УМЕНЬШЕНИЕ ПОМЕХ МЕЖДУ ПЕРЕСЕКАЮЩИМИСЯ СОТАМИ В СРЕДЕ СЕТИ РАДИОСВЯЗИ
REDUCING INTERFERENCE BETWEEN OVERLAPPING CELLS IN RADIO COMMUNICATION NETWORK ENVIRONMENT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение в целом относится к радиосвязи и, в частности, к уменьшению помех между пересекающимися сотами.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В среде организации сети с радиодоступом, которая повторно использует частоты (например, сеть сотовой телефонии и передачи данных), мобильное устройство часто одновременно принимает сигналы от нескольких передатчиков, даже несмотря на то, что, как правило, одновременно мобильное устройство осуществляет активную связь с одним передатчиком. Мобильное устройство отслеживает уровень этих сигналов. Когда уровень сигнала становится больше уровня сигнала, принимаемого от передатчика, с которым мобильное устройство активно осуществляет связь, тогда выполняется «эстафетная передача обслуживания» мобильного устройство от текущего передатчика к передатчику с более сильным сигналом. (Отметим, что уровень сигнала, измеряемый мобильным устройством, как правило, становится больше или меньше по мере того, как мобильное устройство перемещается соответственно, ближе к, или дальше от, передатчика.) Затем мобильное устройство активно осуществляет связь с новым передатчиком. Мобильное устройство продолжает отслеживать уровни сигналов, которые оно принимает, и его обслуживание может быть передано другому передатчику.
Данный способ эстафетной передачи обслуживания позволяет мобильному устройству преимущественно осуществлять свою связь с передатчиком с наиболее сильным сигналом (который, как правило, является наиболее близким передатчиком). Способ также предоставляет преимущество, связанное с уменьшенными помехами. Когда мобильное устройство принимает сигналы от нескольких передатчиков, то сигналы от всех передатчиков отличных от того, с которым мобильное устройство активно осуществляет связь, могут вызывать помехи в отношении передач между мобильным устройством и его выбранным передатчиком. Величина помех растет с ростом уровня вызывающего помехи сигнала (например, по мере того как мобильное устройство перемещается ближе к вызывающему помехи передатчику). В описанном выше способе эстафетной передачи обслуживания проблемы помех решаются, так как в итоге мобильное устройство переключается на передатчик с наиболее сильным сигналом. Таким образом, то, что было наибольшим источником помех, становится партнером по связи мобильного устройства, тем самым исключая данный передатчик как источник помех.
Способ эстафетной передачи обслуживания предоставляет преимущества уменьшения помех только, если сеть связи разрешает выполнить эстафетную передачу обслуживания мобильного устройства передатчику с наиболее сильным сигналом. Хотя, как правило, так оно и происходит, однако это не случай, когда сигнал передатчика пересекается с сигналом от «частного» передатчика. В целях настоящего обсуждения мы используем терминологию сотовых сетей: «Нормальными» или не частными передатчиками именуются передатчики «макро соты», а частным передатчиком именуется передатчик «фемто соты». Поставщик фемто соты может защитить ее таким образом, что фемто сота может не позволять себе становиться активным передатчиком для любого проходящего мобильного устройства. (Часто, это означает, что фемто сота будет размещать только те мобильные устройства, которые знают, каким образом войти в фемто соту, используя хорошо известные протоколы аутентификации и безопасности.) Несмотря на то, что, как правило, фемто соты осуществляют передачу на намного более низких уровнях мощности, чем те, что используют передатчики макро соты, однако когда мобильное устройство приближается «достаточно близко» к передатчику фемто соты, сигнал фемто соты становится источником помех, на которые известные способы эстафетной передачи отреагировать не могут. В некоторых случаях помехи настолько сильны, что создают в макро соте «зону нулевого покрытия».
