СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ОБРАТНОГО КАНАЛА
METHOD OF REGULATING RETURN CHANNEL POWER

Предпосылки создания изобретения
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в целом к системам связи, более точно к системам беспроводной связи.
Описание уровня техники
Обычные системы беспроводной связи имеют одну или несколько базовых станций или маршрутизаторов базовой станции, которые также можно называть точками доступа, узлами В или сетями доступа для обеспечения возможности беспроводного соединения с одним или несколькими мобильными устройствами, в отношении которых также применимы такие термины, как абонентская аппаратура, абонентское оборудование и терминалы доступа. Примеры мобильных устройств включают сотовые телефоны, персональные цифровые помощники, смартфоны, устройства для обмена текстовыми сообщениями, портативные компьютеры, в частности типа "ноутбук", настольные компьютеры и т.п. Каждая базовая станция может обеспечивать возможность беспроводного соединения с одним или несколькими мобильными устройствами, такими как мобильные устройства, находящиеся на территории определенного географического района или соты, обслуживаемой базовой станцией. В качестве альтернативы для обеспечения возможности беспроводного соединения с мобильными устройствами может использоваться маршрутизатор базовой станции.
Обмен сообщениями, которые базовая станция или маршрутизатор базовой станции передает одному или нескольким мобильным устройствам, обычно называют обменом по "прямому каналу" или "нисходящему каналу". Обмен сообщениями, которые мобильное устройство передает базовой станции или маршрутизатору базовой станции, обычно называют обменом по "обратному каналу" или "восходящему каналу".
Эффективной схемой модуляции при передаче сигнала по частотно-избирательным каналам является мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM, от англ. - orthogonal frequency division multiplexing). В случае OFDM широкую полосу пропускания делят на множество ортогональных друг другу узкополосных поднесущих. Сигналы, которыми модулированы поднесущие, передают параллельно.
OFDM может использоваться для обеспечения многостанционного доступа для множества абонентов посредством многостанционного доступа с временным разделением каналов (TDMA, от англ. - time division multiple access), когда каждый абонент использует поднесущие в пределах выделенных ему временных сегментов. Другим способом осуществления многостанционного доступа является многостанционный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA, от англ. requency division multiple access) с использованием основного формата OFDM. В режиме OFDMA множество абонентов одновременно используют различные поднесущие подобно тому, как это делается в случае многостанционного доступа с частотным разделением (FDMA, от англ. - frequency division multiple access) (например, чтобы обеспечить многостанционный доступ, используют частотные разделения для каждой "коллективно используемой" поднесущей).
В режиме OFDM сигнал делят на подканалы (т.е., группы несущих), каждый из которых закрепляют за отдельным абонентом. Затем различные подканалы различных несущих могут быть объединены. Каждый абонент может обслуживаться по отдельности независимо от его местонахождения, расстояния до базовой станции, помех и потребности в электроэнергии. С целью расширения зоны действия и повышения пропускной способности для каждой из несущих в системе могут использоваться различные модуляции. Усовершенствованный вариант структуры OFDMC с подканалами позволяет применять более эффективные методы дуплексной передачи, такие как дуплексная передача с частотным разделением (FDD, от англ. - frequency division duplexing) и дуплексная передача с временным разделением (TDD, от англ. - time division duplexing) и создавать сигнал с ослабленными помехами, способный обеспечивать более высокую пропускную способность. В системах FDD передача как по прямому, так и обратному каналу, происходит одновременно на различных несущих.
На фиг.1 проиллюстрирована обычная система (сеть) 100 OFDMA. Как показано на фиг.1, система 100 OFDMA имеет множество комплектов абонентской аппаратуры (АА или UE, от английского - user equipment) 105, которые посредством радиоинтерфейса поддерживают связь с одним или несколькими обслуживающими узлами В 120/125. Множество узлов В соединены проводным интерфейсом с контроллером 130 радиосети (КРС или RNC, от англ. - radio network controller). В качестве альтернативы, хотя это и не показано на фиг.1, функциональные возможности как КРС 130, так и узлов В 120/125 (в качестве альтернативы называемых "базовыми станциями"), могут быть объединены в едином объекте, называемом "маршрутизатором базовой станции". КРС 130 осуществляет доступ в Интернет 160 посредством вспомогательного узла межсетевого интерфейса (ВУМИ или GSN, от английского - gateway support node) 150 и(или) осуществляет доступ к коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN, от англ. - public switched telephone network) 170 посредством центра 140 коммутации подвижной связи (ЦКПС или MSC, от англ. - mobile switching center).
На фиг.2 проиллюстрирован передатчик 200 обычной системы OFDMA. В одном из примеров, проиллюстрированном на фиг.2, в обычной системе 100 OFDMA, показанной на фиг.1, передатчик 200 используют в составе передающего объекта (например, узла В 120/125, АА 105/110 и т.д.).
j.k
j.k
πijk/n
Как показано на фиг.2, передатчик 200 имеет модулятор 210, последовательно-параллельный (ПП или S2P, от английского - serial-to-parallel) преобразователь 220, модуль 230 быстрого обратного преобразования Фурье (БОПФ или IFFT, от английского - inverse fast Fourier transform), устройство 240 ввода циклического префикса и временной фильтр 250. Модуль 230 БОПФ имеет N-число портов для приема символов модуляции. Каждый из N-числа портов связан с ортогональной поднесущей. Модуль 230 БОПФ способен использовать матрицу БОПФ размером N×N для осуществления операций преобразования на своих входах, при этом элементы матрицы F заданы как F=e-2, j, k=0, 1, 2…,n-1, а .
