ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ СВЯЗИ
TRANSMITTER AND METHOD OF COMMUNICATION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области радиосвязи. Более конкретно, настоящее изобретение относится к передающему устройству и способу связи, используемым в системе связи, в которой осуществляется передача на множестве несущих.
Уровень техники
В данной области техники все более важное значение приобретает реализация широкополосного радиодоступа, который применяется с целью эффективного осуществления высокоскоростной связи с большой пропускной способностью. В отношении нисходящих каналов в качестве перспективной схемы с точки зрения реализации высокой скорости и пропускной способности при эффективном подавлении многолучевого замирания (замирания при распространении сигнала по нескольким путям) рассматривается схема со множеством несущих, именно схема мультиплексирования с ортогональным разделением по частоте (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM).
Как показано на фиг.1, полоса частот, используемая в системе, разделяется на несколько блоков ресурсов (на фиг.1 - на три блока ресурсов), при этом каждый из блоков ресурсов содержит одну или большее количество поднесущих. Блок ресурсов также называется частотным фрагментом («чанком», chunk) или частотным блоком. Мобильной станции назначается один или большее количество блоков ресурсов. Технология деления полосы частот на несколько блоков ресурсов описана, например, в документе P.Chow, J.Cioffi, J.Bingham, "A Practical Discrete Multitone Transceiver Loading Algorithm for Data Transmission over Spectrally Shaped Channel", IEEE Trans. Commun. vol.43, No.2/3/4, February/March/April 1995.
Если полоса частот разделяется на несколько блоков ресурсов, то в одном подкадре может быть мультиплексировано несколько каналов управления (сигналов управления) для нескольких пользователей, в отношении которых производится планирование. На фиг.2А-2С показаны примеры мультиплексирования каналов управления для нескольких пользователей в одном подкадре. На фиг.2А показан пример мультиплексирования каналов управления для трех пользователей (UE1, UE2, и UE3) в один символ OFDM в пределах подкадра. Пользовательские данные помещаются (отображаются) в общие каналы данных, которые мультиплексируются в одном подкадре. На фиг.2 В показан пример мультиплексирования каналов управления для трех пользователей в два символа OFDM в пределах подкадра. На фиг.2С показан пример мультиплексирования каналов управления для трех пользователей в одном подкадре. Для привлечения внимания именно к каналам управления общие каналы данных на фиг.2В и 2С не показаны. Как видно из фиг.2А-2С, в настоящем изобретении рассматривается случай, согласно которому каналы управления для нескольких пользователей помещаются в подкадр, и данные каналы управления мультиплексируются в один или большее количество символов OFDM в одинаковые временные интервалы.
Канал управления содержит информацию, необходимую для модуляции общего канала данных, поэтому качество приема канала управления желательно улучшать. С другой стороны, если используется управление мощностью передачи или формирование диаграммы направленности передаваемого сигнала, возникает проблема, связанная с тем, что каналы управления, передаваемые соседними базовыми станциями, могут создавать интерференцию и снижать качество приема канала управления. В особенности этому явлению подвержены мобильные станции, находящиеся у границы соты.
Раскрытие изобретения
С учетом вышеуказанной проблемы, общей задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение качества приема в канале управления.
Один аспект настоящего изобретения относится к передающему устройству, которое осуществляет мультиплексирование каналов управления для нескольких приемных устройств в символ OFDM в одинаковые временные интервалы при радиодоступе в нисходящем направлении с использованием OFDM и включает в себя
модуль генерации профилей, выполненный с возможностью генерации профиля отображения частот, индивидуального для передающего устройства; и
модуль назначения частот, выполненный с возможностью назначения поднесущих каналам управления для нескольких приемных устройств в соответствии с профилем отображения частот.
Другой аспект настоящего изобретения относится к способу связи, согласно которому передающее устройство осуществляет мультиплексирование каналов управления для нескольких приемных устройств в символ OFDM в одинаковые временные интервалы при радиодоступе в нисходящем направлении с использованием OFDM, включающему в себя следующие шаги:
генерация профиля отображения частот, индивидуального для передающего устройства;
назначение каналов управления для нескольких приемных устройств для поднесущих в соответствии с профилем отображения частот; и управление мощностью передачи поднесущих.
