СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ С ОХВАТОМ, КАК ЛИЦЕНЗИРОВАННОГО, ТАК И НЕЛИЦЕНЗИРОВАННОГО СПЕКТРОВ
SYSTEM AND METHOD FOR WIRELESS TRANSFER OF DATA WITH COVER OF LICENSED AND NON-LICENSED SPECTRUM

В данной заявке на патент заявлен приоритет по предварительной заявке США № 61/994,734, поданной 16 мая 2014 г. под названием "System and Method for Integrated Licensed–Unlicensed QoS-Driven Spectrum Access,” и не предварительной заявке США No. 14/669,333, поданной 26 марта, 2015, и под названием “System and Method for Communicating Wireless Transmissions Spanning both Licensed and Un-Licensed Spectrum”, которые тем самым представлены здесь по ссылке, как если бы они были полностью воспроизведены здесь.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в общем, относится к администрированию выделением ресурсов в сети, и в конкретных вариантах осуществления, к технологиям и механизмам для систем и способам для динамического выделения ресурсов в лицензированном и нелицензированном спектрах.
Уровень техники
Правительственные органы резервируют полосы беспроводного спектра для различного использования. Например, Федеральная комиссия по связи (FCC), Международный союз электросвязи (ITU) и другие контролирующие органы резервируют некоторые части спектра для лицензированных действий (например, радиопередач, телевизионных передач, спутниковых передач, мобильной передачи данных и т.д.), резервируя при этом другие части спектра для нелицензированных действий. Лицензированные спектры могут подвергаться законодательному регулированию, установленному законодательным контролирующим органом, а также рабочими протоколами, согласованными с общественными организациями и/или юридическими лицами, участвующими в лицензированной активности. Спектр, зарезервированный для нелицензированной передачи данных, также может представлять собой субъект правовой регуляции, установленный соответствующим правоустанавливающим органом, в частности, в отношении мощности передачи и совместно используемого доступа.
Сущность изобретения
Технические преимущества, в общем, достигаются в вариантах осуществления данного раскрытия, которые описывают системы и способы для беспроводной передачи данных с охватом, как лицензированного, так и нелицензированного спектров.
В соответствии с вариантом осуществления, предусмотрен способ, который способствует беспроводной передаче данных с охватом, как лицензированных, так и нелицензированных полос. В данном примере способ включает в себя: выбирают параметры конфигурации для передачи беспроводных сигналов с множеством полос, в соответствии с объединенным радиоинтерфейсом. Выбранные параметры конфигурации включают в себя первый набор параметров конфигурации для передачи беспроводных сигналов через первичную полосу, лицензированную для сотовой передачи данных, и второй набор параметров конфигурации для передачи беспроводных сигналов через дополнительную полосу, зарезервированную для нелицензированных передач данных. Способ дополнительно включает в себя: побуждают точку передачи выполнять беспроводную передачу через объединенный радиоинтерфейс, в соответствии с выбранными параметрами конфигураций. Части беспроводной передачи с охватом первичной полосы передают в соответствии с первым набором параметров конфигурации, и части беспроводной передачи с охватом дополнительной полосы, передают в соответствии со вторым набором параметров конфигурации. Также предусмотрено устройство для выполнения этого способа.
В соответствии с другим вариантом осуществления, предусмотрен способ для передачи сигнала с охватом лицензированной и нелицензированной полос. В данном примере способ включает в себя: устанавливают объединенный радиоинтерфейс между точкой передачи и одной или больше точками приема, и выполняют беспроводную передачу через объединенный радиоинтерфейс с охватом, по меньшей мере, части первичной полосы и, по меньшей мере, части дополнительной полосы. Первичная полоса лицензирована для сотовых операций, и дополнительная полоса зарезервирована для нелицензированной передачи данных. Также предусмотрено устройство для выполнения этого способа.
В соответствии с еще одним, другим вариантом осуществления, предусмотрен способ для работы многоспектрального приемника. В данном примере способ включает в себя: устанавливают объединенный радиоинтерфейс между точкой передачи и точкой приема, и принимают беспроводную передачу через объединенный радиоинтерфейс с охватом, по меньшей мере, части первичной полосы и, по меньшей мере, части дополнительной полосы. Первичная полоса лицензирована для сотовых операций, и дополнительная полоса зарезервирована для нелицензированной передачи данных. Также предусмотрено устройство для выполнения данного способа.
