СПОСОБ РЕТРАНСЛЯЦИИ И БАЗОВАЯ СТАНЦИЯ
RELAY METHOD AND BASE STATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к беспроводной связи и, более конкретно, к способам и системам для обеспечения передач в нисходящем направлении в мобильные станции в сетях беспроводной связи с использованием прозрачного режима.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Системы беспроводной связи широко используются для обеспечения передачи различных типов контента, такого как голос, данные и другая информация. Это могут быть системы многостанционного доступа, обеспечивающие поддержку связи одновременно для многих беспроводных терминалов путем совместного использования имеющихся ресурсов связи (например, частотных каналов и/или временных интервалов). Поскольку осуществляется совместное использование ресурсов связи, их эффективное распределение играет важную роль, поскольку оно влияет на загрузку ресурсов связи и качество услуг, получаемых пользователями индивидуальных терминалов. Одной из таких систем беспроводной связи является система многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDMA), в которой осуществляется одновременный доступ многих беспроводных терминалов с использованием мультиплексирования с ортогональным разделением частот (OFDM).
[0003] OFDM - это технология модуляции с использованием множества поднесущих частот, в которой общая полоса частот системы делится на много частотных подканалов с ортогональными сигналами, причем каждый подканал связан с соответствующей поднесущей частотой, которая может модулироваться данными. Поскольку сигналы подканалов ортогональны, то возможно перекрытие спектров подканалов, в результате чего повышается спектральная эффективность. В системах OFDM поток пользовательских данных делится на параллельные потоки с меньшей скоростью передачи, и каждый такой субпоток модулирует отдельную поднесущую.
[0004] Доступ к среде беспроводной связи, разделяемой множеством абонентов, планируется с использованием кадров OFDMA, которые имеют два измерения: время, в единицах символов, и частота, в единицах логических подканалов. Пакеты данных передаются в двухмерных (время-частота) областях данных внутри кадра, которые указываются базовой станцией в специальных управляющих сообщениях. Каждый кадр разделен на подкадры нисходящей (DL) и восходящей (UL) линий связи. Нисходящая линия используется базовой станцией для передачи данных в мобильные станции, которые передают информацию в базовую станцию по восходящей линии.
[0005] Примеры систем связи OFDM включают (без ограничения): протоколы беспроводной связи, такие как протокол беспроводной локальной вычислительной сети (WLAN), определяемый стандартами Института по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE), такими как протоколы 802.11 a, b, g и n (далее "Wi-Fi"), протокол беспроводной городской сети широкополосного доступа, определяемый стандартами IEEE 802.16 (далее "WiMAX"), протокол сети мобильной широкополосной связи 3GPP LTE, в которой используется пакетный доступ OFDM с высокоскоростным радиоинтерфейсом (HSOPA), или развивающейся универсальной наземной сети UMTS радиодоступа (E-UTRA), протокол 3GPP2 мобильных систем широкополосного доступа (UMB), протокол цифрового радиовещания (DAB) для систем цифрового радиовещания, гибридного цифрового радио (HD), протокол системы цифрового наземного телевизионного вещания (DVB-T), протоколы систем сотовой связи Flash-OFDM и т.п. Протоколы систем проводной связи, использующих технологию OFDM, включают асимметричную цифровую абонентскую линию (ADSL) и цифровую абонентскую линию с очень высокой пропускной способностью (VDSL) широкополосного доступа, связь по линиям электропитания (PLC), включая широкополосную связь по таким линиям (BPL), а также домашние сети для передачи мультимедийной информации по коаксиальным линиям (МоСА).
[0006] В системах 3GPP LTE используются следующие физические каналы:
- Нисходящая линия (DL)
- Физический вещательный канал (РВСН): в этом канале передается системная информация для мобильных станций (указываются также как пользовательские устройства, UE), которым нужен доступ в сеть.
- Физический нисходящий управляющий канал (PDCCH): основное назначение этого физического канала - передача информации планирования (диспетчеризации).
- Физический канал индикатора гибридного запроса на повторение (PHICH): этот канал используется для указания состояния гибридного запроса на повторение.
- Физический нисходящий совместный канал (PDSCH): этот канал используется для осуществления функций адресной передачи и вызовов.
- Физический канал группового вещания (РМСН): В этом физическом канале передается системная информация для целей группового вещания.
- Физический управляющий канал индикатора формата (PCFICH): этот канал обеспечивает информацию, позволяющую устройствам UE декодировать информацию канала PDSCH.
- Восходящая линия (UL)
- Физический восходящий управляющий канал (PUCCH): этот канал используется для передачи сигнализации пользователей от одного или нескольких устройств UE, которые могут передавать информацию в управляющем канале. Канал PUCCH используется для передачи в систему, например, подтверждений приема и запросов на повторную передачу, запросы порядка следования пакетов и информацию качества канала, измеренного устройством UE.
- Физический восходящий совместный канал (PUSCH): этот канал используется для передачи пользовательских данных от одного или нескольких мобильных устройств, которые могут передавать информацию в совместном канале.
- Физический канал случайного доступа (PRACH): этот физический восходящий канал позволяет устройству UE передавать в случайном порядке запросы доступа, когда устройство UE пытается получить доступ в систему беспроводной связи.
