РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ПРЕАМБУЛЫ
ALLOCATION OF PREAMBLE SEQUENCES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к распределению последовательностей преамбулы для процедуры доступа в мобильной системе связи. В частности, изобретение относится к распределению последовательностей преамбулы для произвольного доступа к E-UTRAN (развитая сеть наземного радиодоступа UMTS (универсальная мобильная телекоммуникационная система)).
Уровень техники
Процедура произвольного доступа в E-UTRAN напоминает аналогичную в WCDMA (широкополосный множественный доступ с кодовым разделением). На первом этапе, в обеих системах, пользовательское оборудование (UE) передает преамбулу в интервал времени для доступа. Для выбора при передаче UE преамбулы определяют несколько разных последовательностей преамбулы. Для E-UTRAN выбраны так называемые последовательности Задова-Чу. Длина последовательности составляет 839 выборок, что означает доступность 838 корневых последовательностей. В зависимости от диапазона соты, вносящего неопределенность времени задержки, из корневой последовательности можно получить до 64 циклически сдвинутых последовательностей.
В системе FDD (дуплексной связи с частотным разделением) E-UTRAN для каждой соты выделяется 64 последовательности преамбулы. Для минимизирования системной информации для UE соты передаются только указатель корневой последовательности u0, шаг циклического сдвига Ncs и параметр мобильности. UE формируют полный набор из 64 последовательностей, определяя доступные циклические сдвиги последовательности u0 и продолжая со следующих корневых последовательностей, пока не будут собраны 64 последовательности.
Эта система распределения выбираемых последовательностей означает, что необходимо определить порядок корневых последовательностей. Порядок необходимо выбирать с учетом двух обстоятельств.
Во-первых, на основании указателя корневой последовательности, изменяется кубическая метрика (CM) последовательностей. CM важна, поскольку определяет необходимое для достижения определенного уровня интерференции на соседних каналах снижение мощности при рассмотрении использования типичного нелинейного передатчика UE. В том случае если CM высока, UE не может передавать на столь высокой основной мощности, как в случае низкой CM. Это означает, что покрытие (т.е. поддерживаемый радиус соты) изменяется в зависимости от корневой последовательности. Таким образом, предпочтительно, чтобы порядок корневых последовательностей по CM был выбран таким образом, чтобы последовательные корневые последовательности (которые распределены одной соте) поддерживали бы примерно один размер соты.
Во-вторых, необходимо учитывать, что так называемая схема ограничения последовательности может полностью воспрепятствовать использованию корневой последовательности или, как минимум, части ее циклических сдвигов. Схема ограничения необходима из-за специальных свойств последовательностей Задова-Чу, проявляющихся при больших сдвигах частот, и схему также применяют в сотах, где UE движутся с высокой скоростью. В дальнейшем такие соты будут называться сотами высокой мобильности, а другие соты, где ограничения не применяются, - сотами низкой мобильности. Параметр мобильности системной информации указывает на то, используются ли ограничения. Ограничения определяют максимальный поддерживаемый размер соты для каждой корневой последовательности. Если последовательности упорядочены в соответствии с максимальным поддерживаемым размером соты высокой мобильности, использование последовательностей можно оптимизировать в присутствии сот высокой и низкой мобильности: те корневые последовательности, которые недоступны в сотах высокой мобильности определенного размера, формируют последовательный набор последовательностей, которые можно эффективно выделять сотам низкой мобильности.
Две системы упорядочивания, по CM и по максимальному размеру соты высокой мобильности, конфликтуют друг с другом: последовательности с практически равной CM могут поддерживать соты высокой мобильности совершенно разного размера.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение ставит своей целью достижение более эффективного распределения последовательностей, где учитываются оба критерия упорядочения последовательностей.
В соответствии с изобретением это достигается устройствами и способами, как описано в приложенной формуле изобретения. Изобретение можно также реализовать в виде компьютерного программного продукта.
В соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения предлагается распределение последовательностей циклическим образом. Это позволяет более гибкое распределение последовательностей, которое - на основании упорядочивания последовательностей и схемы распределения - может привести к более высокому фактору повторного использования, т.е. дополнительному набору преамбул для распределения в сети.