Краткое описание чертежей
Для более полного понимания настоящего раскрытия и его преимуществ далее сделана ссылка на следующее описание, которое следует рассматривать совместно с приложенными чертежами, на которых:
на фиг. 1 показана схема сети беспроводной передачи данных в соответствии с вариантом осуществления;
на фиг. 2 показана схема беспроводной сети в соответствии с вариантом осуществления, выполненная с возможностью транспортирования беспроводной передачи данных, охватывающей части как первичного, так и дополнительного спектров, через адаптивный радиоинтерфейс;
на фиг. 3 показана схема другой беспроводной сети в соответствии с вариантом осуществления, выполненной с возможностью транспортирования беспроводных передач, охватывающих части как первичных, так и дополнительных спектров, через адаптивный радиоинтерфейс;
на фиг. 4 показана схема еще одной другой беспроводной сети в соответствии с вариантом осуществления, выполненной с возможностью транспортирования беспроводных передач, охватывающих части, как первичных, так и дополнительных спектров, через адаптивный радиоинтерфейс;
на фиг. 5 показана блок-схема последовательности операций способа в соответствии с вариантом осуществления для беспроводной передачи по частям как первичной, так и дополнительной полос;
на фиг. 6 показана блок-схема последовательности операций в соответствии с вариантом осуществления способа приема беспроводной передачи по частям, как первичных, так и дополнительных полос;
на фиг. 7 показана схема другой беспроводной сети в соответствии с вариантом осуществления, выполненной с возможностью транспортирования беспроводных передач, охватывающих части, как первичных, так и дополнительных спектров, через адаптивный радиоинтерфейс;
на фиг. 8 показана блок-схема алгоритма в соответствии с вариантом осуществления для определения процента расширенного спектра, в котором следует выполнять разгрузку трафика;
показана схема в соответствии с вариантом осуществления объединенного радиоинтерфейса для поддержки беспроводных передач, охватывающих как и первичную, так и дополнительную полосы;
на фиг. 10 показана схема структуры фрейма в соответствии с вариантом осуществления;
на фиг. 11 показана блок-схема приемопередатчика в соответствии с вариантом осуществления;
на фиг. 12 показана схема вычислительной платформы в соответствии с вариантом осуществления; и
на фиг. 13 показана схема устройства передачи данных в соответствии с вариантом осуществления.
Соответствующие номерами и символы на разных чертежах, в общем, относятся к соответствующим частям, если только не указано другое. Фигуры вычерчены для ясной иллюстрации соответствующих аспектов вариантов осуществления и не обязательно представлены в масштабе.
Подробное описание вариантов осуществления
Ниже подробно описана подготовка и использование вариантов осуществления данного раскрытия. Следует понимать, однако, что концепции, раскрытые здесь, могут быть воплощены в широком разнообразии конкретных контекстов, и что конкретные варианты осуществления, описанные здесь, являются только иллюстративными и не используются для ограничения объема формулы изобретения. Кроме того, следует понимать, что различные изменения, замены и исправления могут быть выполнены здесь без выхода за пределы сущности и объема данного раскрытия, которые определены в приложенной формуле изобретения.
Множество протоколов беспроводной передачи данных, таких как усовершенствованный протокол программы долгосрочного развития (LTE) (LTE-A), работают исключительно в полосах частот, лицензированных для сотовой передачи данных, которые совместно называются “первичной полосой” в данном описании. Другие протоколы беспроводной передачи данных, такие как протокол Wi-Fi, работают исключительно в нелицензированной полосе, которая называется здесь “дополнительной полосой” в данном раскрытии. Термин “лицензированная полоса” может использоваться взаимозаменяемо с термином “первичная полоса”, и термин “нелицензированная полоса” может использоваться взаимозаменяемо с термином “дополнительная полоса”. Следует отметить, что полосы частот, лицензированные для сотовой передачи данных, могут изменяться время от времени, и термин “первичная полоса” относится к полосам частот, которые были повторно лицензированы для сотовой передачи данных после подачи данной заявки. Дополнительная полоса может включать в себя спектры, зарезервированные не с целью передачи данных, такие как промышленная, научная и медицинская (ISM) полоса. Протоколы передачи данных, работающие в первичной полосе, часто обеспечивают более надежную передачу данных, в то время как протоколы передачи данных, работающие в дополнительной полосе, часто выполнены с возможностью поддержки передачи данных с большой латентностью и большим объемом, хотя с меньшей надежностью.
Аспекты данного раскрытия направлены на технологии для выполнения беспроводной передачи данных через объединенный радиоинтерфейс, который охватывает части, как первичной полосы (например, лицензированного спектра), так и дополнительной полосы (например, нелицензированного спектра). В некоторых вариантах осуществления при беспроводной передаче данных с охватом, как лицензированного, так и нелицензированного спектра, переносят данные с разными форматами фрейма через соответствующие первичные и дополнительные полосы. Например, фреймы, передаваемые через первичную полосу, могут иметь другую структуру канала (например, другой размер, размещение, ориентацию и т.д.), чем фреймы, передаваемые через дополнительную полосу. В других вариантах осуществления при беспроводной передаче данных с охватом лицензированного и нелицензированного спектра используются разные схемы доступа через соответствующие первичные и дополнительные полосы. Например, абоненты могут получать доступ к запланированным или к разрешенным для использования ресурсам при передаче через первичную полосу, получая доступ на основе конфликтов или без разрешения к ресурсам, при передаче данных через дополнительную полосу. Следовательно, одна беспроводная передача может транспортировать данные через разрешенные ресурсы первичной полосы и через не разрешенные ресурсы дополнительной полосы. В других вариантах осуществления при беспроводной передаче с охватом лицензированного и нелицензированного спектра используются разные формы колебаний для транспортирования данных через соответствующие первичные и дополнительные полосы. Например, при беспроводной передаче может использоваться форма колебаний с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением (OFDM) для транспортирования данных через первичную полосу, путем использования формы колебаний с множеством несущих и банка фильтров (FBMC) для транспортирования данных через дополнительную полосу. В некоторых вариантах осуществления объединенные радиоинтерфейсы, выполненные с возможностью транспортировать беспроводную передачу данных через лицензированный и нелицензированный спектр, могут быть динамически сконфигурированы/переконфигурированы через инструкции программно-определенных радиосигналов (SDR). Например, контроллер может передавать сигналы с инструкцией SDR в точку передачи или точку приема для манипуляций с параметрами передачи, используемыми для передачи трафика через первичную полосу, дополнительную полосу, или обе из них. Эти и другие детали более подробно описаны ниже.