[0007] В системах беспроводной связи может использоваться ретрансляция пользовательских данных и, возможно, управляющей информации между базовой станцией (BS) и мобильной станцией (MS) через одну или несколько ретрансляционных станций (RS). Ретрансляция может использоваться для улучшения зоны покрытия, увеличения дальности, улучшения пропускной способности и/или других характеристик базовой станции. Ретрансляторы могут повторять передачи между базовой станцией и мобильными станциями, так что последние могут обмениваться с базовой станций через ретранслятор в его зоне покрытия. Ретрансляторам не нужны транзитные линии, поскольку они осуществляют беспроводную связь, как с базовыми, так и с мобильными станциями. Этот тип сетей может быть указан как сети с многократным переприемом, поскольку между мобильной станцией и точкой проводного соединения может быть несколько беспроводных соединений. В зависимости от конфигурации конкретной сети некоторая мобильная станция может получать доступ в сеть через один или несколько соседних ретрансляторов и/или через одну или несколько соседних базовых станций. Кроме того, сами ретрансляторы могут иметь один или несколько возможных вариантов для соединения с определенной базовой станцией. Радиолиния между базовой станцией и мобильной станцией или между ретранслятором и мобильной станцией называется линией доступа, в то время как линия между базовой станцией и ретранслятором или между двумя ретрансляторами называется ретрансляционной линией.
[0008] Традиционные ретрансляторы работают в двух различных режимах: в прозрачном и в непрозрачном. Прозрачный ретранслятор не передает управляющую информацию, так что мобильная станция, соединенная с прозрачным ретранслятором, получает управляющую информацию непосредственно от базовой станции, а ретранслятор ретранслирует только трафик данных. Непрозрачный ретранслятор передает управляющую информацию и ретранслирует трафик данных.
[0009] Для защиты от ошибок в системах беспроводной связи может использоваться гибридная схема автоматического запроса повторения передачи (HARQ). При использовании схемы HARQ приемник обнаруживает ошибку в сообщении и автоматически запрашивает повторную передачу сообщения от передатчика. В ответ на полученный запрос HARQ (отрицательное подтверждение, NACK) передатчик повторяет передачу сообщения, пока оно не будет принято правильно. В одной из модификаций схема HARQ объединяет упреждающую коррекцию ошибок с кодом исправления ошибок.
[0010] В системах LTE используется асинхронный режим передач HARQ в линии нисходящей связи. В асинхронном режиме HARQ приемник не знает заранее, в какой момент времени будет осуществляться повторная передача, и поэтому вместе с данными должна передаваться управляющая информация. Это осуществляется путем передачи по каналу PDCCH сообщений назначения ресурсов с одновременной передачей соответствующей информации по каналу PDSCH. Достоинство этой схемы заключается в том, что алгоритм планирования располагает значительной свободой в выборе мобильной станции, которой будут передаваться данные в любом подкадре.
[0011] В системах LTE, в которых используется прозрачная ретрансляция, ретранслятор может содействовать улучшению характеристик системы путем повторных передач по схеме HARQ в линии нисходящей связи в мобильные станции одновременно с базовой станцией. Однако возникает проблема обеспечения согласованной работы базовой станции и ретранслятора для одновременной повторной передачи по схеме HARQ. Перед повторной передачей ретранслятору должно быть известно, какие физические ресурсы (время и частота) используются для повторной передачи пакета базовой станцией, так чтобы ретранслятор мог использовать те же самые ресурсы для одновременной передачи этого же пакета. Однако поскольку повторные передачи по схеме HARQ осуществляются в асинхронном режиме, то базовая станция после получения запроса NACK передает информацию в каналах PDCCH и PDSCH для повторной передачи в одном подкадре. Поскольку зона управляющей информации и зона передачи данных расположены рядом при мультиплексировании с разделением времени, защитный временной интервал между этими двумя зонами отсутствует. Информация канала PDCCH передается в первых n (где n=1, 2 или 3) OFDM-символах в каждом подкадре, и информация канала PDSCH передается в остальных (N-n) OFDM-символах (где N - количество OFDM-символов в каждом подкадре). Возникают проблемы для переключения ретранслятора из режима приема в режим передачи для двух соседних символов. Для ретранслятора также представляют трудности декодирование управляющей информации повторной передачи в канале PDCCH и подготовка повторной передачи в канале PDSCH в одном и том же подкадре. Кроме того, в некоторых ситуациях количество информации канала PDCCH, передаваемое в канале PCFICH, может изменяться от подкадра к подкадру, в результате чего ретранслятор должен декодировать информацию PCFICH, определять начало передачи канала PDCCH и готовить повторную передачу в канале PDSCH в этом же подкадре.
[0012] Хотя использование синхронного режима HARQ (то есть, повторные передачи планируются в заранее определенных подкадрах) может ослабить некоторые из вышеуказанных проблем, однако такой подход может накладывать нежелательные ограничения на процесс планирования.
