СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ ЧАСТЕЙ КАДРА
METHOD OF OPTIMISING SUBFRAMES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в основном, относится к связи и, более конкретно, к способам оптимизации частей кадра.
Уровень техники
Широко развертываются системы беспроводной связи для обеспечения различных видов связи, такой как речевая связь, передача данных и так далее. Эти системы могут быть системами множественного доступа, выполненными с возможностью поддержки связи со многими пользователями, при совместном использовании доступных ресурсов системы (например, полосы пропускания и мощности передачи). Возможные варианты таких систем множественного доступа включают в себя системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA, МДКР), системы множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA, МДВР), системы множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA, МДЧР) и системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA, МДОЧР). Обычно система беспроводной связи содержит несколько базовых станций, причем каждая базовая станция осуществляет связь с мобильной станцией с использованием прямой линии связи, и каждая мобильная станция осуществляет связь с базовой станцией с использованием обратной линии связи.
В системе беспроводной связи для передачи данных может применяться модуляция на несколько несущих. Обычные возможные варианты модуляции на несколько несущих включают в себя мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM, МОЧР) и дискретную многочастотную модуляцию (DMT, ДМТ). OFDM эффективно разбивает полосу пропускания системы в целом на некоторое количество ортогональных поддиапазонов. Каждый поддиапазон связывают с соответствующей несущей, на которую могут быть модулированы данные. Несущие для поддиапазонов могут быть модулированы данными независимым образом и затем модулированные несущие складывают вместе для формирования выходного сигнала.
OFDM-передачи имеют несколько фундаментальных параметров, которые должны быть известны или должны быть обнаруживаемы устройствами пользователя (терминалами) для обеспечения возможности демодуляции сигналов OFDM. Для повышения эффективности некоторые из параметров должны быть настроены в соответствии с определенными характеристиками развертывания сети. Хотя может существовать возможность выполнения "слепого обнаружения" установочных параметров терминалами в сети, это является сложным или дорогостоящим (с точки зрения вычисления, мощности, задержки и т.д.) процессом для терминала.
Соответственно существует потребность в системе и в способе для обеспечения фундаментальных параметров модуляции OFDM в терминалы за пределами модуляции OFDM для обеспечения возможности такой гибкости сети и для обеспечения возможности быстрого и легкого получения доступа терминалами к OFDM-модулированным передачам данных.
Сущность изобретения
Соответственно предложен способ оптимизации функционирования (технических характеристик) в системе беспроводной связи. Этот способ заключается в том, что осуществляют передачу первого параметра с использованием первого канала перед оптимизацией одного или более выбранных каналов, причем упомянутый первый параметр содержит схему модуляции, используемую для оптимизации функционирования одного или более каналов, и первое расписание.
Более полная оценка всех преимуществ и объема изобретения может быть получена из приложенных чертежей, описания и приложенной формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Признаки, сущность и преимущества настоящего изобретения станут более очевидны из подробного описания, изложенного ниже, при рассмотрении его совместно с чертежами, в которых использована сквозная нумерация.
Фиг.1 изображает диаграмму системы беспроводной связи множественного доступа.
Фиг.2 иллюстрирует структуру кадра для суперкадра прямой линии связи.
Фиг.3 иллюстрирует процесс для обеспечения пользователей параметрами модуляции с использованием одного или более широковещательных каналов.
Фиг.4 является блок-схемой системы связи.
Осуществление изобретения
Слово "иллюстративный" здесь используется в значении "служащий в качестве возможного варианта, отдельного примера или иллюстрации". Любой вариант осуществления или проект, описанный здесь как "иллюстративный", не должен рассматриваться обязательно как предпочтительный или имеющий преимущество перед другими вариантами осуществления или проектами. Слово "прослушивает" используется здесь для обозначения того, что терминал принимает и обрабатывает данные, принятые на заданном канале.
Фиг.1 изображает схему системы 100 беспроводной связи множественного доступа 100, в которой применяют модуляцию на несколько несущих. Система 100 содержит некоторое количество точек доступа, например 110а и 110b, которые осуществляют связь с некоторым количеством терминалов 120а-120g доступа. Для простоты, на фиг.1 изображены только две точки 110а и 110b доступа и только семь терминалов 120а-120g доступа. В пояснительных целях, когда делается ссылка на один терминал доступа (AT, ТД), используют 120x, и когда делается ссылка на одну точку доступа (АР), то будут использовать 110x (AT 120х и АР 110x описаны согласно фиг.2 ниже).