Используемый здесь термин “объединенный радиоинтерфейс” относится к радиоинтерфейсу, в котором совместно используется общее физическое соединение и соединение для управления доступом к среде (MAC), что может соответствовать интерфейсу, работающему в соответствии с общей технологией радиодоступа (RAT), такой как сотовая сеть радиодоступа (RAN) в системе LTE пятого поколения (5G). В некоторых вариантах осуществления объединенный радиоинтерфейс включает в себя, по меньшей мере, две конфигурации радиоинтерфейса, зависимые от типа спектра, включая в себя одну конфигурацию радиоинтерфейса для первичной полосы, лицензированной для сотовой передачи данных, и одну конфигурацию радиоинтерфейса для дополнительной полосы, зарезервированной для нелицензированной передачи данных.
На фиг. 1 представлена сеть 100 для передачи данных. Сеть 100 содержит базовую станцию 110, имеющую зону 101 обслуживания, множество мобильных устройств 120 и сеть 130 обратного соединения. Как показано, базовая станция 110 устанавливает соединения по восходящему каналу передачи данных (пунктирная линия) и/или нисходящему каналу передачи данных (пунктирная линия) с мобильными устройствами 120, которые используются для передачи данных из мобильных устройств 120 в базовую станцию 110 и наоборот. Данные, переносимые через соединения восходящего/нисходящего каналов передачи данных, могут включать в себя данные, передаваемые между мобильными устройствами 120, а также данные, передаваемые в/из дальнего конца (не показан), используя сеть 130 обратного соединения. Используемый здесь термин "базовая станция" относится к любому компоненту (или соединению компонентов), выполненному с возможностью предоставления беспроводного доступа к сети, такому как расширенная базовая станция (eNB), макросота, фемтосота, точка доступа Wi-Fi (AP) или другие устройства, выполненные с возможностью работы с беспроводными каналами передачи данных. Базовые станции могут обеспечивать беспроводный доступ в соответствии с одним или больше протоколами беспроводной передачи данных, например, протоколом долгосрочного развития, усовершенствованным LTE (LTE-A), высокоскоростным пакетным доступом (HSPA), Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac и т.д. Используемый здесь термин "мобильное устройство" относится к любому компоненту (или набору компонентов), выполненному с возможностью установления беспроводного соединения с базовой станцией, такому как оборудование пользователя (UE), мобильная станция (STA) и другие устройства, выполненные с возможностью беспроводной передачи данных. В некоторых вариантах осуществления сеть 100 может содержать различные другие беспроводные устройства, такие как устройства релейной передачи, узлы низкой мощности и т.д.
Аспекты данного раскрытия направлены на объединенный радиоинтерфейс между точкой передачи и точкой приема, который выполнен с возможностью транспортирования беспроводной передачи данных с охватом частей, как первичного, так и дополнительного спектров. Объединенный радиоинтерфейс может продолжаться от точки передачи до одной точки приема, или от точки передачи до множества точек приема. В одном примере устанавливается адаптивный интерфейс между базовой станцией и оборудованием пользователя. На фиг. 2 иллюстрируется беспроводная сеть 200, в соответствии с вариантом осуществления, выполненная с возможностью беспроводной передачи данных с охватом частей, как первичного, так и дополнительного спектров. Как показано, беспроводная сеть 200 содержит базовую станцию 210, оборудование 230 пользователя (UE) и контроллер 260. Объединенный радиоинтерфейс 213 установлен между базовой станцией 210 и UE 230 и выполнен с возможностью переноса беспроводной передачи 290 данных, которая охватывает, по меньшей мере, часть первичной полосы и часть дополнительной полосы. В одном варианте осуществления беспроводная передача 290 данных представляет собой сигнал нисходящего канала передачи, передаваемый из базовой станции 210 в UE 230. В другом варианте осуществления беспроводная передача 290 данных представляет собой сигнал восходящего канала передачи, передаваемый от UE 230 в базовую станцию 210. Беспроводная передача 290 данных также может иметь разные форматы/характеристики передачи. Например, беспроводная передача 290 может представлять собой одноадресную передачу данных, многоадресную передачу данных или широковещательную передачу данных. В качестве другого примера, беспроводная передача данных может включать в себя сигналы на одном уровне и/или сигналы на множестве уровней, передаваемые из одной антенны или из множества антенн, например, передачи данных одного пользователя (SU) с множеством входов - множеством выходов (MIMO), передачи данных множеством пользователей (MIMO) и т.д.
Контроллер 260 может представлять собой объект в плоскости управления, выполненный с возможностью управления или для того, чтобы способствовать многополосным передачам через объединенный радиоинтерфейс 213. Например, контроллер 260 может представлять собой планировщик, выполненный с возможностью статически, полустатически или динамически планировать трафик через объединенный радиоинтерфейс 213. В качестве другого примера, контроллер 260 может представлять собой контроллер инжиниринга трафика (TE), выполненный с возможностью статически, полустатически или динамически описывать политики базовой станции 210 и/или UE 230. В качестве еще одного примера, контроллер 260 может быть выполнен с возможностью динамически реконфигурировать объединенный радиоинтерфейс 213, путем передачи сигналов с инструкциями SDR в базовую станцию 210 и/или в UE 230. В одном варианте осуществления контроллер 260 передает сигналов с инструкциями SDR, которые конфигурируют объединенный радиоинтерфейс для транспортирования трафика через соответствующие первичные и дополнительные полосы, в соответствии с разными параметрами передачи, например, разными форматами фрейма, разными формами колебаний, разными схемами доступа и т.д.