n
Для ввода в модулятор 210 используют символы кодированных данных. В модуляторе 210 используют хорошо известные методы модуляции, такие как двухпозиционная фазовая манипуляция (ДПФМн), квадратурная фазовая манипуляция (КФМн), восьмеричная фазовая манипуляция (ВФМн), 16-позиционная квадратурная амплитудная модуляция (16КАМ) и 64-позиционная квадратурная амплитудная модуляция (64КАМ) для преобразования символов кодированных данных в К-число символов Sk модуляции, которые затем вводят в ПП-преобразователь 120, при этом K≤N. ПП-преобразователь 220 выводит параллельные потоки символов модуляции, которые вводят в один или несколько из N-числа портов модуля 230 БОПФ, связанных с ортогональными поднесущими, на которых должны передаваться символы кодированных данных. В модуле 230 БОПФ осуществляют быстрое обратное преобразование Фурье символов Sk модуляции с целью получения блока из с-числа импульсов, при этом n=0, …, N-1. Устройство 240 ввода циклического префикса копирует Ncp-число последних импульсов блока N-числа импульсов и добавляет их к началу блока N-числа импульсов, в результате получают блок с добавленными к началу импульсами. Затем его фильтруют через временной фильтр 250 и впоследствии модулируют им несущую до осуществлении передачи.
Системы OFDMA обеспечивают ослабление помех и более высокую скорость передачи данных по обратному каналу по сравнению с обычным многостанционным доступом с кодовым разделением каналов (CDMA, от английского - code division multiple access) за счет свойства внутрисотовой ортогональности систем OFDMA. Вместе с тем, это свойство OFDMA достигается за счет увеличения передачи сигналов и невозможности коллективного использования полосы частот пользователями, которые осуществляют передачу с меньшими скоростями и(или) которым необходим быстрый доступ к несущей. В отличие от этого, системы CDMA рассчитаны на доступ множества абонентов без явных механизмов запроса-разрешения как в обычных системах OFDMA, и за счет этого можно расширить доступ пользователей к несущей для осуществления передачи.
Регулирование мощности обратного канала является важнейшей задачей в системах CDMA, поскольку в системах CDMA могут возникать значительные внутрисотовые и внесетевые помехи. В системах OFDMA обычно возникают меньшие внутрисотовые помехи, чем в системах CDMA, за счет свойства ортогональности OFDMA, что позволяет применять к системам OFDMA "менее жесткие" требования регулирования мощности, поскольку помехи, возникающие в системе OFDMA, могут быть преимущественно ограничены внесотовыми помехами. Тем не менее, несмотря на меньшие внутрисотовые помехи, остается нерешенной задача регулирования мощности обратного канала в обычных системах OFDMA, Например, в системах OFDMA могут возникать затруднения с эффективным регулированием скорости передачи по обратному каналу без установления соответствия между мощностью передачи по обратному каналу и скоростью передачи данных по обратному каналу.
Поскольку передачу данных в режиме OFDMA планирует базовая станция путем предоставления различным пользователям разных частей доступной полосы частот, график для каждого пользователя является пакетным по своей природе. Соответственно для регулирования мощности с обратной связью в системах OFDMA недостаточно, чтобы все пользователи передавали постоянный пилот-сигнал. С другой стороны, эффективность методов регулирования мощности исключительно без обратной связи является ограниченной, поскольку методы регулирования мощности без обратной связи обычно не обеспечивают жесткий контроль внесетевых помех, а прогнозирование отношения сигнала к сумме помех с шумом (ОСПШ или SINR, от англ. - signal-to-interference+noise ratio) при заданной мощности передачи является менее точным. Соответственно, поскольку в системах OFDMA не осуществляют непрерывную передачу пилот-сигналов, в них сложнее регулировать мощность передачи по обратному каналу для всех пользователей в пределах соты, поскольку регулирование мощности обратного канала должно осуществляться по отдельности для каждого пользователя.
Краткое изложение сущности изобретения
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения описан способ регулирования мощности передачи по обратному каналу сети беспроводной связи, в котором осуществляют первое измерение помех первого типа и второе измерение помех второго типа, затем измеряют отношение между результатами первого и второго измерений и передают измеренное отношение множеству мобильных устройств.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения описан способ регулирования мощности передачи по обратному каналу сети беспроводной связи, при осуществлении которого принимают переданное отношение, в котором указано отношение между помехами двух различных типов, и рассчитывают уровень мощности передачи по обратному каналу, исходя из переданного отношения, которое было принято.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения описан способ регулирования мощности передачи по обратному каналу сети беспроводной связи, при осуществлении которого сначала регулируют мощность передачи в режиме OFDMA, исходя из первых сигналов обратной связи во время передачи в режиме OFDMA, и затем регулируют мощность передачи в режиме OFDMA, исходя из вторых сигналов обратной связи во время интервалов между передачами в режиме OFDMA.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения описан способ определения максимально допустимого уровня мощности передачи, при осуществлении которого принимают множество сигналов-индикаторов помех от различных базовых станций и, исходя из множества сигналов-индикаторов помех, определяют, следует ли регулировать предел максимальной мощности передачи, отображающий максимально допустимый уровень мощности, которым она ограничена.