Точка 110x доступа является электронным устройством, сконфигурированным с возможностью осуществления связи с одним или большим количеством терминалов доступа, и может быть определена так же, как базовая станция, базовый терминал, стационарный терминал, стационарная станция, контроллер базовой станции, контроллер, передатчик или с использованием некоторой другой терминологии. В описании ниже точка доступа, базовый терминал и базовая станция используются взаимозаменяемо. Точкой доступа может быть универсальный компьютер, стандартный портативный компьютер, стационарный терминал, электронное устройство, сконфигурированное с возможностью передачи, приема и обработки данных в соответствии со способами эфирного интерфейса, определенными системой OFDMA, CDMA, GSM, WCDMA и т.д., или электронный блок, содержащий одну или более компьютерных микросхем, управляемый контроллером или процессором для передачи, приема и обработки в соответствии со способами эфирного интерфейса, определенными OFDMA, CDMA, GSM, WCDMA и т.д.
Терминал 120х доступа является электронным устройством, сконфигурированным с возможностью осуществления связи с точкой доступа через линию связи. Терминал 120х доступа может быть определен так же, как терминал, терминал пользователя, удаленная станция, мобильная станция, устройство беспроводной связи, терминал получателя или с использованием некоторой другой терминологии. В описании ниже терминал доступа, мобильный терминал, терминал пользователя, терминал используются взаимозаменяемо. Каждый терминал 120х доступа в любой заданный момент времени может осуществлять связь с одной или несколькими точками доступа по нисходящей линии связи и/или восходящей линии связи. Нисходящая линия связи (то есть прямая линия связи) относится к передаче из точки доступа в терминал 120х доступа, и восходящая линия связи (то есть обратная линия связи) относится к передаче из терминала 120х доступа в точку доступа. Терминалом 120х доступа может быть любой стандартный портативный компьютер, персональная электронная записная книжка или ассистент, мобильный телефон, сотовый телефон, электронное устройство, сконфигурированное с возможностью передачи, приема и обработки данных в соответствии со способами эфирного интерфейса, определенными системой OFDMA, CDMA, GSM, WCDMA и т.д., или электронный блок, содержащий одну или более компьютерных микросхем, управляемый контроллером или процессором для передачи, приема и обработки в соответствии со способами эфирного интерфейса, определенными системой OFDMA, CDMA, GSM, WCDMA и т.д.
Системный контроллер 130 подсоединен к точкам доступа и дополнительно может быть подсоединен к другим системам/сетям (например, сети передачи пакетированных данных). Системный контроллер 130 обеспечивает координацию и управление для подсоединенных к нему точек доступа. Через точки доступа системный контроллер 130 дополнительно управляет маршрутизацией данных между терминалами доступа и между терминалами доступа и другими пользователями, подсоединенными к другим системам/сетям.
Описанные здесь способы для оптимизации частей кадра могут быть реализованы в различных системах беспроводной связи множественного доступа с несколькими несущими. Например, системой 100 может быть система OFDMA, CDMA, GSM, WCDMA и.т.д., в которой используют передачу данных.
Для ясности, указанные способы описаны для системы OFDMA, в которой используют мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM). OFDM эффективно разбивает полосу пропускания системы в целом на некоторое количество (N) ортогональных частотных поддиапазонов, которые также определяют как тона, поднесущие, элементы сигнала, частотные каналы и так далее. Каждый поддиапазон связан с соответственной поднесущей, которая может быть модулирована данными. В системе OFDMA может быть определено несколько ортогональных каналов "трафика", в соответствии с чем (1) каждый поддиапазон используют только для одного канала трафика в любой заданный интервал времени, и (2) каждому каналу трафика может быть назначено ни одного, один или несколько поддиапазонов в каждый интервал времени. Канал трафика может рассматриваться как удобный способ выражения назначения поддиапазонов для различных интервалов времени. Каждому терминалу 120х доступа может быть назначен отличный канал трафика. Для каждого сектора, одновременно, может осуществляться несколько передач данных на нескольких каналах трафика без создания помех друг для друга.