Контроллер 260 может планировать трафик, имеющий детерминистические ограничения QoS, через первичную полосу и может планировать трафик, имеющий статистические ограничения QoS, через дополнительную полосу, когда дополнительная полоса выполнена с возможностью удовлетворения статистических ограничений QoS трафика. Как описано здесь, “детерминистическое ограничение QoS” требует, чтобы каждый пакет в потоке трафика был передан так, чтобы удовлетворялось требование к QoS, в то время как “статистическое ограничение QoS” может удовлетворяться, даже если некоторые пакеты (например, часть всех пакетов) будут переданы таким образом, что нарушается требование к QoS. Например, детерминистическое требование к латентности удовлетворяется, когда каждый пакет в потоке передают в пределах определенной границы задержки. И, наоборот, статистическое требование к латентности может удовлетворяться, когда определенный процент пакетов передают в пределах определенной границы задержки.
Адаптивные интерфейсы, в соответствии с вариантом осуществления, также могут быть установлены между станцией релейной передачи и другим устройством, например, базовой станцией, UE, другой релейной станцией и т.д. На фиг. 3 иллюстрируется другой вариант осуществления беспроводной сети 300, выполненной с возможностью беспроводной передачи данных, с охватом частей, как первичного, так и дополнительного спектров. Как показано, беспроводная сеть 300 содержит базовую станцию 310, станцию 320 релейной передачи, UE 330 и контроллер 360. Радиоинтерфейсы 312, 323 установлены между станцией 320 релейной передачи и базовой станцией 310, и между станцией 320 релейной передачи и UE 330, соответственно. Один или оба из радиоинтерфейсов 312, 323 могут представлять собой объединенный радиоинтерфейс, выполненный с возможностью выполнения беспроводных передач 390 с охватом, как первичной полосы, так и дополнительной полосы. Контроллер 360 может быть выполнен аналогично контроллеру 260. Например, контроллер 360 может планировать трафик через радиоинтерфейс 312 и/или радиоинтерфейс 323. В качестве другого примера, контроллер 360 может передавать инструкции сигналов SDN для динамического реконфигурирования радиоинтерфейса 312 и/или радиоинтерфейса 323.
Адаптивные интерфейсы, в соответствии с вариантом осуществления также могут быть установлены между парой UE, например, как прямой интерфейс из устройства в устройство (D2D). На фиг. 4 иллюстрируется еще один вариант осуществления беспроводной сети 400, выполненной с возможностью беспроводной передачи данных, с охватом частей, как первичных, так и дополнительных полос. Как показано, беспроводная сеть 400 содержит оборудование 430, 440 пользователя (UE), которые соединены через радиоинтерфейс 434. Радиоинтерфейс 434 выполнен с возможностью переноса беспроводной передачи 490, которая охватывает части, как первичной полосы, так и дополнительной полосы. Для специалистов обычного уровня в данной области техники будет понятно, что радиоинтерфейсы 213, 312, 323 и 434 представляют только некоторые из типов беспроводного соединения, которые могут быть выполнены с возможностью транспортирования беспроводной передачи в соответствии с вариантом осуществления с охватом, как первичных, так и дополнительных полос. Например, интерфейсы беспроводной объединительной сети, продолжающиеся между точками доступа к сети, могут быть выполнены с возможностью транспортировать беспроводную передачу с охватом, как первичных, так и дополнительных полос.
Аспекты данного раскрытия направлены на способы для беспроводной передачи данных, которые охватывают, как и первичные, так и дополнительные полосы. На фиг. 5 иллюстрируется способ 500 в соответствии с вариантом осуществления для выполнения беспроводной передачи данных с охватом частей, как первичной, так и дополнительной полос, как может быть выполнено в точке передачи. Как показано, способ 500 в соответствии с вариантом осуществления начинается на этапе 510, на котором точка передачи устанавливает радиоинтерфейс с точкой приема. Используемый здесь термин “точка передачи” относится к любому устройству, выполненному с возможностью излучать беспроводную передачу (например, базовой станции, станции релейной передачи, мобильной станции и т.д.), и термин “точка приема” относится к любому устройству, выполненному с возможностью приема беспроводной передачи данных, например, базовой станции, станции релейной передачи, мобильной станции и т.д.
Радиоинтерфейс может быть установлен через протокол установления соединения. В варианте осуществления радиоинтерфейс, по меньшей мере, частично устанавливают в соответствии с программно-определенными инструкциями радиосигналов управления (SDR). Инструкции сигналов управления SDR могут быть переданы из точки передачи некоторой третьей стороной, например, контроллером и т.д. В одном варианте осуществления радиоинтерфейс устанавливается динамически в соответствии с инструкциями передачи сигналов SDR для транспортирования трафика через первичную полосу, используя первый набор параметров, и для транспортирования трафика через дополнительную полосу, используя второй набор параметров. Второй набор параметров может отличаться от первого набора параметров. Например, инструкции SDR могут устанавливать, что трафик должен транспортироваться с использованием разных форм колебаний через соответствующие первичные и дополнительные полосы. В качестве другого примера, инструкции SDR могут устанавливать, что трафик должен транспортироваться с использованием разных форматов фрейма через соответствующие первичные и дополнительные полосы.