Дополнительно, упрощается реализация UE, поскольку исключается возможность ошибки, когда UE потребует последовательность, следующую за 838.
В соответствии с другим примерным вариантом осуществления изобретения предлагается схема упорядочивания корневых последовательностей, содержащая этапы: (1) разделения последовательностей на две группы в соответствии с CM, (2) сегментирования последовательностей в обеих группах в соответствии с поддерживаемым размером сот высокой мобильности, или сегментирования только групп с высокой CM в соответствии с поддерживаемым размером сот высокой мобильности, и (3) упорядочивания последовательностей в сегментах в соответствии с CM. Такая схема упорядочивания позволяет простое и эффективное распределение, поскольку последовательности с низкой CM, предоставляющие равное и максимальное радиопокрытие, можно распределить в непрерывный набор последовательностей. С другой стороны, распределение последовательностей с высокой CM можно выполнять, принимая в расчет разницу в радиопокрытии последовательностей.
Для целей настоящего изобретения, описываемого ниже в настоящем документе, необходимо отметить, что:
- устройством, например, может являться любое устройство, при помощи которого пользователь может осуществлять доступ к сети связи; это включает как мобильные, так и стационарные устройства и сети, независимо от технологической платформы, на которой они основаны; только для примера отмечено, что терминалы, работающие в соответствии с принципами, стандартизованными проектом партнерства третьего поколения 3GPP, и известные, например, как терминалы UMTS, особенно хорошо подходят для использования в связи с настоящим изобретением;
- устройство может выступать в роли клиентского или серверного объекта, в терминах настоящего изобретения, или даже иметь обе функциональности, интегрированные в него;
- этапы способа могут быть реализованы как части программного кода, исполняемые процессором на одном из серверного/клиентского объектов, независимы от программного кода и могут быть реализованы с использованием любого известного либо разработанного позднее языка программирования;
- этапы способа и/или устройства могут быть реализованы в виде аппаратных компонентов серверного/клиентского объектов, аппаратно независимых и реализуемых с использованием любых известных или разработанных позднее аппаратных технологий, либо гибридов таковых, таких как MOS, CMOS, BiCMOS, ECL, TTL и т.д., используя, например, компоненты ASIC или, например, компоненты DSP;
- обычно, любой этап способа подходит для реализации как программно, так и аппаратно, без изменения идеи настоящего изобретения;
- устройства можно реализовывать как отдельные устройства, но это не исключает их распределенную по системе реализацию, при сохранении функциональности устройства.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показана диаграмма, иллюстрирующая сегментирование последовательностей в соответствии с первой схемой порядкового распределения корневых последовательностей.
На фиг.2 показана диаграмма, иллюстрирующая сегментирование последовательностей в соответствии со второй схемой порядкового распределения корневых последовательностей.
На фиг.3 показана диаграмма, иллюстрирующая сегментирование последовательностей в соответствии с третьей схемой порядкового распределения корневых последовательностей.
На фиг.4 показана диаграмма, иллюстрирующая CM последовательностей в третьей схеме порядкового распределения корневых последовательностей.
На фиг.5 показана диаграмма, иллюстрирующая сегментирование последовательностей в соответствии со схемой порядкового распределения корневых последовательностей в соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения.
На фиг.6 показана схематичная блок-схема, иллюстрирующая структуру устройств в соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения.
На фиг.7 показана диаграмма, иллюстрирующая CM последовательностей в схеме порядкового распределения в соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения.
Описание вариантов осуществления изобретения
В первой схеме порядкового распределения, показанного на фиг.1, последовательности сначала упорядочивают в порядке повышения CM. Затем последовательности разделяют на два набора, с CM выше или ниже заранее определенного порога, например, CM QPSK (квадратурной фазовой манипуляции) модуляции. СМ QPSK представляет из себя подходящую точку сравнения, поскольку это модуляция низшего порядка из используемых в E-UTRAN для передач пользовательских данных.