Повторяя вышеприведенный пример с чуть большим числом деталей, мобильное устройство перемещается в направлении передатчика защищенной фемто соты до тех пор, пока сигнал фемто соты не начнет вызывать помех в отношении (или потенциально не начнет вызывать помех) связи мобильного устройства с передатчиком макро соты. Данное конкретное мобильное устройство не имеет авторизации на доступ к фемто соте и, таким образом, его обслуживание не может быть передано фемто соте. Мобильное устройство должно продолжить осуществление связи со своим передатчиком макро соты, даже не смотря на то, что сигнал, принимаемый от макро соты, может быть слабее сигнала, принимаемого от ближайшей фемто соты. Помехи от фемто соты растут и не могут быть уменьшены существующими на сегодняшний день способами. Как следствие, для передач между мобильным устройством и его макро сотой помехами могут служить передачи между фемто сотой и ее устройствами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вышеприведенные и прочие размышления принимаются во внимание настоящим изобретением, суть которого может быть понята из технического описания, чертежей и формулы изобретения. В соответствии с аспектами настоящего изобретения пересекающаяся с макро сотой фемто сота определяет информацию о мягком-повторном-использовании-частот («SFR») пересекающейся макро соты. Из информации о SFR фемто сота определяет, какие частотные суб-каналы назначены макро сотой ее пользователям центра-соты (например, мобильным устройствам или компьютерам класса лэптоп, оборудованным возможностями сотовой связи), а какие частотные суб-каналы назначены пользователям границ-соты. (Как правило, пользователям границ-соты макро сотой задается профиль с более высокой мощностью передачи, чтобы преодолеть потенциальные помехи от соседних макро сот.) Затем фемто сота для осуществления передачи пользователям фемто соты (то есть тем мобильным устройствам, которые авторизованы для доступа к фемто соте и в настоящий момент осуществляют доступ к фемто соте) выбирает частотные суб-каналы из числа частотных суб-каналов пользователей центра-соты (то есть из тех, у которых более низкая мощность). Посредством осуществления передачи на частотных суб-каналах пользователей центра-соты фемто сота уменьшает помехи в отношении передач пересекающейся макро соты.
Фемто сота продолжает обновлять свои сведения в отношении информации о SFR макро соты и переназначает частотные суб-каналы по мере изменения SFR.
Для определения фемто сотой информации о SFR макро соты могут использоваться известные технологии сотовой связи. Например, фемто сота может использовать связь обратного транзита для приема сообщений Индикатора-Относительно-Узкополосной-Мощности-Передачи через интерфейс X2 в системах 3GPP LTE. Фемто сота также может непосредственно измерить опорные сигналы нисходящей линии связи макро соты.
В совместимом способе макро сота в некоторых вариантах осуществления назначает частотные суб-каналы для использования ее пользователями центра-соты и пользователями границ-соты в соответствии с тем, что рассмотрено выше. Если макро сота обнаруживает, что один из ее пользователей центра-соты «достаточно близок» к фемто соте, тогда для преодоления помех макро сота выполняет переназначение пользователя центра-соты как пользователя границ-соты (т.е. макро сота переназначает пользователя таким образом, чтобы он имел частотный суб-канал с более высокой мощностью). В альтернативном варианте осуществления макро сота разделяет частотные суб-каналы, назначенные для использования пользователями центра-соты на два подмножества. Частотным суб-каналам из первого подмножества назначается более высокая мощность. Когда макро сота обнаруживает, что пользователь центра-соты «достаточно близок» к фемто соте, то для преодоления помех пользователю центра-соты назначается частотный суб-канал из первого (т.е. с большей мощностью) подмножества.
