СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ЗАПАЗДЫВАНИЯ И СЛУЖЕБНЫХ ДАННЫХ ПРОХОЖДЕНИЯ СИГНАЛА В ПРЯМОМ И ОБРАТНОМ НАПРАВЛЕНИЯХ В СИСТЕМЕ СВЯЗИ
METHOD AND DEVICE FOR REDUCING DELAY AND SERVICE DATA FOR SIGNAL TRANSMISSION IN FORWARD AND REVERSE DIRECTIONS IN COMMUNICATION SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение, в целом, относится к системам связи и, в частности, к способу и устройству уменьшения запаздывания и служебных данных прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях в системе связи.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
его
Одним из ключевых требований для развития беспроводных широкополосных систем, таких как в Долгосрочном развитии (LTE) Проекта партнерства 3 поколения, является уменьшение запаздывания, для того чтобы улучшить впечатление пользователя. С ракурса канального уровня, ключевым фактором внесения вклада в запаздывание является задержка прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях между передачей пакета и подтверждением приема пакета. Задержка прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях типично определяется в качестве некоторого количества кадров, причем кадром является временная длительность, по которой выполняется планирование. Сама задержка прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях определяет полную конструкцию автоматического запроса на повторную передачу (ARQ), в том числе параметры конструкции, такие как задержка между первой и последующей передачей пакетов, или количество каналов (экземпляров) гибридного ARQ. Поэтому уменьшение запаздывания с сосредоточением на определении оптимальной длительности кадра является ключевым в создании улучшенного впечатления пользователя в будущих системах связи. Такие системы включают в себя усовершенствованные развитой наземный радиодоступ (UTRA) и развитую сеть наземного радиодоступа (UTRAN) (также известные как EUTRA и EUTRAN) в пределах 3GPP и развития систем связи в рамках других организациях формирования технических спецификаций (таких как 'Фаза 2' в 3GPP2, и развития стандартов 802.11, 802.16, 802.20 и 802.22 IEEE (Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике)).
К сожалению, никакая взятая в отдельности длительность кадра не является наилучшей для разных типов трафика, требующих разных характеристик качества обслуживания (QoS) или предлагающих отличающиеся размеры пакета. Это особенно справедливо, когда принимаются во внимание служебные данные канала управления и пилот-сигнала в кадре. Например, если абсолютные служебные данные канала управления являются постоянными по пользователю для назначения ресурса, и одиночный пользователь назначается на кадр, длительность кадра в 0,5 мс была бы приблизительно в четыре раза менее эффективной, чем длительность кадра в 2 мс. В дополнение, разные длительности кадра могли бы предпочитаться разными производителями или операторами, делая затруднительной разработку отраслевого стандарта или совместимого оборудования. Поэтому есть потребность в усовершенствованном способе уменьшения как запаздывания, так и служебных данных прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях в системе связи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - структурная схема системы связи.
Фиг.2 - блок-схема, используемая для выполнения передачи восходящей линии связи и нисходящей линии связи.
Фиг.3 - структурная схема кадра радиосвязи.
Фиг.4 показывает последовательность следующих друг за другом коротких кадров.
Фиг.5 показывает последовательность следующих друг за другом длинных кадров.
Фиг.6 показывает таблицу для 10 мс кадра радиосвязи и подкадров приблизительно в 0,5 мс, 0,55556 мс, 0,625 мс и 0,67 мс.
Фиг.7 показывает примеры для третьего столбца данных таблицы 1 с подкадрами в 0,5 мс и 6 подкадрами на длинный кадр (3 мс).
Фиг.8 показывает два примера кадров радиосвязи, основанных на сочетании длинных кадров в 2 мс и коротких кадров в 0,5 мс.
Фиг.9 показывает подкадр, составленный из j=10 символов OFDM, каждый с циклическим префиксом 901 в 5,56 мкс, который может использоваться для одноадресной передачи.
Фиг.10 показывает 'широковещательный' подкадр, составленный из j=9 символов, каждый с циклическим префиксом 1001 в 11,11 мкс, который может использоваться для широковещательной передачи.
Фиг.11 показывает таблицу, содержащую примеры трех типов подкадра.
Фиг.12 показывает длинный кадр, состоящий полностью из широковещательных подкадров или состоящий полностью из нормальных (одноадресных) подкадров.
Фиг.13 показывает короткий кадр, состоящий из нормальных подкадров, либо широковещательных подкадров, и одного или более коротких кадров широковещательного типа.
Фиг.14 показывает пример служебных данных кадра радиосвязи.
Фиг.15 показывает альтернативную структуру кадра радиосвязи произвольного размера, где область синхронизации и управления (S+C) является не частью кадра радиосвязи, а частью большей иерархической структуры кадров, состоящей из кадров радиосвязи, где область (S+C) отправляется с каждыми j кадрами радиосвязи.
Фиг.16 и фиг.17 иллюстрируют иерархическую структуру кадров, где суперкадр определен состоящим из n+1 кадров радиосвязи.
Фиг.18 показывает подкадры восходящей линии связи, имеющими такую же конфигурацию, как подкадры нисходящей линии связи.
Фиг.19 - фиг.21 показывают длинные кадры в 2 мс, состоящие из подкадров в 0,5 мс, которые имеют тип кадра длинного RACH, данных или составной.
Фиг.22 - фиг.24 показывают избирательные по частоте (FS) и разнесенные по частоте (FD) назначения ресурсов короткого кадра, соответственно, для нескольких пользователей.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для того чтобы принять меры в ответ на вышеупомянутую потребность, в материалах настоящей заявки предложены способ и устройство уменьшения запаздывания прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях. Во время работы кадры радиосвязи разделяют на множество подкадров. Данные передают в кадрах радиосвязи в пределах множества подкадров, имеющих длительность кадра, выбранную из двух или более возможных длительностей кадра.
Настоящее изобретение охватывает способ уменьшения запаздывания прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях в системе связи. Способ содержит этапы приема данных, которые должны передаваться в кадре радиосвязи, причем кадр радиосвязи составлен из множества подкадров. Длительность кадра выбирают из двух или более возможных длительностей кадра, причем кадр по существу равен кратному количеству подкадров. Данные размещают в пределах многочисленных подкадров для создания многочисленных подкадров данных, и кадры передают содержащими многочисленные подкадры данных в кадре радиосвязи.
Настоящее изобретение дополнительно содержит способ, содержащий этапы приема данных, которые должны передаваться первому пользователю в кадре радиосвязи, причем кадр радиосвязи составлен из множества подкадров. Длительность кадра выбирают для первого пользователя из двух или более возможных длительностей кадра, причем кадр по существу равен кратному количеству подкадров. Данные для первого пользователя размещают в пределах многочисленных подкадров для создания многочисленных подкадров данных, а затем передают первому пользователю содержащими многочисленные подкадры данных в кадре радиосвязи. Принимают вторые данные, которые должны передаваться второму пользователю, в кадре радиосвязи. Вторую длительность кадра выбирают для второго пользователя из двух или более возможных длительностей кадра, причем второй кадр по существу равен кратному количеству подкадров. Вторые данные для второго пользователя размещают в пределах многочисленных подкадров для создания вторых многочисленных подкадров данных, и второй кадр передают второму пользователю содержащим вторые многочисленные подкадры данных в кадре радиосвязи.
Настоящее изобретение охватывает способ передачи данных в системе связи. Способ содержит этапы приема данных, которые должны передаваться в кадре радиосвязи, причем кадр радиосвязи составлен из множества подкадров. Длину кадра выбирают как содержащую многочисленные подкадры, а тип подкадра выбирают по одному из двух или более типов подкадров для кратного количества подкадров. Данные размещают в пределах многочисленных подкадров для создания многочисленных подкадров данных, и кадр передают содержащим многочисленные подкадры данных и тип подкадра в кадре радиосвязи.
Настоящее изобретение охватывает способ передачи данных в системе связи. Способ содержит этапы приема данных, которые должны передаваться в кадре радиосвязи, причем кадр радиосвязи составлен из множества подкадров. Кадр выбирают, при этом, кадр по существу равен кратному количеству подкадров. Данные размещают в пределах многочисленных подкадров для создания многочисленных подкадров данных, и общий пилот-сигнал размещают в каждом подкадре из многочисленных подкадров. Кадр, содержащий многочисленные подкадры данных, передают в кадре радиосвязи.