После установления радиоинтерфейса, способ 500 переходит на этап 520, где точка передачи выполняет беспроводную передачу через радиоинтерфейс и охватывает части, как первичной полосы, так и дополнительной полосы. В варианте осуществления беспроводная передача мультиплексирует один поток трафика через первичную полосу и дополнительную полосу. Части потока трафика, транспортируемого через соответствующие первичную и дополнительную полосы, могут быть взаимно исключающими таким образом, что данные, переносимые в одной части, исключены из других данных, и наоборот. В качестве альтернативы, части потока трафика, транспортируемого через соответствующие первичную и дополнительную полосы, могут иметь, по меньшей мере, некоторые общие части, таким образом, что существует, по меньшей мере, определенная степень избыточности между соответствующими частями потока трафика. В еще одной, другой альтернативе, одна из частей потока трафика может переносить информационные биты, соответствующие данным (например, мультимедийный поток и т.д.) в потоке трафика, в то время как другая часть потока трафика может переносить биты четности, соответствующие этим информационным битам.
На фиг. 6 иллюстрируется способ 600, в соответствии с вариантом осуществления для приема частей беспроводных передаваемых данных, охватывающих, как первичную полосу, так и дополнительную полосу, как может быть выполнено в точке приема. Как показано, способ 600, в соответствии с вариантом осуществления, начинается на этапе 610, где точка приема устанавливает радиоинтерфейс с точкой передачи. Далее способ 600 переходит на этап 620, где точка приема принимает беспроводную передачу через радиоинтерфейсы, которые охватывают части, как первичной полосы, так и дополнительной полосы. Беспроводная передача, выполняемая на этапе 620, может быть аналогична беспроводной передаче, передаваемой на этапе 520.
В некоторых вариантах осуществления объединенный радиоинтерфейс продолжается от точки передачи до множества точек приема. На фиг. 7 иллюстрируется беспроводная сеть 700, в соответствии с вариантом осуществления, выполненная с возможностью беспроводной передачи с охватом частей, как первичного, так и дополнительного спектров. Как показано, беспроводная сеть 700 включает в себя точку 710 передачи и множество точек 730-738 приема. Объединенный радиоинтерфейс 713 устанавливается между точкой 710 передачи и множеством точек 730-738 приема. Объединенный радиоинтерфейс 713 выполнен с возможностью переноса беспроводной передачи 790 данных, которая охватывает, по меньшей мере, часть первичной полосы и часть дополнительной полосы. В некоторых вариантах осуществления части беспроводной передачи 790 с охватом разных полос передают в разные поднаборы точек 730-738 приема. Поднаборы точек приема могут включать в себя, по меньшей мере, одну общую точку приема, например, точку приема, которая принимает части сигнала, передаваемого через обе полосы. Например, часть беспроводной передачи 790 данных с охватом первичной полосы может быть передана в поднабор точек приема, который включает в себя точку 730 приема и точку 732 приема, в то время как часть беспроводной передачи 790 данных с охватом дополнительной полосы может быть передана в поднабор точек приема, который включает в себя точку 732 приема и точку 738 приема. В таком примере точка 732 приема может принимать части беспроводной передачи 790 данных с охватом, как первичной, так и дополнительной полос. В качестве альтернативы, поднаборы точек приема могут быть взаимно исключающими. Например, часть беспроводной передачи 790 данных с охватом первичной полосы может быть передана в поднабор точек приема, который включает в себя точку 730 приема и точку 732 приема, в то время как часть беспроводной передачи 790 данных с охватом дополнительной полосы может быть передана в точку 738 приема.
В некоторых вариантах осуществления беспроводные сети могут создавать наборы спектров (лицензированных и нелицензированных) и могут управлять трафиком через эти наборы в соответствии с возможностями и надежностью сети. Трафик в лицензированных и нелицензированных наборах может быть передан, используя разные формы колебаний, выбранные в соответствии с характеристиками частотных полос и проектируемым трафиком в каждой полосе.
Маршрутизация может быть выполнена с учетом того, что нелицензированный спектр может быть менее надежным, чем лицензированный спектр. Например, нелицензированный спектр может включать в себя взаимные помехи, вызванные бытовыми устройствами, такими как микроволновые печи. В качестве другого примера, нелицензированный спектр может включать в себя интерфейс intrа-RAT от абонентов, использующих технологии радиодоступа 5G и/или интерфейс inter-RAT от абонента, использующего другие технологии радиодоступа, например, Wi-Fi и т.д.