Наконец, упорядочивают последовательности в наборе с низкой CM, в соответствии с уменьшающимся поддерживаемым размером соты высокой мобильности, в то время как последовательности в наборе с высокой CM упорядочивают в соответствии в увеличивающимся поддерживаемым размером соты высокой мобильности. На фиг.1 показано максимальное поддерживаемое приращение циклического сдвига Ncs как функция от указателя последовательности в случае адаптации первой схемы порядкового распределения. Максимальный Ncs пропорционален максимальному размеру соты. Для примера, Ncs был квантован до 15-ти значений 13, 26, 38, 52, 64, 76, 83, 104, 119, 139, 167, 209, 279, 419, 839. Указатели последовательностей, чей максимальный Ncs=0, можно распределять только в соты низкой мобильности. Пунктирная линия представляет границу CM, разделяющую последовательности на наборы с низкой и высокой CM.
При модифицировании первой схемы порядкового распределения получают порядковое распределение, показанное на фиг.2. Для получения второй схемы порядкового распределения, как показано на фиг.2, формируют наборы с высокой и низкой CM, как описано выше, но набор с низкой CM упорядочивают в соответствии с увеличением поддерживаемого размера соты высокой мобильности и набор с высокой CM упорядочивают в соответствии с уменьшением поддерживаемого размера соты высокой мобильности.
На фиг.2 показано максимальное приращение циклического сдвига Ncs как функция от указателя на корневую последовательность, когда последовательности упорядочивают в соответствии со второй схемой порядкового распределения. Максимальный Ncs пропорционален размеру соты. Возможные значения Ncs были квантованы до 15-ти значений. Указатели на последовательности, чей максимальный Ncs=0, можно распределять только в соты низкой мобильности. Пунктирная линия представляет границу CM, разделяющую последовательности на наборы с низкой и высокой CM.
В том случае, если распределение последовательностей нужно и для сот низкой, и для сот высокой мобильности, схемы с фиг.1 и 2 эквивалентны только в том случае, если последовательности для одной соты никогда не получают через границу CM. Однако, распределение последовательностей через границу CM желательно, поскольку это приносит гибкость, и, в некоторых случаях, позволяет использовать дополнительные наборы из 64 последовательностей.
Если рассматривать гибкое распределение через границу CM, то схемы, приведенные на фиг.1 и 2, различаются. По схеме с фиг.1 распределение через границу CM можно выполнять гибко только для сот низкой мобильности, в то время как по схеме с фиг.2 гибкое распределение через границу CM возможно только для последовательностей, поддерживающих большие соты высокой мобильности.
В соответствии с третьей схемой порядкового распределения, показанной на фиг.3, последовательности сначала сегментируют в соответствии с поддерживаемым размером соты высокой мобильности. Например, если бы возможные значения Ncs соответствовали рассматриваемым в схеме с фиг.1, то первый набор может включать последовательности, поддерживающие размеры соты, соответствующие Ncs=12 или меньших. Второй набор может включать в себя последовательности, поддерживающие размеры соты вплоть до Ncs=25, но не более, и так далее. Формирование сегмента, соответствующего каждому указанному значению Ncs, приведено просто в качестве примера. Например, на фиг.3 последовательности, у которых максимальные Ncs составляют 209 или 279, формируют один набор. Последовательности каждого набора затем упорядочивают по CM. Предпочтительным методом является упорядочивание каждого второго набора с уменьшением CM и каждого первого с увеличением CM. Это приводит к конфигурации CM, показанной на фиг.4.
Первый вариант осуществления изобретения
В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения распределение последовательностей циклично. В соответствии с системой E-UTRAN UE формирует набор из 64 последовательностей, начиная с переданной последовательности u0 и используя, как необходимо, упорядоченные последовательности. Последовательность за номером один считается следующей за последовательностью за номером 838.