Макро сота может определять то, что ее пользователь центра-соты «достаточно близок» к фемто соте посредством сначала приема от пользователя списка соседей, и затем обнаружив в списке соседей фемто соту. Пользователь сообщает макро соте уровень сигналов, принимаемых от его соседей, и, в частности, от фемто соты. Пользователь считается «достаточно близким» к фемто соте, когда уровень сигнала, принимаемого от фемто соты, выше порогового значения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Несмотря на то, что прилагаемая формула изобретения подробно формулирует признаки настоящего изобретения, однако изобретение, вместе с его задачами и преимуществами, может быть лучше понято из нижеследующего подробного описания, воспринимаемого совместно с сопроводительными чертежами, в которых:
Фиг. 1a и 1b являются в общих чертах представленной средой, в которой макро сота пересекается с фемто сотой;
Фиг. 2 является схематической диаграммой контроллера либо для фемто соты, либо для макро соты;
Фиг. 3 является блок-схемой характерного способа применительно к фемто соте для уменьшения помех сигнала с пересекающейся макро сотой;
Фиг. 4 является блок-схемой способов применительно к макро соте для уменьшения помех сигнала с пересекающейся фемто сотой; и
Фиг. 5a и 5b являются графиками профилей мощности для частотных суб-каналов, назначаемых макро сотой.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Обращаясь к чертежам, в которых одинаковые цифровые обозначения относятся к одинаковым элементам, изобретение иллюстрируется будучи реализованным в приемлемой среде. Нижеследующее описание основано на вариантах осуществления изобретения и не должно восприниматься как ограничивающее изобретение в отношении альтернативных вариантов осуществления, которые здесь детально не описаны.
Фиг. 1a показывает среду связи с повторным использованием частот. Контроллер 100 (вместе с его связанными инфраструктурными элементами, что известно в соответствующей области техники) предоставляет связь для географической области 102. Поскольку в современном мире большинство сред с повторным использованием частот основаны на сотовых радиотехнологиях, то настоящее описание использует сотовую терминологию и называет контроллер 100 «контроллером макро соты» и называет географическую область, в которой он предоставляет связь «макро сотой». Просьба отметить тем не менее, что настоящее изобретение не ограничивается конкретной терминологией и варианты осуществления связаны с понятием «сотовый», однако также могут применяться и к любой среде связи с повторным использованием частот.
Для упрощения рассмотрения слово «макро сота», иногда используемое отдельно, относится к контроллеру 100 макро соты (как во фразе «макро сота 100 назначает частоты»), а иногда - к географической области 102 (как во фразе «мобильное устройство 108 перемещается к границе макро соты 102»). Использование слова «макро сота» всегда очевидно из контекста.
На Фиг. 1a контроллер 104 фемто соты предоставляет связь для небольшой географической области 106, которая пересекается с областью 102 макро соты. (Здесь вновь слово «фемто сота» в настоящем рассмотрении иногда относится к контролеру 104 фемто соты, а иногда - к области 106 фемто соты.)
Показан человек, использующий устройство 108, оборудованное средствами связи. Устройство 108 может быть любым устройством, оборудованным средствами для осуществления связи с макро сотой 100. Как правило, устройства 108 включают в себя сотовые телефоны, персональные цифровые помощники, компьютеры класса лэптоп и прочие устройства связи либо мобильные, либо стационарные. Так как устройство 108 осуществляет связь с макро сотой 100, то настоящее рассмотрение именует устройство 108 «пользователем» макро соты 100. Отметим, что в настоящем обсуждении слово «пользователь» относится к устройству связи, нежели к человеку.
Фиг. 1a также показывает пользователя 110 фемто соты 104. Фемто сота 104 может быть выполнена с возможностью предоставления доступа только определенным пользователям. Для пользования услугами связи, предоставляемыми фемто сотой 104, пользователю 110 может потребоваться аутентифицировать себя в качестве зарегистрированного пользователя. Приемлемые методики аутентификации хорошо известны в соответствующей области техники.
На Фиг. 1a фемто сота 106 показана, как полностью находящаяся в и около границы макро соты 102. (С практической точки зрения фраза «около границы макро соты 102» означает «далеко от контроллера 100 макро соты, но все еще в пределах радиуса действия его связи.) Это не имеет значения. Важным является то, что существует некоторое пересечение области 102 макро соты с областью 106 фемто соты. Фиг. 1b показывает несколько отличную среду связи, в которой фемто сота 106 находится около центра макро соты 102. (Фраза «около центра макро соты 102» означает «около контроллера 100 макро соты».) Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения рассматривают среды, представленные на Фиг. 1a и 1b, как разные, что более полно рассматривается ниже.
