одного пользовательского терминала 106, чтобы передавать данные, то IPF-таблица в данной точке во времени может выглядеть как таблица 2.
Таблица 2Пример назначения коэффициента предпочтения чередования, когда один пользователь начинает передавать отдельно в чередовании
Коэффициент предпочтения чередования 1
Коэффициент предпочтения чередования 2
Коэффициент предпочтения чередования 3
Пользователь 1
0
1
1
Пользователь 2
0
1
1
Пользователь 3
0
1
1
Пользователь 4
1
1
1
Пользователь 5
0
1
1
Пользователь 6
0
1
1
Если SINR, измеренный в базовой станции 104 для пользователя 4, передающего данные отдельно, достаточно высокий, назначение чередования 1 только пользователю 4, как показано в таблице 2, должно увеличить пропускную способность RL.
Если несколько пользовательских терминалов 106 имеют относительно высокое SINR при передаче отдельно, базовая станция 104 может назначать чередование, к примеру, чередование 1, этим пользовательским терминалам 106 с высоким SINR 106 в циклическом алгоритме, по одному за раз, в запланированном режиме. Эти пользовательские терминалы с высоким SINR представляют поднабор из общего набора пользовательских терминалов с данными для отправки. Таким образом, в следующей точке во времени таблица IPF должна быть идентична таблице 2, за исключением того, что "1" в столбце "Коэффициент предпочтения чередования 1" должна перейти от пользователя 4 к другому пользователю с высоким SINR. Хотя таблица 2 показывает, что пользователю, которому разрешено передавать в чередовании 1, также разрешено передавать в других чередованиях, это не обязательно.
Пример работы 1xEV-DO редакция A для IPF с одним чередованием, зарезервированным для одного пользовательского терминала для передачи
Цель данного примера для пользовательских терминалов 106 с относительно высоким SINR, когда они передают отдельно, состоит в том, чтобы совместно использовать чередование 1, а для всех пользователей состоит в том, чтобы передавать в чередованиях 2 и 3, как показано в таблице 2. Альтернативно, в другом варианте осуществления также возможно иметь пользователей с высоким SINR, передающих отдельно в двух или трех чередованиях. В системе 1xEV-DO может быть несколько способов для BTS прогнозирования, какие пользователи RL имеют высокое SINR при передаче отдельно, например (a) с помощью FLsinr (переменной для отношения "сигнал-помехи-и-шум" в лини прямой связи) или значения управления скоростью передачи данных (DRC) с ActiveSetSize (размер активного набора, который является перечнем контрольных сигналов из различных базовых станций, используемых для текущего соединения), или (b) циклический алгоритм или выбор пользовательского терминала 106 с оптимальным кратковременным (фильтрованным) FLsinr.
Для системы 1xEV-DO, сконфигурированной для того, чтобы давать возможность только одному пользователю передавать в чередовании 1, тогда как всем пользователям передавать в чередованиях 2 и 3, механизмы работы управления доступом к среде (MAC) IPF могут включать в себя следующее.
В канале управления базовая станция 104 может (a) уведомлять все пользовательские терминалы 106 в одном секторе о IPF-режиме (использовании IPF); (b) указывать, какое чередование используется для одного пользовательского терминала 106 для передачи (к примеру, чередование 1 в данном примере); и (c) синхронизировать все пользовательские терминалы 106 на границе субкадра.
В канале предоставления доступа базовая станция 104 может (a) назначать один пользовательский терминал 106 на чередование 1; (b) отправлять сообщение предоставления доступа, которое включает в себя сигналы "отношение сигнала трафика к контрольному сигналу" (T2P) (применяемый только к чередованию 1) и T2P_hold; и (c) периодически обновлять сообщение предоставления доступа, чтобы разрешать пользовательским терминалам 106 с хорошими характеристиками канала совместно использовать чередование 1. Атрибут назначения чередования может быть обновлен посредством общего протокола обновления атрибутов (GAUP).