Аспекты данного раскрытия предусматривают системы и способы для выполнения беспроводной передачи, которые охватывают, как лицензированные и нелицензированные полосы спектра, через объединенный радиоинтерфейс (AI), такой как следующее поколение или 5-е поколение радиоинтерфейса. Аспекты данного раскрытия позволяют увеличить общую пропускную способность системы, также удовлетворяя специфичным для приложения требованиям к качеству услуги (QoS). Аспекты данного раскрытия расширяют беспроводные сети на нелицензированный спектр для улучшения пропускной способности сети. Аспекты данного раскрытия обеспечивают технологии динамического переключения между лицензированным и нелицензированным спектром; гибкое балансирование нагрузки между спектрами; минимальные взаимные помехи через лицензированный спектр; и уменьшение потребностей в лицензированном спектре. Лицензированный спектр, также называемый первичной полосой и/или основной полосой/спектром, может использоваться для трафика с высоким приоритетом и трафика с детерминистическими требованиями к QoS. Он может использоваться, как запасной спектр (например, на основе потребностей) для трафика, имеющего статистические требования к QoS. Нелицензированный спектр, также называемый дополнительной полосой и/или дополнительной полосой/спектром, может использоваться для разгрузки трафика, и в некоторых вариантах осуществления может использоваться для трафика на условиях наилучших усилий и трафик со статистическим требованием к QoS.
На фиг. 8 иллюстрируется вариант осуществления объединенного радиоинтерфейса для поддержки беспроводной передачи данных, охватывающей, как первичную, так и дополнительную полосы. Первичная полоса может использоваться для трафика с более высоким приоритетом, такого как сигналы управления, службы неотложного реагирования, безопасность, доступ к сети, широковещательная передача данных, синхронизированные каналы и трафик с детерминистическими требованиями к QoS. Нелицензированный спектр может использоваться в нужное время с целью разгрузки трафика и для трафика на основе принципа наилучших усилий (устойчивого к задержкам) (например, загрузка содержания, такого как кинофильмы, фотографии и музыка), а также для трафика со статистическими требованиями к QoS. Сетевые элементы могут динамически переключать трафик между первичной и дополнительной полосами для удовлетворения требований к QoS на основе трафика и/или специфичных для приложения. Это обеспечивает расширение/сужение спектра с учетом нагрузки.
В варианте осуществления дополнительный спектр используется для различных задач, таких как трафик разгрузки данных из первичной полосы и для адаптивного расширения-сужения спектра на основе требований с учетом нагрузки. Следует отметить, что, поскольку используются различные полосы спектра, различные радиоинтерфейсы (AI) могут использоваться для первичной и дополнительной полос. В качестве альтернативы, один и тот же радиоинтерфейс может использоваться для переноса передаваемых данных, с охватом, как первичной, так и дополнительной полос. В варианте осуществления зависящий от типа спектра SoftAI обеспечивает разные параметры передачи (например, конструкции на основе физического уровня (PHY)) для первичной полосы и дополнительной полосы. Это может обеспечить возможность использования разных форм колебаний, разных схем доступа, структуры фрейма, канализации и т.д. Объединенная схема администрирования радиоресурсами (RRM) на основе ассоциации виртуального ресурса (V-RА) может использоваться для определения потребности в нелицензированном спектре с учетом взаимодействия точки передачи (TP) и взаимодействия UE. Механизм отслеживания индикатора ключевых характеристик (KPI) для операции возврата к лицензированному спектру может быть добавлен для обеспечения удовлетворения требований к QoS.
На фиг. 9 иллюстрируется блок-схема алгоритма варианта осуществления для определения процента расширенного спектра, в котором следует выполнять разгрузку трафика. Процент дополнительной полосы, используемой для разгрузки лицензированного трафика может гибко и динамически регулироваться с учетом равнодоступности к сетевым ресурсам, например, для уменьшения влияния на другие существующие системы, на основе факторов, таких как средняя нагрузка трафика в нелицензированных полосах, условия в канале для лицензированного и нелицензированного спектров, и требований к QoS лицензированного трафика, таких как минимальная скорость, чувствительность к задержке, приоритет и другие.
Зондирование спектра может использоваться для идентификации неиспользуемых частей нелицензированного спектра, который предназначен для использования в нужное время для разгрузки трафика. OFDM представляет собой наиболее часто используемую форму колебаний множества несущих, но известно, что в нем присутствует большое количество боковых лепестков за пределами полосы в его плотности спектральной мощности. Это может привести к проблемам с взаимными помехами в соседних каналах для существующих систем и требованию использования защитных полос. В качестве альтернативы, динамический доступ к дополнительной полосе может потребовать использования более ограниченной по спектру и масштабируемой форме колебаний в основной полосе пропускания.
Фильтрация может использоваться для уменьшения излучения за пределами полосы OFDM. Отфильтрованный OFDM (F-OFDM) с адаптивными фильтрами, динамически разработанными для конкретных фрагментов частоты, может представлять собой более спектрально эффективную и масштабируемую форму колебаний для динамического доступа к фрагментам с разрывами нелицензированного спектра.
OFDM/OQAM представляет собой форму колебаний с множеством несущих с банком фильтров (FBMC), которые имеют большее спектральное наполнение, чем форма колебаний OFDM (не требуется защитная полоса или циклический префикс) и также предлагает большую гибкость в средах с динамическим совместным использованием спектра, таких как нелицензированный спектр, и может предлагать лучшие характеристики, чем F-OFDM за счет большей сложности и большей латентности.
Аспекты данного раскрытия направлены на систему с множеством несущих, зависящих от типа спектра, в которой комбинируется использование проверенной формы колебаний с множеством несущих, таких как OFDM в первичной полосе и/или формы колебаний, которая в большей степени пригодна для сред с динамическим совместным использованием спектра, таких как формы колебаний F-OFDM или FBMC в дополнительной полосе.
