СИСТЕМА МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ, МОБИЛЬНАЯ СТАНЦИЯ, БАЗОВАЯ СТАНЦИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕДАЧЕЙ ДАННЫХ
SYSTEM OF MOBILE COMMUNICATION, MOBILE STATION, BASIC STATION AND METHOD OF DATA TRANSFER MANAGEMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе мобильной связи, мобильной станции, базовой станции и способу управления связью, где в условиях затухающей многоканальной связи используется пакетный доступ с резервированием для управления параметрами радиосвязи пакетов данных при помощи пакета резервирования (reservation packet).
Уровень техники
В системах мобильной связи третьего поколения значительно возрос спрос на услуги обмена данными с использованием широкополосных радиосетей. Для удовлетворения этого спроса и предложения услуг с более высокой скоростью обмена информацией по более низким ценам требуется расширение высокоскоростного (широкополосного) доступа к системам связи.
Для восходящей передачи (обратной передачи, uplink transmission) в случае трафика, относящегося не к режиму реального времени (Non-Real Time, NRT), например, в случае загрузки больших объемов данных, требования высокой скорости и высокой пропускной способности передачи можно считать более низкими, чем в случае нисходящей передачи (прямой передачи, downlink transmission). Однако в случае трафика в режиме реального времени (Real Time, RT) с жесткими ограничениями на время задержки, а также служб интерактивного обмена данными, где пропускные способности восходящего и нисходящего канала должны быть симметричны, необходимо увеличить пропускную способность восходящего канала до уровня нисходящего канала.
Соответственно, услуги обмена данными с симметричными пропускными способностями восходящих и нисходящих каналов требуют радиосвязи, обеспечивающей высокое качество приема в условиях затухающих каналов с несколькими путями распространения сигнала (multi-path fading channels), низкое энергопотребление мобильной станции, гибкое использование временных, частотных и кодовых ресурсов и т.д.
С другой стороны, следует ожидать, что при использовании упомянутой широкополосной пакетной радиосвязи будут иметься различные требования качества обслуживания (Quality of Service, QoS), определяемые скоростью передачи, задержками передачи, допустимой остаточной частотой ошибок при передаче пакетов (residual packet error rate, residual PER) и т.д.
В случае трафика реального времени, например, голосовой связи, видеосвязи или интерактивных услуг, необходимо уменьшить задержки сквозной передачи, т.к. увеличение задержек передачи и неустойчивость задержек приводят к значительному снижению качества. Кроме того, хотя в случае трафика, передаваемого не в режиме реального времени, например, пересылки файлов или просмотра веб-страниц, ограничения на задержку передачи не столь строги, высокая пропускная способность и надежная передача (вообще говоря, отсутствие ошибок передачи) требуются и в этом случае. Таким образом, технологии управления QoS должны играть важную роль в эффективном предоставлении мультимедийных услуг с различными требованиями QoS (см., например, непатентный документ 1).
В системах W-CDMA для восходящей передачи используют случайный доступ, основанный на протоколе slotted ALOHA (см., например, непатентный документ 2). В этой ситуации перед выделенным каналом или дискретными короткими пакетами по каналу произвольного доступа (Random Access Channel, RACH) с мобильной станции передается запрос вызова и/или управляющие пакеты резервирования. В системах широкополосной пакетной радиосвязи следующего поколения предполагается организовывать целые сегменты радиосетей на основе пакетного доступа.
b
0
Также предполагается увеличение спроса на Интернет-доступ, требующий всей пропускной способности канала. Вследствие этого произвольный (основанный на резервировании) доступ также будет играть большую роль, и понадобится эффективный доступ на основе резервирования в соответствии с различными требованиями QoS. В указанных условиях предлагается доступ на основе резервирования, управляющий сдвигом мощности передачи части сообщения, содержащей данные, относительно части, содержащей пакет резервирования, в соответствии с требованиями QoS (допустимой задержкой) для передаваемого трафика данных при помощи пакета резервирования. По сравнению с известным способом без комбинирования повторных передач пакетов, предлагаемый доступ на основе резервирования позволяет уменьшить среднюю принимаемую величину E/N (отношение энергии сигнала, приходящейся на один бит, к спектральной плотности фонового шума), что соответствует требуемому качеству, особенно в случае трафика данных NRT со сравнительно мягкими требованиями к допустимой задержке, путем уменьшения сдвига мощности передачи для каждого пакета и использования эффекта расходимости по времени при помощи комбинирования повторных передач пакетов (см., например, непатентный документ 3).
В тексте приводятся ссылки на следующие документы.
Непатентный документ № 1
A.Harada, S.Abeta, and M.Sawahashi, "Adaptive radio parameter control considering QoS for forward link OFCDM wireless access", IEICE Trans. Commun., vol.E86-B, no.1, pp.314-324, Jan. 2003.
Непатентный документ № 2
3GPP RAN, 3G TS 25.211 V3.4.0, Sept. 2002.
Непатентный документ № 3
Y.Iizuka, M.Tanno, and M.Sawahashi, "Efficient random access channel transmission method using packet retransmission according to QoS", IEICE Trans. Fundamentals, vol. E86-A, no. 7, pp.1669-1675, July 2003.
Однако вышеописанные известные способы обладают следующими недостатками.
В случае трафика RT требования к допустимой задержке строже, и эффект расходимости по времени меньше, чем в случае трафика NRT, а отношение сигнал-шум (signal-to-interference ratio, SIR) для пакета данных, соответствующее требуемому качеству передачи, варьируется в зависимости от состояния радиоканала, например, числа путей распространения сигнала. Поэтому, если мощность передачи не изменяется в зависимости, например, от числа путей распространения сигнала, для обеспечения требований QoS в условиях различного количества путей распространения сигнала необходима регулировка мощности передачи на основании варианта с малым числом путей распространения сигнала. Это, однако, связано с тем затруднением, что мощность передачи, обеспечивающая требуемое качество, может увеличиваться по сравнению с подходом, в котором мощность передачи устанавливают с учетом количества путей распространения сигнала.
Соответственно, общая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании системы мобильной связи, мобильной станции, базовой станции и способа управления связью, которые обеспечивают уменьшение мощности передачи, в то же время обеспечивая выполнение требований QoS.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения предлагается мобильная станция, осуществляющая пакетную связь с базовой станцией в системе мобильной связи, содержащая
модуль определения требований качества обслуживания (QoS), выполненный с возможностью определения требований качества обслуживания для пакета данных;
модуль оценки состояния нисходящего канала, выполненный с возможностью оценки состояния нисходящего канала;
модуль извлечения идентификационного номера, выполненный с возможностью извлечения идентификационного номера мобильной станции; и
модуль уведомления, выполненный с возможностью сообщения базовой станции требований качества обслуживания, идентификационного номера мобильной станции и состояния нисходящего канала посредством пакета резервирования.
Модуль уведомления может отображать, по меньшей мере, один из следующих параметров: идентификационный номер мобильной станции; требования качества обслуживания; состояние нисходящего канала; размер передаваемых данных; и мощность передачи, в канал управления пакета резервирования, предназначенного для передачи.
Модуль извещения может передавать информацию о требованиях класса качества обслуживания, соответствующих нескольким требованиям качества обслуживания.
Мобильная станция может дополнительно содержать буфер передачи, выполненный с возможностью сопоставления данных и требований класса качества обслуживания для хранения данных; а модуль уведомления может передавать идентификатор требований класса качества обслуживания на основании требований класса качества обслуживания, сопоставленных с переданными данными.
Модуль уведомления может сообщать базовой станции размер данных, основанный, по меньшей мере, на известной базовой единице измерения и/или предварительно заданном пороговом значении.
Модуль уведомления может передавать пакет резервирования, основываясь на генерируемом трафике.
Модуль уведомления может повторно передавать пакет резервирования в соответствии с результатами детектирования и/или демодуляции пакета резервирования базовой станцией.
Модуль извлечения идентификационного номера может запрашивать идентификационный номер, используя временный идентификатор, предоставляемый в каждом предварительно заданном домене.