Фиг.2 иллюстрирует структуру кадра 200 для суперкадра прямой линии связи системы OFDMA. В варианте осуществления суперкадр прямой линии связи содержит часть преамбулы суперкадра, за которой следует часть из 6 PHY-кадров (физических кадров). Часть преамбулы суперкадра содержит множество каналов: Канал Захвата (ACQCH, КЗ) 220, Первичный Широковещательный Канал (рВСН, пШК) 222 (так же определенный, как канал синхронизации (SYNC)), Канал Быстрого Поискового Вызова (QPCH, КБПВ) 224 и Канал Помехи Другого Сектора (OSICH, КПДС) 226. Каждая часть физического кадра содержит множество физических каналов, один или более каналов 240 пилот-сигнала (например, Общий Канал Пилот-сигнала (CPICH, ОКПС) и, если существует, Дополнительный Канал Пилот-сигнала (AuxPICH, ДопКП)), Совместно используемый Канал Сигнализации (SSCH, СКС) 250, Канал передачи Данных (DCH, КД) 248, Вторичный Широковещательный Канал (sBCH, вШС) 242, Совместно используемый Канал передачи Данных (SDCH, СКД) 244 и Канал Управления Мощностью (РССН, КУМ) 246.
FFT
Модуляцией, используемой на прямой линии связи, является мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM). И преамбула суперкадра, а также каждый физический кадр должны быть дополнительно разделены на блоки символов OFDM. Символ OFDM состоит из N по отдельности модулированных поднесущих, которые несут комплекснозначные данные.
Так как мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) является способом передачи на нескольких несущих, доступный спектр разделен на несколько поднесущих, каждая из которых модулирована данными с относительно низкой скоростью передачи данных. OFDM поддерживает множественный доступ посредством выделения различных поднесущих различным пользователям. Для обеспечения эффективного спектра поднесущие для OFDM являются ортогональными и близко расположенными. В варианте осуществления каждая узкополосная поднесущая может быть модулирована с использованием различных схем модуляции, таких как квадратурная фазовая манипуляция (QPSK, КФМ) и квадратурная амплитудная манипуляция (QAM, КАМ). Модуляцию OFDM обеспечивают с использованием Обратного Быстрого Преобразования Фурье (IFFT, ОБПФ). Первоначально данные для передачи отображают в символы, основанные на квадратуре, которые кодируют на отдельные поднесущие. На наборе модулированных поднесущих выполняют IFFT для создания символа OFDM во временной области. Обычно до усиления и передачи символа OFDM создают и добавляют в его начало циклический префикс. При приеме символы OFDM обрабатывают с использованием быстрого преобразования Фурье (FFT, БПФ) для восстановления модулированных поднесущих, из которых могут быть восстановлены и декодированы переданные символы для получения переданных данных.
Если известны условия определенного развертывания, то в OFDM-передаче может быть осуществлена оптимизация. Например, количество поднесущих в OFDM-передаче (размер БПФ), конфигурация защитных поднесущих, поднесущих, которые были выбраны, чтобы быть погашенными до нулевой мощности передачи, количество символов в циклическом префиксе, конфигурация пилот-сигнала FDM или конфигурация широковещательного канала. В зависимости от используемой схемы модуляции получателям (терминалам доступа) потребуется один или более параметров для демодуляции OFDM-передачи. В варианте осуществления для информирования терминалов доступа используют канал синхронизации. Количество параметров, которые переносит канал синхронизации, и их точное отображение на различные конфигурации могут быть определены и уже известны терминалам доступа.
Например, известно, что длина циклического префикса воздействует на разброс задержки канала на OFDMA-передачах. Если обнаруживают, что разброс задержки является проблемой в некотором развертывании, то длина циклического префикса может быть увеличена. Канал синхронизации будет использоваться для информирования терминалов доступа относительно используемой длины циклического префикса. Если было предпочтительным изменение параметров OFDM-передачи, то канал синхронизации будет использоваться для предварительного анонсирования этого изменения терминалам доступа и обеспечения определенного времени действия относительно системного времени. Например, изменения могут быть применимы только каждые полчаса. Изменение, широковещание которого осуществляют по каналу синхронизации, должно произойти только в начале после границы следующего получаса. Это. обеспечивает терминалу доступа 120x, который подвергается воздействию, возможность подготовиться и изменить свой механизм демодуляции до изменения.