Первый вариант осуществления изобретения описывается со ссылкой на фиг.5. Применяется первая схема порядкового распределения, показанная на фиг.1. Желательное разделение последовательностей между сотами высокой и низкой мобильности можно выполнить, например, как показано линиями со стрелками: пунктирные линии отмечают последовательности, зарезервированные для распределения сотам высокой мобильности, в то время как последовательности, отмеченные точечными линиями, зарезервированы для сот низкой мобильности. Размер этих зарезервированных наборов зависит от количества сот высокой мобильности по отношению к сотам низкой мобильности и размера соты. Предположим, что Ncs ниже 167. Без циклического распределения последовательности, зарезервированные для сот высокой мобильности, сформируют два разъединенных набора, и корневые последовательности, выделенные для одной соты высокой мобильности, будут взяты из группы с низкой CM или из группы с высокой CM. Определение циклического распределения соединяет все последовательности, зарезервированные для сот высокой мобильности: например, u0=838 можно выделить для соты высокой мобильности, поскольку тогда 64 последовательности будут взяты из корневых последовательностей 838, 1, 2,.... Без циклического распределения последовательность за номером 838 и, в зависимости от Ncs, некоторые другие последовательности с большими указателями не подойдут для u0. Резюмируя, в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения два набора последовательностей, отмеченных пунктирными линиями, соединяют вместе в соответствии с цикличностью распределения для распределения через границу CM.
Циклическое распределение также полезно в том случае, если используют схему порядкового распределения с фиг.2, поскольку значение u0 838 и значения, близкие к нему, невозможны, за исключением очень маленьких сот, где 64 последовательности можно взять из одной или небольшого количества корневых последовательностей.
Таким образом, распределение через границу CM по первому варианту осуществления изобретения возможно и для последовательностей, поддерживающих большие соты высокой мобильности, и для последовательностей, которые можно использовать только в сотах низкой мобильности.
Первый вариант осуществления изобретения упрощает распределение последовательностей через границу CM, позволяя распределять корневые последовательности за номерами 838 и 1 в одну и ту же соту. Эта гибкость, в некоторых случаях, может привести к дополнительному набору 64 последовательностей, если последовательности упорядочены в соответствии с первой или второй схемами порядкового распределения, показанными на фиг.1 и 2.
Первый вариант осуществления изобретения никаким образом не усложняет реализацию UE или базовой станции. Первый вариант осуществления изобретения, напротив, упрощает реализацию UE, поскольку устраняет возможность ошибки, при которой UE не получит 64 последовательности после включения всех циклических сдвигов последовательности за номером 838.
На фиг.6 показана блок-схема, иллюстрирующая устройство 10 управления сетью, устройство 20, которое может выступать в роли базовой станции, и устройство 30, которое может выступать в роли пользовательского оборудования, в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.
Каждое из устройств 10, 20, 30 содержит поисковый блок 12, 22, 32, который отыскивает конкретные последовательности на основании указателя корневой последовательности u0, указывающего на корневую последовательность упорядоченных последовательностей, приращение циклического сдвига корневой последовательности Ncs и параметр мобильности "Мобильность" из упорядоченных последовательностей.
Упорядоченные последовательности можно генерировать блоком 11, 21, 31 упорядочивания, который можно предоставлять в каждом из устройств 10, 20, 30. Блок 11, 21, 31 упорядочивания может генерировать упорядоченные последовательности после каждой загрузки устройств 10, 20, 30. Иначе блок упорядочивания можно заменить постоянной памятью (устройством накопления) 14, 24, 34, в которую порядок последовательностей необходимо загрузить однажды, либо во время обновлений программного обеспечения.
В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения упорядоченные последовательности получают путем разделения последовательностей заранее известных длины и количества на первый набор, содержащий первые последовательности, и второй набор, содержащий вторые последовательности, в соответствии с кубической метрикой каждой из последовательностей, ниже или выше заранее определенного порога, и упорядочивания первых последовательностей в соответствии с поддерживаемым размером соты высокой мобильности, поддерживаемым каждой из первых последовательностей, и, аналогично, упорядочивания вторых последовательностей в соответствии с размером соты, поддерживаемым каждой из вторых последовательностей.