На Фиг. 2 представлен очень упрощенный вид функциональных компонентов макро соты 100 и фемто соты 104. На практике сетевая инфраструктура, обеспечивающая среды связи с повторным использованием частот, часто достаточно комплексные и включают в себя многочисленные устройства аппаратного обеспечения, программы, относящиеся к программному обеспечению и встроенному программному обеспечению, и протоколы связи, объединяющие все вместе. Подробности, связанные с данной инфраструктурой, хорошо известны в соответствующей области техники, так что настоящее рассмотрение сфокусировано исключительно на тех аспектах, которые затрагиваются вариантами осуществления настоящего изобретения.
Контроллер 100, 104 на Фиг. 2 осуществляет связь со своими пользователями 108, 110 посредством приемопередатчика 200 связи и антенны 202. Связь управляется процессором 202. Некоторые, но не все, контроллеры 100, 104 включают в себя интерфейс 204 обратного транзита, который позволяет контроллеру 100, 104 осуществлять связь с прочими инфраструктурными устройствами в среде связи с повторным использованием частот. В качестве одного примера интерфейсом обратного транзита может быть хорошо известный интерфейс X2 систем 3GPP LTE.
Перед тем как перейти к Фиг. 3 и 4 и рассмотрению вариантов осуществления настоящего изобретения по порядку представлен краткий обзор повторного использования частот. Фиг. 5a изображает два примера того, каким образом назначается мощность передачи частотным суб-каналам, используемым для связи. На графике 500 мощности от спектра частотным суб-каналам, обозначенным как F1, назначен профиль с более высокой мощностью, чем тот, что назначен прочим частотным суб-каналам F2 и F3. График 502 мощности от спектра назначает больше мощности частотным суб-каналам F3. На данном этапе, не принимая во внимание фемто соты, одна макро сота 100 использует спектр 500, в то время как соседняя макро сота (не проиллюстрированная на фиг.х) использует спектр 502. Различия в назначенных спектрах 500, 502 мощности для соседних макро сот уменьшают помехи передачи между соседними макро сотами. Контроллеры соседних макро сот координируют свои спектры друг с другом (возможно через эфирную связь или через интерфейс 204 X2 обратного транзита) для уменьшения помех и могут при необходимости со временем менять свои спектры мощности.
Как описано выше в разделе «Предпосылки создания изобретения», соседние макро соты уменьшают помехи, когда пользователь 108 макро соты 100 перемещается по направлению к соседней макро соте. Выполняется «эстафетная передача обслуживания» пользователя 108, то есть пользователь 108 начинает использовать наиболее сильный сигнал (или один из наиболее сильных сигналов), который он принимает, тем самым превращая свой наибольший источник помех в полезный канал связи.
Теперь обращаясь к Фиг. 3, типичным сценарием, затрагивающим аспекты настоящего изобретения, является тот, при котором пользователь 108 макро соты 100 приближается к фемто соте 104. Как измеряется помехами сигнала от фемто соты 104, приближение на столько «достаточно близкое», что если бы фемто сота была другой макро сотой, то пользователь склонился бы к эстафетной передаче обслуживания к фемто соте 104. Тем не менее пользователь 108 не авторизован для того (или не желает), чтобы его обслуживание было передано фемто соте 104. Для того чтобы разрешить данную ситуацию, фемто сота 104 выполняет характерный способ, показанный на Фиг. 3.
Способ начинается с этапа 300, на котором фемто сота 104 принимает информацию о мягком-повторном-использовании-частот («SFR») от пересекающейся макро соты 100. Данная информация о SFR может включать в себя информацию о профиле и модели, такую как спектр мощности, назначенный частотным суб-каналам (см. Фиг. 5a). Для того чтобы выяснить эту информацию фемто соте 104 доступны хорошо известные методики. В некоторых вариантах осуществления фемто сота 104 принимает информацию в качестве отправленного по интерфейсу 204 связи X2 обратного транзита сообщения Индикатора-Относительно-Узкополостной-Мощности-Передачи. В другом варианте осуществления фемто сота 104 декодирует данную информацию при помощи непосредственного измерения опорных сигналов нисходящей линии связи, передаваемых макро сотой 100.