Фиг.3 иллюстрирует процесс 300 обеспечения параметров модуляции пользователям с использованием одного или более широковещательных каналов. Системный контроллер 130 может быть сконфигурирован с возможностью выполнения этапов процесса 300. АР 110х сконфигурирована с возможностью выполнения этапов процесса 300 посредством использования по меньшей мере одного из различных компонентов, описанных ниже согласно фиг.4, например контроллера 420, планировщика 430, памяти 422, ТХ-процессора 414 данных, RX-процессора 434 данных и т.д. На этапе 302 точка 110х доступа определяет выполнение новых схем модуляции для оптимизации связи. Например, точка 110х доступа может оптимизировать скорость передачи битов для одного или более физических каналов без обновления частей преамбулы суперкадра.
На этапе 304 на основе различных факторов, таких как условия канала или частота появления ошибочных битов, точка 110х доступа определяет, когда будет действовать новая схема модуляции и насколько долго. На этапе 306 точка 110х доступа определяет, как передать надлежащим образом оптимизированные схемы модуляции, которые должны использоваться. В зависимости от того, какой канал оптимизируют и какую схему модуляции используют, параметры модуляции упаковывают и передают с использованием части широковещательного канала. На этапе 308 точка 110х доступа с использованием ТХ-процессора 414 данных передает в терминал доступа 120x параметры модуляции и расписание модуляции. Расписание модуляции содержит первое значение времени, которое указывает время, когда будет действовать новая схема модуляции, и второе значение времени, которое указывает продолжительность новой схемы модуляции. В основном, точка 110х доступа для обеспечения параметров модуляции и расписания модуляции использует часть канала широковещания преамбулы суперкадра. Передаваемые параметры могут быть индексами, индексы могут использоваться получателем для поиска информации относительно схемы демодуляции. В варианте осуществления точка 110х доступа может использовать схемы ACK/NACK и Гибридного Автоматического Запроса на Повторную передачу/Запроса на Повторение (HARQ, ГАЗП) для обеспечения приема получателем новых параметров модуляции перед переключением на новую схему модуляции. На этапе 310 точка 110х доступа осуществляет мониторинг сообщений ACK/NACK, которые указывают, что терминал 110х доступа принял новые параметры. Если точка 110х доступа не приняла АСК до истечения заданного промежутка времени или приняла NACK, то точка 110х доступа может осуществить повторную передачу нового параметра модуляции. Иначе, на этапе 312 точка 110х доступа начинает использовать новую схему модуляции по соответствующему установленному расписанию.
В варианте осуществления процесс 300 может быть реализован и выполнен по меньшей мере одним компонентом терминала 120x доступа (фиг.4) для оптимизации ресурсов обратной линии связи.
В варианте осуществления терминал 120x доступа или точка 110х доступа может принимать оптимизацию как принимающий объект. Соответственно принимающий объект обеспечивает в передающий объект подтверждение приема (АСК), указывающее прием новой схемы оптимизации. После извлечения и демодуляции принятые параметры указывают схему оптимизации, которая должна использоваться, время, когда будет действовать схема, и продолжительность использования принятой схемы оптимизации.
Фиг.4 изображает блок-схему варианта осуществления точки 110х доступа и двух терминалов 120х и 120у в системе 100 связи множественного доступа с несколькими несущими. В точке 110х доступа (ТХ)-процессор 414 данных передачи принимает данные трафика (то есть информационные биты) из источника 412 данных и сигнализацию, и другую информацию из контроллера 420 и планировщика 430. Например, контроллер 420 может обеспечивать команды управления мощностью (PC, УМ), которые используют для корректировки мощности передачи активных терминалов, и планировщик 430 может обеспечивать назначения несущих для терминалов доступа. Различные указанные типы данных могут передаваться по различным транспортным каналам. ТХ-процессор 414 данных кодирует и модулирует принятые данные с использованием модуляции на несколько несущих (например, OFDMA) для обеспечения модулированных данных. Затем блок 416 передатчика (TMTR) обрабатывает модулированные данные для формирования модулированного сигнала нисходящей линии связи, который затем передают из антенны 418.