Все пользовательские терминалы 106, передающие в чередованиях 2 и 3, могут выполнять типичный 1xEV-DO редакция A CDMA MAC, будучи в чередовании 1. Конкретно, коэффициенту β (который задается в стандарте 1xEV-DO редакция A как отношение между β и "отношение сигнала трафика к контрольному сигналу" (T2P) текущей пакетной передачи) непередающих пользовательских терминалов 106 может быть присвоено значение ноль в чередовании 1. В пользовательском терминале 106 бит быстрой обратной активности (QRAB) и бит фильтрованной обратной активности (FRAB) (из BestFLSector), уровень адресуемых сегментов и уровень T2P могут быть заморожены. В базовой станции (BTS) 104 фильтр превышения уровня термического шума (ROT) и решение по биту занятости может быть заморожено.
Подавление помех
Если базовая станция 104 может подавлять помехи RL, к примеру, базовая станция с антенной решеткой, которая обеспечивает минимальную среднеквадратическую ошибку (MMSE) и суммирование весовых коэффициентов при демодуляции пакетов, чтобы подавлять межпользовательские помехи, то базовая станция 104 может одновременно назначать несколько (но не обязательно все) пользовательских терминалов 106 в каждом чередовании. Таблица 3 демонстрирует пример с двумя пользовательскими терминалами 106, назначенными каждому чередованию.
Таблица 3Пример назначения двух пользователей RL на чередование
Коэффициент предпочтения чередования 1
Коэффициент предпочтения чередования 2
Коэффициент предпочтения чередования 3
Пользователь 1
0
1
0
Пользователь 2
1
0
0
Пользователь 3
0
0
1
Пользователь 4
0
1
0
Пользователь 5
1
0
0
Пользователь 6
0
0
1
Приемное устройство MMSE может эффективно минимизировать помехи между пользовательскими терминалами 106, когда пользовательские терминалы 106 разделены на азимутальный угол относительно базовой станции 104 (к примеру, см. фиг.6) и есть небольшое многолучевое распространение. Примером такой системы является сеть наземных базовых станций, обменивающихся данными с самолетами, выполняющими полет в небе.
Назначение пользовательских терминалов чередованию на основе прогнозирования SINR
Общий способ выбора и назначения пользовательских терминалов 106 множеству чередований сначала описан ниже, после чего следует конкретный пример с тремя чередованиями и шестью пользовательскими терминалами 106.
Фиг.5 иллюстрирует способ выбора и назначения пользовательских терминалов 106 множеству чередований. На этапе 500 базовая станция 104 принимает и обрабатывает сигналы, передаваемые беспроводным способом от множества пользовательских терминалов 106.
На этапе 502 базовая станция 104 определяет (или прогнозирует), какие два (или более) пользовательских терминала 106 передали (или передают) сигналы, которые создают наибольшие помехи сигналам друг друга. Может быть несколько способов, чтобы определить эти пользовательские терминалы 106. В одном процессе базовая станция 104 определяет SINR первого пользовательского терминала 106, передающего в соте (или секторе соты) без передач других пользовательских терминалов 106 в соте (или секторе), по одному за раз, чтобы найти пользовательский(е) терминал(ы) 106, удаление которых от соты максимизирует SINR первого пользовательского терминала 106. Базовая станция 104 повторяет этот процесс, чтобы найти два пользовательских терминала, которые создают наибольшие помехи друг другу.
SINR(i)
i
SINR
(i)
i
j
I
k.
(j)
k
В уравнении ниже означает SINR пользовательского терминала , когда все пользовательские терминалы находятся в соте (или соответствующем чередовании). означает SINR пользовательского терминала с передачами от пользовательского терминала  удаленными или игнорируемыми. Базовая станция 104 определяет, какие два пользовательских терминала создают друг другу наибольшие помехи, на этапе 502, и распределяет два этих пользовательских терминала по двум различным чередованиям (к примеру, чередованиям 1 и 2) на этапе 504.  означает пользователей, назначенных чередованию В таком случае пользователи, назначенные на чередования 1 и 2, могут быть выражены как
После того как базовая станция 104 определяет первые два пользовательских терминала, чтобы назначить чередованиям 1 и 2, базовая станция 104 назначает остальные пользовательские терминалы, которые передают сигналы, которые создают наибольшие помехи сигналам друг друга, различным чередованиям на этапе 506. Например, базовая станция 104 определяет, какой пользовательский терминал имеет наибольшее усиление SINR посредством назначения чередованию 3. Базовая станция 104 назначает этот третий пользовательский терминал чередованию 3.