Модуль извлечения идентификационного номера может получать идентификационный номер при включении мобильной станции, при установлении соединения с базовой станцией, или в начале осуществления связи мобильной станцией.
Мобильная станция может дополнительно содержать набор антенн, выполненных с возможностью передачи пакета резервирования; при этом модуль уведомления перед передачей пакета резервирования может сообщать базовой станции информацию о том, которая из набора антенн используется для передачи.
В соответствии с другим аспектом изобретения предлагается базовая станция, осуществляющая пакетную связь с мобильной станцией в системе мобильной связи, содержащая
модуль оценки состояния восходящего канала, выполненный с возможностью оценки состояния восходящего канала посредством пакета резервирования;
модуль управления параметрами радиосвязи, выполненный с возможностью определения параметров радиосвязи и управления ими на основании пакета резервирования и состояния восходящего канала;
транслирующий модуль, выполненный с возможностью трансляции определенных параметров радиосвязи.
Базовая станция может дополнительно содержать модуль демодуляции, выполненный с возможностью комбинирования пакета резервирования с другим пакетом резервирования, полученным после предыдущего пакета резервирования, на основании результата демодуляции полученного пакета резервирования для осуществления демодуляции.
Модуль оценки состояния восходящего канала может оценивать состояние восходящего канала на основании информации об антенне, полученной с мобильной станции.
Базовая станция может дополнительно содержать модуль генерирования канала управления, выполненный с возможностью сообщения мобильной станции идентификационного номера в ответ на запрос идентификационного номера, полученный с мобильной станции.
Модуль генерирования канала управления может распоряжаться идентификационным номером на основе, по меньшей мере, домена сектора и/или домена базовой станции.
В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения предлагается система мобильной связи, между базовой станцией и мобильной станцией которой осуществляется пакетная связь, причем мобильная станция содержит
модуль определения требований качества обслуживания, выполненный с возможностью определения требований качества обслуживания для пакета данных;
модуль оценки состояния нисходящего канала, выполненный с возможностью оценки состояния нисходящего канала;
модуль извлечения идентификационного номера, выполненный с возможностью извлечения идентификационного номера мобильной станции;
модуль уведомления, выполненный с возможностью извещения базовой станции о требованиях качества обслуживания, идентификационном номере мобильной станции и о состоянии нисходящего канала посредством пакета резервирования, а базовая станция содержит
модуль оценки состояния восходящего канала, выполненный с возможностью оценки состояния восходящего канала посредством пакета резервирования; и
модуль управления параметрами радиосвязи, выполненный с возможностью управления параметрами радиосвязи на основании пакета резервирования и состояния восходящего канала.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ управления связью в системе мобильной связи, между базовой станцией и мобильной станцией которой осуществляется пакетная связь, включающий в себя следующие шаги, выполняемые в мобильной станции:
шаг определения требований качества обслуживания для пакета данных;
шаг оценки состояния нисходящего канала;
шаг извлечения идентификационного номера для мобильной станции;
шаг сообщения базовой станции требований качества обслуживания, идентификационного номера мобильной станции и состояния нисходящего канала посредством пакета резервирования; и следующие шаги, выполняемые в базовой станции:
шаг оценки состояния восходящего канала посредством пакета резервирования;
шаг определения параметров радиосвязи и управления ими на основании пакета резервирования и состояния восходящего канала;
шаг трансляции определенных параметров радиосвязи.
Шаг сообщения может включать в себя шаг отображения, по меньшей мере, одного из следующих параметров: идентификационного номера мобильной станции; требований качества обслуживания; состояния нисходящего канала; размера передаваемых данных; и мощности передачи, в канал управления пакета резервирования, предназначенного для передачи.
Способ управления связью может дополнительно включать в себя шаг запроса идентификационного номера с использованием временного идентификатора, предоставляемого в каждом домене, в котором управляют идентификационным номером, выполняемый в мобильной станции; и шаг сообщения мобильной станции идентификационного номера в ответ на запрос идентификационного номера, принятый с мобильной станции, выполняемый в базовой станции.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения предлагаются система мобильной связи, мобильная станция, базовая станция и способ управления связью, позволяющие уменьшить мощность передачи, обеспечивая при этом выполнение требований качества обслуживания.
Краткое описание чертежей
- На фиг.1 приведена блок-схема, иллюстрирующая структуру системы мобильной связи по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.2А представлен домен, распоряжающийся номером UE-ID, используемом в пакете резервирования;
- На фиг.2В представлен домен, распоряжающийся номером UE-ID, используемом в пакете резервирования;
- На фиг.2С представлен домен, распоряжающийся номером UE-ID, используемом в пакете резервирования;
- На фиг.3 приведена схема, иллюстрирующая способ получения номера UE-ID, используемого в пакете резервирования;
- Фиг.4 иллюстрирует расчет времени при получении номера UE-ID, используемого в пакете резервирования;
- На фиг.5 приведена схема, иллюстрирующая последовательность между шагом передачи пакета резервирования и шагом передачи пакета данных в системе мобильной связи по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.6 приведена блок-схема, иллюстрирующая процедуру, осуществляемую перед передачей мобильной станцией пакета резервирования в системе мобильной связи по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.7 приведена схема, иллюстрирующая работу модуля управления параметрами радиосвязи в базовой станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.8 приведена блок-схема, иллюстрирующая процедуру регулировки параметров радиосвязи в базовой станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.9А приведена схема, иллюстрирующая использование Queue-ID;
- На фиг.9В приведена схема, иллюстрирующая использование Queue-ID;
- На фиг.10 приведена блок-схема, иллюстрирующая процедуру генерирования канала управления в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
-Фиг.11А иллюстрирует структуру мультиплексированного по времени пакета резервирования в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- Фиг.11В иллюстрирует структуру кодово мультиплексированного пакета резервирования в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- Фиг.11С иллюстрирует структуру мультиплексированного по частоте пакета резервирования в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- Фиг.12А иллюстрирует структуру пакета резервирования в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- Фиг.12В иллюстрирует структуру пакета резервирования в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- Фиг.12С иллюстрирует структуру пакета резервирования в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.13А приведена схема, иллюстрирующая способ передачи пакета резервирования в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.13В приведена схема, иллюстрирующая способ передачи пакета резервирования в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.14А приведена схема, иллюстрирующая способ передачи пакета резервирования в соответствии с генерированием пакета данных в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.14В приведена схема, иллюстрирующая способ передачи пакета резервирования для резервирования периодических временных отрезков в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.15А приведена схема, иллюстрирующая способ передачи пакета резервирования для резервирования периодических временных отрезков и управления параметрами радиосвязи для каждого пакета данных в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.15В приведена схема, иллюстрирующая способ передачи пакета резервирования для резервирования периодических временных отрезков и передачи пилотного канала только перед каждым пакетом данных;
- На фиг.16А приведена схема, иллюстрирующая способ управления повторными передачами пакета резервирования по результатам детектирования пакета резервирования в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.16В приведена схема, иллюстрирующая способ управления повторными передачами пакета резервирования по результатам демодуляции пакета резервирования в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.17А приведена схема, иллюстрирующая способ без комбинирования повторных передач пакетов резервирования в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.17В приведена схема, иллюстрирующая способ с использованием комбинирования повторных передач пакетов резервирования в мобильной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.18А приведена схема, иллюстрирующая способ передачи пакета резервирования при помощи четырех антенн в системе мобильной связи типа MIMO по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
- На фиг.18В приведена схема, иллюстрирующая способ передачи пакета резервирования при помощи одной антенны в системе мобильной связи типа MIМО по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На чертежах использованы следующие обозначения:
1 мобильная станция
2 базовая станция
1-2 модуль оценки состояния нисходящего канала
1-7 модуль извлечения идентификационного номера
1-8 модуль определения требований качества обслуживания (QoS)
2-42 модуль оценки состояния восходящего канала
2-5 модуль управления параметрами радиосвязи
Осуществление изобретения
На всех чертежах, иллюстрирующих варианты осуществления изобретения, одинаковые элементы обозначены одними и теми же номерами, а повторяющиеся описания опущены.