Настоящее изобретение охватывает способ передачи данных в системе связи. Способ содержит этапы определения полосы частот (полосы пропускания) системы из двух или более полос частот (полос пропускания) системы и приема данных, которые должны передаваться, в кадре радиосвязи и полосе пропускания системы. Кадр радиосвязи составлен из множества подкадров, а длительность кадра радиосвязи и длительность подкадра основана на ширине полосы пропускания системы. Кадр выбирают, причем кадр по существу равен кратному количеству подкадров. Данные размещают в пределах многочисленных подкадров для создания многочисленных подкадров данных, и кадр передают содержащим многочисленные подкадры данных и тип подкадра в кадре радиосвязи.
Способ передачи данных в системе беспроводной связи.
Способ содержит этапы определения полосы пропускания несущей и приема данных, которые должны передаваться в кадре радиосвязи, причем кадр радиосвязи составлен из множества подкадров. Кадр выбирают, причем кадр по существу равен кратному количеству подкадров, а каждый подкадр составлен из элементов ресурса, причем элемент ресурса содержит кратные количества поднесущих из условия, чтобы полоса пропускания несущей делилась на некоторое количество элементов ресурса. Данные размещают в пределах многочисленных подкадров для создания многочисленных подкадров данных, и кадр передают содержащим многочисленные подкадры данных и тип подкадра в кадре радиосвязи.
Далее, обращаясь к чертежам, на которых одинаковые номера обозначают идентичные компоненты, фиг.1 является структурной схемой системы 100 связи. Система 100 связи содержит множество сот 105 (показана только одна), каждая из которых содержит базовую приемопередающую станцию 104 (BTS, или базовую станцию) на связи с множеством удаленных, или мобильных, узлов 101-103. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, система 100 связи использует мультиплексированную с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) или основанную на многих несущих архитектуру следующего поколения, такую как OFDM с или без циклического префикса или защитного интервала (например, традиционную OFDM с циклическим префиксом или защитным интервалом, OFDM с формированием импульсов и без циклического префикса или защитного интервала (OFDM/OQAM с фильтром прототипа IOTA (алгоритма изотропного ортогонального преобразования)), либо одиночную несущую с или без циклического префикса или защитного интервала (например, IFDMA, OFDM с ДПФ-кодированием с расширением спектра)), или иную. Передача данных может быть передачей нисходящей линии связи или передачей восходящей линии связи. Схема передачи может включать в себя адаптивные модуляцию и кодирование (AMC). Архитектура также может включать в себя использование технологий кодирования с расширением спектра, таких как CDMA (множественный доступ с кодовым разделением каналов) с множеством несущих (MC-CDMA), CDMA с множеством несущих и прямым расширением спектра (MC-DS-CDMA), мультиплексирование с ортогональным частотным и кодовым разделением каналов (OFCDM) с одно- или двухмерным кодированием с расширением спектра, или может быть основана на более простых технологиях мультиплексирования/множественного доступа с временным и/или частотным разделением каналов, или комбинации этих различных технологий. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, система 100 связи может использовать другие протоколы широкополосных систем сотовой связи, такие как, но не в качестве ограничения, TDMA или CDMA с прямым расширением спектра.
В дополнение к OFDM, система 100 связи использует адаптивные модуляцию и кодирование (AMC). С AMC формат модуляции и кодирования передаваемого потока данных для конкретного приемника изменяется, чтобы преимущественно соответствовать текущему качеству принимаемого сигнала (на приемнике) для конкретного передаваемого кадра. Схема модуляции и кодирования может изменяться на покадровой основе, для того чтобы отслеживать изменения качества канала, которые происходят в системах мобильной связи. Таким образом, потокам с высоким качеством типично задаются коэффициенты модуляции более высокого порядка и/или более высокие скорости канального кодирования, причем, порядок модуляции и/или кодовая скорость снижаются по мере того, как снижается качество. Для таких приемников, испытывающих высокое качество, используются схемы модуляции, такие как 16-позиционная QAM (квадратурная амплитудная модуляция), 64-позиционная QAM или 256-позиционная QAM, в то время как для других, испытывающих низкое качество, используются схемы модуляции, такие как BPSK (двухпозиционная фазовая манипуляция) или QPSK (квадратурная фазовая манипуляция).
t
sc
Многочисленнее скорости кодирования могут иметься в наличии для каждой схемы модуляции, чтобы обеспечивать более мелкую степень разбиения AMC для предоставления возможности более точного соответствия между качеством и характеристиками передаваемого сигнала (например, R=1/4, 1/2 и 3/4 для QPSK; R=1/2 и R=2/3 для 16-позиционной QAM, и т. п.) Отметим, что AMC может выполняться во временном измерении (например, с обновлением модуляции/кодирования каждые N периодов символов OFDM), или в частотном измерении (например, с обновлением модуляции/кодирования каждые N поднесущих), или комбинации обоих.
Выбранные модуляция и кодирование предпочтительно могут соответствовать только качеству принимаемого сигнала по таким причинам, как задержка или погрешности измерения качества канала, либо задержка сообщения о качестве канала. Такое запаздывание типично вызвано задержкой прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях между передачей пакета и подтверждением приема пакета.
Для того чтобы уменьшить запаздывание, кадр радиосвязи (RAF) и подкадр определены из условия, чтобы RAF делился на некоторое количество (целое количество, в предпочтительном варианте осуществления) подкадров. В пределах кадра радиосвязи, кадры построены из целого количества подкадров для передачи данных, с двумя или более длительностями кадра, имеющегося в распоряжении (например, первой длительностью кадра у одного подкадра и второй длительностью кадра у трех подкадров).
rf
rf
sf
sf
sn
sn
Например, может быть определена базовая структура кадра радиосвязи в 10 мс по UTRA с N подкадрами на кадр радиосвязи (например, N=20 подкадрами в T=0,5 мс, где T = длительность одного подкадра). Для передачи OFDM подкадры содержат целое количество P интервалов символов OFDM (например, P=10 для символов с T=50 мкс, где T = длительность одного символа OFDM), и один или более типов подкадра могут быть определены на основании защитного интервала или циклического префикса (например, нормальных или широковещательных).
Как будет понятно рядовому специалисту в данной области техники, кадр связан с планируемой передачей данных. Кадр может быть определен в качестве ресурса, который является 'планируемым', или планируемой единицы, по той причине, что он имеет связанную управляющую структуру, возможно, уникально связанную, которая управляет использованием ресурса (то есть назначением пользователям и т. п.). Например, когда пользователь должен быть запланирован на кадр, сообщение назначения ресурса, соответствующее кадру, будет предоставлять ресурсы (например, для системы OFDM, некоторое количество символов модуляции, каждый из одной поднесущей в одном символе OFDM) в кадре для передачи. Будут возвращаться подтверждения передач данных в кадре, а новые данные или повторная передача данных могут планироваться в будущем кадре. Так как не все ресурсы в кадре могут назначаться при назначении ресурса (таком как в системе OFDM), назначение ресурса может не охватывать полные имеющиеся в распоряжении ресурсы полосы пропускания и/или времени в кадре.
Разные длительности кадра могут использоваться для уменьшения запаздывания и служебных данных на основании типа обслуживаемого трафика. Например, если первая передача и повторная передача требуются для надежного приема пакета данных передачи голоса по протоколу сети Интернет (VoIP), а повторная передача может происходить только после задержки на один кадр, назначение ресурсов в пределах кадра в 0,5 мс вместо кадра в 2 мс снижает запаздывание для надежного приема с 6 мс (передачи, кадра паузной комбинации, повторной передачи) до 1,5 мс. В еще одном примере, обеспечение назначения ресурса, которое будет умещать пользовательский пакет без фрагментации, например кадра в 1 мс вместо кадра в 0,5 мс, может уменьшать служебные данные, такие как сигнализация управления и подтверждения для многочисленных фрагментов пакета.
Другие наименования, отражающие агрегирование ресурсов, таких как следующие друг за другом символы OFDM, могут использоваться взамен подкадра, кадра и кадра радиосвязи. Например, термин 'временной интервал' может использоваться вместо 'подкадра', или 'интервал времени передачи (TTI)' использоваться вместо 'кадра' или 'длительности кадра'. В дополнение, кадр может рассматриваться специфичным пользовательской передаче количеством (таким как TTI, связанный с пользователем и потоком данных), и, поэтому, кадру не требуется синхронизироваться или выстраиваться в ряд между пользователями или даже передачами от одного и того же пользователя (например, один подкадр мог бы содержать в себе части двух передач данных от пользователя, первую, передаваемую в одном кадре подкадра, и вторую, передаваемую в четырех кадрах подкадра. Конечно, может быть полезным ограничивать передачи с пользователем, либо передачи с многочисленными пользователями, для получения синхронизированных или выстроенных в ряд кадров, таких как когда время поделено на последовательность кадров в 0,5 мс или 2 мс, а все назначения ресурсов должны быть в пределах этих кадров. Как указано выше, кадр радиосвязи может представлять агрегацию подкадров или кадров разного размера или агрегацию ресурсов, таких как следующие друг за другом символы OFDM или DFT-SOFDM, превышающую количество таких символов в подкадре, где каждый символ является состоящим из некоторого количества поднесущих в зависимости от полосы пропускания несущей.