Согласно осуществлению настоящего изобретения можно улучшить качество приема в канале управления.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан пример деления полосы частот на несколько блоков ресурсов.
На фиг.2А показан первый пример мультиплексирования каналов управления для нескольких пользователей в одном подкадре.
На фиг.2В показан второй пример мультиплексирования каналов управления для нескольких пользователей в одном подкадре.
На фиг.2С показан третий пример мультиплексирования каналов управления для нескольких пользователей в одном подкадре.
На фиг.3 показана интерференция в случае, когда базовые станции осуществляют управление мощностью передачи.
На фиг.4А показан первый пример управления мощностью передачи на основе FDM.
На фиг.4В показан второй пример управления мощностью передачи на основе FDM.
На фиг.4С показан третий пример управления мощностью передачи на основе FDM.
На фиг.5 показан пример управления мощностью передачи на основе CDM.
На фиг.6 показана комбинация управления мощностью передачи на основе FDM и управления мощностью передачи на основе CDM.
На фиг.7 показана интерференция в случае, когда базовые станции осуществляют передачу с формированием диаграммы направленности.
На фиг.8 представлена блок-схема базовой станции в соответствии с первым или вторым вариантом осуществления.
На фиг.9 представлена диаграмма управления мощностью в базовой станции в соответствии с первым или вторым вариантом осуществления.
На фиг.10 представлена блок-схема мобильной станции в соответствии с первым или вторым вариантом осуществления.
На фиг.11 проиллюстрирована реализация ортогонализации каналов управления между различными секторами в частотной области.
На фиг.12 проиллюстрирована реализация ортогонализации каналов управления между различными секторами в кодовой области.
На фиг.13 проиллюстрировано использование управления мощностью передачи на основе FDM между секторами и управления мощностью передачи на основе CDM в пределах каждого сектора.
На фиг.14 проиллюстрировано использование управления мощностью передачи на основе FDM между секторами и управления мощностью передачи на основе FDM в пределах каждого сектора.
На фиг.15 проиллюстрировано использование управления мощностью передачи на основе CDM между секторами и управления мощностью передачи на основе CDM в пределах каждого сектора.
На фиг.16 проиллюстрировано использование управления мощностью передачи на основе CDM между секторами и управления мощностью передачи на основе FDM в пределах каждого сектора.
Использованы следующие обозначения:
eNB1, eNB2 - базовая станция
UE1, UE2, UE3, UE4 - мобильная станция
10 - базовая станция
101-1, 101-2 - модуль генерации профилей/модуль перемножения с кодом
103-1, 103-2 - модуль назначения частот
105-1, 105-2 - модуль управления мощностью
107-модуль IFFT
109 - модуль добавления CP (циклического префикса)
111 - модуль перемножения с весами
113 - модуль передачи
20 - мобильная станция
201 - модуль приема
203 - модуль удаления CP (циклического префикса)
205 - модуль FFT
207 - модуль демультиплексирования
209 - модуль хранения профилей/кодов
Осуществление изобретения
Далее приводится описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на фигуры чертежей.
Первый вариант осуществления
Согласно первому варианту осуществления базовая станция осуществляет управление мощностью передачи сигналов, передаваемых в мобильные станции, при этом каналы управления организованы так, как показано на фиг.2А-2С. Управление мощностью передачи здесь относится к изменению мощности передачи сигналов, передаваемых в мобильные станции, с целью повышения качества приема на каждой мобильной станции.