В каждом из терминалов 120х и 120у переданный и модулированный сигнал принимается антенной 452 и обеспечивается в блок 454 приемника (RCVR). Блок 454 приемника обрабатывает и оцифровывает принятый сигнал для обеспечения выборок. Затем процессор 456 данных приема (RX) демодулирует и декодирует выборки для обеспечения декодированных данных, которые могут содержать восстановленные данные трафика, сообщения, сигнализацию и так далее. Данные трафика могут быть обеспечены в приемник 458 данных, и назначение несущей и команды PC, переданные для терминала 120х доступа, обеспечивают в контроллер 460.
Контроллер 460 направляет передачу данных в восходящую линию связи с использованием определенных несущих, которые были назначены терминалу 120х доступа и указаны в принятом назначении несущих. Дополнительно контроллер 460 на основе принятых команд PC корректирует мощность передачи, используемую для передач восходящей линии связи.
Для каждого активного терминала 120х ТХ-процессор 474 данных принимает данные трафика из источника 472 данных и сигнализацию, и другую информацию из контроллера 460. Например, контроллер 460 может обеспечивать информацию, указывающую требуемую мощность передачи, максимальную мощность передачи или разность между максимальной и требуемой мощностями передачи для терминала 120х доступа. Различные типы данных кодируют и модулируют ТХ-процессором 474 данных с использованием назначенных несущих и дополнительно обрабатывают блоком 476 передатчика для формирования модулированного сигнала восходящей линии связи, который затем передают из антенны 452.
В точке 110х доступа переданные и модулированные сигналы из терминалов доступа принимают посредством антенны 418, обрабатывают блоком 432 приемника и демодулируют, и декодируют RX-процессором 434 данных. Блок 432 приемника может оценивать качество принятого сигнала (например, принятое отношение сигнал-шум (SNR, СШ)) для каждого терминала 120х доступа и обеспечивает эту информацию на контроллер 420. Затем контроллер 420 может получать команды PC для каждого терминала 120х доступа так, чтобы качество принятого сигнала для терминала 120х доступа поддерживалось внутри допустимого диапазона. RX-процессор 434 данных обеспечивает восстановленную информацию обратной связи (например, требуемую мощность передачи) для каждого терминала 120х доступа на контроллер 420 и планировщик 430.
Планировщик 430 использует информацию обратной связи для выполнения некоторого количества функций, таких как (1) выбор набора терминалов доступа для передачи данных по обратной линии связи и (2) назначение несущих выбранным терминалам доступа. Затем назначения несущих для запланированных терминалов доступа передают по прямой линии связи в указанные терминалы доступа.
Описанные здесь способы могут быть реализованы различным образом. Например, указанные способы могут быть реализованы в аппаратных средствах, программном обеспечении или в их комбинации. Для аппаратной реализации блоки обработки (например, контроллеры 420 и 470, ТХ и RX процессоры 414 и 434 и так далее) для указанных способов могут быть реализованы внутри одной или более специализированных интегральных схем (AS1C, СИС), цифровых процессоров сигнала (DSP, ЦПС), устройств цифровой обработки сигнала (DSPD, УЦОС), программируемых логических устройств (PLD, ПЛУ), программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA, ППВМ), процессоров, контроллеров, микроконтроллеров, микропроцессоров, других электронных блоков, разработанных для выполнения описанных здесь функций или их комбинации.
Для программной реализации описанные здесь способы могут быть реализованы модулями (например, процедурами, функциями и так далее), выполняющими описанные здесь функции. Коды программного обеспечения могут храниться в блоках памяти (например, памяти 422 на фиг.4) и выполняться процессорами (например, контроллерами 420). Блок памяти может быть реализован внутри процессора или быть внешним относительно процессора, в этом случае он может быть коммуникативно соединен с процессором через различные известные средства.
Заголовки здесь включены для ссылки и чтобы способствовать локализации некоторых разделов. Указанные заголовки не предназначены для ограничения контекста описанных в них понятий, и эти понятия могут быть применимы в других разделах по описанию в целом.
Предыдущее описание раскрытых вариантов осуществления приведено для обеспечения возможности любому специалисту в данной области техники произвести или использовать настоящее изобретение. Для специалистов в данной области техники очевидны различные модификации указанных вариантов осуществления, и, не отступая от сущности и объема изобретения, определенные здесь общие принципы могут быть применены в других вариантах осуществления. Соответственно, настоящее изобретение предназначено для предоставления в наиболее широком объеме, согласующемся с раскрытыми здесь принципами и новыми признаками, а не ограничено представленными здесь вариантами осуществления.