На этапе 302 фемто сота 104 анализирует информацию о SFR, принятую от макро соты 100. Фемто сота 104 может различать частотные суб-каналы, которые будут назначены макро сотой пользователям центра-соты, и частотные суб-каналы, которые будут назначены пользователям границ-соты. Объяснение здесь состоит в том, что когда пользователь 108 находится около центра макро соты 102 (на данный момент, не принимая во внимание возможное наличие фемто соты, вызывающей помехи), то передачи от макро соты 100 к пользователю 108 могут производиться, устанавливая более низкую мощность. Когда пользователь 108 приближается к границам макро соты 102, то передачи производятся с более высокой мощностью, чтобы преодолеть возможные помехи от соседней макро соты.
На основе анализа информации о SFR фемто сота 104 на этапе 304 назначает более высокий приоритет планирования тем частотным суб-каналам, которые назначены макро сотой 100 для использования пользователями центра-соты макро соты. Фемто сота 104 следует данному приоритету планирования на этапе 306 при передаче по частотному суб-каналу центра-соты своему пользователю 110. При сценарии, где фемто сота 104 находится рядом с границей макро соты 102 (например, как на Фиг. 1a), использование частотного суб-канала центра-соты с более низкой мощностью для своих собственных передач уменьшает величину взаимных помех между фемто сотой 104 и макро сотой 100, так как пользователь 108 макро соты 100 (когда находится около границы макро соты 102 и, таким образом, рядом с фемто сотой 104) использует частотный суб-канал границ-соты. (При сценарии, где фемто сота 104 находится рядом с центром макро соты 100, макро сота 100 может предпринять дополнительные меры уменьшению помех сигнала, как описано ниже со ссылкой на Фиг. 4.)
Опциональный этап 308 является всего лишь напоминанием о том, что в конкретных ситуациях фемто соте 104 может потребоваться использование одного из частотных суб-каналов границ-соты (более высокой мощности).
Фемто сота 104 повторяет способ на Фиг. 3 либо периодически, либо при выявлении того, что информация о SFR от макро соты 100 изменилась (как это часто происходит, когда макро сота меняет свой спектр мощности во время координации с ее соседними макро сотами).
В соответствии с аспектами настоящего изобретения Фиг. 4 представляет два способа, которыми может руководствоваться макро сота 100, чтобы уменьшить помехи сигнала с фемто сотой 104. На первых двух этапах макро сота 100 назначает некоторые частотные суб-каналы для использования своими пользователями центра-соты (этап 400), а другие частотные суб-каналы - для использования своими пользователями границ-соты (этап 402). Это те же назначения, что обнаруживаются фемто сотой 104 на этапе 302 Фиг. 3, как рассматривалось выше. Посредством выполнения конкретных назначений макро сота 100 выполняет координацию с соседними макро сотами с целью уменьшения помех сигнала.
При сценарии на Фиг. 4 пользователь 108 макро соты 100 является пользователем центра-соты, то есть так как пользователь 108 функционирует вдали от границ макро соты 102, то пользователь 108 имеет возможность использовать один из частотных суб-каналов с более низкой мощностью. Тем не менее, фемто сота 106 расположена так же вдали от границ макро соты 102, как изображено на Фиг. 1b. Пользователь 108 и фемто сота 104 начинают потенциально конфликтовать, когда пользователь 108 перемещается «достаточно близко» к фемто соте 104. На этапе 404 макро сота 100 обнаруживает данное событие (то есть событие, при котором фемто сота 104 располагается вдали от границ макро соты 102 и при котором пользователь 108 центра-соты достаточно близок к фемто соте 104).