На фиг.3 от оси частот отложена мощность передачи в том случае, когда базовые станции осуществляют управление мощностью передачи. Базовые станции обозначены как eNB1 и eNB2, а мобильные станции обозначены как UE1-UE4. Если базовая станция eNB1 выполняет управление мощностью передачи сигналов, передаваемых в мобильные станции UE1 и UE2, которые расположены в пределах соты 1, входящей в зону покрытия базовой станции eNB1, эта базовая станция eNB1 снижает мощность передачи сигналов, передаваемых в мобильную станцию UE1, которая находится близко к базовой станции eNB1. В то же время базовая станция eNB1 повышает мощность передачи сигналов, передаваемых в мобильную станцию UE2, которая находится далеко от базовой станции eNB1. Аналогичным образом, если базовая станция eNB2 выполняет управление мощностью передачи, данная базовая станция eNB2 снижает мощность передачи сигналов, передаваемых в мобильную станцию UE4, которая находится близко к базовой станции eNB2. В то же время базовая станция eNB2 повышает мощность передачи сигналов, передаваемых в мобильную станцию UE3, которая находится далеко от базовой станции eNB2. Как показано на фиг.3, если поднесущие, соответствующие каналу управления, передаваемому из базовой станции eNB1 в мобильную станцию UE2, совпадают с поднесущими, соответствующими каналу управления, передаваемому из базовой станции eNB2 в мобильную станцию UE3, то канал управления для мобильной станции UE2 интерферирует с каналом управления для мобильной станции UE3, и наоборот. Как следствие, не представляется возможным улучшить параметр SIR (signal-to-interference ratio, отношение «сигнал-интерференция»), даже если базовые станции eNB1 и eNB2 поднимут мощность передачи.
Согласно первому варианту осуществления для решения описанной проблемы каждая базовая станция использует профиль отображения частот, который индивидуален для базовой станции (соты). Этот подход называется управлением мощностью передачи на основе FDM (Frequency Division Multiplexing, мультиплексирование с разделением по частоте). Базовая станция использует профиль отображения частот, заранее заданный для каждой соты.
Более конкретно, каждая базовая станция использует профиль отображения частот, который отличается от профилей отображения частот других базовых станций, с тем, чтобы случайным образом распределить положения (поднесущих), куда помещены (отображены) каналы управления для соответствующих мобильных станций, как показано на фиг.4А. Например, базовая станция eNB1, покрывающая соту 1, назначает мобильной станции UE1 третью, четвертую, шестую, седьмую, десятую, тринадцатую и четырнадцатую поднесущие. Соответственно, базовая станция eNB1 назначает мобильной станции UE2 другие поднесущие. С другой стороны, базовая станция eNB2, покрывающая соту 2, назначает мобильной станции UE3 первую, третью, четвертую, седьмую, девятую, одиннадцатую и тринадцатую поднесущие. Соответственно, базовая станция eNB2 назначает мобильной станции UE4 другие поднесущие. Такое назначение позволяет создать участки с низким уровнем интерференции и участки с высоким уровнем интерференции и уменьшить интерференцию между поднесущими.
Согласно схеме управления мощностью передачи на основе FDM, показанной на фиг.4А, мощность передачи сигналов, передаваемых в мобильную станцию, имеет одинаковый уровень для всех поднесущих, назначенных для мобильной станции. Например, мощность передачи сигналов, передаваемых в мобильную станцию UE1, определяется на основании среднего качества приема (например, по параметру SINR (signal-to-interference plus noise ratio, отношение сигнала к суммарным интерференции и шуму) в полосе частот системы для мобильной станции UE1. В альтернативном варианте мощность передачи может определяться для каждой поднесущей на основании качества приема на каждой поднесущей, как показано на фиг.4В. Управление мощностью передачи для каждой поднесущей позволяет дополнительно снизить интерференцию, наблюдаемую на мобильной станции. В еще одном альтернативном варианте базовая станция может объединять поднесущие в группы поднесущих на основании качества приема каждой поднесущей и определять мощность передачи для каждой группы поднесущих на основании среднего качества приема для каждой группы поднесущих, как показано на фиг.4С. В еще одном альтернативном варианте базовая станция может объединять поднесущие в группы поднесущих на близких расстояниях в частотной области и определять мощность передачи для каждой группы поднесущих. Кроме того, на базовой станции может использоваться комбинация подхода с объединением поднесущих в группы поднесущих на основании качества приема и подхода с объединением поднесущих в группы поднесущих на близких расстояниях в частотной области. Тем самым группы поднесущих могут быть организованы в несколько уровней.