Краткое описание чертежей
Для более полного понимания настоящего изобретения далее приведено его подробное описание и приложены служащие лишь целям иллюстрации чертежи, на которых соответствующие элементы на различных фигурах обозначены одинаковыми позициями и на которых:
на фиг.1 проиллюстрирована обычная система OFDMA,
на фиг.2 - передатчик обычной системы OFDMA, показанной на фиг.1,
на фиг.3 - гибридная система OFDMA/CDMA согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения,
на фиг.4 - распределяемая полоса частот в показанной на фиг.3 гибридной системе OFDMA/CDMA согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения,
на фиг.5 - блок-схема передатчика показанной на фиг.3 гибридной системы OFDMA/CDMA согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения,
на фиг.6А и 6Б - способ регулирования мощности по обратному канал в режиме OFDMA согласно другому примеру осуществления настоящего изобретения,
на фиг.7 - способ регулирования мощности по обратному канал в режиме OFDMA согласно другому примеру осуществления настоящего изобретения,
на фиг.8 - способ установления максимальной мощности передачи на одну тональную посылку для мобильной станции согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание примеров осуществления
С целью обеспечения лучшего понимания настоящего изобретения сначала описана гибридная система многостанционного доступа с кодовым разделением (CDMA)/ многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения. Далее приведен пример регулирования мощности обратного канала в режиме OFDMA на примере гибридной системы CDMA/OFDMA, а затем описан способ установления максимальной мощности, с которой может вести передачу мобильная станция в гибридной системе OFDMA/CDMA.
Гибридная система CDMA/OFDMA
На фиг.3 проиллюстрирована система 300 беспроводной связи (далее - "гибридная система OFDMA/CDMA") согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.3, система 300 OFDMA имеет множество комплектов абонентской аппаратуры (АА) 305, которые посредством радиоинтерфейса поддерживают связь с одним или несколькими обслуживающими узлами В 320/325. Множество узлов В соединены проводным интерфейсом с контроллером 330 радиосети (КРС). В качестве альтернативы, хотя это и не показано на фиг.3, функциональные возможности как КРС 330, так и узлов В 320/325 (в качестве альтернативы называемых "базовыми станциями"), могут быть объединены в едином объекте, называемом "маршрутизатором базовой станции". КРС 330 осуществляет доступ в Интернет 360 посредством вспомогательного узла межсетевого интерфейса (ВУМИ) 350 и(или) осуществляет доступ к коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN) 370 посредством центра 340 коммутации подвижной связи (ЦКПС).
Хотя показанная на фиг.3 гибридная система 300 CDMA/OFDMA на первый взгляд напоминает показанную на фиг.1 систему 100 OFDMA, показанная на фиг.3 гибридная система 300 CDMA/OFDMA дополнительно рассчитана на обмен сигналами типа OFDMA на множестве динамически присваиваемых ортогональных поднесущих и сигналами типа CDMA на множестве предварительно присвоенных ортогональных поднесущих, при этом сигналами типа OFDMA являются сигналы, генерируемые хорошо известными методами OFDMA, а сигналами типа CDMA являются сигналы, генерируемые хорошо известными методами CDMA.
В одном из примеров сигналы типа CDMA передают на предварительно присвоенных ортогональных поднесущих, и поэтому динамическое присвоение ортогональных ресурсов (например, поднесущих) не требуется. Сигналами типа CDMA могут являться сигналы, связанные с пользователями, использующими формы пакетного и периодического графика. Как описано далее, гибридной системой OFDMA/CDMA 300 может являться система со многими несущими, в которой доступную полосу частот делят на множество ортогональных поднесущих.
На фиг.4 проиллюстрирована распределяемая полоса 400 частот в показанной на фиг.3 гибридной системе (сети) 300 OFDMA/CDMA согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения. В показанном на фиг.4 примере осуществления доступную полосу частот делят на множество ортогональных поднесущих. Множество ортогональных поднесущих подразделяют на две группы. В первую группу, называемую в описании группой OFDMA, входят ортогональные поднесущие для передачи сигналов типа OFDMA. Во вторую группу, называемую в описании группой CDMA, входят ортогональные поднесущие для передачи сигналов типа CDMA. Группы OFDMA и CDMA имеют одну или несколько подгрупп, называемых в описании зонами OFDMA и CDMA, соответственно. В каждую зону входит по меньшей мере одна ортогональная поднесущая. В одном из примеров зоны CDMA расположены не вплотную друг к другу, а через равномерные интервалы разнесены по распределяемой полосе 400 и перемежаются зонами OFDMA. В другом примере две или более из зон CDMA примыкают друг к другу. В еще одном примере зоны CDMA занимают всю полосу частот (например, всю распределяемую полосу 400 частот), а для зон OFDMA не остается зарезервированной полосы частот.
В проиллюстрированном на фиг.4 примере осуществления информационный канал с ортогональными поднесущими, входящими в группу OFDMA, далее называют информационным каналом OFDMA, а информационный канал с ортогональными поднесущими, входящими в группу CDMA, далее называют информационным каналом CDMA. Как упомянуто выше, сигналами типа OFDMA являются сигналы, генерируемые хорошо известными методами OFDMA, а сигналами типа CDMA являются сигналы, генерируемые хорошо известными методами CDMA. В другом примере сигналами типа OFDMA могут являться сигналы, генерируемые хорошо известным методом перемежающегося многостанционного доступа с частотным разделением (IFDMA, от англ. - interleaved frequency division multiple access) и(или) методом любого типа для генерации сигналов в системе многостанционного доступа с частотным разделением (FDMA). Аналогичным образом сигналы типа CDMA могут быть генерированы только методами CDMA и(или) методами CDMA и IFDMA.
На фиг.5 проиллюстрирована блок-схема передатчика 500 согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения. В одном из примеров показанный на фиг.5 передатчик 500 может использоваться в составе передающего объекта (например, узла В 320/325, АА 305/310 и т.д.) показанной на фиг.300 гибридной системы 300 CDMA/OFDMA.