Структура кадра радиосвязи дополнительно может до некоторой степени использоваться для определения общих каналов управления для передач нисходящей линии связи (DL) (таких как широковещательные каналы, каналы поискового вызова, каналы синхронизации и/или каналы индикации), которые мультиплексируются с временным разделением в последовательность подкадров, которая может упрощать обработку или увеличивать время работы от батарей в пользовательском оборудовании (удаленном узле). Подобным образом, для передач восходящей линии связи (UL), структура кадра радиосвязи дополнительно может использоваться для определения состязательных каналов (например, канала с произвольным доступом (RACH)), каналов управления, включающих в себя пилот-сигнал, мультиплексированный с временным разделением с совместно используемым каналом данных.
Фиг.2 - структурная схема схемы 200 для базовой станции 104 или мобильной станции 101-103 для выполнения передачи восходящей линии связи и нисходящей линии связи. Как показано, схема 200 содержит логическую схему 201, схему 202 передачи и схему 203 приема. Логическая схема 200 предпочтительно содержит микропроцессорный контроллер, такой как, но не в качестве ограничения, микропроцессор PowerPC от фирмы Freescale. Схемы 202-203 передачи и приема являются обыкновенными схемами, известными в данной области техники, для связи с использованием широко известных сетевых протоколов, и служат в качестве средства для передачи и приема сообщений. Например, передатчик 202 и приемник 203 предпочтительно являются широко известными передатчиками и приемниками, которые используют сетевой протокол 3GPP. Другие возможные передатчики и приемники включают в себя, но не в качестве ограничения, приемопередатчики, использующие протоколы Bluetooth, IEЕЕ 802.16 или HyperLAN.
Во время работы, передатчик 203 и приемник 204 передают и принимают кадры данных и управляющей информации, как обсуждено выше. Более точно, передача данных происходит посредством приема данных, которые должны передаваться в кадре радиосвязи. Кадр радиосвязи (показанный на фиг.3) составлен из множества подкадров 300 (только один помечен), при этом, длительность подкадра 301 по существу является постоянной и является постоянной длительность кадра 300 радиосвязи. Только для примера, кадр радиосвязи содержит m=20 подкадров 300 длительностью в 0,5 мс, состоящих из j=10 символов. Во время передачи, логическая схема 201 выбирает длительность кадра из двух или более длительностей кадра, где длительность кадра, по существу, является длительностью подкадра, умноженной на некоторое количество. На основании длительности кадра, это количество подкадров группируется в кадр, и данные размещаются внутри подкадров. Передача происходит посредством передатчика 202, передающего кадр 300, содержащий это количество подкадров, в кадре радиосвязи.
Как отмечено ранее, передача данных может быть передачей нисходящей линии связи или передачей восходящей линии связи. Схемой передачи может быть OFDM с или без циклического префикса или защитного интервала (например, традиционная OFDM с циклическим префиксом или защитным интервалом, OFDM с формированием импульсов и без циклического префикса или защитного интервала (OFDM/OQAM с фильтром прототипа IOTA (алгоритма изотропного ортогонального преобразования)) или одиночная несущая с или без циклического префикса или защитного интервала (например, IFDMA, OFDM с ДПФ-кодированием с расширением спектра)), CDM или иная.
Длительности кадра
Есть две или более длительностей кадра. Если определены две длительности кадра, они могут быть обозначены коротким и длинным, где длительность короткого кадра суммирует меньшее количество подкадров, чем длительность длинного кадра. Фиг. 4 показывает последовательность следующих друг за другом коротких кадров 401 (мультиплексную передачу коротких кадров), а фиг. 5 показывает последовательность следующих друг за другом длинных кадров 501 (мультиплексную передачу длинных кадров). Время может быть поделено на последовательность подкадров, подкадры группируются в кадры двух или более длительностей, и длительность кадра может быть разной между следующими друг за другом кадрами. Подкадры кадра имеют тип подкадра, типично, с двумя или более типами подкадров. Каждый короткий и длинный кадр является планируемой единицей, состоящей из ns (n) подкадров. В примере по фиг.4 и фиг.5, подкадр имеет длительность 0,5 мс и 10 символов, ns=l для короткого кадра 401, тогда как n=6 (3 мс) для длинного кадра 501, хотя могут использоваться другие значения. Кадру радиосвязи не требуется определяться, или, если определен, кадр (например, короткий или длинный кадр) может охватывать более чем один кадр радиосвязи. В качестве примера, общий пилот-сигнал или общий опорный символ, либо общий опорный сигнал подвергаются мультиплексированию с временным разделением (TDM) в первый символ каждого подкадра, а управляющие символы подвергаются TDM в первые символы каждого кадра (также могут использоваться другие формы мультиплексирования, такие как FDM, CDM и комбинации). Символы пилот-сигнала и конфигурации управления назначением ресурсов будут обсуждены в последующих разделах - здесь намерение состоит в том, чтобы показать, что управляющие служебные данные для длинного кадра могут быть меньшими, чем для короткого кадра.
Кадр радиосвязи (кадр радиосвязи) может включать в себя короткие кадры 401, длинные кадры 501 или некоторые комбинации коротких и длинных кадров. Одиночный пользователь может иметь в распоряжении как короткие кадры, так и длинные кадры в кадре радиосвязи, или может быть ограничен длительностью одного кадра. Многочисленные пользовательские кадры могут быть синхронными или выстроенными в ряд или могут быть асинхронными или не выстроенными в ряд. Вообще, кадр (например, короткий или длинный кадр) могут охватывать более чем один кадр радиосвязи. Несколько разных конфигураций длинного кадра показаны в таблице 1 на фиг. 6, приведенной ниже, для кадра радиосвязи в 10 мс и подкадров приблизительно в 0,5 мс, 0,55556 мс, 0,625 мс и 0,67 мс. В этом примере, длительность короткого кадра составляет один подкадр, а длительность длинного кадра изменяется. Максимальное количество длинных кадров на кадр радиосвязи показано для каждой конфигурации, а также минимальное количество коротких кадров на кадр радиосвязи. Допускаются необязательные служебные данные (в подкадрах) кадра радиосвязи (например, для общих каналов управления, упомянутых ранее), как будет обсуждено в разделе Мультиплексирование служебных данных кадра радиосвязи. Однако кадр радиосвязи и другие служебные данные также могут мультиплексироваться в пределах кадров (подкадров данных). Для простоты и гибкости является предпочтительным, но не обязательным, чтобы служебные данные кадра радиосвязи были целым числом подкадров.
Фиг.7 показывает примеры для третьего столбца данных таблицы 1 с подкадрами в 0,5 мс и 6 подкадрами на длинный кадр (3 мс). В примере по фиг.7, кадр радиосвязи начинается с двух подкадров 701 синхронизации и управления (служебных данных кадра радиосвязи), сопровождаемых либо 18 короткими кадрами 702 (помечен только один) или 3 длинными кадрами 703 (помечен только один), где каждый длинный кадр является состоящим из 6 подкадров. Дополнительным (необязательным) параметром в этом примере является минимальное количество коротких кадров на кадр радиосвязи (последняя строка в таблице). Этот параметр определяет, должен ли кадр радиосвязи содержать в себе несколько коротких кадров. Установкой минимального количества коротких кадров на кадр радиосвязи в ноль кадру радиосвязи предоставляется возможность полностью заполняться длинными кадрами, а не короткими кадрами. Так как минимальным количеством коротких кадров на кадр радиосвязи является ноль, сочетание коротких и длинных кадров (вообще допустимое) может быть запрещено в кадре радиосвязи.
В качестве альтернативы, таблица 1 также показывает элемент таблицы с подкадрами в 0,5 мс и 4 подкадрами на длинный кадр (2 мс). Фиг.8 показывает два примера кадров радиосвязи на основании сочетания длинных кадров в 2 мс и коротких кадров в 0,5 мс. Возможные начальные местоположения для длинных кадров могут ограничиваться известными позициями в пределах кадра радиосвязи.