Ниже со ссылками на фиг.1 приведено описание системы мобильной связи в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Система мобильной связи по данному варианту осуществления содержит мобильную станцию 1 и базовую станцию 2.
Мобильная станция 1 содержит приемопередающий контур 1-1, сумматоры 1-11 и 1-12, выборочно соединяемые с приемопередающим контуром 1-1 переключателем 1-10, модуль 1-13 управления временем передачи, соединенный с приемопередающим контуром 1-1 и с переключателем 1-10, модуль 1-2 оценки состояния нисходящего канала, соединенный с приемопередающим контуром 1-1, модуль 1-3 демодуляции канала управления, соединенный с модулем 1-2 оценки состояния нисходящего канала и с модулем 1-13 управления временем передачи, буфер 1-4 передачи и модуль 1-62 генерирования канала управления, оба выборочно соединяемые с модулем 1-3 демодуляции канала управления и с модулем 1-13 управления временем передачи переключателем 1-9, модуль 1-52 генерирования канала данных, соединенный с буфером 1-4 передачи и с сумматором 1-11, модуль 1-51 генерирования пилотного канала (опорного сигнала), соединенный с сумматором 1-11, модуль 1-7 извлечения идентификационного номера и модуль 1-8 определения требований качества обслуживания (QoS), оба соединенные с модулем 1-62 генерирования канала управления, а также модуль 1-61 генерирования пилотного канала (опорного сигнала) и переключатель 1-10, оба соединенные с сумматором 1-12. Модуль 1-62 генерирования канала управления также соединен с модулем 1-2 оценки состояния нисходящего канала и с сумматором 1-12.
Модуль 1-51 генерирования пилотного сигнала и модуль 1-52 генерирования канала данных входят в состав модуля 1-5 генерирования пакетов данных. Модуль 1-61 генерирования пилотного сигнала и модуль 1-62 генерирования канала управления входят в состав модуля 1-6 генерирования пакетов резервирования.
Базовая станция 2 содержит приемопередающий контур 2-1, модуль 2-3 управления временем приема, соединенный с приемопередающим контуром 2-1, модуль 2-21 оценки состояния восходящего канала и модуль 2-41 детектирования пакетов резервирования, оба соединенные с приемопередающим контуром 2-1 и с модулем 2-3 управления временем приема посредством переключателя 2-8, модуль 2-22 демодуляции канала данных, соединенный с модулем 2-21 оценки состояния восходящего канала и с модулем 2-3 управления временем приема, модуль 2-42 оценки состояния восходящего канала, соединенный с модулем 2-41 детектирования пакетов резервирования, модуль 2-43 демодуляции канала управления, соединенный с модулем 2-42 оценки состояния восходящего канала и с модулем 2-3 управления временем приема, модуль 2-5 управления параметрами радиосвязи, соединенный с модулем 2-42 оценки состояния восходящего канала и с модулем 2-43 демодуляции канала управления, модуль 2-6 генерирования канала управления, соединенный с модулем 2-41 детектирования пакетов резервирования, с модулем 2-5 управления параметрами радиосвязи и с модулем 2-22 демодуляции канала данных, сумматор 2-9, соединенный с модулем 2-6 генерирования канала управления и с приемопередающим контуром 2-1, а также модуль 2-7 генерирования пилотного канала (опорного сигнала), соединенный с сумматором 2-9.
Модуль 2-21 оценки состояния восходящего канала и модуль 2-22 демодуляции канала данных входят в состав модуля 2-2 восстановления пакетов данных. Модуль 2-41 детектирования пакетов резервирования, модуль 2-42 оценки состояния восходящего канала и модуль 2-43 демодуляции канала управления входят в состав модуля 2-4 восстановления пакетов резервирования.
Модуль 1-2 оценки состояния нисходящего канала в мобильной станции 1 оценивает состояние нисходящего канала при помощи пилотного канала (опорного сигнала), передаваемого периодически или непрерывно с базовой станции 2. Оценка состояния канала вводится в модуль 1-62 генерирования канала управления, а канал управления вводится в модуль 1-3 демодуляции канала управления. Модуль 1-3 демодуляции канала управления осуществляет демодуляцию канала управления, после чего демодулированный канал управления вводится в модуль 1-62 генерирования канала управления.
Модуль 1-62 генерирования канала управления генерирует канал управления на основании идентификационного номера, получаемого из модуля 1-7 извлечения идентификационного номера, требований QoS, получаемых из модуля 1-8 определения требований QoS, и состояния нисходящего канала, получаемого из модуля 1-2 оценки состояния нисходящего канала. Сгенерированный канал управления комбинируется с пилотным каналом (опорным сигналом), сгенерированным модулем 1-61 генерирования пилотного канала, и передается в виде пакета резервирования с приемопередающего контура 1-1.
С другой стороны, когда модуль 1-3 демодуляции канала управления выдает сигнал, сообщающий о детектировании пакета резервирования, передающий буфер 1-4 вводит информационные биты в модуль 1-52 генерирования канала данных. После этого модуль 1-52 генерирования канала данных генерирует канал данных, который затем комбинируется с пилотным каналом (опорным сигналом), сгенерированным модулем 1-51 генерирования пилотного канала, а затем передается в виде пакета данных с приемопередающего контура 1-1.
Модуль 1-3 демодуляции канала управления вводит в модуль 1-13 управления временем передачи сигнал, указывающий, относится ли сигнал к каналу управления или к пакету резервирования. Затем модуль 1-13 управления временем передачи регулирует время передачи для переключателя 1-9 и переключателя 1-10 в соответствии с сигналом, указывающим, относится ли сигнал к каналу управления или к пакету резервирования.
Когда приемопередающий контур 2-1 в базовой станции 2 принимает пакет данных, модуль 2-21 оценки состояния восходящего канала оценивает состояние восходящего канала по принятому пакету данных. Оценка состояния восходящего канала вводится в модуль 2-22 демодуляции канала данных вместе с каналом данных. Модуль 2-22 демодуляции канала данных осуществляет демодуляцию канала данных в соответствии с полученным состоянием восходящего канала, после чего сигнал, указывающий, содержит ли результат демодуляции ошибку, вводится в модуль 2-3 управления временем приема и в модуль 2-6 генерирования канала управления.
С другой стороны, когда приемопередающий контур 2-1 принимает пакет резервирования, модуль 2-41 детектирования пакетов резервирования детектирует пакет резервирования. Модуль 2-42 оценки состояния восходящего канала оценивает состояние восходящего канала по детектированному пакету резервирования. Оценка состояния восходящего канала вводится в модуль 2-5 управления параметрами радиосвязи. Кроме того, канал управления вводится в модуль 2-43 демодуляции канала управления, а сигнал, указывающий, содержит ли результат демодуляции ошибку, вводится в модуль 2-3 управления временем приема и в модуль 2-5 управления параметрами радиосвязи.
Модуль 2-3 управления временем приема управляет временем приема в соответствии с сигналом, указывающим, содержит ли результат демодуляции ошибку. Модуль 2-5 управления параметрами радиосвязи управляет параметрами радиосвязи в соответствии с входящим восходящим каналом и демодулированным каналом управления, после чего вводит результат (или параметры радиосвязи) в модуль 2-6 генерирования канала управления. Модуль 2-6 генерирования канала управления генерирует канал управления с использованием поступивших параметров радиосвязи и идентификационного номера мобильной станции. Сгенерированный канал управления комбинируется с пилотным каналом (опорным сигналом), сгенерированным модулем 2-7 генерирования пилотного канала, а затем передается с приемопередающего контура 2-1 в качестве ответа на пакет резервирования.
Далее следует описание способа управления связью по настоящему изобретению, касающееся процедуры передачи и приема сигналов между мобильной станцией и базовой станцией до передачи пакета резервирования.
Пакет резервирования содержит идентификационный номер (далее обозначаемый UE-ID), качество обслуживания (QoS), размер данных, мощность передачи и т.д.