В проиллюстрированном на фиг.5 примере осуществления передатчик 500 имеет первый участок 580 для обработки сигналов типа CDMA и второй участок 590 для обработки сигналов типа OFDMA. Первый участок 580 имеет умножители 505, 510, 515, 520, сумматор 525, последовательно-параллельный (ПП) преобразователь 530, К-число предварительных кодеров 535, модуль 550 быстрого обратного преобразования Фурье (БОПФ), устройство 560 ввода циклического префикса и временной фильтр 570. Второй участок 590 имеет модулятор 540, ПП-преобразователь 545, модуль 550 БОПФ, устройство 560 ввода циклического префикса и временной фильтр 570. Предварительные кодеры 535 рассчитаны на использование матрицы дискретного преобразования Фурье (ДПФ или DFT, от английского - discrete Fourier transform) и(или) матрицы, основанной на частотном канале, для осуществления операции преобразования на своих входах. Каждый предварительный кодер 535 имеет Nz-число портов вывода. Модуль 550 БОПФ рассчитан на использование матрицы БОПФ для осуществления операции преобразования на своих входах. Модуль 550 БОПФ имеет NFFT-число портов вывода, включая KxNz-число портов, связанных с ортогональными поднесущими, которые относятся к зонам CDMA, и NFFT-KxNz-число портов вывода, связанных с ортогональными поднесущими, которые относятся к зонам OFDMA.
В проиллюстрированном на фиг.5 примере осуществления на первом участке 580 в умножители 505, 510 вводят символы пилот-сигнала и символы кодированных данных. Символы пилот-сигнала и кодированных данных распределяют с использованием распределительных кодов, таких как коды Уолша и коэффициентов распределения Ncp и Ned, соответственно. В одном из примеров коэффициент распределения Ncp равен коэффициенту Nz, представляющему собой число зон CDMA в распределяемой полосе 400 частот гибридной системы 300 OFDMA/CDMA. Затем распределенные символы пилот-сигнала и кодированных данных скремблируют в умножителях 515, 520 с использованием кода скремблирования пилот-сигнала и данных, таких как коды псевдослучайного шума (ПШ или PN, от английского - pseudo-random noise) с целью получения импульсов пилот-сигнала и сигнала данных, соответственно, при этом коды скремблирования имеют период N, а N>>Ncp, Ncd. В одном из примеров коды скремблирования могут зависеть от зоны CDMA. В другом примере коды скремблирования могут иметь различные смещения для ветвей первого участка 580, соответствующих пилот-сигналу и сигналу данных.
В проиллюстрированном на фиг.5 примере осуществления потоки импульсов пилот-сигнала и сигнала данных подвергают кодовому уплотнению в сумматоре 525 с целью получения подвергнутого кодовому уплотнению сигнала, содержащего KxNz-число подвергнутых кодовому уплотнению импульсов. В другом примере потоки импульсов пилот-сигнала и сигнала данных подвергают временному уплотнению. Сигнал типа CDMA можно интерпретировать как сигнал, содержащий подвергнутые кодовому или временному уплотнению импульсы, или любой сигнал, полученный из сигнала, содержащего подвергнутые кодовому или временному уплотнению импульсы.
В проиллюстрированном на фиг.5 примере осуществления подвергнутый кодовому уплотнению сигнал вводят в ПП-преобразователь 530. ПП-преобразователь 530 равномерно распределяет подвергнутые кодовому уплотнению импульсы среди каждого из К-числа предварительных кодеров 535. В одном из примеров подвергнутые кодовому уплотнению импульсы могут использоваться в виде блока Nz-числа подвергнутых кодовому уплотнению импульсов. Например, Nz-число первых подвергнутых кодовому уплотнению импульсов вводят в первый предварительный кодер 535, следующее Nz-число подвергнутых кодовому уплотнению импульсов вводят во второй предварительный кодер 535 и так далее. В другом примере ПП-преобразователь 530 может неравномерно или неодинаково распределять подвергнутые кодовому уплотнению импульсы среди К или меньшего числа предварительных кодеров 535, а блок подвергнутых кодовому уплотнению импульсов может иметь размер, отличающийся от Nz.
В проиллюстрированном на фиг.5 примере осуществления предварительные кодеры 535 могут использовать матрицу для осуществления операции преобразования входного вектора во временной области в выходной вектор в частотной области. В одном из примеров как входной, так и выходной векторы К-числа предварительных кодеров 535 содержат одинаковое число (например, Nz) элементов или импульсов. В другом примере предварительными кодерами 535 являются дискретные преобразователи Фурье (ДПФ), которые используют ДПФ-матрицу F размером Nz×Nz для преобразования входного вектора, содержащего Nz-число подвергнутых кодовому уплотнению импульсов, из временной области в частотную область. Элементы матрицы F могут быть записаны в виде следующего уравнения:
T
в котором j, k=0, 1, 2, …, n-1, a . Если подвергнутые кодовому уплотнению импульсы на выходе предварительного ДПФ-кодера заданы как вектор s, где s=[s1, s2, s3, …, sNz], а Т означает операцию переноса, выход предварительного ДПФ-кодера может быть задан как вектор х, что можно записать в виде следующего уравнения:
в котором Nz означает число предварительно кодированных элементов или импульсов.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированном на фиг.5, предварительные кодеры 535 могут использовать единичную матрицу для преобразования подвергнутых кодовому уплотнению импульсов из временной области в частотную область. Кроме того, предварительные кодеры 535 могут использовать восприимчивую к каналу матрицу, позволяющую применять к преобразованию методы предварительной коррекции.
В проиллюстрированном на фиг.5 примере осуществления по отдельности устанавливают соответствие каждого из Nz-числа портов вывода К-числа предварительных кодеров 535 с портами 550 БОПФ, связанными с ортогональными поднесущими, которые относятся к зонам CDMA. В одном из примеров соответствие Nz-числа портов вывода с портами вывода модуля 550 БОПФ может быть перенастроено, на основании чего планируют передачу сигналов типа CDMA на ортогональных поднесущих.