Одним способом, которым макро сота 100 может обнаружить тот факт, что пользователь 108 достаточно близок к фемто соте 104, чтобы взывать проблему помех сигнала, основан на стандартной методике, посредством которой пользователь 108 периодически сообщает макро соте 100 свой «список соседей». Данный список соседей, как правило, перечисляет те контроллеры, чей сигнал в настоящий момент принимается пользователем 108, наряду с указанием уровня каждого сигнала. На этапе 404 сообщаемый список соседей включает в себя фемто соту 104. Макро сота 100 определяет, что ее пользователь 108 достаточно близок к фемто соте 104, когда уровень сигнала, принимаемого от фемто соты 104, как сообщается пользователем 108, находится выше порогового значения, или когда он высок по отношению к прочим сообщаемым сигналам. При нормальной работе (то есть когда фемто сота 104 заменена соседней макро сотой), данное определение того, что пользователь 108 находится «достаточно близко», инициирует эстафетную передачу обслуживания пользователя 108 контроллеру, создающему самый сильный сигнал, принимаемый пользователем 108. Тем не менее, при сценарии на Фиг. 4 эстафетная передача обслуживании пользователя 108 не может быть выполнена к фемто соте 104 (например, пользователь 108 не авторизован на доступ к фемто соте 104 или не желает этого).
Принимая в блоке 406 принятия решения решение о том, что ее пользователь 108 центра-соты достаточно близок к фемто соте 104, макро сота 100 переходит либо к этапу 408, либо к этапу 410. Эти два варианта, как правило, должны быть двумя отдельными вариантами осуществления, но оба варианта могут быть воплощены в одной макро соте 100.
Если макро сота 100 выбирает переход к варианту этапа 408, тогда макро сота 100 выполняет повторное планирование в отношении пользователя 108 как пользователя границ-соты (даже несмотря на то, что пользователь 108 все еще далек от границ макро соты 102). Пользователям границ-соты назначены частотные суб-каналы, имеющие профиль с более высокой мощностью, и данная более высокая мощность позволяет пользователю 108 преодолеть помехи от соседней фемто соты 104. Если пользователь 108 позже перемещается подальше от фемто соты 104, тогда в отношении него может быть вновь выполнено повторное планирование, как пользователя центра-соты.
Если вместо этого макро сота 100 выбирает переход к варианту этапа 410, тогда макро сота 100 разделяет частотные суб-каналы, назначенные пользователям центра-соты на два подмножества. (Конечно данное назначение может выполняться всякий раз, когда макро сота 100 назначает частотные суб-каналы группам для использования пользователями границ-соты и пользователями центра-соты. Нет необходимости в том, чтобы макро сота 100 ждала того момента, когда ее пользователь 108 достаточно приблизится к фемто соте 104, чтобы выполнить назначение на этапе 410.) В ходе разделения макро сота 100 устанавливает ступенчатый профиль мощности, при этом одному подмножеству частотных суб-каналов, назначенных для использования пользователями центра-соты, задается более высокая мощность, чем другим частотным суб-каналам. Это проиллюстрировано в спектре 504 на Фиг. 5b. В данном примере пользователям границ-соты все же задана наивысшая мощность (частотные суб-каналы F1), в то время как некоторым из пользователей центра-соты задана более высокая мощность (частотные суб-каналы F2), чем другим пользователям центра-соты (частотные суб-каналы F3). Макро сота 100 задает более высокий приоритет планирования для достаточно близкого пользователя 108 подмножеству частотных суб-каналов центра-соты с более высокой мощностью (F2 на Фиг. 5b). Таким образом, пользователю 108 задается в некоторой степени больше мощности для того, чтобы позволить преодолеть помехи сигнала от фемто соты 104. Если пользователь 108 удаляется от фемто соты 104, тогда в отношении него может быть выполнено повторное планирование, чтобы использовать частотный суб-канал (F3) более низкой мощности.
Ввиду множества возможных вариантом осуществления, к которым применимы принципы настоящего изобретения, должно быть понятно, что описанные здесь в отношении чертежей варианты осуществления предназначены исключительно в качестве иллюстрации и не должны восприниматься как ограничивающие объем изобретения. Например, везде использовалась сотовая терминология несмотря на то, что изобретение может использоваться в любой среде связи с повторным использованием частот. Вследствие этого, как здесь описано, изобретение рассматривает все такие варианты осуществления как подпадающие под объем нижеследующей формулы изобретения и ее эквивалентов.