Как показано на фиг.2А, номером UE-ID, используемым в пакете резервирования, распоряжаются индивидуально в каждом секторе. Например, модуль 2-6 генерирования канала управления в базовой станции 2 распоряжается номером UE-ID, используемым в пакете резервирования, индивидуально в каждом секторе. Такое уменьшение структурной единицы (домена), в рамках которой распоряжаются номером UE-ID, позволяет сократить число номеров UE-ID, что сокращает число управляющих битов, используемых в пакете резервирования для номера UE-ID.
В альтернативном варианте модуль 2-6 генерирования канала управления может распоряжаться номером UE-ID для каждой базовой станции, как показано на фиг.2В, или для каждой группы базовых станций, как показано на фиг.2С. Номером UE-ID можно также распоряжаться отдельно для оператора. Такое укрупнение домена (структурной единицы, в рамках которой распоряжаются номером UE-ID) позволяет сократить число процессов, необходимых для получения нового номера UE-ID от базовой станции в случае смены домена. Если мобильная станция меняет домен в ходе соединения, осуществляется переключение управления соединением («хэндовер», Hand-Over). Таким образом, мобильная станция может получить номер UE-ID при переключении.
Ниже со ссылками на фиг.3 приведено описание способа получения номера UE-ID, используемого в пакете резервирования.
Когда мобильная станция осуществляет согласование с сетью (базовой станцией) с тем, чтобы получить номер UE-ID, для передачи сигнального сообщения L3 (Level 3, 3-го уровня) используется пакетный доступ с резервированием (или прямой доступ без резервирования). Соответственно, в этот момент мобильной станции необходим некий идентификатор.
Однако поскольку мобильная станция 1 еще не получила номер UE-ID, мобильная станция случайным образом выбирает один из временных идентификаторов, предусмотренных для каждого домена. Например, если предположить, что в домене предусмотрено 1024 идентификатора, то модуль 1-7 извлечения идентификационного номера задает #0-#15 в качестве временных идентификаторов, а мобильная станция 1 случайным образом выбирает один из них. Число временных идентификаторов выбирается так, чтобы максимально снизить вероятность того, что несколько мобильных станций одновременно используют один и тот же временный идентификатор.
Модуль 1-7 извлечения идентификационного номера передает полный идентификационный номер (Full-UE-ID) в сеть путем пакетного доступа с резервированием (или прямого доступа), используя временный идентификатор, и запрашивает номер UE-ID.
После этого номер UE-ID назначается в сети и передается на мобильную станцию по общему нисходящему каналу данных. Например, модуль 2-6 генерирования канала управления базовой станции 2 назначает номер UE-ID и передает его мобильной станции по общему нисходящему каналу данных. После этого мобильная станция 1 использует полученный номер UE-ID для осуществления пакетного доступа.
Ниже приведено описание процедуры получения номера UE-ID, используемого в пакетах резервирования.
До получения номера UE-ID мобильная станция 1 использует для пакетного доступа временный идентификатор. После получения номера UE-ID мобильная станция 1 использует для пакетного доступа номер UE-ID.
Сначала модуль 1-7 извлечения идентификационного номера в мобильной станции 1 передает пакет резервирования на базовую станцию 2 (шаг S302). Данный пакет резервирования представляет собой пакет, используемый с целью резервирования для сигнала управления L3 при осуществлении согласования.
Базовая станция 2 передает подтверждение (сигнал АСК) для пакета резервирования, например, по общему нисходящему каналу управления (шаг S304).
После этого модуль 2-6 генерирования канала управления в базовой станции 2 передает данные назначения передачи, например, по общему нисходящему каналу управления (шаг S306).
Модуль 1-7 извлечения идентификационного номера в мобильной станции 1 передает данные на базовую станцию 2 (шаг S308). Эти данные представляют собой сигнал управления L3, используемый для осуществления согласования. ACK/NACK (сигнал подтверждения/неподтверждения) для общего восходящего канала данных в данном случае опускают.
Модуль 2-6 генерирования канала управления в базовой станции 2 осуществляет передачу данных по нисходящему каналу (шаг S310). Эти данные представляют собой сигнал управления L3, используемый для осуществления согласования, и содержат номер UE-ID для дальнейшего использования.
Затем модуль 1-6 генерирования пакетов резервирования в мобильной станции 1 передает пакет резервирования с целью резервирования для пользовательских данных.
После этого выполняется передача данных с использованием пакетного доступа с резервированием.
Ниже со ссылками на фиг.4 приведено описание выбора времени получения номера UE-ID, используемого в пакете резервирования.
Мобильная станция 1 получает номер UE-ID при включении (регистрации в сети) и сохраняет его до выключения (1). В этом случае, даже если мобильная станция находится, например, в состоянии бездействия, мобильная станция заново получает номер UE-ID при смене доменов, в которых распоряжаются указанным номером UE-ID, из-за перемещения мобильной станции. Таким образом, мобильная станция 1 все время сохраняет номер UE-ID, что позволяет передавать данные с использованием пакетного доступа с резервированием или прямого доступа немедленно после генерирования таких данных.
В альтернативном варианте мобильная станция 1 может получить номер UE-ID при начальном генерировании данных (при соединении) и сохранять его до окончания соединения (2). В этом случае мобильная станция заново получает номер UE-ID при смене доменов, в которых распоряжаются номером UE-ID, из-за перемещения мобильной станции при установленном соединении. Таким образом, мобильная станция 1 сохраняет номер UE-ID все время в течение соединения за исключением начального обмена данными, что позволяет впоследствии передавать данные немедленно после их генерирования. По сравнению с вышеупомянутым подходом (1) в данном случае может быть уменьшено число номеров UE-ID, т.к. мобильная станция получает номер UE-ID, только когда это необходимо. В частности, это позволяет уменьшить объем памяти сети и число битов для номера UE-ID.
Кроме того, в отличие от вышеупомянутого подхода (1) мобильная станция не должна заново получать номер UE-ID при смене доменов, в которых распоряжаются номером UE-ID, в состоянии бездействия (при отсутствии соединения), что позволяет уменьшить рабочую нагрузку сигналов управления.
В альтернативном варианте мобильная станция 1 может получить номер UE-ID в начале связи и сохранять его до завершения связи (3). В этом случае мобильная станция 1 заново получает номер UE-ID при смене доменов, в которых распоряжаются номером UE-ID, при перемещении мобильной станции в ходе установленной связи. Таким образом, хотя мобильная станция должна заново получать номер UE-ID при каждом генерировании данных, число номеров UE-ID может быть сокращено. В отличие от вышеупомянутых подходов (1) и (2) мобильная станция не должна заново получать номер UE-ID при смене доменов, в которых распоряжаются номером UE-ID, когда связь не осуществляется, что позволяет уменьшить рабочую нагрузку сигналов управления.
Ниже со ссылками на фиг.5 приведено описание процедуры передачи и приема сигналов, осуществляемой между мобильной станцией и базовой станцией, между шагом передачи пакета резервирования и шагом передачи пакета данных в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения.
Мобильная станция 1 передает по каналу управления для пакета резервирования требования QoS (качества обслуживания) для пакета данных, идентификационный номер мобильной станции и состояние радиоканала, измеренное для нисходящего соединения (шаг S21). В альтернативном варианте мобильная станция 1 может передавать по каналу управления для пакета резервирования размер данных, предназначенных к передаче. Например, мобильная станция может использовать известную базовую единицу измерения в качестве типа размера данных и передавать такую базовую единицу измерения в нескольких случаях. Например, мобильная станция может использовать в качестве такой базовой единицы измерения 1 PDU (packet data unit) = 40 байтов. Таким образом, мобильная станция может передать размер данных, используя меньшее количество битов информации, в случае увеличения диапазона размера данных.