Кубическая метрика каждой их первых последовательностей может находиться ниже заранее определенного порога, и кубическая метрика каждой из вторых последовательностей может превышать заранее определенный порог. Блок 11 упорядочивания может упорядочить первые последовательности в соответствии с уменьшением поддерживаемого размера соты высокой мобильности и вторые последовательности в соответствии с увеличением поддерживаемого размера соты высокой мобильности, как показано на фиг.1, или наоборот, как показано на фиг.2.
Определенные последовательности, найденные поисковым блоком 12, 22, 32, могут составлять набор корневых последовательностей и циклических сдвигов таковых. Поисковый блок 12, 22, 32 начинает поиск подходящих корневых последовательностей с последовательности, указанной указателем корневой последовательности u0, включая последующие корневые последовательности, если необходимо, и интерпретируя порядок корневых последовательностей, т.е. порядок упорядочивания корневых последовательностей, циклично.
Дополнительно, устройство 10 может содержать блок распределения 13, который определяет указатель корневой последовательности, приращение циклического сдвига и параметр мобильности на основании требуемого поддерживаемого размера соты в сети связи и требуемой кубической метрики. Параметр мобильности может быть бинарным, где "Мобильность"=0 означает соты низкой мобильности, и "Мобильность"=1 означает соты высокой мобильности.
Передача информации между устройствами 10, 20, 30 минимизируется, если с устройства 10 на устройство 20 и, далее, на устройство 30 передаются только указатель на корневую последовательность (номер корневой последовательности) u0, приращение циклического сдвига Ncs и параметр мобильности. Соединение между устройствами 20 и 30 представляет собой эфирный интерфейс, и устройство 20 содержит передатчик 23, который передает u0, Ncs и параметр мобильности как часть системной информации. Приемник 33 устройства 30 принимает u0, Ncs и параметр мобильности.
Необходимо отметить, что устройства, показанные на фиг.6, могут обладать дополнительной функциональностью для работы, например, в роли устройства управления сетью, базовой станции и пользовательского оборудования. Здесь, функции устройств, нужные для понимания принципов изобретения, описаны с использованием функциональных блоков, как показано на фиг.6. Упорядочивание функциональных блоков устройств не предполагает ограничения изобретения, и функции можно исполнять в одном блоке, либо дополнительно подразделяя на подблоки.
Второй вариант осуществления изобретения
Второй вариант осуществления изобретения предлагает схему упорядочивания последовательностей, которая сочетает в себе первую и третью схемы упорядочивания или вторую и третью схемы упорядочивания. Сначала формируют наборы высокой и низкой CM, как показано на фиг.1 или 2. Затем раздельно для набора с высокой и набора с низкой CM, либо только для набора с высокой CM, применяют третью схему упорядочивания: поднаборы формируют, исходя из поддерживаемого размера соты и последовательности внутри каждого набора упорядочивают в соответствии с CM. Результирующая конфигурация CM показана на фиг.7 для случая, когда объединяют первую и третью схемы упорядочивания и сформированы поднаборы для наборов и с высокой, и с низкой CM.
Второй вариант осуществления изобретения объединяет преимущества первой и третьей схем упорядочивания. CM определяет снижение мощности, которое должно применить UE для поддержания достаточно низкого уровня интерференции на соседних каналах: если значение CM велико, UE вынуждено понизить среднюю мощность передачи. С другой стороны, если значение CM низко, UE может передавать на повышенной средней мощности передачи без превышения лимитов на интерференцию с соседними каналами. Однако UE не может превышать 24 дБ мВт максимальной средней мощности, которую должно поддерживать UE при передаче сигнала QPSK. Другими словами, даже если CM последовательности ниже, чем CM QPSK, UE не сможет передавать с мощностью, превышающей 24 дБ мВт. Последовательности с CM меньше, чем CM QPSK, можно свободно упорядочивать в соответствии с критерием размера соты, как делается в первой схеме упорядочивания, поскольку все эти последовательности можно передавать на одинаковом, максимальном, уровне мощности. Однако, в первой схеме упорядочивания те последовательности, у которых CM больше, чем CM QPSK, также упорядочивают только в соответствии с критерием размера соты. Различия в CM в этой группе полностью использовать нельзя, поскольку соседние последовательности могут обладать весьма разными значениями CM. Если эту группу упорядочить, применяя третью схему упорядочивания, соседние последовательности в поднаборе обладают примерно одинаковой CM, т.е. их можно передавать на примерно одинаковом максимальном уровне средней мощности (требуется одинаковое понижение мощности). Недостаток третьей схемы упорядочивания заключается в том, что поднаборы разделяют последовательности с низкой CM в разделенные наборы, что не оптимально с точки зрения распределения последовательностей. Обработка последовательностей с низкой СМ отдельно минимизирует эффект, обусловленный этим недостатком. Как отмечено выше, выигрыша по покрытию добиться нельзя, даже если к набору последовательностей с низкой CM применить третью схему упорядочивания. Однако существует минимальная вероятность, что экономия батарейного питания UE может оправдать упорядочивание набора последовательностей с низкой CM при помощи третьей схемы упорядочивания. Если CM ниже, чем CM QPSK, UE может, хотя бы теоретически, настроить свой усилитель мощности более нелинейно, что будет означать экономию батарейного питания.