Вместо выбора пользовательского терминала, который менее всего влияет на суммарное SINR (нормализованное), базовая станция альтернативно может выбрать пользовательский терминал, который влияет на минимальный SINR.
Каждый терминал теперь успешно назначен, чтобы использовать чередование, в котором терминал вызывает наименьшие помехи.
Если два пользователя (или чередования) имеют одинаковое усиление SINR исходя из добавления/удаления нового пользователя, базовая станция 104 делает случайный выбор, к примеру, аналогично подбрасыванию правильной монеты. Этот способ позволяет повышать общее достигаемое SINR для данной максимальной мощности, которое может зависеть от выбора пользовательских терминалов, назначенных первыми для каждого чередования.
На этапе 508 базовая станция 104 отправляет сообщения пользовательским терминалам, чтобы сообщить им их назначенные чередования.
1
5
1
2
3
Далее описывается конкретный пример выбора и назначения пользовательских терминалов 106, чтобы использовать множество чередований, с шестью пользовательскими терминалами u-u, пространственно находящимися в секторе соты базовой станции, как показано на фиг.6. Числа рядом с каждым пользовательским терминалом 106 на фиг.6 означают азимутальный угол для воображаемой горизонтальной линии, проведенной через базовую станцию 104. Таблица 4 иллюстрирует пример назначения чередований. Три средних столбца, помеченные как I, I и I, представляют пользователей, назначенных чередованиям 1, 2 и 3.
Таблица 4Пример способа назначения чередований при шести пользовательских терминалах
Общее действие
<i>I</i><sub>1</sub>
<i>I</i><sub>2</sub>
<i>I</i><sub>3</sub>
Подробности и результаты
Нахождение пользователей, которые создают наибольшие помехи друг другу.
-
-
-
Нахождение усиления SINR для каждого пользователя посредством удаления одного другого пользователя из системы. Например, для <i>u</i><sub>1</sub> найдем SINR в системе с пользователями {{1, 3, 4, 5, 6} (пользователь 2 удален), {1, 2, 4, 5, 6} (пользователь 3 удален), {1, 2, 3, 5, 6} (пользователь 4 удален), {1, 2, 3, 4, 6} (пользователь 5 удален) и {1, 2, 3, 4, 5}} (пользователь 6 удален).Например, допустим, что <i>u</i><sub>1</sub> и <i>u</i><sub>2 </sub>создают наибольшие помехи друг для друга.
Назначение пользователей различным чередованиям.
<i>U</i><sub>1</sub>
<i>u</i><sub>2</sub>
-
<i>u</i><sub>1</sub> назначается чередованию 1, а <i>u</i><sub>2</sub> назначается чередованию 2.
Из оставшихся пользователей, нахождение пользователей, которые создают наибольшие помехи друг другу.
<i>u</i><sub>1</sub>
<i>u</i><sub>2</sub>
-
Из пользователей <i>u</i><sub>3</sub>, <i>u</i><sub>4</sub>, <i>u</i><sub>5</sub> и <i>u</i><sub>6</sub><i>, </i>допустим, что {<i>u</i><sub>3</sub>, <i>u</i><sub>4</sub>} создают наибольшие помехи друг другу.
Назначение худшего из двух пользователей другому чередованию.
<i>U</i><sub>1</sub>
<i>u</i><sub>2</sub>
<i>u</i><sub>3</sub>
Допустим, что <i>u</i><sub>3</sub> создает большие помехи пользователям в чередованиях 1 и 2 {<i>I</i><sub>1</sub><i>, I</i><sub>2</sub>}, чем <i>u</i><sub>4</sub>.
Назначение оставшихся пользователей чередованию, в котором они создают меньше всего помех.