В альтернативном варианте мобильная станция может использовать заранее заданное пороговое значение и передавать размер данных, основываясь на указанном пороговом значении. Например, если размер данных меньше порогового значения, мобильная станция передает размер данных. В противном случае мобильная станция передает сообщение о том, что размер данных равен пороговому значению или превышает его. Например, для размера данных можно использовать 8 битов, причем значения от 0 до 254 представляют количество PDU, а значение 255 означает, что размер данных больше или равен 255 PDU.
В альтернативном варианте мобильная станция 1 может передавать по каналу управления для пакета резервирования информацию о мощности передачи.
Когда базовая станция 2 детектирует пакет резервирования, переданный с мобильной станции 1 (шаг S22), базовая станция 2 оценивает состояние радиоканала восходящего соединения при помощи пакета резервирования (шаг S23).
Затем базовая станция 2 осуществляет демодуляцию полученных требований QoS, идентификационного номера мобильной станции и состояния радиоканала, измеренного в нисходящем канале (шаг S24).
После этого базовая станция 2 управляет параметрами радиосвязи для пакета данных в соответствии с требованиями QoS и состоянием радиоканала, а затем передает информацию о параметрах радиосвязи по каналу управления в идентифицированную мобильную станцию (шаги S25 и S26).
Мобильная станция 1 получает и демодулирует канал управления, переданный с базовой станции 2 (шаг S27) и передает пакет данных, используя полученные параметры радиосвязи (шаг S28).
На шаге S27, если мобильная станция 1 не получает подтверждающий сигнал для пакета резервирования, включенный в нисходящий канал управления, мобильная станция 1 повторяет передачу пакета резервирования, в случае, если число повторных передач не достигло максимального значения.
Как показано на фиг.1 и 5, мобильная станция 1 передает требования QoS для пакета данных, идентификационный номер мобильной станции 1 и состояние нисходящего радиоканала на базовую станцию 2. Затем базовая станция 2 оценивает состояние восходящего канала по полученному пакету резервирования и осуществляет централизованное управление параметрами радиосвязи в соответствии с результатами оценки состояния восходящего радиоканала, требованиями QoS и состоянием нисходящего радиоканала. Такой подход (с управлением параметрами радиосвязи) позволяет уменьшить мощность передачи, в то же время обеспечивая выполнение требований QoS, по сравнению с подходом, в котором управление параметрами радиосвязи в соответствии с состоянием радиоканала не осуществляется. Другими словами, это позволяет увеличить пропускную способность соединения.
Ниже со ссылками на фиг.6 приведено описание процедуры, осуществляемой перед передачей мобильной станцией пакета резервирования в системе мобильной связи по настоящему изобретению.
Сначала мобильная станция 1 определяет требования QoS для пакета данных, которые определяются допустимой задержкой, допустимой остаточной частотой ошибок и требуемой скоростью передачи информации (размером данных) (шаг S31). Затем мобильная станция 1 извлекает идентификационный номер для мобильной станции 1 (шаг S32). После этого мобильная станция 1 оценивает состояние нисходящего радиоканала, которое определяется уровнем потерь по пути распространения сигналов, максимальной допплеровской частотой, количеством путей распространения сигналов, разбросом задержек, направлением приема (direction of arrival, DOA) и т.п.(шаг S33).
Затем мобильная станция 1 отображает определенные требования QoS, извлеченный идентификационный номер и оценку состояния нисходящего радиоканала в канал управления пакета резервирования, предназначенного к передаче (шаги S34 и S35).
При нисходящем соединении мобильная станция может точно оценить состояние нисходящего канала при помощи пилотного канала (опорного сигнала), передаваемого периодически или постоянно. Кроме того, даже если диапазон частот сигнала и полоса частот восходящего соединения отличаются от соответствующих параметров нисходящего соединения, наблюдается сильная корреляция между средним состоянием восходящего канала и средним состоянием нисходящего канала. Таким образом, передача с мобильной станции состояния нисходящего канала и требований QoS заранее, при помощи пакета резервирования, позволяет базовой станции управлять параметрами радиосвязи в соответствии с состоянием канала, в то же время удовлетворяя требованиям QoS. В результате мобильная станция 1 может уменьшить мощность передачи, удовлетворяющую требуемому качеству.
Ниже со ссылками на фиг.7 приведено описание работы модуля 2-5 управления параметрами радиосвязи в базовой станции 2.
Требования QoS для пакета данных, состояние нисходящего радиоканала и идентификационный номер мобильной станции, которые передают посредством пакета резервирования, демодулируются в модуле 2-43 демодуляции канала управления и вводятся в модуль 2-5 управления параметрами радиосвязи. Следует отметить, что требования QoS определяются допустимой задержкой, допустимой остаточной частотой ошибок, требуемым размером данных и т.д., а состояние нисходящего канала определяется уровнем потерь пути распространения сигналов максимальной допплеровской частотой, количеством путей распространения сигналов, разбросом задержек, направлением приема и т.д.
Кроме того, в модуль 2-5 управления параметром радиосвязи вводится состояние восходящего радиоканала, измеренное посредством пакета резервирования. Следует отметить, что состояние восходящего радиоканала определяется качеством приема, максимальной допплеровской частотой, количеством путей распространения сигналов, разбросом задержек, направлением приема и т.д. Также следует отметить, что качество приема может быть выражено либо в виде мощности, либо в виде отношения мощностей, например, мощности принимаемого сигнального кода или SIR (отношения сигнал-шум, signal-to-interference power ratio).
Модуль 2-5 управления параметрами радиосвязи определяет параметры радиосвязи на основании входящей информации и функционирует в соответствии с определенными параметрами радиосвязи. Следует отметить, что параметры радиосвязи определяются как максимальное число повторных передач, интервал в передаче, число мультиплексированных кодов, коэффициент расширения спектра, схема модуляции, скорость кодирования, частота несущей, временной отрезок передачи, мощность передачи и т.д.
После этого модуль нисходящей передачи (не представлен) приемопередающего контура 2-1 передает определенные параметры радиосвязи в мобильную станцию 1 по каналу управления.
Ниже со ссылками на фиг.8 приведено описание процедуры управления параметрами радиосвязи в базовой станции 2 по настоящему варианту осуществления изобретения.
Базовая станция определяет интервал в передаче в сегменте радиосети, временной отрезок передачи и максимальное число повторных передач на основании допустимой задержки, уровня потерь в пути распространения сигналов и направлении приема (шаг S51).
Следует отметить, что эффект расходимости по времени, вызванный повторной передачей, может быть уменьшен путем установки меньшего значения интервала в передаче, а задержка может увеличиться при установке большего значения интервала в передаче. Следовательно, необходимо выбрать оптимальный интервал в передаче с учетом допустимой задержки и эффекта расходимости по времени.
Кроме того, придание приоритета трафику реального времени (RT) с жестким ограничением на допустимую задержку при выделении временного отрезка передачи может уменьшить вероятность потери пакетов и удовлетворить требования к задержке. Помимо этого при выделении временных отрезков передачи базовая станция дает приоритет мобильной станции 1 с более низким уровнем потерь в пути распространения сигналов. Это связано с тем, что максимальное значение мощности передачи определяется в мобильной станции 1, в результате чего мобильная станция с более низким уровнем потерь в пути распространения сигналов может увеличить мощность приема (и/или SIR).
Кроме того, если базовая станция 2 использует адаптивную антенну, причем луч антенны направлен на множество пользователей, и дает пользователям разрешения на передачу пакетов данных, базовая станция 2 в первую очередь выбирает пользователей с взаимно широким направлением приема, а не пользователей с взаимно узким направлением приема. Это позволяет повысить принимаемое SIR для базовой станции, тем самым уменьшая мощность передачи, необходимую для выполнения требований QoS для пакетов данных.
Затем базовая станция выбирает оптимальные значения для количества мультиплексированных кодов, коэффициента расширения спектра, схемы модуляции, скорости кодирования и частоты несущей в соответствии с требуемым размером данных и принимаемым SIR (шаг S52).