Причины для выбора конкретных длительностей кадра
В качестве примера, длительность кадра может выбираться, отчасти, на основании:
- Конкретных аппаратных средств, которые благоприятствуют длительности кадра, с учетом возможности пользовательского оборудования.
- Предпочтений оператора или производителя, которые могут учитывать (среди прочих факторов) предпочтение ввода в действие или имеющийся в распоряжении спектр и соседство с другими введенными в действие беспроводными системами.
- Полосы пропускания канала (такой как 1,25 МГц или 10 МГц),
- Состояния пользователя по одному или более пользователям, где состояние пользователя может быть скоростью (доплеровским смещением), состоянием радиоканала, местоположением пользователя в соте (например, границе соты), или другое состояние пользователя.
- Характеристик пользовательского трафика для одного или более пользователей, таких как требования запаздывания, размер пакета, частота появления ошибок, приемлемое количество повторных передач и т. п.
- Длительности кадра, которая может выбираться отчасти на основании минимизации служебных данных для одного или более пользователей. Служебными данными могут быть управляющие служебные данные, служебные данные фрагментации (например, CRC (контроль циклическим избыточным кодом)) или другие служебные данные.
- Количества пользователей, которые должны планироваться в кадре.
- Состояния радиосети, в том числе 'загрузки' системы и количества пользователей в каждой соте.
- Обратной совместимости с унаследованными системами.
- Частотного и модуляционного разбиения несущей и заданных типов трафика: Полная несущая может быть разделена на две или более полосы разных размеров с разными типами модуляции, используемыми в каждой полосе (например, полоса пропускания несущей разделена на полосу CDMA или одиночной несущей, либо OFDM с кодированием с расширением спектра, и полосу OFDM с множеством несущих), из условия чтобы разные размеры кадра были лучшими или (почти) оптимальными для заданного или планируемого типа трафика в каждой полосе (например, VoIP в полосе CDMA и просмотр веб-страниц в другой полосе OFDM).
В качестве примера, рассмотрим выбор длительности кадра для одиночного пользователя между коротким кадром (например, кадром длительности, меньшей чем максимальное количество подкадров) и длинным кадром (например, кадром длительности, большей чем минимальное количество подкадров). Короткий кадр может выбираться для наиболее низкого запаздывания, наименьших пакетов, среднего доплеровского смещения, большой полосы пропускания или других соображений. Длинный кадр может выбираться для меньших служебных данных, низкого запаздывания, больших пакетов, низкого или высокого доплеровского смещения, границы соты, небольшой полосы пропускания, многопользовательского планирования, избирательного по частоте планирования или других соображений. Вообще, однако, не требуется применяться никаким непреложным правилам, значит, любое запаздывание, размер пакета, полоса пропускания, доплеровское смещение, местоположение, способ планирования и т. п. могут использоваться при любой длительности кадра (короткой или длинной). Например, длительность подкадра может соответствовать минимальному кадру или TTI нисходящей линии связи. Сцепление многочисленных подкадров в более длинный кадр или TTI, например, может обеспечивать улучшенную поддержку для более низких скоростей передачи данных или оптимизации QoS.
Длительность кадра может выбираться в любой из некоторого количества степеней разбиения. Длительность или TTI кадра может быть полустатическим или динамическим атрибутом транспортного канала. По существу, длительность или TTI кадра могут определяться на покадровой (а потому, динамической) основе, или на полустатической основе. В случае динамической основы, сеть (узел B) могла бы сигнализировать длительность кадра явным образом (например, с помощью битов L1) или неявным образом (например, посредством указания модуляции, а также скорости кодирования и размера транспортного блока). В случае полустатических длительности или TTI кадра, длительность или TTI кадра может устанавливаться посредством более высокоуровневой (например, L3) сигнализации. Степени разбиения включают в себя, но не в качестве ограничения, покадровую основу, внутри кадра радиосвязи, между кадрами радиосвязи, каждое кратное количество кадров радиосвязи (10-й, 20-й, 100-й и т. п.), каждое количество мс или с (например, 115 мс, 1 с и т. п.), при эстафетной передаче обслуживания, регистрации системы, вводе в действие системы, по приему сообщения L3 и т. п. Степени разбиения могут выражаться статическими, полустатическими, полудинамическими, динамическими или другими выражениями. Длительность или TTI кадра также могут управляться по изменению в любой из вышеупомянутых характеристик 'выбора' или по любой другой причине.
Тип подкадра
В нисходящей линии связи и восходящей линии связи есть по меньшей мере один тип подкадра и, типично, для нисходящей линии связи (а иногда, для восходящей линии связи) обычно есть два или более типов подкадров (каждый с, по существу, одинаковой длительностью). Например, типами могут быть 'нормальный' и 'широковещательный' (для передачи нисходящей линии связи) или типы A, B и С и т. п. В этом случае, процедура передачи данных расширена, чтобы включать в себя:
- прием данных, которые должны передаваться в кадре радиосвязи, при этом, кадр радиосвязи составлен из множества подкадров, при этом, длительность подкадра по существу постоянна, и постоянна длительность кадра радиосвязи;
- выбор длительности кадра из двух или более длительностей кадра, при этом, длительность кадра, по существу, является длительностью подкадра, умноженной на некоторое количество;
- на основании длительности кадра, группирование в кадр этого количества подкадров;
- выбор типа подкадра, в котором выбираемый тип подкадра предписывает объем данных, которые могут умещаться в подкадре;
- размещение данных в подкадрах с этим типом подкадра;
- передачу кадра, содержащего это количество подкадров в кадре радиосвязи.
Как указано, все подкадры в кадре имеют одинаковый тип, хотя, вообще, типы подкадра могут смешиваться в кадре.
Тип подкадра может характеризоваться параметром передачи. Для передачи OFDM, это может включать в себя длительность защитного интервала, разнесение поднесущих, количество поднесущих или размер БПФ (FFT, быстрого преобразования Фурье). В предпочтительном варианте осуществления, тип подкадра может характеризоваться защитным интервалом (или циклическим префиксом) передачи. В примерах такая передача указывается ссылкой как передача OFDM, хотя, как известно в данной области техники, защитный интервал также может применяться к одиночной несущей (например, IFDMA) или кодированному с расширением спектра (например, CDMA) сигналу. Более длинный защитный интервал мог бы использоваться для ввода в действие с большими сотами, широковещательной или многоадресной передачей, чтобы ослаблять требования синхронизации, или для передач восходящей линии связи.
В качестве примера, рассмотрим систему OFDM с разнесением поднесущих в 22,5 кГц и длительностью (нерасширенного) символа в 44,44 мкс. Фиг.9 показывает подкадр 900, составленный из j=10 символов OFDM, каждый с циклическим префиксом 901 в 5,56 мкс, который может использоваться для одноадресной передачи. Фиг.10 показывает 'широковещательный' подкадр 1000, составленный из j=9 символов, каждый с циклическим префиксом 1001 в 11,11 мкс, который может использоваться для широковещательной передачи. На фигурах, использование символов в подкадре не показано (например, данные, пилот-сигнал, управление или другие функции). Как очевидно, циклический префикс 1001 для широковещательных подкадров является большим (по времени), чем циклический префикс 901 для одноадресных (не многоадресных и не широковещательных) подкадров. Кадры, таким образом, могут идентифицироваться, в качестве короткого или длинного, по длине своего циклического префикса. Конечно, подкадры с более длинным CP могут использоваться для одноадресной передачи, а подкадры с более коротким CP могут использоваться для широковещательной передачи, поэтому обозначения, такие как тип А или В подкадра, являются подходящими.
Примеры трех типов подкадра предусмотрены в таблице 2, показанной на фиг.11, приведенной ниже, для разнесения поднесущих в 22,5 кГц и подкадров приблизительно в 0,5, 0,5556, 0,625 и 0,6667 мс. Три длительности циклического префикса (для типов А, В и С подкадра) показаны для каждой длительности подкадра. Также могут быть определены другие разнесения поднесущих, такие как, но не в качестве ограничения 7-8 кГц, 12-13 кГц, 15 кГц, 17-18 кГц. К тому же, в подкадре все символы могут не иметь одинаковую длительность символа вследствие разных защитных длительностей (циклических префиксов) или разных разнесений поднесущих, либо размера ДПФ.