Для доступа к спектру в расширенном нелицензированном спектре может потребоваться соблюдать определенные законодательные постановления в некоторых регионах, такие, как законодательное постановление типа использования прослушивания перед передачей (LBT). Адаптивная и гибкая структура фрейма в дополнительной полосе может быть приспособлена к законодательным ограничениям, таким как механизм LBT, а также может обеспечить возможность передачи измерительного канала и канала синхронизации. В одном варианте осуществления структура фрейма в нелицензированном спектре, где длительность времени для доступа без конфликтов и доступа на основе конфликтов можно регулировать в соответствии с периодическими результатами измерений в канале, может быть установлена, как представлено на фиг. 10.
Запланированный доступ на основе разрешения может использоваться в первичной полосе, в то время как доступ на основе конфликтов может использоваться в дополнительной полосе. Использование доступа на основе конфликтов в дополнительной полосе может позволить совместно использовать спектр с существующими системами. В варианте осуществления могут быть определены два уровня конфликтов. Первый представляет собой конфликт между технологиями радиодоступа (RAT), в то время как второй представляет собой конфликт внутри RAT. В случае конфликта между RAT конфликт происходит между разными объектами технологиями радиодоступа, используя дополнительную полосу (например, между 5G RAT и другими RAT). В случае конфликта внутри RAT конфликт происходит между объектами аналогичных технологий (например, объектами сети 5G с трафиком на основе наилучших усилий от одного оператора или принадлежащими разным операторам).
На фиг. 11 иллюстрируется вариант осуществления приемопередатчика 5G, выполненного с возможностью беспроводной передачи через первичный и дополнительный спектры. В этом примере приемопередатчик 5G включает в себя приемопередатчик OFDM, который выполнен с возможностью передачи и приема беспроводных сигналов через первичный спектр, и цепь приемопередатчика F-OFDM, выполненную с возможностью передачи и приема беспроводных сигналов через дополнительный спектр. В варианте осуществления специально разработанный протокол MAC для эффективного использования дополнительной полосы и правильной обработки двух уровней конфликтов в дополнительной полосе. Это может обеспечить возможность использования определенной формы процедуры случайного доступа LBT, центральный объект может определять, следует ли для 5G RAT использовать дополнительную полосу на основе средней нагрузки трафика в нелицензированном спектре. Когда определяют, что нелицензированная полоса незначительно загружена, центральный объект может адаптивно увеличить вероятность для доступ 5G RAT нелицензированного спектра и наоборот. Такой центральный объект может использовать либо запланированный доступ или доступ на основе конфликтов для администрирования конфликта внутри RAT.
Централизованный контроллер может использоваться для выбора, какой спектр следует использовать в каком UE, в зависимости от сценария приложения, типа трафика, QoS и требований к безопасности. В качестве альтернативы, правила и условия должны быть переданы в UE для обеспечения для UE возможности участвовать в процессе принятия решения, например, путем передачи информации обратной связи в централизованный контроллер, такой как его осведомленность об уровнях взаимных помех по дополнительным полосам и/или присутствие присутствующих поблизости, создающих взаимные помехи RAT.
В одном примерном сценарии данные с высоким QoS, такие как голосовые данные, специфичные для оператора услуги или носители данных с высокой защитой могут быть переданы через обычный лицензированный спектр для обеспечения удовлетворения требований к QoS. В то же время, эластичный трафик, например, на основе оптимальной работы или носители данных, устойчивые к задержке, могут быть переданы через нелицензированный (и менее надежный) спектр. Централизованный контроллер может непрерывно или периодически измерять QoS, предлагаемый в нелицензированной полосе, и динамически переключать UE и трафик обратно на лицензированный спектр всякий раз, когда ожидаемое значение QoS не может быть гарантировано. Механизм возврата может использоваться для гарантирования того, что всякий раз, когда требования к QoS не могут быт выполнены в нелицензированном спектре, будет выполнен возврат в лицензированный спектр.
i
i
i
i
Предположим, что UE имеет периодический трафик с характеристиками QoS, которые захватывают по трем параметрам (γ, δ, ε), где γ представляет собой частоту прибытия пакетов, δ представляет собой максимальную допустимую флуктуацию (разница между временем отправки 2 последовательных пакетов и временем прибытия 2 последовательных пакетов), и ε представляет собой допустимую вероятность нарушений из-за флуктуаций.
i
i
Для UE с детерминистическим значением QoS гарантируется, что ε равно нулю. Поскольку отсутствует запас для нарушений из-за флуктуаций в этом случае, тогда централизованный контроллер назначает UE с детерминистическим QoS использовать лицензированный спектр. Для достижения такого эффективного использования спектральных ресурсов, централизованный контроллер может назначать ресурсы нелицензированного спектра для UE со статистическими требованиями к QoS. Нелицензированный спектр может быть ненадежным, поэтому, его ресурсы отличаются определенной частотой блокирования q. Централизованный контроллер может отслеживать среднюю частоту блокирования в нелицензированном спектре и может на основе этих характеристик назначать для UE со статистическим QoS использование нелицензированного спектра до тех пор, пока QoS находится в пределах допустимых уровней, например, q < ε.