<i>U</i><sub>1</sub>, <i>u</i><sub>4</sub>
<i>u</i><sub>2</sub>
<i>u</i><sub>3</sub>
Допустим, что <i>u</i><sub>4</sub> создает больше помех в <i>I</i><sub>2</sub>, чем <i>I</i><sub>1</sub>.
<i>U</i><sub>1</sub>, <i>u</i><sub>4</sub>
<i>u</i><sub>2</sub>, <i>u</i><sub>5</sub>
<i>u</i><sub>3</sub>
Допустим, что <i>u</i><sub>5</sub> меньше всего влияет на <i>I</i><sub>2</sub><i>.</i>
<i>u</i><sub>1</sub>, <i>u</i><sub>4</sub>
<i>u</i><sub>2</sub>, <i>u</i><sub>5</sub>
<i>u</i><sub>3</sub>, <i>u</i><sub>5</sub>
Допустим, что <i>u</i><sub>6</sub> меньше всего влияет на <i>I</i><sub>3</sub><i>.</i>
Всем пользовательским терминалам 106 может требоваться периодически передавать в одном чередовании в течение короткого периода времени, чтобы выполнить назначение чередований на основе прогнозирования SINR.
Фиг.7 иллюстрирует некоторые компоненты в пользовательском терминале и базовой станции по фиг.1 и 2, которые могут реализовывать способы по фиг.4 и 5. Эти компоненты могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратных средств или сочетания аппаратных средств и программного обеспечения, как описано ниже. Для пользовательского терминала 106 блок 700 определения коэффициента предпочтения чередования на фиг.7 может реализовывать функции, описанные выше на этапах 400 и 406 на фиг.4. Блок 702 определения передачи может реализовывать функции, описанные выше на этапе 402 на фиг.4. Передающее устройство 218 может реализовывать функции, описанные выше на этапе 404 на фиг.4. Блок 704 отслеживания промежутков времени, детектор 706 подтверждения приема и приемное устройство 708 могут реализовывать функции, описанные выше на этапе 408 на фиг.4.
Для базовой станции 104 приемное устройство 252 на фиг.7 может реализовывать функции, описанные выше на этапе 500 на фиг.5. Блок 722 определения помех может реализовывать функции, описанные выше на этапе 502 на фиг.5. Блок 724 назначения чередований может реализовывать функции, описанные выше на этапах 504 и 506 на фиг.5. Передающее устройство 720 может реализовывать функции, описанные выше на этапе 508 на фиг.5.
Значения IPF между 0 и 1
Как упоминалось выше, значения IPF представляют вероятность (к примеру, назначенную базовой станцией 104) пользовательского терминала 106, передающего в данном чередовании RL. Большинство вышеприведенных примеров используют значения IPF 0 и 1, которые соответствуют пользовательским терминалам 106, передающим или не передающим в данном чередовании. В других вариантах осуществления можно назначать значения IPF между 0 и 1. Например, значение IPF в 0,5 указывает, что пользовательский терминал 106 случайно принимает решение о том, передавать или не передавать данные в конкретном чередовании, причем каждый вариант взвешен одинаково как 50-50 (т.е. пользовательский терминал "подбрасывает монету", чтобы принять решение о том, следует ли передавать в этом чередовании).
Таблица 5 демонстрирует пример назначения базовой станцией 104 значений IPF между 0 и 1 пользовательским терминалам 106. Сумма каждой строки представляет ожидаемое число чередований, используемых пользовательским терминалом 106, тогда как сумма каждого столбца представляет ожидаемое число пользователей, использующих данное чередование. Необязательно, чтобы сумма строк была 1, поскольку пользовательский терминал 106 может передавать пакеты в нескольких чередованиях. Может быть эффективно уравновесить нагрузку трех чередований, т.е. попытаться использовать все чередования равномерно, посредством назначения IPF таким образом, чтобы сумма столбцов в таблице 5 была примерно равной.