Используемая нумерология OFDM является только примерной, и возможны многие другие. Например, таблица 3, показанная на фиг.11, использует разнесение поднесущих в 25 кГц. Как показано в этом примере (например, подкадр в 0,5 мс, защитный интервал в 5,45 мкс), может быть неравномерная длительность защитных интервалов в пределах подкадра, такая как когда требуемое количество символов делит количество выборок на подкадр не на целое число. В этом случае, элемент таблицы представляет усредненный циклический префикс для символов подкадра. Пример того, как модифицировать циклический префикс на символ подкадра, показан в разделе Масштабируемая полоса пропускания.
Длинный кадр может быть состоящим полностью из широковещательных подкадров, или состоящим полностью из нормальных (одноадресных) подкадров (смотрите фиг.12), или комбинации нормальных и широковещательных кадров. Один или более длинных кадров широковещательного типа могут иметь место в кадре радиосвязи. Короткий кадр также может быть состоящим из нормальных, либо широковещательных подкадров, и один или более коротких кадров широковещательного типа могут иметь место в кадре радиосвязи (смотрите фиг.13). Широковещательные кадры могут группироваться с другими широковещательными кадрами, чтобы улучшать оценку канала для одноадресных или неодноадресных данных (смотрите раздел Символы пилот-сигнала; могут использоваться общие пилот-сигналы из соседних подкадров), и/или широковещательные кадры могут отделяться промежутками с нешироковещательными кадрами для временного перемежения. Хотя и не показан, по меньшей мере один дополнительный тип подкадра может иметь тип 'пустой'. Пустой подкадр может быть незанятым или содержать фиксированную или псевдослучайно формируемую полезную нагрузку. Пустой подкадр может использоваться во избежание взаимных помех измерений взаимных помех или когда данные не представлены в кадре в пределах кадра радиосвязи. Также могут быть определены другие типы подкадра.
Мультиплексирование вспомогательных функций кадра радиосвязи
Часть кадра радиосвязи может резервироваться для вспомогательных функций. Вспомогательные функции могут содержать управление кадром радиосвязи (в том числе общие управляющие структуры), поля или последовательности синхронизации, указатели, сигнализирующие реакцию на передачу информации по комплементарному радиоканалу (такому как дополняющая частота пары несущих FDD), или другие типы полезной нагрузки.
На фиг.14 проиллюстрирован один из примеров служебных данных кадра радиосвязи, названных «область синхронизации и управления». В этом примере, служебными данными являются 2 подкадра с временным мультиплексированием в кадре радиосвязи в 20 подкадров. Другие формы мультиплексирования синхронизации и управления в подкадрах также возможны. Область синхронизации и управления может включать в себя символы синхронизации различных типов (в том числе специфичный соте символ синхронизации соты (CSS), символ глобальной синхронизации (GSS), совместно используемый между 2 или более граничных узлов сети), общие символы пилот-сигнала (CPS), символы канала индикатора поискового вызова (OI), символы канала индикатора подтверждения (AI), канал индикатора широковещания (BI), информацию канала управления широковещанием (BCCH) и информацию канала поискового вызова (PCH). Эти каналы обычно имеют место в системах сотовой связи и могут иметь разные наименования или не быть присутствующими в некоторых системах. В дополнение, другие каналы управления и синхронизации могут существовать и передаваться в продолжение этой области.
Фиг.15 показывает альтернативную структуру кадра радиосвязи произвольного размера, где область синхронизации и управления (S+C) является не частью кадра радиосвязи, а частью большей иерархической структуры кадров, состоящей из кадров радиосвязи, где область (S+C) отправляется с каждыми j кадрами радиосвязи. Кадром радиосвязи, следующим за областью S+C, в этом примере являются 18 подкадров.
Фиг.16 и фиг.17 иллюстрируют иерархическую структуру кадров, где суперкадр определен состоящим из n+1 кадров радиосвязи. На фиг.16 каждый из кадра радиосвязи и суперкадра содержит область управления, а также синхронизации и управления соответственно, тогда как на фиг.17 только суперкадр включает в себя область управления. Области управления и синхронизации кадра радиосвязи могут быть одинакового типа или могут быть разными для разных местоположений кадра радиосвязи в суперкадре.
Часть синхронизации и управления кадра радиосвязи может быть всем или частью одного или более подкадров и может быть фиксированной длительности. Она также может изменяться между кадрами радиосвязи в зависимости от иерархической структуры, в которую вставлена последовательность кадров радиосвязи. Например, как показано на фиг.16, она может содержать первые два подкадра каждого кадра радиосвязи. Вообще, когда синхронизация и/или управление представлены во всех или части многочисленных кадров, упомянутым многочисленным подкадрам не требуется быть непосредственно прилегающими друг к другу. В еще одном примере, она может содержать два подкадра в одном кадре радиосвязи и три подкадра в другом кадре радиосвязи. Кадр радиосвязи с дополнительным подкадром(ами) служебных данных может появляться нечасто, и дополнительные служебные данные могут иметь место в подкадрах, прилегающих или неприлегающих к служебным данным нормальных (частых) кадров радиосвязи. В альтернативном варианте осуществления, служебные данные могут быть в кадре радиосвязи, но могут не быть целым числом подкадров, которые могут иметь место, если кадр радиосвязи поделен на подкадры неравным образом, но, взамен, на область служебных данных плюс целое число подкадров. Например, кадр радиосвязи в 10 мс может состоять из 10 подкадров, каждый из которых имеет длину в 0,9 мс, плюс участок в 1 мс для служебных данных кадра радиосвязи (например, каналов поискового вызова или широковещания кадра радиосвязи).
Как будет обсуждено ниже, часть синхронизации и управления кадра радиосвязи всех или некоторых кадров радиосвязи может быть (но не обязана быть) сконфигурированной для передачи информации о компоновке кадра радиосвязи, такой как карта конфигурации короткого/длинного подкадра (пример, если кадр радиосвязи содержит два длинных кадра, сопровождаемых коротким кадром, то конфигурация могла бы быть представлена как L-L-S). В дополнение, часть синхронизации и управления может задавать, какие подкадры используются для широковещательной передачи, и т.п. Передача компоновки кадра радиосвязи таким образом могла бы уменьшить или, потенциально, устранить необходимость в действующем вслепую детектировании, подкадр за подкадром, компоновки и использования, или доставки 'плана' кадра радиосвязи с помощью более высокоуровневой сигнализации, либо априорного определения конечного числа последовательностей кадров радиосвязи (одна из которых затем выбирается и сигнализируется пользовательскому оборудованию при начальном доступе к системе). Может быть отмечено, что нормальные кадры данных также могут использоваться для переноса сообщений уровня 3 (L3).
Управление формированием кадра
Есть несколько способов, которыми абонентский терминал (SS) 101-103 может определять формирующую кадр структуру (и типы подкадров) в кадре радиосвязи. Например:
- Действующий вслепую (например, динамически управляемый посредством BS, но не сигнализируемый), так что SS должен определять начало кадра в кадре радиосвязи. Начало кадра может быть основано на наличии символа пилот-сигнала или управляющего символа в кадре.
- Суперкадр (например, каждую 1 с, BS передает информацию, задающую конфигурацию кадра до следующего суперкадра).
- Ввод в действие системы (базовая станция) и регистрация (мобильное устройство).
- Сигнализируемая в кадре радиосвязи часть синхронизации и управления.
- Сигнализируемая в первом кадре в пределах кадра радиосвязи (может устанавливать карту других кадров).
- В пределах управляющего распределения, назначающего ресурсы.
Вообще, две или более длительностей кадра и типов подкадров могут быть в кадре радиосвязи. Если система 100 связи сконфигурирована, из условия чтобы смешение коротких и длинных кадров в кадре радиосвязи могло изменятся, возможные начальные местоположения длинных кадров могли бы быть фиксированными для сокращения сигнализации/поиска. Возможно дополнительное сокращение сигнализации/поиска, если кадр радиосвязи может иметь длительность только одиночного кадра или единственный тип подкадра. Во многих случаях, определение формирующей кадр структуры кадра радиосвязи также предусматривает информацию о местоположении управляющей информации и информации пилот-сигнала в пределах кадра радиосвязи, такого как когда управление назначением ресурсов (следующий раздел) расположено начиная со второго символа каждого кадра (длинного или короткого).
Некоторые способы управления могут быть более адаптивными к изменению условий трафика на покадровой основе. Например, обладание картой управления по кадру радиосвязи в пределах заданного подкадра (первого в кадре радиосвязи, последнего из предыдущего кадра радиосвязи) может предоставить большим пакетам (например, TCP/IP) возможность эффективно обрабатываться в одном кадре радиосвязи, и многим пользователям VoIP обрабатываться в другом. В качестве альтернативы, сигнализация суперкадра может быть достаточной для изменения назначения канала управления в кадре радиосвязи, если тип пользовательского трафика изменяется относительно медленно.