[0013] Таким образом, существует потребность в улучшенной схеме повторных передач в нисходящей линии связи в системах с прозрачной ретрансляцией.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0014] В настоящем изобретении предлагается способ обеспечения повторных передач в линии нисходящей связи в мобильную станцию в сети беспроводной связи, которая содержит базовую станцию, соединенную с возможностью связи с прозрачной ретрансляционной станцией. В соответствии с предложенным способом базовая станция осуществляет: прием от мобильной станции запроса на повторную передачу; планирование ресурсов для повторной передачи; передачу информации планирования для повторной передачи в прозрачную ретрансляционную станцию по линии управления; и прозрачная ретрансляционная станция осуществляет: прием по линии управления информации планирования для повторной передачи и повторную передачу данных в мобильную станцию в подкадре повторной передачи в частотном диапазоне повторной передачи.
[0015] В настоящем изобретении также предлагается базовая станция в сети беспроводной связи, содержащая контроллер, обеспечивающий: прием запроса на повторную передачу от мобильной станции; планирование ресурсов для повторной передачи; передачу информации планирования для повторной передачи в прозрачную ретрансляционную станцию по линии управления; причем передача информации планирования обеспечивает возможность прозрачной ретрансляционной станции осуществлять повторную передачу данных в мобильную станцию в подкадре повторной передачи в частотном диапазоне повторной передачи.
[0016] В настоящем изобретении также предлагается прозрачная ретрансляционная станция в сети беспроводной связи, содержащая контроллер, обеспечивающий: прием по линии управления от базовой станции информации планирования для повторной передачи данных в мобильную станцию и повторную передачу данных в мобильную станцию в подкадре повторной передачи в частотном диапазоне повторной передачи.
[0017] Другие особенности и признаки настоящего изобретения станут очевидными специалистам в данной области техники после ознакомления с нижеприведенным описанием конкретных вариантов осуществления изобретения вместе с прилагаемыми чертежами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0018] На чертежах иллюстрируются варианты осуществления изобретения, являющиеся всего лишь примерами.
[0019] Фиг.1 - общая схема системы сотовой связи.
[0020] Фиг.2 - блок-схема базовой станции, которая может быть использована для осуществления некоторых вариантов настоящего изобретения.
[0021] Фиг.3 - блок-схема мобильного терминала, который может быть использован для осуществления некоторых вариантов настоящего изобретения.
[0022] Фиг.4 - блок-схема ретрансляционной станции, которая может быть использована для осуществления некоторых вариантов настоящего изобретения.
[0023] Фиг.5 - логическая блок-схема OFDM-передатчика, который может быть использован для осуществления некоторых вариантов настоящего изобретения.
[0024] Фиг.6 - логическая блок-схема OFDM-передатчика, который может быть использован для осуществления некоторых вариантов настоящего изобретения.
[0025] Фиг.7А - блок-схема SC-FDMA-передатчика.
[0026] Фиг.7В - блок-схема SC-FDMA-приемника.
[0027] Фиг.8 - схема алгоритма повторной передачи для DL HARQ в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
[0028] Фиг.9 - схема, иллюстрирующая действия по осуществления повторной передачи для DL HARQ, в соответствии со схемой фиг.8.
[0029] Фиг.10А - другая схема повторной передачи для DL HARQ в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
[0030] Фиг.10В - еще одна схема повторной передачи для DL HARQ в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0031] На прилагаемых чертежах одинаковые элементы указываются одинаковыми ссылочными обозначениями. На фиг.1 показан контроллер (BSC) 10 базовых станций, который управляет беспроводной связью внутри сот 12, обслуживаемых соответствующими базовыми станциями (BS) 14. В некоторых конфигурациях каждая сота дополнительно разделена на секторы 13 или зоны (не показаны). В общем случае каждая базовая станция 14 обеспечивает связь, используя модуляцию OFDM, с мобильными терминалами 16, находящимися в пределах соты 12, связанной с соответствующей базовой станцией 14. Перемещения мобильных терминалов 16 относительно базовых станций 14 приводит к значительным флуктуациям состояния канала. Как показано на фиг.1, базовые станции 14 и мобильные терминалы 16 имеют по несколько антенн, обеспечивающих пространственное разнесение для осуществления связи. Как это описывается ниже более подробно, связь между базовыми станциями 14 и мобильными терминалами 16 может обеспечиваться с помощью ретрансляционных станций 15. Мобильные терминалы 16 в зоне 18 могут передаваться из любой соты 12, сектора 13, зоны (не показана), от любой базовой станции 14 или ретрансляционной станции 15 в другую соту 12, сектор 13, зону (не показана), к любой базовой станции 14 или ретрансляционной станции 15. В некоторых конфигурациях базовые станции 14 обмениваются информацией между собой и с другой сетью (такой как базовая сеть или сеть Интернет, не показаны) по транзитной сети 11. В некоторых конфигурациях контроллер 10 базовых станций не используется.
[0032] На фиг.2 приведена схема одного из вариантов базовой станции 14. Базовая станция 14 в общем случае содержит систему 20 управления, процессор 22 основной полосы частот, схемы 24 радиопередающего тракта, схемы 26 радиоприемного тракта, антенны 28 и сетевой интерфейс 30. Схемы 26 радиоприемного тракта осуществляют прием несущих информацию радиочастотных сигналов, передаваемых одним или несколькими удаленными передатчиками мобильных терминалов 16 (см. фиг.3) и ретрансляционных станций 15 (см. фиг.4). Усилитель с низким уровнем шумов и фильтр (не показаны) могут обеспечивать усиление сигнала и исключение из него широкополосных помех. После этого схемы преобразования сигнала с понижением частоты и оцифровки (не показаны) преобразуют принятый отфильтрованный сигнал в сигнал на промежуточной или основной частоте, который затем преобразуется в цифровую форму с формированием одного или нескольких потоков цифровой информации.