Для специалиста в данной области техники будет понятно, что существующие решения не обеспечивают решение, которое позволяет получить интегрированный способ доступа к спектру, в котором эффективно используются, как и лицензированная, так и нелицензированная полосы спектра, используя унифицированный радиоинтерфейс, одновременно с этим, обеспечивая максимальную общую пропускную способность системы и удовлетворение ограничений QoS для различных типов трафика (например, эластичный в отличие от неэластичного трафика). В описанном выше решении может использоваться преимущество характеристики специфичного для приложения QoS для эффективного использования, как лицензированного и нелицензированного спектра, для расширения характеристики сети радиодоступа 5G.
На фиг. 12 представлена блок-схема системы обработки, которая может использоваться для воплощения раскрытых здесь устройства и способов. В конкретных устройствах могут использоваться все представленные компоненты, или только поднаборы компонентов, и уровни интеграции могут изменяться от устройства к устройству. Кроме того, устройство может содержать множество экземпляров компонентов, таких как множество модулей обработки, процессоров, запоминающих устройств, передатчиков, приемников и т.д. Система обработки может содержать модуль обработки, в котором установлено одно или больше устройств ввода/вывода, таких как громкоговоритель, микрофон, мышь, сенсорный экран, кнопочная панель, клавиатура, принтер, дисплей и т.п. Модуль обработки может включать в себя центральное процессорное устройство (CPU), запоминающее устройство, устройство-накопитель большой емкости, видеоадаптер и интерфейс I/O, соединенный с шиной.
Шина может представлять собой один или больше из любого типа нескольких архитектур шины, включая в себя шину памяти или контроллер памяти, периферийную шину, видеошину и т.п. CPU может содержать любой тип электронного процессора данных. Запоминающее устройство может содержать любой тип системной памяти, такой как статическое оперативное запоминающее устройство (SRAM), динамическое оперативное запоминающее устройство (DRAM), синхронное DRAM (SDRAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), их комбинацию и т.п. В варианте осуществления запоминающее устройство может включать в себя ROM, которое используется при загрузке системы, и DRAM для сохранения программы и данных, которые используются при выполнении программ.
Устройство накопитель большой емкости может содержать любой тип устройства накопителя, выполненный с возможностью сохранения данных, программ и другой информации и для обеспечения возможности доступа к этим данным, программам и другой информации через шину. Устройство накопитель большой емкости может содержать, например, одно из твердотельного привода, привода жесткого диска, привода магнитного диска, привода оптического диска и т.п.
Видеоадаптер и I/O интерфейс обеспечивают интерфейсы для соединения внешних устройств ввода и вывода с модулем обработки. Как представлено, примеры устройств ввода и вывода включают в себя дисплей, соединенный с видеоадаптером, и мышь/клавиатуру/принтер, соединенные с интерфейсом I/O. Другие устройства могут быть соединены с модулем обработки, и могут использоваться дополнительные, или меньшее количество карт интерфейса. Например, последовательный интерфейс, такой как универсальная последовательная шина (USB) (не показана) может использоваться для обеспечения интерфейса для принтера.
Модуль обработки также включает в себя один или больше из сетевых интерфейсов, которые могут содержать проводные соединения, такие как кабель Ethernet и т.п., и/или беспроводные соединения, для доступа к узлам разных сетей. Сетевой интерфейс позволяет модулю обработки связываться с удаленными модулями через сети. Например, сетевой интерфейс может обеспечивать беспроводную передачу данных через одну или больше из антенн передатчика/передающих антенн и одну или больше антенн приемников/приемных антенн. В варианте осуществления модуль обработки соединен с локальной вычислительной сетью или глобальной вычислительной сетью для обработки данных и обмена данными с удаленными устройствами, такими как другие модули обработки, Интернет, удаленные объекты накопителей и т.п.
На фиг. 13 иллюстрируется блок-схема варианта осуществления устройства 1300 передачи данных, которое может быть эквивалентным одному или больше устройствам (например, UE, NB и т.д.) описанным выше. Устройство 1100 передачи данных может включать в себя процессор 1104, запоминающее устройство 1306 и множество интерфейсов 1310, 1312, 1314, которые могут быть (или которые могут не быть) размещены, как показано на фиг. 13. Процессор 1304 может представлять собой любой компонент, выполненный с возможностью выполнения расчетов и/или других задач, связанных с обработкой, и запоминающее устройство 1106 может представлять собой любой компонент, выполненный с возможностью сохранения программ и/или инструкций для процессора 1304. Интерфейсы 1210, 1212, 1214 могут представлять собой любой компонент или набор компонентов, которые позволяют для устройства 1300 передачи данных выполнять передачу данных, используя сотовый сигнал, и могут использоваться для приема и/или передачи информации через сотовое соединение в сотовой сети.
Хотя описание было подробно представлено выше, следует понимать, что различные изменения, замены и модификации могут быть выполнены без выхода за пределы сущности и объема данного раскрытия, как определено в приложенной формуле изобретения. Кроме того, объем раскрытия не должен быть ограничен конкретными вариантами осуществления, описанными здесь, поскольку для специалиста обычного уровня в данной области техники будет понятно из данного раскрытия, что обработка, устройства, производство, составы веществ, средства, способы или этапы, существующие в настоящее время или которые будут разработаны в будущем, могут выполнять, по существу, ту же функцию или достигать, по существу, того же результата, что и соответствующие варианты осуществления, описанные здесь. В соответствии с этим, приложенная формула изобретения предназначена для включения в свой объем такой обработки, устройств, производства, составов веществ, средств, способов или этапов.