В проиллюстрированном на фиг.5 примере осуществления на втором участке 590 модулятор 540 модулирует символы кодированных данных хорошо известными методами модуляции, такими как ДПФМн, КФМн, ВФМн, 16КАМ, 64КАМ для преобразования символов кодированных данных в К-число символов Sk модуляции, которые затем вводят в ПП-преобразователь 545, при этом K≤N. ПП-преобразователь 545 выводит параллельные потоки символов модуляции, которые вводят в один или несколько из портов модуля 550 БОПФ, связанных с ортогональными поднесущими, на которых должны передаваться символы кодированных данных.
n
cp
В проиллюстрированном на фиг.5 примере осуществления в модуле 550 БОПФ осуществляют быстрое обратное преобразование Фурье символов Sk модуляции и предварительно кодированных импульсов (например, на выходе предварительного кодера 535) с целью получения блока C-числа импульсов, где n=0, …, NFFT-1. Устройство 560 ввода циклического префикса копирует N-число последних импульсов блока NFFT-числа импульсов и добавляет их к началу блока NFFT-числа импульсов, в результате получают блок с добавленными к началу импульсами. Затем его фильтруют через временной фильтр 570 и впоследствии модулируют им несущую до осуществления передачи.
Регулирование мощности обратного канала в режиме CDMA
Примеры способов регулирования мощности обратного канала в режиме CDMA описаны в параллельно поданной патентной заявке US тех же авторов под названием "Methods of reverse link power control" (Способы регулирования мощности обратного канала), содержание которой в порядке ссылки целиком включено в настоящее описание. Соответственно дополнительное описание способов регулирования мощности обратного канала в режиме CDMA опущено за исключением случаев, относящихся к способам регулирования мощности обратного канала OFDMA, что более подробно описано далее.
Первый пример регулирования мощности обратного канала в режиме OFDMA
На фиг.6А и 6Б проиллюстрирован способ регулирования мощности обратного канала в режиме OFDMA согласно другому примеру осуществления настоящего изобретения. Проиллюстрированный на фиг.6А и 6Б способ регулирования мощности обратного канала в режиме OFDMA описан далее применительно к гибридной системе 300 CDMA/OFDMA, показанной на фиг.3. Более точно стадии способа, показанного на фиг.6А, осуществляют в узле В 320, а стадии способа, показанного на фиг.6Б, осуществляют в АА 305.
Как показано на фиг.6А, на шаге S600 узел В 320 анализирует спектр принимаемого сигнала с целью определения показателя "суммарных" помех в режиме OFDMA. Обычно шаг S600 можно интерпретировать как измерение внесетевых помех, поскольку OFDMA отличается относительно низким показателем внутрисотовых помех. В одном из примеров бóльшая часть измеренных помех в режиме OFDMA приходится на зоны OFDMA показанной на фиг.4 распределяемой полосы 400 частот.
На шаге S605 узел В 320 снова анализирует спектр принимаемого сигнала с целью определения показателя помех в режиме CDMA. Подразумевается, что результаты измерения помех в режиме CDMA получают до или после подавления помех (ПП или IC, от англ. - interference cancellation). В одном из примеров, если измерение помех в режиме CDMA осуществляют с последующим подавлением помех, узел В 320 измеряет спектр сигнала CDMA до подавления помех, а затем измеряет остаточное отношение помехи - суммарные помехи после подавления помех. Отношение двух этих величин является показателем помех в режиме CDMA после подавления помех.
Узел В 320 использует измеренные помехи в режиме OFDMA (шаг S600) и помехи в режиме CDMA (шаг S605) с целью расчета на шаге S610 фильтрованного отношения помех (ФОП или FIR, от англ. - filtered interference ratio), которое является отношением измеренных помех в режиме OFDMA к измеренным помехам в режиме CDMA. Расчет ФОП хорошо известен из уровня техники и для краткости не описан более подробно. После расчета ФОП узел В 320 на шаге S615 передает расчетный ФОП всем АА в пределах своей соты, используя общий прямой канал или нисходящий канал. Передача на шаге S615 может осуществляться различными способами. Например, узел В 320 может применять схему дифференциальной передачи, когда исходное расчетное ФОП передают прослушивающим сообщения мобильным станциям. После этого передают меньшие значения, отображающие разности между предыдущими значениями ФОП. Вместе с тем, периодически повторно передают полное ФОП в расчете на новых пользователей, установивших связь с узлом В 320, и(или) с целью ослабления влияния ошибок при передаче сигналов.