[0033] Процессор 22 основной полосы частот обрабатывает принятый оцифрованный сигнал для извлечения информации или бит данных, переносимых принятым сигналом. Эта обработка обычно включает демодуляцию, декодирование и коррекцию ошибок. Процессор 22 основной полосы частот обычно реализуется на одном или нескольких цифровых сигнальных процессорах или на специализированных интегральных схемах. Затем принятая информация передается по беспроводной сети через сетевой интерфейс 30 или передается на другой мобильный терминал 16, обслуживаемый базовой станцией 14, напрямую или через ретранслятор 15.
[0034] На передающей стороне процессор 22 основной полосы частот принимает оцифрованные данные, которые могут представлять собой голос, данные или информацию управления, из сетевого интерфейса 30 под управлением системы 20 управления и кодирует данные для передачи. Закодированные данные передаются в схемы 24 радиопередающего тракта, где они модулируют один или несколько несущих сигналов, имеющих необходимую частоту или частоты передачи. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированные сигналы несущей частоты до уровня, подходящего для передачи, и через согласующие схемы (не показаны) направляет модулированные сигналы несущей частоты в антенны 28. Процессы модуляции и обработки описываются ниже более подробно.
[0035] На фиг.3 представлена схема одного из вариантов мобильного терминала 16. Так же, как и базовая станция 14, мобильный терминал 16 содержит систему 32 управления, процессор 34 основной полосы частот, схемы 36 радиопередающего тракта, схемы 38 радиоприемного тракта, антенны 40 и схемы 42 интерфейса пользователя. Схемы 38 радиоприемного тракта осуществляют прием несущих информацию радиочастотных сигналов, передаваемых одной или несколькими базовыми станциями 14 и ретрансляторами 15. Усилитель с низким уровнем шумов и фильтр (не показаны) могут обеспечивать усиление сигнала и исключение из него широкополосных помех. После этого схемы преобразования сигнала с понижением частоты и оцифровки (не показаны) преобразуют принятый отфильтрованный сигнал в сигнал на промежуточной или основной частоте, который затем преобразуется в цифровую форму с формированием одного или нескольких потоков цифровой информации.
[0036] Процессор 34 основной полосы частот обрабатывает принятый оцифрованный сигнал для извлечения информации или бит данных, переносимых принятым сигналом. Эта обработка обычно включает демодуляцию, декодирование и коррекцию ошибок. Процессор 34 основной полосы частот обычно реализуется на одном или нескольких цифровых сигнальных процессорах и на специализированных интегральных схемах.
[0037] Для осуществления передачи информации процессор 34 основной полосы частот принимает оцифрованные данные, которые могут представлять собой голос, данные или информацию управления, из системы 32 управления и кодирует эти данные для передачи. Закодированные данные передаются в схемы 36 радиопередающего тракта, где они используются модулятором для модуляции одного или нескольких несущих сигналов, имеющих необходимую частоту или частоты передачи. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированные сигналы несущей частоты до уровня, подходящего для передачи, и через согласующие схемы (не показаны) направляет модулированные сигналы несущей частоты в антенны 40. Специалистам в данной области техники известны различные технологии модуляции и обработки, которые используются для передачи сигналов между мобильным терминалом и базовой станцией, либо напрямую, либо через ретрансляционную станцию.
[0038] При использовании модуляции OFDM полоса передачи делится на множество ортогональных несущих частот. Каждая несущая частота модулируется цифровыми данными, которые должны быть переданы. Поскольку при модуляции OFDM осуществляется разбиение полосы передачи на множество несущих частот, то ширина полосы частот для каждой несущей частоты уменьшается, и время модуляции для нее увеличивается. Поскольку все несущие передаются параллельно, то скорость передачи для цифровых данных или символов на некоторой заданной несущей частоте ниже, чем в случае одной несущей.
[0039] При модуляции OFDM используется обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ) информации, которая должна быть передана. При демодуляции осуществляется быстрое преобразование Фурье принятого сигнала (БПФ), обеспечивающее извлечение переданной информации. На практике ОБПФ и БПФ осуществляются с использованием цифровой обработки сигнала, при которой выполняется обратное дискретное преобразование Фурье (ОДПФ) и дискретное преобразование Фурье (ДПФ), соответственно. Соответственно, характерной особенностью модуляции OFDM является формирование ортогональных сигналов поднесущих частот для множества полос в канале передачи. Модулированные сигналы представляют собой цифровые данные, имеющие сравнительно низкую скорость передачи и способные находиться в пределах своих соответствующих частотных полос. Отдельные несущие частоты не модулируются непосредственно цифровыми сигналами. Вместо этого все несущие частоты модулируются одновременно с ОБПФ.