В случае большого требуемого размера данных базовая станция выбирает количество мультиплексированных кодов, коэффициент расширения спектра, схему модуляции и скорость кодирования, которые обеспечивают более высокую скорость передачи информации. Кроме того, использование частоты несущей с большим принимаемым SIR (с лучшим состоянием канала или с меньшим трафиком) позволяет уменьшить мощность передачи, обеспечивающую требуемое качество для пакетов данных.
Затем базовая станция определяет требуемое принимаемое SIR, удовлетворяющее условию допустимой остаточной частоты ошибок в пакетах данных, на основании измеренного количества путей распространения сигналов, максимальной допплеровской частоты и максимального количества повторных передач пакетов данных (шаг 853).
Это связано с тем, что трафик RT имеет меньшую допустимую задержку (т.е. максимальное количество повторных передач пакета данных меньше), и эффект расходимости по времени более слабый. Следовательно, принимаемое SIR, удовлетворяющее требуемому качеству связи, в значительной степени обусловлено эффектом расходимости Rake (rake diversity effect) в соответствии с количеством путей распространения сигналов. Кроме того, с увеличением максимальной допплеровской частоты точность определения времени приема и точность оценки состояния канала ухудшаются, а принимаемое SIR, удовлетворяющее требуемому качеству связи, может увеличиться.
После этого базовая станция определяет мощность передачи по принимаемому SIR для пакета резервирования и требуемому принимаемому SIR для пакетов данных (шаг S54). Более конкретно, базовая станция управляет отношением мощности передачи пакета резервирования и мощности передачи пакета данных для определения величины мощности передачи, обеспечивающей требуемое качество.
Когда базовая станция 2 определит параметры радиосвязи, она передает информацию об использованных для пакета данных параметрах радиосвязи на идентифицированную мобильную станцию по нисходящему каналу управления.
Ниже со ссылками на таблицу 1 приведено описание обозначения требуемых размеров данных, включаемых в требования QoS, передаваемые мобильной станцией с использованием управляющих битов.
Таблица 1
Обозначение размеров данных с использованием управляющих битов
Индекс
Количество байтов (КБ)
Передаваемые данные
1
64
1
2
128
2
⋮
⋮
⋮
N
64*N
N
Размер данных определяется индексом, размером данных и передаваемыми данными. Индекс и передаваемые данные выражают в виде целого числа в диапазоне 1-N, а размер данных выражают в виде количества байтов (или килобайтов, КБ), количества битов, количества PDU (Packet Data Units, пакетных блоков данных) или других подобных единицах. Использование количества битов позволяет точнее определить размер данных благодаря использованию меньшей единицы информации. Использование количества байтов или PDU позволяет сократить число информационных битов благодаря использованию более крупных единиц информации.
2
Если минимальный размер данных принят равным 64*1 (КБ), максимальный размер данных принят равным 64*N (КБ), а размер шага принят равным 64 (КБ), для передачи информации о размере данных требуется log(N) битов.
Ниже со ссылками на таблицу 2 приведено описание обозначения допустимой частоты ошибок и допустимой задержки, включаемых в требования QoS, передаваемые мобильной станцией с использованием управляющих битов.
Таблица 2(а)
Обозначения в случае раздельной передачи индекса с допустимой остаточной частотой ошибок и индекса с допустимой задержкой
Индекс
Допустимая остаточная частота ошибок блоков
Передаваемые данные
1
10<sup>-1</sup>
1
2
10<sup>-2</sup>
2
⋮
⋮
⋮
М
10<sup>-М</sup>
М
Индекс
Допустимая задержка (мс)
Передаваемые данные
1
5
1
2
10
2
⋮
⋮
⋮
N
5*N
N
Таблица 2(b)
Обозначения в случае совместной передачи индекса с допустимой остаточной частотой ошибок и индекса с допустимой задержкой (в таблице приведены значения индекса)
Допустимая задержка (мс)
5*1
5*2
…
5*N
Допустимая остаточная частота ошибок блоков
10<sup>-1</sup>
1
2
…
10<sup>-2</sup>
…
⋮
⋮
⋮
10<sup>-м</sup>
…
M*N-P
(где Р - количество неиспользуемых элементов предыдущей таблицы)
-m
Допустимая остаточная частота ошибок может определяться допустимой остаточной частотой ошибок блоков, допустимой остаточной частотой ошибок PDU, допустимой остаточной частотой ошибок пакетов и т.п. Например, допустимая остаточная частота ошибок может быть определена как допустимая остаточная частота ошибок блоков, равная 10 (где m - положительное целое число), а допустимая задержка задана с шагом, равным 5 мс.
-1
-М
-1
2
2
Если мобильная станция передает индекс с допустимой остаточной частотой ошибок и индекс с допустимой задержкой раздельно, то максимальное значение, минимальное значение и размер шага допустимой остаточной частоты ошибок определяются, соответственно, как 10, 10 и 10, а минимальное значение, максимальное значение и размер шага допустимой задержки определяются, соответственно, как 5, 5*N и 5, как, например, показано в таблице 2(а). В этом случае для передачи допустимой остаточной частоты ошибок и допустимой задержки требуется, соответственно, logМ битов и logN битов.
2
2
В альтернативном варианте, с учетом наблюдающегося графика, допустимая остаточная частота ошибок и допустимая задержка могут быть объединены, например, как показано в таблице 2(b), поскольку имеется корреляция между допустимой остаточной частотой ошибок и допустимой задержкой. При этом количество индексов может быть уменьшено по сравнению с вариантом по таблице 2(а) на величину Р. Следовательно, количество битов, используемых для совместной передачи допустимой остаточной частоты ошибок и допустимой задержки, равно lоg(М*N-Р). Соответственно, количество битов, используемых для передачи, может быть уменьшено на log(M*N)/(M*N-P)) битов по сравнению с вариантом по таблице 2(а).
В альтернативном варианте мобильная станция 1 может передавать информацию о требованиях QoS при помощи идентификатора очереди (Queue-ID).
Мобильная станция 1 содержит (логически или физически) буфер для каждого класса QoS данных с целью осуществления связи с использованием разных классов QoS.
Queue-ID представляет собой идентификатор, указывающий тип данных в случае передачи одной и той же мобильной станцией 1 нескольких типов данных с различными классами QoS. Например, Queue-ID используется для различения голосовых данных и данных изображений или для идентификации сигнальных сообщений L3, таких как, например, сигнал управления переключением (Hand-Over control signal).
Когда мобильная станция 1 запрашивает резервирование для данных, мобильная станция 1 передает на базовую станцию 2 класс QoS, к которому принадлежат данные. Базовая станция 2 может эффективно осуществить распределение, учитывая класс QoS данных. Например, мобильная станция 1 передает информацию о классе запроса на обслуживание, который соответствует нескольким требованиям QoS. Если после осуществления резервирования для данных определенного класса QoS в процессе связи происходит генерирование данных с другим классом QoS (в рамках, предусмотренных распределением), мобильная станция заново запрашивает резервирование для данных, чтобы сообщить базовой станции 2 о том, что были сгенерированы данные с другим классом QoS.
Ниже со ссылками на фиг.9А и 9В приведено описание соответствия между Queue-ID и классами QoS.
Соответствие между Queue-ID и классами QoS может быть либо заранее определено в системе (1), либо определяться по таблице соответствий после осуществления согласования между мобильной станцией и сетью, проводимого при установлении соединения (2).
В случае (1) мобильная станция 1 передает идентификатор класса QoS, соответствующего передаваемым данным. В случае (1) мобильной станции 1 не нужно при установлении соединения проводить согласование с сетью. В случае (2) мобильная станция (1) определяет идентификатор класса QoS, соответствующего передаваемым данным. Например, мобильная станция сообщает сети, что мобильная станция передает данные со следующим классом QoS: (допустимая задержка, допустимая остаточная частота ошибок пакетов) = (х1, у1), (х2, у2). В случае (2) количество битов для сигналов управления, используемых для Queue-ID, может быть уменьшено.