Управление назначением ресурса (RA)
Кадр имеет связанную управляющую структуру, возможно уникально связанную, которая управляет использованием (назначением) ресурса в отношении пользователей. Управление назначением ресурса (RA) типично предусмотрено для каждого кадра и его соответственной длительности кадра, для того чтобы уменьшить задержку при планировании повторных передач. Во многих случаях, определение формирующей кадр структуры кадра радиосвязи также предусматривает информацию о местоположении управления назначением ресурса (по кадру) в пределах кадра радиосвязи, такого как когда управление назначением ресурса расположено начиная со второго символа каждого кадра (длинного или короткого). Канал управления предпочтительно является TDM (например, один или более символов TDM) и расположен в или около начала кадра, но также, в качестве альтернативы, мог бы иметь место распределенным на всем протяжении кадра по времени (символам), частоте (поднесущим), либо обоим. Одно или двумерное кодирование с расширением спектра и мультиплексирование с кодовым разделением (CDM) управляющей информации также может применяться, и различные способы мультиплексирования, такие как TDM, FDM, CDM, также могут комбинироваться в зависимости от конфигурации системы.
Вообще, может быть два или более пользователей, наделенных ресурсами в кадре, таком как с TDM/FDM/CDM-мультиплексированием, хотя, возможно ограничение одиночным пользователем на кадр, такой как TDM. Поэтому, когда канал управления является присутствующим в кадре, он может назначать ресурсы для одного или более пользователей. Также может быть более чем один канал управления в кадре, если отдельный канал управления используется для назначения ресурса для двух пользователей в кадре.
Это поле управления также может содержать в себе большее количество информации, чем просто назначение ресурса, для такого кадра. Например, в нисходящей линии связи управление RA может содержать в себе назначение ресурса восходящей линии связи и информацию подтверждения для восходящей линии связи. Быстрые подтверждения, соответствующие отдельному кадру, могут быть предпочтительными для быстрого планирования и наиболее низкого запаздывания. Дополнительный пример состоит в том, что поле управления может создавать постоянное назначение ресурса, которое остается применяемым для более чем одного кадра (например, назначение ресурса, которое является постоянным для заданного количества кадров или кадров радиосвязи, или до отключения с помощью другого управляющего сообщения в другом кадре).
Управляющая информация в первом кадре кадра радиосвязи (или последнем кадре в предыдущем кадре радиосвязи) также может предусматривать формирование кадра (а потому местоположения управления) для следующего (или, в более общем смысле, будущего) кадра, либо оставшейся части кадра радиосвязи. Два дополнительных варианта:
- Перекрывающиеся зоны управления: Канал управления в первом кадре может производить распределения для своего собственного кадра и также некоторые распределения во втором кадре, а канал управления во втором кадре производит дополнительные распределения для второго кадра. Эта возможность может быть полезной для смешения разных типов трафика (например, VoIP и больших пакетов) в одном кадре радиосвязи.
- Дополнительная гибкость планирования в пределах кадра радиосвязи (частичная неопределенность): Канал управления в первом кадре (или карта управления формированием кадра в кадре радиосвязи) может давать слегка неопределенную спецификацию карты управления для кадра радиосвязи, чтобы дать возможность большей покадровой гибкости. Например, карта управления может указывать местоположения кадра/управления, которые являются определенными или возможными. Действующий наполовину вслепую приемник мог бы знать определенные местоположения, но мог бы быть должным вслепую определять, действительны ли возможные местоположения кадра/управления.
Символы пилот-сигнала
Символы пилот-сигнала или опорные символы могут мультиплексироваться в кадре или подкадре посредством TDM, FDM, CDM или различных комбинаций таковых. Символы пилот-сигнала могут быть общими (чтобы приниматься и использоваться любым пользователем) или выделенными (для определенного пользователя или определенной группы пользователей), и в кадре может существовать смешение общих и выделенных пилот-сигналов. Например, опорный символ общего символа пилот-сигнала (CPS) может быть первым символом в подкадре (пилот-сигнал TDM), тем самым, обеспечивая по существу равномерно расставленные общие символы пилот-сигнала на всем протяжении кадра радиосвязи. Нисходящая линия связи и восходящая линия связи могут иметь разные форматы символов пилот-сигнала. Распределения символов пилот-сигнала могут быть постоянными или могут регулироваться сигналами. Например, местоположения общего символа пилот-сигнала могут сигнализироваться в пределах управления кадра радиосвязи для одного или более RAF. В еще одном примере, выделенный пилот-сигнал (в дополнение к любому общему пилот-сигналу) указывается в кадре в пределах управления RA для кадра.
В одном из вариантов осуществления, определение подкадра может быть связано с разнесением общего пилот-сигнала. Например, если подкадр определен включающим в себя одиночный общий символ пилот-сигнала, то длина подкадра предпочтительно зависит от минимального ожидаемого времени когерентности канала для вводимой в действие системы. При этом подходе, длительность подкадра может просто определяться согласно разнесению общего пилот-сигнала (несомненно, также допустимы другие способы для определения длины подкадра). Разнесение общего пилот-сигнала преимущественно определяется быстродействием оценки канала, которое определяется временем когерентности, распределением скоростей и модуляцией пользователей в системе. Например, пилот-сигналы могут быть расположены с промежутками в каждые 5 бод, чтобы быть способными справляться с пользователями в 120 км/ч при бодах в 50 мкс (полезная длительность в 40 мкс + циклический префикс или защитная длительность в 10 мкс). Отметим, что здесь бод используется для указания ссылкой на период символа OFDM или DFT-SOFDM.
Когда степень доплеровского смещения очень низка, весь или часть общего пилот-сигнала может быть опущена из определенных кадров или подкадров, так как пилот-сигналы из предыдущего или последующего подкадра/кадра, или из области управления кадра радиосвязи могут быть достаточными для отслеживания канала в этом случае. Более того, пилот-сигналы могли бы не потребоваться, если бы использовалась дифференциальная/некогерентная модуляция. Однако, для простоты иллюстрации, каждый подкадр показан с символами пилот-сигнала.
Восходящая линия связи и нисходящая линия связи
Показанная конфигурации кадра радиосвязи может быть либо для восходящей линии связи, либо для нисходящей линии связи системы FDD (дуплекса с частотным разделением каналов). Один из примеров, когда используется для восходящей линии связи и нисходящей линии связи, показан на фиг.18. Фиг.18 показывает подкадры восходящей линии связи имеющими такую же конфигурацию, как подкадры нисходящей линии связи, но вообще, они могли бы содержать разное количество символов на подкадр или даже иметь разные длительности подкадров и разные количества подкадров на кадр. Модуляция для восходящей линии связи может быть другой, чем для нисходящей линии связи, например, DS-CDMA, IFDMA или DFT-SOFDM (OFDM с ДПФ-кодированием с расширением спектра) вместо OFDM. Кадр радиосвязи восходящей линии связи показан смещенным от структуры кадра радиосвязи нисходящей линии связи, чтобы облегчить требования временной привязки HARQ предоставлением возможности более быстрых подтверждений, хотя нулевое смещение также допустимо. Смещение может быть любым значением, в том числе одним подкадром, многочисленными подкадрами или долей подкадра (например, некоторым количеством периодов символов OFDM или DFT-SOFDM). Первые подкадры в кадре радиосвязи восходящей линии связи могут быть заданными общими каналами управления/состязания, такими как подкадры канала с произвольным доступом (RACH), и могут соответствовать подкадрам синхронизации и управления нисходящей линии связи. Кадры управления (или, в более общем смысле, сообщения), несущие управляющую информацию восходящей линии связи, CQI, сообщения Ack/Nack нисходящей линии связи, символы пилот-сигнала и т. п., могут мультиплексироваться с временным или частотным разделением с кадрами данных.