Таблица 5Пример значений IPF между 0 и 1
Коэффициент предпочтения чередования 1
Коэффициент предпочтения чередования 2
Коэффициент предпочтения чередования 3
Пользователь 1
0,5
0,5
1
Пользователь 2
0,5
0,5
1
Пользователь 3
0,2
0,7
0,1
Пользователь 4
0,7
0,1
0,2
Пользователь 5
0,1
0,2
0,7
Пользователь 6
0,3
0,3
0,3
Пользователь 7
0,1
0,2
0,7
Если базовая станция 104 не имеет точных сведений об отдельных пользовательских каналах, назначение значений IPF так, чтобы сохранить вероятностный характер, позволяет повысить производительность. Это отличается от детерминированного поведения пользовательских терминалов 106, когда значения IPF равны 0 или 1.
Может быть несколько способов определения или выбора IPF для пользовательских терминалов 106. Как описано выше, один способ включает в себя определение SINR пользовательских терминалов 106. Другой способ влечет за собой назначение базовой станцией 104 IPF согласно обнаруженным скоростям передачи данных по линии обратной связи и, возможно, типу передачи данных, к примеру, речь, данные, видео и т.д. Тип передачи данных может вытекать из обнаруженной скорости передачи данных.
Различные действия и параметры способа, описанные выше, могут быть изменены без отступления от идеи данной заявки. Например, способ может быть реализован с помощью любого числа чередований, любого числа пользовательских терминалов 106, любого числа базовых станций 104, одного или более секторов или сот, любого типа канала, такого как канал управления, канал трафика и т.д., и любого типа пользовательского терминала 106, к примеру, мобильного устройства, стационарного устройства, устройства с поддержкой только CDMA, двухрежимного устройства, приспособленного для CDMA и другого типа технологии множественного доступа, например, GSM, и т.д.
Вышеописанные способы могут быть использованы в различных системах беспроводной связи. Например, эти методики могут быть использованы для различных CDMA-систем (к примеру, IS-95, CDMA2000, CDMA 2000 1xEV-DV, CDMA 2000 1xEV-DO, WCDMA, TD-SCDMA, TS-CDMA и т.д.), систем службы персональной связи (PCS) (к примеру, ANSI J-STD-008) и других систем беспроводной связи.
Вышеописанные способы могут быть осуществлены посредством одного или более программных или аппаратных компонентов в пользовательском терминале 106, базовой станции 104 и/или системном контроллере 102 (фиг.1). Эти компоненты могут включать в себя процессор, запоминающее устройство, программное обеспечение, микропрограммное обеспечение или какое-либо их сочетание. При реализации в аппаратных средствах способы могут быть реализованы в одной или более специализированных интегральных схемах (ASIC), процессорах цифровых сигналов (DSP), устройствах обработки цифровых сигналов (DSPD), программируемых пользователем матричных БИС (FPGA), процессорах, микропроцессорах, контроллерах, микроконтроллерах, программируемых логических устройствах (PLD), других электронных устройствах или любом их сочетании.
При реализации в программном обеспечении способы могут быть реализованы с помощью модулей (к примеру, процедур, функций и т.п.), которые выполняют описанные в данном документе функции. Программные коды могут быть сохранены в запоминающем устройстве (к примеру, в запоминающем устройстве 262 на фиг.2) и приведены в исполнение процессором (к примеру, контроллером 260). Запоминающее устройство может быть реализовано в процессоре или внешне по отношению к процессору, причем во втором случае оно может быть подсоединено к процессору с помощью различных средств, известных в данной области техники.
Различные модификации в этих вариантах осуществления должны быть очевидными для специалистов в данной области техники, а описанные в данном документе общие принципы могут быть применены к другим вариантам осуществления без отступления от сути и области применения заявки. Например, хотя некоторые из аспектов и вариантов осуществления, описанных выше, применены к линии обратной связи, различные аспекты или варианты осуществления могут быть применены к линии прямой связи. Таким образом, настоящая заявка не предназначена, чтобы быть ограниченной показанными в данном документе вариантами осуществления, а должна удовлетворять самой широкой области применения, согласованной с принципами и признаками, раскрытыми в данном документе.