В одном из альтернативных примеров осуществления узел В 320 на шаге S615 может передавать ФОП отдельно в режимах CDMA и OFDMA. В еще одном альтернативном примере осуществления мобильным станциям передают биты активности помех (БАП или IAB, от англ. - interference activity bits). Измеренные помехи в режиме CDMA и измеренные помехи в режиме OFDMA сравнивают с соответствующими предельными величинами помех. Соответствующие БАП устанавливают на первом логическом уровне (например, более высоком логическом уровне или уровне "1"), если сравнение показывает, что измеренные помехи больше или равны предельной величине, и устанавливают на втором логическом уровне (например, более низком логическом уровне или уровне "0"), если сравнение показывает, что измеренные помехи меньше предельного значения. В данном примере узел В 320 дважды отдельно передает БАП с целью указать, превышают ли измеренные помехи в режиме CDMA (шаг S605) и измеренные помехи в режиме OFDMA (шаг S600) предельное значение помех в режиме CDMA и предельное значение помех в режиме OFDMA, соответственно,
Как показано на фиг.6Б, на шаге S650 АА 305 принимает передаваемое ФОП. На шаге S655 АА 305, исходя из передаваемого ФОП, рассчитывает уровень мощности для осуществления передачи по обратному каналу в режиме OFDMA. Далее более подробно описан расчет, осуществляемый на шаге S655. В примере расчета, осуществляемого на шаге S655, использованы следующие термины:
"Го" означает заданное ОСПШ для пилот-сигналов OFDMA,
"Гс" означает заданное ОСПШ для пилот-сигналов CDMA,
"Pc(t)" означает спектральную плотность мощности передачи пилот-сигнала CDMA, передаваемого АА 305 во временном интервале t,
"Po(t)" означает неограниченную номинальную мощность пилот-сигнала OFDMA на одну тональную посылку во временном интервале t,
"ΔI(t)" означает величину ФОП, периодически передаваемую узлом В 320 на шаге S615 и принимаемую АА 305 на шаге S650 во временном интервале t,
"I_OFDMA(t)" означает измеренные помехи в режиме OFDMA на шаге S600 во временном интервале t и
"I_CDMA(t)" означает измеренные помехи в режиме CDMA на шаге S605 во временном интервале t.
Исходя из указанных условий, величина ФОП, передаваемая узлом В 320 на шаге S615 и принимаемая АА 305, может быть записана в виде следующего уравнения:
Заданное ОСПШ ΔГ описывается следующим уравнением:
Тем самым АА 305 может регулировать мощность пилот-сигнала OFDMA на одну тональную посылку Po(t) согласно следующему уравнению:
в котором α(t) означает расчетное отношение мощностей, выраженное в виде следующего уравнения:
Как показано на фиг.6Б, на шаге S660 АА 305 передает сигналы OFDMA в пределах зон OFDMA в соответствии с расчетным уровнем мощности или Po(t).
Как легко заметить, преимуществом описанного выше способа регулирования мощности обратного канала в режиме OFDMA, проиллюстрированного на фиг.6А/6Б, является то, что обычное "быстрое" регулирование мощности в режиме OFDMA, когда конкретным комплектам АА передают закрепленные управляющие биты, устранено за счет "широковещательной" природы проиллюстрированного в примере подхода. Тем самым узел В освобождают от связанной с обработкой нагрузки, которую берут на себя комплекты АА с целью расчета корректировок мощности обратного канала в режиме OFDMA, за счет чего сохраняются ресурсы системы.
Второй пример регулирование мощности обратного канала в режиме OFDMA
Передачу в режиме CDMA в пределах зон CDMA распределяемой полосы 400 частот показанной на фиг.3 гибридной системы 300 CDMA/OFDMA обычно называют "непрерывной", тогда как передачу в режиме OFDMA в пределах соответствующих зон OFDMA называют "пакетной" (например, нерегулярной, прерывистой, периодической и т.д.). Обычные регуляторы мощности в режиме OFDMA не корректируют установки мощности в режиме OFDMA в "паузах" между пакетной передачей в режиме OFDMA. Далее приведен пример, в котором передачу сигналов CDMA, которая является более или менее непрерывной, используют для настройки регуляторов мощности в режиме OFDMA во время перерывов между пакетной передачей в режиме OFDMA.
Определения, данные выше применительно к проиллюстрированному на фиг.6Б расчету на шаге S655, в порядке ссылки включены в приведенный далее пример.
На фиг.7 проиллюстрирован способ регулирования мощности обратного канала в режиме OFDMA согласно другому примеру осуществления настоящего изобретения.
На шаге S700 АА 305 устанавливает соединение с узлом В 120 и передает данные посредством протоколов CDMA в пределах зон CDMA распределяемой полосы 400 частот проиллюстрированной на фиг.3 гибридной системы 300 CDMA/OFDMA. Предполагается, что на шаге S700 еще не происходила передача пакетов в режиме OFDMA. На шаге S705 в АА 305 устанавливают "начальный" уровень мощности передачи пилот-сигнала OFDMA, то есть уровень мощности передачи пилот-сигнала, установленный до первого OFDMA с целью передачи первого пакета в режиме OFDMA, выраженный в виде следующего уравнения:
в котором начальное отношение мощностей α(t) установлено на стандартном уровне, определяемом инженером-разработчиком системы.
"Начальные" уровни мощности передачи графика в режиме OFDMA устанавливают путем умножения Po(t) на зависящее от скорости передачи отношение трафик-пилот-сигнал (ОТПС, от английского - traffic-to-pilot ratio) или путем определения величины усиления пилот-сигнала, которая зависит от скорости передачи. В данном случае термин "зависящий от скорости передачи" означает, что ОТПС или величины усиления пилот-сигнала основаны на различных требованиях к ОСПШ, соответствующих различным скоростям передачи.
На шаге S710 АА 305 передает данные в режиме OFDMA с использованием одной или нескольких зон OFDMA. На шаге S715 узел В измеряет ОСПШ принимаемого пакета данных в режиме OFDMA и на шаге S720 сравнивает измеренное ОСПШ пакета данных в режиме OFDMA с заданным ОСПШ в режиме OFDMA. Заданное ОСПШ в режиме OFDMA может являться фиксированной величиной, адаптируемой величиной и т.д.
Если в гибридной системе 300 CDMA/OFDMA предусмотрен независимый бит OFDMA для регулирования мощности, на шаге S725 узел В 320 передает независимый бит OFDMA. В качестве альтернативы, если такой независимый бит OFDMA не предусмотрен в гибридной системе 300 CDMA/OFDMA, на шаге S725 одновременно рассчитывают значения ОСПШ. Иными словами, для регулирования мощности передачи как в режиме CDMA, так и режиме OFDMA, АА 305 использует одиночный управляющий бит или общий бит. Общий бит определяют, исходя из значений ОСПШ как в режиме OFDMA, так и режиме CDMA.