Альтернативная восходящая линия связи
Показаны две альтернативные структуры восходящей линии связи FDD, которые имеют только одну длительность кадра в восходящей линии связи. Однако определены два или более типа длинного кадра. На фиг.19 и фиг.20 длинные кадры в 2 мс, состоящие из подкадров в 0,5 мс, имеют тип кадра длинного RACH, данных или составной. Длинный RACH может появляться нечасто, например, каждые 100 мс. Составные кадры содержат данные, управление и короткий RACH. Короткий RACH может быть меньшим, чем один подкадр, по длительности. Кадры данных (не показаны) подобны составным кадрам, но с коротким RACH, замещенным подкадром данных. Управление, RACH и пилот-сигналы все показаны как TDM, но могли бы быть FDM или комбинацией TDM/FDM. Как и до этого, тип подкадра определен и может быть основан на длительности защитного интервала либо для кадра RACH, либо для переключения IFDM/DFT-SOFDM и OFDM. Фиг.21 подобен фиг.19 и фиг.20, но с кадрами из 6 подкадров и типом данных или составным. Если используются только составные кадры данных, каждый кадр мог бы содержать в себе управление и короткий RACH. Длинный RACH появляется нечасто (показан один раз за подкадр), с целым (предпочтительным) или нецелым количеством подкадров.
TDD
При дуплексной передаче с временным разделением каналов (TDD), полоса пропускания системы назначается либо восходящей линии связи, либо нисходящей линии связи, мультиплексированным с временным разделением образом. В одном из вариантов осуществления, переключение между восходящей линией связи и нисходящей линией связи происходит один раз за несколько кадров, например, один раз за кадр радиосвязи. Подкадры восходящей линии связи и нисходящей линии связи могут быть одинаковой или разной длительности, с 'TDD-разделением', определенным степенью разбиения подкадра. В еще одном варианте осуществления, обе, нисходящая линия связи и восходящая линия связи, имеют место в длинном кадре из двух или более подкадров, с длинным кадром, возможно, фиксированной длительности. Короткий кадр из одиночного подкадра также возможен, но реверсирование направления передачи данных в пределах кадра является затруднительным или затратным в показателях служебных данных. Восходящая линия связи и нисходящая линия связи могут быть одинаковой или разной длительности, с 'TDD-разделением', определенным степенью разбиения подкадра. В том и другом варианте осуществления, служебные данные TDD, такие как перевод на восходящее направление и перевод на нисходящее направление, могут быть включены в пределах или за пределами подкадров.
Масштабируемая полоса пропускания
Передача может происходить на одной из двух или более полос пропускания, где длительность кадра радиосвязи одинакова для каждой полосы пропускания. Шириной полосы пропускания могут быть 1,25, 2,5, 5, 10, 15 или 20 МГц или некоторое приближенное значение. Длительность подкадра (а потому наименьшая возможная длительность кадра) предпочтительно одинакова для каждой полосы пропускания, в то время как является набором имеющихся в распоряжении длительностей кадра. В качестве альтернативы, длительность подкадра и многочисленные длительности кадра могут конфигурироваться для каждой полосы пропускания.
Таблица 4 показывает пример шести полос пропускания несущей с разнесением поднесущих в 22,5 кГц, а таблица 5 показывает пример шести полос пропускания несущей с разнесением поднесущих в 25 кГц. Отметим по таблице 5, что защитный интервал (например, длина циклического префикса) на символ в подкадре не является постоянным, как описано в разделе Тип подкадра. В подкадре все символы могут не иметь одинаковую длительность символа вследствие разных защитных длительностей (циклических префиксов). Для этого примера, одиночным символом являются все заданные избыточные выборки; в других примерах, два или три значения больших защитных интервалов могут быть определены для подкадра. В качестве еще одного примера, при разнесении поднесущих в 15 кГц и длительности кадра в 0,5 мс, короткий кадр из 7 символов может обладать усредненным CP в ~4,7 мкс (микросекунд), с 6 символами, занимающими ~4,69 мкс (9 выборок при 1,25 МГц, определяющих масштаб для более высоких полос пропускания) и ~5,21 мкс (10 выборок при 1,25 МГц, определяющих масштаб для более высоких полос пропускания).
Таблица 4Нумерология OFDM для разных полос пропускания несущей для нормальных подкадров (данных)
Параметр
Полоса пропускания несущей (МГц)
20
15
10
5
2,5
1,25
Длительность кадра (мс)
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Размер ДПФ
1024
768
512
256
128
64
Поднесущие (занятые)
768
576
384
192
96
48
Длительность символа (мкс)
50
50
50
50
50
50
Полезная (мкс)
44,44
44,44
44,44
44,44
44,44
44,44
Защитная (мкс)
5,56
5,56
5,56
5,56
5,56
5,56
Защитная (выборок)
128
96
64
32
16
8
Разнесение поднесущих (кГц)
22,5
22,5
22,5
22,5
22,5
22,5
Занятая BW (МГц)
17,28
12,96
8,64
4,32
2,16
1,08
Символов на кадр
10
10
10
10
10
10
Скорость передачи данных 16-позиционной QAM (Мбит/с)
49,15
36,86
24,58
12,29
6,14
3,07
Таблица 5Нумерология OFDM для разных полос пропускания несущей для нормальных подкадров (данных)
Параметр
Полоса пропускания несущей (МГц)
20
15
10
5
2,5
1,25
Длительность кадра (мс)
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Размер ДПФ
1024
768
512
256
128
64
Поднесущие (занятые)
736
552
368
184
96
48
Длительность символа (мкс)
45,45
45,45
45,45
45,45
45,45
45,45
Полезная (мкс)
40,00
40,00
40,00
40,00
40,00
40,00
Защитная (мкс)
5,45
5,45
5,45
5,45
5,45
5,45
Защитная (выборок)
139,64
104,73
69,82
34,91
17,45
8,73
Постоянная защитная (мкс)
5,43
5,42
5,39
5,31
5,31
5,00
Непостоянная защитная (мкс)
5,70
5,83
6,09
6,87
6,87
10,00
Разнесение поднесущих (кГц)
25
25
25
25
25
25
Занятая BW (МГц)
18,4
13,8
9,2
4,6
2,4
1,2
Подканалов
92
69
46
23
12
6
Символов на кадр
11
11
11
11
11
11
Скорость передачи данных 16-позиционной QAM (Мбит/с)
52,99
39,74
26,50
13,25
6,91
3.46
ARQ
ARQ или HARQ могут использоваться для обеспечения надежности данных. Последовательности операций (H)ARQ могут быть разными или совместно используемыми по типам подкадров (например, нормальных и широковещательных) и могут быть разными или совместно используемыми по длительностям кадра. В частности, повторные передачи с разными длительностями кадров могут быть разрешены или могут быть запрещены. Быстрые подтверждения, соответствующие отдельному кадру, могут быть предпочтительными для быстрого планирования и наиболее низкого запаздывания.
HARQ
Многокадровая концепция может использоваться с ARQ для надежности или с HARQ для дополнительной надежности. Схема ARQ или HARQ может быть протоколом остановки и ожидания (SAW), протоколом избирательного повтора или другой схемой, которая известна в данной области техники. Предпочтительный вариант осуществления, описанный ниже, состоит в том, чтобы использовать многоканальный HARQ с остановкой и ожиданием, модифицированный для многокадровой работы.
Количество каналов в N-канальном HARQ с SAW установлено на основании запаздывания на время прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях (RTT). Достаточное количество каналов определяется из условия, чтобы канал мог быть неизменно полностью занят данными от одного пользователя. Поэтому минимальным количеством каналов является 2.
Если время реверсирования направления передачи данных пропорционально длине кадра, оба, короткий и длинный, кадры могли бы использовать одни и те же N каналов (например, 3). Если время реверсирования направления передачи данных является относительно постоянным, то количество каналов, необходимых для длительности короткого кадра будет таким же или большим, чем для длительности длинного кадра. Например, для подкадра и короткого кадра в 0,5 мс, и длинного кадра в 3 мс, а также заданного времени реверсирования направления передачи данных между передачами (то есть действующего времени обработки приемника для декодирования передачи, а затем ответа с требуемой ответной реакцией (такой как ACK/NACK)) могло бы иметься в распоряжении 3 канала для короткого кадра и 2 для длинных кадров.