В альтернативном варианте базовая станция вместо использования профиля отображения частот, индивидуального для базовой станции, может перемножать каналы управления для соответствующих мобильных станций с ортогональными кодами с целью достижения ортогональности между мобильными станциями. Этот подход называется управлением мощностью на основе CDM (Code Division Multiplexing, мультиплексирование с кодовым разделением).
Более конкретно, базовая станция перемножает каналы управления для соответствующих мобильных станций с ортогональными кодами (кодами Уолша, кодами сдвига по фазе (phase shift codes) и т.п.) с целью достижения ортогональности между мобильными станциями в кодовой области, как показано на фиг.5. Согласно этому подходу мощность передачи сигналов, передаваемых в каждую мобильную станцию, находится на одном уровне для всех поднесущих. Таким образом, данный подход позволяет сократить различия в мощности передачи (интерференцию) между поднесущими.
Как проиллюстрировано на фиг.6, управление мощностью передачи на основе FDM и управление мощностью передачи на основе CDM можно комбинировать. Следует отметить, что на фиг.3-5 показаны мультиплексированные каналы управления для двух мобильных станций, а на фиг.6 показаны мультиплексированные каналы управления для четырех мобильных станций.
Управление мощностью передачи на основе CDM имеет преимущество перед управлением мощностью передачи на основе FDM в отношении внесения случайности в интерференцию. С другой стороны, если число каналов, которые нужно мультиплексировать, увеличивается, для управления мощностью передачи на основе CDM требуется больший коэффициент расширения спектра и подобное управление может оказаться неспособным обеспечить ортогональность в среде с частотно-селективным замиранием. Другими словами, управление мощностью передачи на основе CDM имеет недостаток, заключающийся в уязвимости к интерференции в пределах соты. Напротив, управление мощностью передачи на основе FDM является устойчивым к интерференции в пределах соты, поскольку сигналы различных мобильных станций не интерферируют друг с другом в частотной области. Когда управление мощностью передачи на основе CDM и управление мощностью передачи на основе FDM комбинируются, то интерференцию можно снизить при сохранении небольшого коэффициента расширения спектра.
Второй вариант осуществления
Согласно второму варианту осуществления базовая станция выполняет формирование диаграммы направленности сигналов, передаваемых в мобильные станции, при такой организации каналов управления, как показана на фиг.2А-2С. Под формированием диаграммы направленности понимается изменение направленности антенны с целью повышения качества приема на каждой мобильной станции.
На фиг.7 от оси частот отложена мощность приема каналов управления для соответствующих мобильных станций, наблюдаемая на мобильной станции UE2 в случае, когда базовые станции производят передачу с формированием диаграммы направленности. Базовые станции обозначены как eNB1 и eNB2, мобильные станции обозначены как UE1-UE4. Когда базовая станция eNB1 выполняет формирование диаграммы направленности сигналов, передаваемых в мобильные станции UE1 и UE2, которые расположены в пределах соты 1, покрываемой базовой станцией eNB1, то базовая станция eNB1 изменяет направленность антенны так, чтобы повысить качество приема на мобильной станции UE2, находящейся далеко от базовой станции eNB1. Аналогичным образом, когда базовая станция eNB2 выполняет передачу с формированием диаграммы направленности, то базовая станция eNB2 изменяет направленность антенны для повышения качества приема на мобильной станции UE3, находящейся далеко от базовой станции eNB2. Как показано на фиг.7, в случае, если поднесущие, соответствующие каналу управления, передаваемому из базовой станции eNB1 в мобильную станцию UE2, совпадают с поднесущими, соответствующими каналу управления, передаваемому из базовой станции eNB2 в мобильную станцию UE3, канал управления для мобильной станции UE2 интерферирует с каналом управления для мобильной станции UE3, и наоборот. Как следствие, возможно падение эффективности передачи с формированием диаграммы направленности.