Пакет данных в режиме OFDMA, начинающийся на шаге S710, заканчивается на шаге S730. В паузе между передачей пакетов в режиме OFDMA на шаге S735 узел В 320 рассчитывает ОСПШ в режиме OFDMA с помощью следующего уравнения:
est
в котором Го, est(t) означает расчетное значение ОСПШ в режиме OFDMA во временном интервале t, α(t) означает расчетное отношение мощностей во временном интервале t,a β(t) означает коэффициент корреляции во временном интервале t. На шаге S740 сравнивают расчетное значение Го, est(t) ОСПШ в режиме OFDMA с заданной величиной Го ОСПШ в режиме OFDMA, и на шаге S745 узел В 320, исходя из результата сравнения, передает АА 305 бит регулирования мощности передачи (РМП или ТРС, от англ. - transmit power control) в режиме OFDMA. Бит РМП является одноразрядным двоичным показателем, который установлен на первом логическом уровне (например, более высоком логическом уровне или уровне "I"), чтобы дать команду АА (например, АА 305) увеличить мощность передачи на фиксированную величину, и на втором логическом уровне (например, более низком логическом уровне или уровне "0"), чтобы дать команду АА (например, АА 105) уменьшить мощность передачи на фиксированную величину. В одном из примеров, если сравнение на шаге S745 показывает, что расчетная величина ОСПШ в режиме OFDMA меньше заданной величины ОСПШ в режиме OFDMA, узел В 320 передает АА 305 бит РМП, имеющий первый логический уровень (например, более высокий логический уровень или уровень " 1"). В противном случае узел В 320 передает АА 305 бит РМП, имеющий второй логический уровень (например, более низкий логический уровень или уровень "0").
Хотя расчетное значение Го, est(t) ОСПШ в режиме OFDMA не используют при передаче пакетов в режиме OFDMA, поскольку доступны фактически измеряемые величины ОСПШ в режиме OFDMA, коэффициент корреляции β(t), используемый при передаче пакетов в режиме OFDMA, обновляют при передаче пакетов в режиме OFDMA, чтобы получить более точное расчетное значение Го, est(t) ОСПШ в режиме OFDMA в паузах между передачей пакетов в режиме OFDMA. Соответственно при передаче пакетов в режиме OFDMA коэффициент корреляции β(t) обновляют на шаге S750 согласно следующему уравнению:
в котором λ означает коэффициент забывания в пределах от 0 до 1. Коэффициент забывания является постоянной величиной, определяемой инженером-разработчиком системы.
Максимальная мощность передачи мобильной станции
Далее описан пример установления предела максимальной мощности передачи на одну тональную посылку для комплектов АА 305. В одном из примеров комплекты АА, расположенные вблизи границ сот (например, между узлом В 120 и узлом В 125), оказывают более сильное влияние на помехи в соседней соте, чем комплекты АА, расположенные вблизи обслуживающего узла В (например, вблизи центра соты). При отсутствии регулирования максимальной мощности, с которой разрешено осуществлять передачу заданному комплекту АА, могут усиливаться суммарные помехи в системе. Далее приведен пример установления максимальной мощности на одну тональную посылку или максимального уровня мощности передачи для АА в проиллюстрированной на фиг.3 гибридной системе 300 CDMA/OFDMA в зависимости от местоположения АА относительно множества сот. Кроме того, хотя приведенные далее примеры осуществления описаны применительно к АА 305, имеющей узел В 320 в качестве обслуживающего узла В и узел В 325 в качестве соседнего узла В, эта частная конфигурация служит лишь примером, и нетрудно понять, что описанный далее способ регулирования максимальной мощности передачи в качестве альтернативы применим к любой АА в гибридной системе 300 CDMA/OFDMA.
thresh
thresh
thresh
thresh
Каждый из узлов В (например, узел В 120, 125 и т.д.) гибридной системы 300 CDMA/OFDMA периодически измеряет величину принимаемых внесотовых помех (например, помех со стороны сот помимо собственной соты узла В). Каждый из узлов В сравнивает измеренные внесотовые помехи с пределом внесотовых помех Io. В одном из примеров предел внесотовых помех Io для узлов В 320/325 может устанавливать КРС 330. Каждый из k-числа узлов В, исходя из результата сравнения, передает (например, всем АА в пределах досягаемости, таким как АА 305) бит активности помех (БАП или IAB). Рассмотрим в качестве примера узел В "p", если сравнение показывает, что измеренные внесотовые помехи превышают предел внесотовых помех Io, то IAB (р)=1, при этом узел В р отображает один из узлов В гибридной системы 300 CDMA/OFDMA. В противном случае, если сравнение показывает, что измеренные внесотовые помехи не превышают предел внесотовых помех Io, то IAB(р)=0. Подразумевается, что IAB могут передаваться одним или несколькими узлами В одновременно, и АА гибридной системы 300 CDMA/OFDMA способна принимать множество IAB частично в зависимости от местоположения АА относительно соседнего или обслуживающего узла В гибридной системы 300 CDMA/OFDMA. Далее на примере показанной на фиг.8 типичной АА 305 описан способ регулирования максимальной предельной мощности передачи на одну тональную посылку, осуществляемый в комплектах АА системы 100 CDMA, с учетом IAB, передаваемых узлами В.