Если имеет место нечастое переключение с одного размера кадра на другой и нет смешения длительностей кадров в кадре радиосвязи, то таковое могло бы прекращать существующие последовательности операций по переключению размеров кадра, а количество каналов и сигнализация для HARQ по каждому размеру кадра могли бы быть независимыми. В случае динамических длительности или TTI кадра, количество сцепленных подкадров может изменяться динамически для по меньшей мере начальной передачи и, возможно, для повторной передачи. Если повторным передачам пакета предоставлена возможность происходить по разным типам кадра, последовательности операций HARQ могут быть общими между длительностями кадра (например, идентификатор последовательности операций HARQ мог бы указывать ссылкой на короткий, либо длинный кадр явным или неявным образом). Количество требуемых каналов может определяться на основании мультиплексирования последовательности всех коротких или всех длинных кадров, принимая во внимание, имеют ли пакеты относительно постоянное или пропорциональное реверсирование направления передачи данных (например, декодирование и передачу ACK/NACK). Для постоянного реверсирования направления передачи данных, N может определяться преимущественно на основании требований мультиплексной передачи коротких кадров. При пропорциональном реверсировании направления передачи данных, требуемое N может быть приблизительно одинаковым для обоих мультиплексных передач, коротких и длинных кадров. Расчет N для управления произвольным переключением между коротким и длинным кадрами может потребовать дополнительных каналов HARQ (большего N). Например, рассмотрим требование N=3 для каждой из мультиплексной передачи короткого или длинного кадра (пропорционального реверсирования направления передачи данных), с длинным кадром, равным длительности четырех коротких кадров. Безусловно, последовательности использования канала HARQ могут быть все короткими (1,2,3,1,2,3...) или все длинными (1,2,3,1,2,3..), без ограничения. Однако длинный кадр (с ID 1 канала) должен сопровождаться эквивалентным промежутком времени двух длинных кадров до того, как канал 1 может использоваться для повторной передачи короткого или длинного кадра. Во временном промежутке этих двух длинных кадров, каналы 2 и 3 могут использоваться для коротких кадров, но в этот момент, так как канал 2 еще не может повторно использоваться, а канал 1 недоступен, должен использоваться добавочный канал 4. Для N<= (#коротких кадров в длинном кадре), суммарным количеством требуемых каналов может быть N+(N-1). Это может быть видно при возобновлении вышеприведенного примера, если два длинных кадра (ID 1 и 2 канала) сопровождаются короткими кадрами, может повторно использоваться требование ID 3 и 4 и 5 канала до канала 3. В этом примере, пять каналов являются большими, чем три, требуемые для той или другой взятой в отдельности мультиплексной передачи.
Многомерный (временной, частотный и пространственный) HARQ
В противоположность определению N исключительно на основании времени реверсирования направления передачи данных, может быть целесообразным (например, в показателях кодирования и степени разбиения назначения ресурса) предоставлять удаленным узлам 101-103 возможность планироваться с более чем одним пакетом для заданного кадра или объекта планирования. Вместо допущения одного канала HARQ на кадр для удаленного узла, рассматриваются вплоть до N2 каналов HARQ. Отсюда, при условии N-канального HARQ с остановкой и ожиданием, где N основано исключительно на времени реверсирования направления передачи данных, и что каждый кадр также мог бы содержать N2 каналов HARQ для удаленного узла, затем поддерживаются вплоть до N×N2 каналов HARQ на удаленный узел. Например, каждый последующий длинный кадр мог бы соответствовать одному из N каналов N-канального протокола HARQ с остановкой и ожиданием. Так как каждый длинный кадр является состоящим из 'n' подкадров, то если каждому подкадру также предоставлена возможность быть каналом HARQ, то мы могли бы иметь в распоряжении вплоть до N×n каналов HARQ на удаленный узел. Отсюда, в этом случае, отдельной квитируемой единицей мог бы быть подкадр вместо длинного кадра. В качестве альтернативы, если было 'p' полос частот, определенных на поднесущую, то каждая могла бы быть каналом HARQ, давая в результате вплоть до N×p каналов HARQ на удаленный узел. В более общем смысле, для 's' пространственных каналов, могло бы быть вплоть до 'n' × 'p' × 's' × 'N' каналов HARQ на удаленный узел. Параметр 'n' мог бы быть даже большим, если он определялся на основе символа OFDM где есть 'j' символов OFDM на подкадр. В любом случае, канал может не использоваться повторно до тех пор, пока не прошло временное ограничение, связанное с N, как при немодифицированном HARQ.
Еще один способ определения размеров количества каналов HARQ состоит в том, чтобы определять максимальное количество максимально длинных пакетов, которые могут назначаться в кадре, таком как с максимальной модуляцией и скоростью кодирования и пакетами в 1500 байтов (+ служебные данные). Меньшие пакеты могли бы присоединяться к максимальному агрегированному размеру пакета для канала. Например, если N=2 (для минимального времени прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях (RTT)), и если 4 пакета могут передаваться в подкадре с R=3/4 64-позиционной QAM и задействовано формирование луча с замкнутым контуром, то 8=2*4 каналов необходимы для коротких кадров и 32 канала необходимы для длинных кадров в 4 подкадра. Если повторным передачам пакета предоставлена возможность происходить по разным типам кадров, в этом примере, количество каналов может дополнительно настраиваться, как приведено выше.
2
Управляющая сигнализация могла бы потребовать модификации для поддержки сигнализации HARQ, модифицированной для коротких/длинных кадров или для задания размеров канала HARQ не только на основании времени реверсирования направления передачи данных. В одном из вариантов осуществления, соответствующем применению EUTRA, модификация в отношении текущего использования «индикатора новых данных (NDI)», «индикатора варианта избыточности (RVI)», «индикатора канала HARQ (HCI)» и «размера транспортного блока (TBS)», а также обратной связи ACK/NACK и CQI. Другие технические описания могут использовать подобную терминологию для HARQ. В одном из примеров, вплоть до 'n' или 'p' пакетов удаленных узлов могут отправляться при передаче одного длинного кадра. Каждый пакет мог бы быть заданным раздельными избирательными по частоте (FS) и разнесенными по частоте (FD) элементами ресурса наряду с отдельными атрибутами управляющей сигнализации (NDI, RVI, HCI и TBS). Цветовое кодирование, такое как порождающее расчет контроля избыточным циклическим кодом (CRC), с идентичностью удаленного узла, может применяться к CRC каждого пакета нисходящей линии связи для указания целевого удаленного узла. Некоторое расширение поля HCI (например, #битов=log('n'×'N')) будет необходимо для правильного выполнения мягкого объединения буферов пакетных передач. Подобным образом, обратная связь ACK/NACK, вероятно, потребовала бы поля HCI или цветового кодирования для указания, какой набор пакетов удаленного узла при передаче короткого или длинного кадра квитируется сигналом ACK или NACK.
Избирательные по частоте назначения
Фиг.22 и фиг.23 показывают избирательные по частоте (FS) и разнесенные по частоте (FD) назначения ресурса короткого кадра, соответственно, для нескольких пользователей. Для FS-планирования, элемент ресурса (или блок ресурса, либо единица или порция ресурса) определена состоящей из кратных количеств поднесущих, из условия чтобы полоса пропускания несущей была разделена на некоторое количество (предпочтительно целое количество) предоставляемых RE (например, несущая в 5 МГц с 192 поднесущими могла бы содержать 24 RE по 8 поднесущих каждый). Для сокращения сигнализации служебных данных и лучшего согласования полосы пропускания канальной корреляции типичных каналов (например, 1 МГц для пешего B и 2,5 МГц для перевозимого на транспорте A) RE может определяться, чтобы быть p×8 поднесущими, где 'p' мог бы быть 3 и по-прежнему обеспечивать разрешение, необходимое для достижения большей части преимущества FS-планирования. Количество поднесущих, используемых в качестве основы для кратных количеств, также может быть установлено в количество, иное чем 8 (например, из условия чтобы суммарный размер RE составлял 15 или 25, если количеством поднесущих является 300 на 5 МГц, или 24 поднесущих, если количеством поднесущих является 288).
Подобным образом, на фиг.24, FS- и FD-ресурсы могут назначаться в одном и том же длинном кадре. Однако может быть предпочтительным не назначать FS- и FD-ресурсы в течение одного и того же временного интервала, чтобы избежать конфликтов назначения ресурсов и сложности сигнализации.
Несмотря на то что изобретение было подробно показано и описано со ссылкой на его конкретный вариант осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения по форме и содержанию могут производиться в нем, не выходя из сущности и объема изобретения. Понятно, что такие изменения подпадают под объем последующей формулы изобретения. Например, в случае системы передачи, содержащей многочисленные дискретные частоты несущей, информация сигнализации или пилот-сигналов в кадре может быть присутствующей на некоторых из компонентных частот несущей, но не во всех. В дополнение, символы пилот-сигнала и/или управляющие символы могут отображаться в времячастотные ресурсы после последовательности операций 'расширения полосы пропускания' посредством способов расширения прямой последовательности или мультиплексирования с кодовым разделением каналов. В еще одном примере, структура кадра может использоваться с MIMO (многими входами и многими выходами), интеллектуальными антеннами и SDMA (множественным доступом с пространственным разделением каналов), при одинаковых или разных длительностях кадра для параллельных пользователей SDMA.