Ниже со ссылками на фиг.10 приведено описание процедуры канального кодирования (с кодовой скоростью R<1) для управляющих битов, включающих требования QoS, идентификационный номер мобильной станции и состояние нисходящего канала, а также процедуры генерирования в мобильной станции канала управления в соответствии с настоящим изобретением.
Сначала мобильная станция осуществляет канальное кодирование для управляющих битов, причем число битов равно N. После канального кодирования число битов становится равным N/R, что позволяет увеличить возможности коррекции ошибок. Поскольку число управляющих битов относительно мало по сравнению с числом битов пакета данных, выигрыш при кодировании может быть достигнут посредством способа канального кодирования, подходящего для управляющих битов, например, при помощи кодов Reed-Muller, описанных в документе «3GPP RAN, 3G TS 25.212 V3.5.0, Dec. 2000».
Затем мобильная станция осуществляет модуляцию (с уровнем модуляции, равным М) и расширение спектра (с коэффициентом расширения, равным SF) для управляющих битов, прошедших канальное кодирование. После модуляции и расширения спектра управляющие биты отображаются в канал управления для передачи.
Ниже со ссылками на фиг.11А-11С приведено описание структуры пакетов резервирования, передаваемых с мобильной станции в соответствии с настоящим изобретением.
Мобильная станция 1 генерирует пакет резервирования путем мультиплексирования по времени пилотного канала (опорного сигнала), предназначенного для оценки состояния канала с каналом управления, предоставляющим требования QoS и состояние нисходящего канала, как показано на фиг.11А. В альтернативном варианте мобильная станция осуществляет кодовое мультиплексирование или мультиплексирование по частоте пилотного канала с каналом управления, как показано на фиг.11В или 11С. При этом может использоваться любая схема мультиплексирования.
Как показано на фиг.11А, схема мультиплексирования по времени может уменьшить вероятность конфликтов с пакетами, предназначенными для других пользователей, т.к. используется только один код расширения спектра.
Как показано на фиг.11В, схема кодового мультиплексирования может повысить точность отслеживания (трассировки) флуктуации по времени отклика канала, т.к. пилотные каналы мультиплексируются последовательно по оси времени.
Как показано на фиг.11С, схема мультиплексирования по частоте может уменьшить вероятность конфликтов с пакетами, предназначенными для других пользователей, т.к. используется только один код расширения спектра, как и в случае использования схемы мультиплексирования по времени.
Структура пакетов резервирования также представлена на фиг.12А-12С для случая, когда требования QoS передаются посредством Queue-ID. Предполагается, что мобильная станция передает Queue-ID размер данных и мощность передачи по каналу управления пакета резервирования. Следует отметить, что мобильная станция может передавать лишь часть данной информации или передавать вместе с ней и другую информацию.
Как показано на фиг.12А, мобильная станция 1 передает пакет резервирования после добавления номера UE-ID, Queue-ID, размера данных, мощности передачи и, если необходимо, контрольной суммы CRC (cyclic redundancy check).
В альтернативном варианте, как показано на фиг.12В, мобильная станция 1 может передавать пакет резервирования после добавления Queue-ID, размера данных, мощности передачи и, если необходимо, CRC.
В альтернативном варианте, как показано на фиг.12С, мобильная станция 1 может передавать пакет резервирования после добавления Queue-ID, размера данных, мощности передачи и CRC для данного номера UE-ID.
Ниже со ссылками на фиг.13А-15В приведено описание способов передачи мобильной станцией пакета резервирования в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения.
Везде на фиг.13А-15В буквой «R» обозначен пакет резервирования, буквой «D» - пакет данных, а буквой «Р» - пилотный канал.
Нижеследующее описание относится как к трафику, генерируемому в объеме всей пропускной способности, например, в случае высокоскоростной передачи данных, так и к периодически генерируемому трафику, например, в случае голосовой связи.
Сначала будут описаны способы передачи пакета резервирования для случая высокоскоростного трафика передачи данных. Поскольку высокоскоростной трафик передачи данных генерируется в объеме всей пропускной способности, резервируется несколько временных отрезков в соответствии с размерами данных. После этого производится управление параметрами радиосвязи. Параметры радиосвязи могут регулироваться только для начального пакета данных или для каждого из пакетов данных индивидуально.
Если управляются параметры радиосвязи только для начального пакета данных, осуществляется управление параметрами радиосвязи для указанного начального пакета данных, а параметры радиосвязи для последующих пакетов данных определяются как идентичные параметрам радиосвязи для начального пакета данных, как показано на фиг.13А.
При использовании данного способа состояние канала оценивается посредством пакета резервирования и нисходящего пилотного канала (нисходящего опорного сигнала). По сравнению со способом передачи пакета резервирования для каждого пакета данных данный способ позволяет сократить потери заголовков при увеличении размеров данных. Кроме того, поскольку в данном способе параметры радиосвязи регулируются только для начального пакета данных, способ позволяет упростить управление параметрами радиосвязи для последующих пакетов данных.
В случае когда управляются параметры радиосвязи для каждого пакета данных, состояние канала оценивается по пакету резервирования и нисходящему пилотному каналу, а также по предыдущему пакету данных. Таким образом достигается точная регулировка параметров радиосвязи для всех пакетов данных с учетом требований QoS
и состояния канала. Как и в предыдущем случае, по сравнению со способом передачи пакета резервирования для каждого пакета данных данный способ позволяет сократить потери заголовков при увеличении размеров данных.
Далее следует описание способов передачи пакета резервирования для периодически генерируемого трафика, например, в случае голосовой связи.
Нижеследующее описание относится как к передаче пакета резервирования в зависимости от генерирования пакета данных, так и к резервированию нескольких периодических временных отрезков.
В случае передачи пакета резервирования в зависимости от генерирования пакета данных предполагается, что размер каждого голосового пакета сравнительно мал, при этом пакеты поступают периодически. Соответственно, если определяется, что число временных отрезков, подлежащих резервированию для пакета данных, равно одному, достигается точная регулировка параметров радиосвязи, т.к. состояние канала оценивается посредством пакета резервирования, передаваемого для каждого пакета данных. Кроме того, состояние канала может быть оценено посредством пакета резервирования и нисходящего пилотного канала.
В случае резервирования нескольких периодических временных отрезков возможно управление параметрами радиосвязи только для начального пакета данных, управление параметрами радиосвязи для каждого пакета данных или управление параметрами радиосвязи для каждого пакета данных путем передачи пилотного канала перед каждым пакетом данных.
В случае когда параметры радиосвязи регулируются только для начального пакета данных, мобильная станция передает пакет резервирования и резервирует несколько периодических временных отрезков, как показано на фиг.14В. Затем управляются параметры радиосвязи только для начального пакета данных, а параметры радиосвязи для последующих пакетов данных определяются как идентичные параметрам радиосвязи для начального пакета данных. Если требования QoS для пакетов данных, поступающих периодически, не изменяются, то интервал в передаче между пакетами резервирования может быть увеличен, что уменьшает как потери заголовков, так и интерференцию с другими пользователями. По сравнению со способом передачи пакета резервирования для каждого пакета данных данный способ позволяет уменьшить потери заголовков. Кроме того, данный способ может упростить управление параметрами радиосвязи для последующих пакетов данных.
В случае когда параметры радиосвязи регулируют для каждого пакета данных, состояние канала для каждого пакета данных оценивается посредством пакета резервирования и нисходящего пилотного канала, а также по пилотному каналу, мультиплексированному в предыдущем пакете данных. Хотя передачу пакета резервирования осуществляют сходно с тем, как описано выше, управляются параметры радиосвязи для каждого пакета (а не только для начального пакета). По сравнению со способом, в котором параметры радиосвязи регулируются только для начального пакета данных, данный способ позволяет повысить точность оценки состояния каналов. Кроме того, по сравнению со способом передачи пакета резервирования в зависимости от генерирования пакета данных, данный способ позволяет сократить потери заголовков.