[0040] В одном из вариантов алгоритм ОБПФ предпочтительно используется по меньшей мере для нисходящей передачи от базовых станций 14 на мобильные терминалы 16. Каждая базовая станция 14 имеет "n" передающих антенн 28 (n≥1), и каждый мобильный терминал 16 имеет "m" приемных антенн 40 (m≥1). Причем следует иметь в виду, что в принципе и передающие, и приемные антенны могут использоваться как для приема, так и для передачи с использованием соответствующих антенных переключателей.
[0041] Когда используются ретрансляционные станции 15, для нисходящей передачи от базовых станций 14 на ретрансляторы 15 и далее на мобильные терминалы 16 предпочтительно используется OFDM.
[0042] На фиг.4 представлена схема одного из вариантов ретрансляционной станции 15. Так же, как и базовая станция 14 и мобильный терминал 16, ретрансляционная станция 15 содержит систему 132 управления, процессор 134 основной полосы частот, схемы 136 радиопередающего тракта, схемы 138 радиоприемного тракта, антенны 130 и схемы 142 модуля ретрансляции. Схемы 142 модуля ретрансляции обеспечивают ретранслятору 15 возможность осуществления связи между базовой станцией 14 и мобильными терминалами 16. Схемы 138 радиоприемного тракта осуществляют прием несущих информацию радиочастотных сигналов, передаваемых одной или несколькими базовыми станциями 14 и мобильными терминалами 16. Усилитель с низким уровнем шумов и фильтр (не показаны) могут обеспечивать усиление сигнала и исключение из него широкополосных помех. После этого схемы преобразования сигнала с понижением частоты и оцифровки (не показаны) преобразуют принятый отфильтрованный сигнал в сигнал на промежуточной или основной частоте, который затем преобразуется в цифровую форму с формированием одного или нескольких потоков цифровой информации.
[0043] Процессор 134 основной полосы частот обрабатывает принятый оцифрованный сигнал для извлечения информации или бит данных, переносимых принятым сигналом. Эта обработка обычно включает демодуляцию, декодирование и коррекцию ошибок. Процессор 134 основной полосы частот обычно реализуется на одном или нескольких цифровых сигнальных процессорах и на специализированных интегральных схемах.
[0044] Для осуществления передачи информации процессор 134 основной полосы частот принимает оцифрованные данные, которые могут представлять собой голос, данные или информацию управления, из системы 132 управления и кодирует эти данные для передачи. Закодированные данные передаются в схемы 136 радиопередающего тракта, где они используются модулятором для модуляции одного или нескольких несущих сигналов, имеющих необходимую частоту или частоты передачи. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированные сигналы несущей частоты до уровня, подходящего для передачи, и через согласующие схемы (не показаны) направляет модулированные сигналы несущей частоты в антенны 130. Как это уже указывалось, специалистам в данной области техники известны различные технологии модуляции и обработки, которые используются для передачи сигналов между мобильным терминалом и базовой станцией, либо напрямую, либо через ретрансляционную станцию.
[0045] Ниже со ссылками на фиг.5 описывается логическая архитектура процесса передачи при использовании схемы OFDM. Сначала контроллер 10 базовых станций передает на базовую станцию 14 данные, которые должны быть переданы на мобильные терминалы 16, либо напрямую, либо через ретрансляционную станцию 15. Как это будет описано ниже более подробно, базовая станция 14 использует индикаторы качества канала (CQI), связанные с мобильными терминалами, для планирования данных для передачи, а также для выбора подходящих схем кодирования и модуляции для передачи запланированных данных. Индикаторы CQI могут быть получены непосредственно от мобильных терминалов 16 или могут быть определены на базовой станции 14 по получаемой от них информации. В любом случае индикатор CQI для каждого мобильного терминала 16 может быть, например, функцией отношения сигнал/помеха (SIR), а также может определяться степенью изменения амплитуды сигнала в канале в полосе частот OFDM.
[0046] Запланированные данные 44, представляющие собой поток бит, скремблируются с помощью функционального блока 46 скремблирования таким образом, чтобы снизить величину отношения пиковой и средней мощностей, связанных с данными. Для скремблированных данных определяется циклический контрольный код (CRC), который добавляется к скремблированным данным с использованием функционального блока 48 добавления кода CRC. После этого выполняется канальное кодирование с помощью функционального блока 50 канального кодирования для эффективного введения избыточности в данные, чтобы обеспечить обнаружение и исправление ошибок в мобильном терминале 16. Как это будет описано ниже более подробно, канальное кодирование для конкретного мобильного терминала 16 осуществляется в зависимости от величины параметра CQI, связанного с этим мобильным терминалом. В некоторых вариантах функциональный блок 50 канального кодирования использует известную схему турбокодирования. После этого закодированные данные обрабатываются с помощью функционального блока 52 согласования скорости передачи данных для компенсации увеличения объема данных, связанного с кодированием.
[0047] Для перемежения битов в закодированных данных используется функциональный блок 54 перемежения для минимизации потерь идущих подряд бит данных. Полученная последовательность бит данных упорядоченным образом отображается функциональным блоком 56 отображения в соответствующие символы, определяемые выбранной модуляцией в основной полосе частот. Предпочтительно используется квадратурная амплитудная модуляция (QAM) или квадратурная фазовая модуляция (QPSK). Как это будет описано ниже более подробно, глубина модуляции выбирается в зависимости от индикатора CQI, полученного для определенного мобильного терминала. Символы могут быть упорядоченным образом перегруппированы с помощью функционального блока 58 перемежения символов для дальнейшего повышения устойчивости передаваемого сигнала к периодическим потерям данных, вызываемым частотно-селективными замираниями (федингом).