На фиг.8 проиллюстрирован способ установления предела максимальной мощности передачи на одну тональную посылку для комплектов АА согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения, Проиллюстрированный на фиг.8 пример осуществления описан далее применительно к типичной АА (например, АА 305) и k-числу узлов В (например, узлу В 120, 125 и т.д.) гибридной системы 300 CDMA/OFDMA, при этом k является целым числом, большим или равным 1. Проиллюстрированные на фиг.8 и описанные далее шаги осуществляет, например, АА 305, показанная на фиг.3. Типичная АА 305 необязательно поддерживает активную связь с несколькими из k-числа узлов В (например, хотя это и возможно, такую как в режиме "плавной передачи управления"), при этом типичная АА 305 способна "прослушивать" или принимать сигналы, поступающие от всех из k-числа узлов В. Соответственно подразумевается, что число k может меняться в зависимости от местоположения АА 305 в пределах гибридной системы 300 CDMA/OFDMA. Например, если АА 305 находится в непосредственной близости к обслуживающему узлу В, такому как узел В 120, k обычно равно 1. По мере приближения АА 305 к границам соты k обычно становится больше 1.
В проиллюстрированном на фиг.8 примере осуществления на шаге S800 АА 305 устанавливает максимальную предельную мощность передачи на одну тональную посылку для АА 305, обслуживаемой узлом В 320 согласно следующему уравнению:
thresh
thresh
в котором Pmax(l) означает максимальную мощность за начальный период времени, Io означает предел внесотовых помех (например, допустимую величину внесотовых помех), a G(d) означает средний коэффициент усиления в канале от АА 305 до кратного d узла В из k-числа узлов В, при этом d является целым числом от l до k. В одном из примеров измерения G(d) основаны на измерениях ОСПШ общего пилот-сигнала и преамбулы, а предел внесотовых помех Io определяет инженер-разработчик.
bucket
На шаге S805 АА 305 принимает IAB (рассмотренные выше до рассмотрения фиг.8) от каждого из k-числа узлов В и на шаге S810 определяет, необходима ли корректировка максимальной предельной мощности передачи на одну тональную посылку. Если на шаге S810 установлено, что корректировка необходима, на шаге S815 рассчитывают корректировку мощности для АА 305. В противном случае способ возвращается к шагу S805. На шаге S815 АА 305 устанавливает область памяти под названием Pc(t) для маркеров ресурса мощности передачи, в которой на основе принимаемых IAB задано текущее обновленное значение ресурса мощности передачи в виде следующего уравнения:
down
если любой из IAB, принимаемых АА 305, установлен на "I", ΔP=w*max(G(y)), при этом у означает узел В из k-числа узлов В, передающих IAB, равный "1" в момент времени t, a w означает фиксированный весовой коэффициент, заданный инженером-разработчиком.
bucket
В качестве альтернативы Pc(t) выражают как
up
если все IAB, принимаемые АА 305, установлены на "0", при этом "t" означает текущий период времени, "t-1" означает предыдущий период времени, а ΔP выражают как
thresh
при этом х равен вероятности того, что внесотовые помехи, измеренные заданным узлом В, превышают предел внесотовых помех Io. В одном из примеров вероятность "х" основана на требуемой зоне действия заданного узла В (например, узла В 320). В одном из дополнительных примеров вероятность "х" определяют во время развертывания или установки гибридной системы 300 OFDMA/CDMA.
bucket
bucket
P(t) является усредненным вариантом Pc(t); который выражают как
max
P(t) рассчитывают как
если запланирована передача комплектом АА 305 нового кодирующего пакета узлу В 320, и
margin
max
если передача нового кодирующего пакета не запланирована, при этом P означает величину смещения, большую или равную 0, чтобы гарантировать, что область памяти не становится пустой во время передачи кодирующего пакета. В одном из примеров скорость передачи нового кодирующего пакета выбирают таким образом, чтобы величина P(t) была установлена на достаточном уровне мощности для достижения предельного уровня спектральной эффективности.
max
После установления на шаге S815 максимальной предельной мощности передачи на одну тональную посылку P(t) в соответствии с одним из уравнений (14) и (15) способ возвращается к шагу S805.
Соответственно, исходя из описанной выше со ссылкой на фиг.8 примерной методики, специалист в данной области техники поймет, что комплекты АА, расположенные ближе к большему числу узлов В (например, на большем удалении от обслуживающего узла В и ближе к границам соты), регулируют максимальную предельную мощность передачи на одну тональную посылку более скачкообразно, тогда как комплекты АА, расположенные ближе к обслуживающему узлу В, медленнее реагируют на биты IAB. При вычислении спектральной эффективности, необходимой для АА, может использоваться сочетание контрольной мощности (Po(t)) пилот-сигнала и максимально допустимой мощности сигнала данных/пилот-сигнала.
Кроме того, в параллельно поданной патентной заявке US тех же авторов под названием "Methods of reverse link power control" (Способы регулирования мощности обратного канала), содержание которой в порядке ссылки целиком включено в настоящее описание, описан альтернативный пример установления и регулирования максимальной предельной мощности передачи на один импульс в режиме CDMA.
Из описанных примеров осуществления настоящего изобретения следует, что они могут быть изменены различным образом. Например, подразумевается, что узел В и АА могут в качестве альтернативы именоваться базовой станцией (БС) или сетью доступа (СД) и мобильной станцией (БС), терминалом доступа (ТД) или мобильным устройством (МУ), соответственно. Кроме того, хотя в описании речь идет о системах CDMA/OFDMA, нетрудно понять, что его можно адаптировать к универсальным системам мобильной связи (UMTS, от англ. - universal mobile telecommunications system).
Такие варианты не должны считаться отступлением от представленных примеров осуществления изобретения, и предполагается, что все такие усовершенствования входят в объем изобретения.