В случае когда параметры радиосвязи для каждого пакета данных управляются посредством передачи пилотного канала перед каждым пакетом данных, пакет резервирования передается для начального пакета данных, а для последующих пакетов данных передаются пилотные каналы, как показано на фиг.15В. По сравнению со способами резервирования нескольких временных отрезков в соответствии с размерами данных и резервирования нескольких периодических временных участков, данный способ позволяет управлять параметрами радиосвязи с учетом мгновенных флуктуации канала.
Ниже со ссылками на фиг.16А, 16В, 17А и 17В приведено описание способов управления повторной передачей пакета резервирования с мобильной станции по настоящему варианту осуществления изобретения.
Мобильная станция 1 производит повторную передачу пакета резервирования, если число повторных передач не достигло максимального числа повторных передач. Мобильная станция 1 может повторно передавать пакет резервирования до тех пор, пока он не будет детектирован (обнаружен) базовой станцией 2, или пока его канал управления не будет правильно демодулирован базовой станцией 2. Нижеследующее описание касается двух вышеупомянутых способов управления повторной передачей с мобильной станции.
В случае если мобильная станция повторяет передачу пакета резервирования до его детектирования, мобильная станция 1 передает пакет данных, когда принимаемое SIR соответствующего пакета резервирования превосходит пороговое значение для детектирования пакета резервирования (т.е. когда базовая станция 2 детектирует пакет резервирования) (состояние «детектирован»), как показано на фиг.16А. Если принимаемое SIR равно пороговому значению для детектирования пакета резервирования или меньше него (состояние «не детектирован»), мобильная станция 1 повторяет передачу пакета резервирования.
Управление повторными передачами с использованием только результатов детектирования пакета резервирования позволяет уменьшить задержку обработки, включая процесс декодирования. Соответственно, интервал в передаче между пакетом резервирования и пакетом данных может быть сокращен до уровня нескольких миллисекунд.
В случае когда мобильная станция повторяет передачу пакета резервирования до правильной демодуляции канала управления пакета резервирования, мобильная станция 1 добавляет к пакету резервирования биты CRC для детектирования ошибок и передает пакет резервирования, как показано на фиг.16В.
Как и в случае по фиг.16А, базовая станция 2 детектирует пакет резервирования и демодулирует канал управления. При детектировании ошибки (детектирование и демодуляция прошли неуспешно) мобильная станция повторяет передачу пакета резервирования. Если ошибка не детектирована (детектирование и демодуляция прошли успешно), мобильная станция передает пакет данных. Таким образом, передача канала управления пакета резервирования может быть осуществлена без ошибок.
Ниже со ссылками на фиг.17А и 17В приведено описание способов комбинирования повторных передач (retransmission-combining) пакетов резервирования в системе мобильной связи по настоящему варианту осуществления изобретения.
Базовая станция 2 может осуществлять комбинирование повторных передач пакетов резервирования, если число повторных передач пакета резервирования мобильной станцией 1 не достигло максимального числа повторных передач.
Со ссылками на фиг.17А приведено описание случая независимой демодуляции каждого из пакетов резервирования без комбинирования повторных передач.
Базовая станция 2 независимо демодулирует детектированный первым пакет резервирования и последующий пакет резервирования. Следовательно, базовая станция 2 может передать состояние нисходящего канала при каждой передаче пакета резервирования и точность отслеживания (трассировки) флуктуации канала может быть повышена.
Со ссылками на фиг.17В приведено описание случая использования комбинирования повторных передач пакетов резервирования.
В случае детектирования пакета резервирования и наличия ошибки демодуляции (состояние «детектирован, демодуляция неуспешна») базовая станция 2 сохраняет сигнал, не прошедший демодуляцию, в приемном буфере (не представлен). Затем, когда базовая станция 2 детектирует пакет резервирования, повторно переданный с мобильной станции 1, базовая станция 2 декодирует пакет резервирования, скомбинировав повторно переданный пакет резервирования с сигналом, не прошедшим демодуляцию и сохраненным в приемном буфере. Данный способ позволяет достичь эффекта расходимости по времени. Таким образом, мощность передачи, удовлетворяющая требуемому качеству передачи пакета резервирования, и задержка интервала в передаче между пакетами резервирования могут быть уменьшены.
Ниже со ссылками на фиг.18А и 18В приведено описание способов передачи пакета резервирования в случае использования передачи со многими входами и выходами (Multiple-Input Multiple-Output, MIMO) в системе мобильной связи по настоящему варианту осуществления изобретения.
Нижеследующее описание приведено для случая передающей системы MIMO 4*4, в которой число передающих антенн мобильной станции 1 равно четырем, и число принимающих антенн базовой станции 2 равно четырем.
В системе MIМО 4*4 для передачи могут использоваться четыре антенны или одна антенна.
Сначала со ссылками на фиг.18А приведено описание случая, в котором для передачи используются четыре антенны. Если для передачи пакета резервирования используются четыре антенны, состояние всех каналов в системе MIMO 4*4 может быть точно измерено при помощи пакета резервирования. Соответственно, возможно точное управление параметрами радиосвязи для пакета данных. В данном контексте термин «канал» означает путь распространения радиосигналов от антенны m (где m - положительное целое число) до антенны n (где n - положительное целое число). В этом случае мобильная станция извещает базовую станцию по восходящему каналу о передаче пакета резервирования с использованием передачи MIMO 4*4. В альтернативном варианте базовая станция может выдавать мобильной станции по нисходящему каналу разрешение на передачу сигнала резервирования.
Далее со ссылками на фиг.18В приведено описание случая, в котором для передачи используется одна антенна. В этом случае для передачи пакета резервирования используется одна антенна, а для последующей передачи пакета данных используется передача MIMO 4*4. Смысл использования одной антенны для передачи пакета резервирования заключается в том, что объем информации, включенной в канал управления пакета резервирования, меньше, чем объем информации последующего пакета данных, что избавляет от необходимости передачи пакета резервирования с использованием передачи MIMO 4*4. Кроме того, мобильной станции необходимо только известить базовую станцию посредством пакета резервирования об использовании передачи MIMO 4*4 для последующего пакета данных. Следует отметить, что корректная оценка мгновенного состояния каждого из каналов по состоянию только одного из каналов, измеренному при помощи пакета резервирования, затруднена, т.к. корреляция между мгновенными значениями принимаемого SIR в разных каналах сравнительно невелика.
Однако при передаче MIMO для всех передающих антенн обычно используется одна и та же мощность передачи, т.к. флуктуации мгновенного состояния каналов различаются для каналов, переданных с одной и той же передающей антенны. Соответственно, базовая станция может измерить флуктуацию состояния канала по каналу, передаваемому с одной антенны, и использовать его в качестве среднего значения предполагаемого состояния канала с тем, чтобы управлять параметрами радиосвязи.
Хотя вышеупомянутый вариант осуществления изобретения описан для случая передающей системы MIМО 4*4, в которой число передающих антенн мобильной станции равно четырем, и число принимающих антенн базовой станции равно четырем, настоящее изобретение применимо к любой передающей системе MIMO m*n, в которой число передающих антенн мобильной станции равно m (где m - положительное целое число), а число принимающих антенн базовой станции равно n (где n - положительное целое число).
Как описано выше, в широкополосной радиосвязи в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения параметры радиосвязи для пакета данных управляются на основании требований QoS и состояния нисходящего канала, передаваемых посредством пакета резервирования, а также на основании состояния восходящего канала, оцениваемого посредством пакета резервирования. Таким образом достигается связь с минимальной мощностью передачи при выполнении требований QoS, что позволяет повысить пропускную способность соединения. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения получена система мобильной связи, обеспечивающая минимизацию мощности передачи при соблюдении требований QoS.
Система мобильной связи по настоящему изобретению применима в любой системе связи, использующей пакетный доступ с резервированием, в которой осуществляется управление параметрами радиосвязи для пакета данных при помощи пакета резервирования.
Настоящая заявка основана на японских приоритетных заявках № 2005-116107, поданной 13 апреля 2005 г., и № 2005-174392, поданной 14 июня 2005 г. в Патентное Ведомство Японии, причем все содержание указанных заявок включено в настоящую заявку путем ссылки.