[0048] На этой стадии группы бит отображены в символы, представляющие точки в диаграмме амплитуд и фаз сигналов (созвездие). Когда необходимо пространственное разнесение, блоки символов обрабатываются дополнительно с помощью функционального блока 60 кодирования для получения пространственно-временных блочных кодов, в результате чего передаваемые сигналы становятся более устойчивыми к помехам, и при этом упрощается их декодирование в мобильном терминале 16. Функциональный блок 60 кодирования обрабатывает поступающие символы и выдает "n" выходов, соответствующих числу передающих антенн 28, на базовую станцию 14. Система 20 управления и/или процессор 22 основной полосы частот, как это было описано со ссылками на фиг.2, будут обеспечивать сигнал управления отображением для управления процессом STC-кодирования. На этой стадии символы для "n" выходов представляют данные, которые должны быть переданы и которые могут быть извлечены в мобильном терминале 16.
[0049] Для рассматриваемого варианта принимается, что базовая станция 14 имеет две антенны 28 (n=2), и функциональный блок 60 STC-кодирования обеспечивает два выходных потока символов. Соответственно, каждый из потоков символов, формируемых функциональным блоком 60 кодирования ОБПФ, показаны отдельно для лучшего понимания. Специалистам в данной области техники будет понятно, что для обеспечения такой цифровой обработки сигналов может использоваться один или несколько процессоров, по отдельности или в сочетании с другими процессорами, рассмотренными в настоящем описании. Процессоры 62 ОБПФ предпочтительно будут обрабатывать соответствующие символы для осуществления в отношении них обратного преобразования Фурье. На выходе процессоров 62 ОБПФ обеспечиваются символы во временной области. Символы группируются во временной области в кадры, которые связываются с префиксом с помощью функционального блока 64 введения префиксов. Каждый полученный сигнал преобразуется с переносом его на более высокую промежуточную частоту и затем преобразуется в аналоговый сигнал с помощью соответствующих схем 66 повышения частоты (DUC) и цифроаналогового преобразования (D/A). Затем одновременно осуществляется модуляция полученными аналоговыми сигналами требуемой радиочастоты, усиление и передача через схемы 68 ВЧ-тракта и антенны 28. Следует отметить, что между поднесущими распределяются пилот-сигналы, известные мобильному терминалу 16, предполагаемому получателю информации. Мобильный терминал 16, который далее будет описан более подробно, будет использовать эти пилот-сигналы для оценки качества канала.
[0050] На фиг.6 иллюстрируется прием переданных сигналов мобильным терминалом 16, либо напрямую от базовой станции 14, либо через ретранслятор 15. После получения переданных сигналов каждой из антенн 40 мобильного терминала 16 эти сигналы демодулируются и усиливаются соответствующими схемами 70 ВЧ-тракта. В интересах краткости и ясности изложения на фиг.6 показан только один из двух приемных трактов. Схемы 72 аналого-цифрового преобразования (A/D) и преобразования (понижения) частоты осуществляют оцифровку и преобразование полученного аналогового сигнала для цифровой обработки. Полученный цифровой сигнал может использоваться схемами 74 автоматической регулировки усиления для управления усилением схем 70 ВЧ-тракта в зависимости от уровня принятого сигнала.
[0051] Сначала цифровой сигнал подается на вход функционального блока 76 синхронизации, который содержит функциональный блок 78 грубой синхронизации, обеспечивающий буферизацию нескольких символов OFDM и вычисление автокорреляционной функции двух последовательных символов OFDM. Полученный указатель времени, соответствующий максимуму вычисленной корреляции, задает временное окно для точной синхронизации, которое используется функциональным блоком 80 точной синхронизации для определения точного начального положения кадра на основе заголовков. Выходная информация функционального блока 80 точной синхронизации обеспечивает получение кадра функциональным блоком 84 выравнивания кадра. Надлежащее выравнивание кадра важно, чтобы последующая обработка с использованием БПФ обеспечивала точное преобразование из временной области в частотную область. Алгоритм точной синхронизации основан на корреляции между принятыми пилот-сигналами, содержащимися в заголовках, и локальной копией известной информации пилот-сигналов. После выравнивания кадра префикс символа OFDM удаляется функциональным блоком 86 удаления префиксов, и полученные совокупности символов направляются в функциональный блок 88 коррекции смещения частоты, которая осуществляет компенсацию системного сдвига частоты, связанного с отсутствием синхронизации местных генераторов передатчика и приемника. В предпочтительных вариантах функциональный блок 76 синхронизации содержит логическую схему 82 оценки сдвигов частоты и времени, которая использует заголовки для оценки влияния этих сдвигов на переданный сигнал и передает эти оценки в функциональный блок 88 коррекции для надлежащей обработки символов OFDM.