Согласно второму варианту осуществления, аналогично первому варианту осуществления, описанная проблема решается за счет того, что на каждой базовой станции используется профиль отображения частот, который индивидуален для этой базовой станции (соты). Этот подход называется передачей с формированием диаграммы направленности на основе FDM. Использование профиля отображения частот, индивидуального для базовой станции, позволяет создать участки с низким уровнем интерференции и участки с высоким уровнем интерференции и уменьшить интерференцию между поднесущими, как в случае на фиг.4А. В альтернативном варианте базовая станция может перемножать каналы управления для соответствующих мобильных станций с ортогональными кодами. Этот подход называется передачей с формированием диаграммы направленности на основе CDM. Он позволяет уменьшить изменения интерференции между поднесущими, как в случае на фиг.5. Кроме того, возможно комбинирование передачи с формированием диаграммы направленности на основе FDM и на основе CDM.
Структура базовой станции и мобильной станции в соответствии с первым или вторым вариантом осуществления
Далее описывается структура и функционирование базовой станции со ссылками на фиг.8 и 9. Базовая станция 10 включает в себя следующие компоненты: модули 101-1 и 101-2 генерации профилей/перемножения с кодом, модули 103-1 и 103-2 назначения частот, модули 105-1 и 105-2 управления мощностью, модуль 107 IFFT (Inverse Fast Fourier Transform, обратное быстрое преобразование Фурье), модуль 109 добавления CP (Cyclic Prefix, циклический префикс), модуль 111 перемножения с весами, модуль 113 передачи. На фиг.8 изображена базовая станция 10, содержащая два модуля 101-1 и 101-2 генерации профилей/перемножения с кодом, два модуля 103-1 и 103-2 назначения частот и два модуля 105-1 и 105-2 управления мощностью для двух мобильных станций, однако базовая станция 10 может содержать N модулей 101 генерации профилей/перемножения с кодом, N модулей 103 назначения частот и N модулей 105 управления мощностью для N мобильных станций. В альтернативном варианте базовая станция 10 может использовать один модуль 101 генерации профилей/перемножения с кодом и несколько модулей 103 назначения частот для нескольких мобильных станций.
Если используется управление мощностью передачи на основе FDM или передача с формированием диаграммы направленности на основе FDM, модуль 101 генерации профилей генерирует профиль отображения частот, который индивидуален для базовой станции (соты) (шаг S101). В альтернативном варианте или в дополнение к этому, если используется управление мощностью передачи на основе CDM или передача с формированием диаграммы направленности на основе CDM, модуль 101 генерации профилей/перемножения с кодом перемножает каналы управления для мобильных станций с ортогональными кодами для обеспечения ортогонализации мобильных станций (шаг S103). Если используется управление мощностью передачи на основе FDM или передача с формированием диаграммы направленности на основе FDM, модуль 103 назначения частот назначает поднесущие согласно профилю отображения частот (шаг S105). Если используется управление мощностью передачи на основе CDM или передача с формированием диаграммы направленности на основе CDM, модуль 103 назначения частот может назначать поднесущие (частоты) последовательно, начиная с первой мобильной станции 1, поскольку выполняется перемножение с ортогональными кодами для обеспечения ортогонализации мобильных станций (шаг S107). Модуль 105 управления мощностью управляет мощностью передачи на основании качества приема на мобильных станциях (шаг S109). Каналы управления для соответствующих мобильных станций мультиплексируются и преобразуются модулем 107 IFFT в ортогональные сигналы на множестве несущих. Модуль 109 добавления CP добавляет циклический префикс к ортогональным сигналам на множестве несущих. Модуль 111 перемножения с весами умножает сигналы на вес для изменения направленности антенны в зависимости от взаимного расположения базовой станции и мобильных станций (шаг S111). Модуль 113 передачи передает сигнал в мобильные станции.
На фиг.8 и 9 показана базовая станция 10, где реализован как первый вариант осуществления, так и второй вариант осуществления. Если базовая станция реализует только первый вариант осуществления, в этой базовой станции 10 может отсутствовать модуль 111 перемножения с весами. Если базовая станция реализует только второй вариант осуществления, в этой базовой станции может отсутствовать модуль 105 управления мощностью.