Согласно фиг.6, блоки 11, 21, 31 упорядочивания устройств 10, 20, 30 разделяют последовательности заранее определенных длин и количеств на первый набор, состоящий из первых последовательностей, и второй набор, состоящий из вторых последовательностей, в соответствии с кубической метрикой каждой из последовательностей, превышающей, либо не превышающей заранее определенного порога, упорядочивают первые последовательности в соответствии с поддерживаемым размером соты высокой мобильности, поддерживаемым каждой из первых последовательностей, разделяют вторые последовательности на поднаборы в соответствии с поддерживаемым размером соты высокой мобильности, поддерживаемым каждой из вторых последовательностей, и упорядочивают вторые последовательности внутри каждого поднабора в соответствии с кубической метрикой каждой из вторых последовательностей, таким образом получая упорядоченные последовательности. В другой схеме, первые последовательности также подразделяются на поднаборы в соответствии с поддерживаемым размером соты высокой мобильности, поддерживаемым каждой из первых последовательностей, и последовательности в поднаборе упорядочивают в соответствии с CM.
Кубическая метрика каждой из первых последовательностей может не превышать заранее определенного порога, и кубическая метрика каждой из вторых последовательностей может превышать заранее определенный порог. Блок 11, 21, 31 упорядочивания может упорядочивать первые последовательности в соответствии с уменьшением поддерживаемого размера соты высокой мобильности.
Поисковые блоки 12, 22 и 32 выполняют поиск среди таким образом упорядоченных последовательностей. Блоки 11, 21, 31 упорядочивания могут генерировать упорядоченные последовательности после каждой загрузки устройств 10, 20, 30. Иначе блок упорядочивания можно заменить постоянной памятью (устройством накопления) 14, 24, 34, в которую порядок последовательностей нужно загружать лишь однажды, или во время возможных обновлений программного обеспечения.
Конкретные последовательности, найденные поисковым блоком 12, 22, 32, могут составить набор корневых последовательностей и их циклических сдвигов. Поисковый блок 12, 22, 32 начинает поиск подходящих корневых последовательностей с последовательности, указанной номером корневой последовательности u0, включая следующие корневые последовательности, если необходимо.
Второй вариант осуществления изобретения не усложняет устройства 10, 20, 30 по сравнению со схемами упорядочивания с первой по третью. Если последовательности упорядочены в соответствии с критерием размера соты, реализуют хранение порядка последовательностей в постоянной памяти UE. Тогда все схемы упорядочивания будут обладать равной сложностью.
Необходимо понимать, что CM - это просто пример характеристики, количественно определяющей необходимость в снижении мощности. Изобретение также применимо и в случае использования вместо CM для относительного значения снижения мощности для корневой последовательности другого измерения, например отношения средней мощности к максимальной.
Необходимо понимать, что вышеприведенное описание иллюстрирует изобретение и не предназначено для ограничения изобретения. Различные изменения и применения могут выполняться специалистами в данной области без отхода от истинного духа и области изобретения, как определено приложенной формулой изобретения.