[0052] На этой стадии символы OFDM во временной области уже готовы для преобразования в частотную область с помощью функционального блока 90, использующего БПФ. В результате преобразования получают символы в частотной области, которые подаются на вход функционального блока 92 обработки. Функциональный блок 92 обработки обеспечивает извлечение распределенного пилот-сигнала с помощью схемы 94 извлечения распределенного пилот-сигнала, затем на основе извлеченного пилот-сигнала с помощью функционального блока 96 осуществляет оценку канала и обеспечивает частотные характеристики канала для всех поднесущих частот с использованием функционального блока 98 реконструкции канала. Чтобы определить частотную характеристику канала для каждой поднесущей частоты, пилот-сигнал представляет собой множество пилот-символов, распределенных по символам данных, передаваемым на OFDM-поднесущих, по известной схеме, как во временной, так и в частотной областях. В функциональном блоке 92 обработки осуществляется сравнение принятых пилот-символов с пилот-символами, рассчитанными для определенных поднесущих в определенных временных интервалах, для определения частотной характеристики канала для поднесущих, на которых были переданы эти пилот-символы. При этом осуществляется интерполяция для оценки частотной характеристики канала для большинства, если не для всех, из остающихся поднесущих частот, для которых не обеспечиваются пилот-символы. Действительные и интерполированные отклики канала используются для оценки общей частотной характеристики канала, которая включает отклики канала для большей части, если не для всех, поднесущих в OFDM-канале.
[0053] Символы в частотной области и информация реконструкции канала, которые получают из частотных характеристик канала для каждого тракта приема сигнала, подаются на вход STC-декодера 100, который осуществляет STC-декодирование в обоих приемных трактах для восстановления переданных символов. Реконструкция канала обеспечивает STC-декодер 100 информацией для коррекции частотной характеристики, достаточной для устранения искажений, вносимых каналом передачи, при обработке соответствующих символов в частотной области. В контексте настоящего изобретения ретрансляционная станция может действовать как другая базовая станция или как терминал.
[0054] Функциональный блок 102 обратного перемежения, логика работы которой соответствует логике работы функционального блока 58 перемежения символов передатчика, восстанавливает порядок следования извлеченных символов. Затем функциональный блок 104 обратного отображения осуществляет демодулирование или обратное отображение полученной последовательности символов. После этого функциональный блок 106 обратного перемежения бит, логика работы которого соответствует логике работы функционального блока 54 передатчика, осуществляющего перемежение бит, восстанавливает исходный порядок следования бит.После этого полученная последовательность бит обрабатывается функциональным блоком 108 обратной коррекции скорости передачи данных и подается на вход декодера 110 канала для восстановления скремблированных данных и контрольной суммы CRC. Соответственно, функциональный блок 112 удаляет контрольную сумму CRC, обычным образом проверяет скремблированные данные и подает их на функциональный блок 114 дескремблирования, который осуществляет дешифрование с использованием известного кода дескремблирования базовой станции для получения исходных данных 116.
[0055] Параллельно с восстановлением данных 116 определяется и передается на базовую станцию 14 индикатор CQI или по меньшей мере информация, достаточная для определения на базовой станции 14 индикатора CQI. Как уже отмечалось, величина индикатора CQI может определяться отношением мощности сигнала к помехе (SIR), a также степенью изменения частотной характеристики канала для различных поднесущих частот в полосе частот OFDM. Во втором случае для определения степени изменения отклика канала в полосе частот OFDM будет использоваться усиление канала для каждой поднесущей частоты для передачи информации, сравниваемой для различных поднесущих частот. Хотя существуют различные способы измерения степени изменения отклика канала, однако должен использоваться способ вычисления стандартного отклонения усиления канала для каждой поднесущей частоты в полосе частот OFDM, используемой для передачи данных.
[0056] В некоторых вариантах для передачи от мобильной станции 16 в восходящем направлении используется схема SC-FDMA (многостанционный доступ с разделением частот и одной несущей). SC-FDMA - это схема модуляции и многостанционного доступа, введенная для реализации стандартов радиоинтерфейса четвертого поколения (4G) широкополосной беспроводной связи 3GPP LTE в каналах восходящей связи и других аналогичных стандартов. На фиг.7А и 7В представлены блок-схемы, соответственно, передатчика и приемника SC-FDMA для конфигурации с одним входом и одним выходом (SISO) в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. В конфигурации SISO мобильные станции осуществляют передачу через одну антенну, и базовые станции и/или ретрансляционные станции осуществляют прием через одну антенну. На фиг.7А и 7В иллюстрируются основные стадии обработки сигналов, соответственно, в передатчике и приемнике для восходящей линии LTE SC-FDMA. Во всем процессе обработки при передаче и приеме сигналов SC-FDMA и OFDMA имеется несколько сходных моментов. Эти общие моменты OFDMA и SC-FDMA связаны с передающими схемами OFDMA и приемными схемами OFDMA, принципы работы которых будут понятны специалистам в данной области техники после ознакомления с настоящим описанием. Схема SC-FDMA четко отличается от схемы OFDMA предварительным кодированием ДПФ модулированных символов и соответствующим преобразованием ОДПФ демодулированных символов. В связи с этим предварительным кодированием модулирование поднесущих частот SC-FDMA не будет независимым, как в случае поднесущих OFDMA. В результате, отношение пиковых и средних мощностей (PAPR) для сигналов SC-FDMA ниже, чем для сигналов OFDMA. При низких величинах PAPR существенно улучшается эффективность использования мощности передатчика мобильного терминала.