Кроме того, базовая станция может сообщать мобильным станциям профиль отображения частот или ортогональные коды, генерируемые модулем 101 генерации профилей/перемножения с кодом, посредством широковещательного канала.
На фиг.10 представлена структура мобильной станции 20, принимающей канал управления для мобильной станции 20 с использованием профиля отображения частот или ортогональные коды, принимаемые посредством широковещательного канала. Мобильная станция 20 включает в себя следующие компоненты: модуль 201 приема, модуль 203 удаления CP, модуль 205 FFT (Fast Fourier Transform, быстрое преобразование Фурье), модуль 207 демультиплексирования, модуль 209 хранения профилей/кодов. Модуль 203 удаления CP удаляет циклический префикс из сигналов, принимаемых модулем 201 приема, после чего модуль 205 FFT преобразует сигналы в частотную область. Модуль 209 хранения профилей/кодов сохраняет частотный профиль или ортогональные коды, принятые посредством широковещательного канала. Модуль 207 демультиплексирования получает канал управления для мобильной станции 20 с использованием профиля отображения частот или ортогональных кодов.
Третий вариант осуществления
Согласно третьему варианту осуществления, когда базовая станция осуществляет покрытие в нескольких секторах, то базовая станция ортогонализует каналы управления между секторами.
На фиг.11 представлена диаграмма, где каналы управления ортогонализованы между секторами в частотной области. Такой подход называется управлением передачей на основе FDM между секторами. Назначение различных поднесущих каналам управления в секторах позволяет ортогонализовать каналы управления между секторами. В частности, если модуль (103 на фиг.8) назначения частот для сектора 1 назначает поднесущие каналам управления, то модуль (103 на фиг.8) назначения частот для сектора 2 не назначает каналам управления те же самые поднесущие. Например, базовая станция 10 может включать в себя модуль управления, осуществляющий управление модулями назначения частот по секторам по данному принципу. Модуль управления не допускает передачу каналов управления для сектора 2 на поднесущих, для которых назначены каналы управления для сектора 1.
На фиг.12 представлена диаграмма, где каналы управления ортогонализованы между секторами в кодовой области. Такой подход называется управлением передачей на основе CDM между секторами. Использование различных ортогональных кодов для каналов управления в секторах позволяет ортогонализовать каналы управления между секторами. В частности, если модуль (101 на фиг.8) перемножения с кодом для сектора 1 использует ортогональные коды, то те же самые ортогональные коды в модуле (101 на фиг.8) кодового мультиплексирования для сектора 2 для каналов управления не используются. Например, базовая станция 10 может включать в себя модуль управления, осуществляющий управление модулями кодового мультиплексирования по секторам по этому принципу. Модуль управления обеспечивает ортогонализацию каналов управления для сектора 1 и каналов управления для сектора 2 в кодовой области.
Если временные интервалы передачи каналов управления синхронизированы между базовыми станциями, то можно ортогонализовать каналы управления между базовыми станциями, как в случаях на фиг.11 и 12, где проиллюстрированы каналы управления, ортогонализованные между секторами. Для синхронизации каналов управления между базовыми станциями может использоваться GPS (Global Positioning System, глобальная система позиционирования).
На фиг.13-16 приведены диаграммы, на которых проиллюстрирована ортогонализация каналов управления для соответствующих мобильных станций посредством использования комбинации вышеуказанных подходов. Фиг.13 соответствует комбинации управления передачей на основе FDM между секторами и управления мощностью передачи на основе CDM в пределах каждого сектора. Фиг.14 соответствует комбинации управления передачей на основе FDM между секторами и управления мощностью передачи на основе FDM в пределах каждого сектора. Фиг.15 соответствует комбинации управления передачей на основе CDM между секторами и управления мощностью передачи на основе CDM в пределах каждого сектора. Фиг.16 соответствует комбинации управления передачей на основе CDM между секторами и управления мощностью передачи на основе FDM в пределах каждого сектора.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения может быть уменьшена интерференция между каналами управления и повышено качество приема в канале управления.
Настоящая заявка основана на приоритетной заявке Японии №2006-169443 (подана 19 июня 2006 г.), все содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.