[0057] На фиг.1-7 представлен конкретный пример системы связи, которая может использоваться для реализации в ней вариантов настоящего изобретения. Следует понимать, что варианты настоящего изобретения могут быть реализованы в системах связи, архитектура которых отличается от архитектуры этого конкретного примера, но при этом они работают в соответствии с реализацией вариантов, как это указывается в настоящем описании.
[0058] В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения ретрансляционная станция 15 способна участвовать в повторных передачах по нисходящей линии (например, в повторных передачах для DL HARQ) при работе в прозрачном режиме. Более конкретно, базовая станция 14 сконфигурирована для сигнализации повторной передачи информации на ретрансляционную станцию 15 по линии управления (в настоящем описании указывается как "линия сеть-ретранслятор"), которая может осуществляться в частотном диапазоне или вне частотного диапазона, перед осуществлением повторной передачи, так что ретрансляционная станция 15 может осуществлять повторную передачу одновременно с базовой станцией 14 (например, внутри одного и того же подкадра OFDMA).
[0059] На фиг.8 приведена блок-схема алгоритма для повторной передачи по нисходящему направлению, в которой участвует прозрачный ретранслятор, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Как показано на блок-схеме, на стадии 802 базовая станция (BS) получает от мобильной станции (MS) запрос на повторную передачу (например, отрицательное подтверждение HARQ NACK). На стадии 804 базовая станция определяет, что мобильная станция находится на границе или возле границы соты и потенциально для повторной передачи требуется участие прозрачной ретрансляционной станции (RS). На стадии 806 базовая станция планирует ресурсы для повторной передачи, и на стадии 808 передает информацию планирования для повторной передачи в ретранслятор по линии сеть-ретранслятор. Как описано ниже более подробно, в некоторых вариантах ресурсы для повторной передачи могут быть запланированы за один подкадр до повторной передачи. Следует отметить, что при участии ретранслятора в повторной передаче снижаются требования к планировщику по получению текущих изменений характеристик канала. На стадии 810 базовая станция осуществляет запланированную повторную передачу в мобильную станцию. На стадии 812 ретранслятор получает информацию о повторной передаче и на стадии 814 осуществляет запланированную передачу в мобильную станцию одновременно с базовой станцией и в том же частотном диапазоне.
[0060] На фиг.9 иллюстрируется схема повторной передачи в нисходящем направлении, в которой линия сеть-ретранслятор находится в частотном диапазоне; то есть, эта линия занимает тот же частотный диапазон F1, что и линия доступа сеть - мобильная станция. Как показано, узел NR в подкадре (n) получает информацию о повторной передаче от базовой станции (eNB) в частотной диапазоне F1, и в подкадре (n+1) ретранслятор (NR) осуществляет повторную передачу данных в пользовательское устройство UE одновременно с базовой станцией 14, причем обе эти передачи осуществляются в одном и том же частотном диапазоне F1. В этом случае линия сеть-ретранслятор может использовать некоторые зарезервированные ресурсы канала PDSCH или канала PDCCH. Может быть определен новый формат канала управления, например, может быть определен канал PDCCH группы мобильных станций, находящихся на границе соты.
[0061] На фиг.10А и 10В иллюстрируются схемы повторной передачи для DL HARQ, в которых линия сеть-ретранслятор находится вне частотного диапазона; то есть, линия сеть-ретранслятор и линия доступа сеть - мобильная станция занимают разные частотные диапазоны, F2 и F1, соответственно. В некоторых вариантах частотный диапазон F2, назначенный для линии сеть-ретранслятор, может быть выделенным частотным диапазоном. Например, в некоторых вариантах F2 может быть "новым" диапазоном, таким как диапазон 2,5 ГГц. Как можно видеть, узел NR получает сигналы от узла eNB и передает сигналы в пользовательское устройство в разных частотных диапазонах. В этом случае имеется два варианта. В первом варианте, который иллюстрируется на фиг.10А, узел eNB передает информацию канала PDCCH, относящуюся к повторной передаче HARQ, в подкадре (n), и узел NR осуществляет повторную передачу информации в пользовательское устройство UE в подкадре (n+1). Во втором варианте, который иллюстрируется на фиг.10В, узел eNB передает информацию канала PDCCH, относящуюся к повторной передаче HARQ, в подкадре (n), и узел NR осуществляет повторную передачу информации в пользовательское устройство UE в подкадре (n). При реализации второго варианта для канала PDCCH, относящегося к узлу NR, может быть назначен другой управляющий канал для обеспечения защитного интервала времени, достаточного для декодирования узлом NR информации его канала PDCCH, прежде чем должна быть передана информация соответствующего канала PDSCH.
[0062] Вышеописанные схемы обеспечивают возможность ретрансляционным станциям 15, работающим в прозрачном режиме, осуществлять повторные передачи по нисходящей линии в мобильные станции 16 одновременно с базовой станцией 14, в результате чего повышается надежность работы системы прозрачной ретрансляции и улучшаются ее функциональные характеристики.
[0063] Другие модификации будут очевидны специалистам в данной области техники, и поэтому объем изобретения определяется прилагаемой формулой.