СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНИЦИАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕДУРЫ ПРОИЗВОЛЬНОГО ДОСТУПА В БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЯХ
METHOD AND DEVICE FOR INITIALISATION OF RANDOM ACCESS PROCEDURE IN WIRELESS NETWORKS

Притязание на приоритет согласно §119 раздела 35 Свода законов США
Эта заявка испрашивает приоритет на основании предварительной заявки на патент США №61/086735, озаглавленной "СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНИЦИАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕДУРЫ ПРОИЗВОЛЬНОГО ДОСТУПА В БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЯХ" и поданной 6 августа 2008 года, которая включена в настоящий документ по ссылке во всей своей полноте.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Область техники
Последующее описание имеет отношение к системам беспроводной связи вообще и, в частности, к планированию передач по каналу управления произвольным доступом.
Уровень техники
Системы беспроводной связи широко применяются для предоставления информационного содержания различных типов, например, голоса, данных и так далее. Эти системы могут представлять собой системы множественного доступа, способные поддерживать связь для нескольких пользователей посредством совместного использования доступных системных ресурсов (например, ширины полосы и мощности передачи). Примеры таких систем множественного доступа включают в себя системы множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), системы множественного доступа с временным разделением (TDMA), системы множественного доступа с частотным разделением (FDMA), системы технологии долгосрочного развития (LTE) проекта 3GPP, в том числе технологии E-UTRA, системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA).
Система связи с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM) эффективно делит всю ширину полосы системы на несколько (NF) поднесущих, которые также могут называться частотными подканалами, тонами или элементами разрешения по частоте. Для системы OFDM данные, которые должны быть переданы (то есть информационные биты), сначала кодируются с помощью конкретной схемы кодирования для формирования закодированных битов, и закодированные биты затем группируются в символы из нескольких битов, которые затем отображаются на символы модуляции. Каждый символ модуляции соответствует точке в сигнальной констелляции, заданной посредством конкретной схемы модуляции (например, M-PSK или M-QAM), используемой для передачи данных. В каждом интервале времени, который может зависеть от ширины полосы каждой частотной поднесущей, символ модуляции может быть передан на каждой из NF частотных поднесущих. Таким образом, мультиплексирование OFDM может использоваться для борьбы с межсимвольными помехами (ISI), вызванными избирательным по частоте затуханием (федингом), которое характеризуется разной величиной ослабления по ширине полосы системы.
Обычно система беспроводной связи множественного доступа может одновременно поддерживать связь для нескольких беспроводных терминалов, которые взаимодействуют с одной или более базовыми станциями через передачи по прямой и обратной линиям связи. Прямой линией связи (или нисходящей линией связи) называется линия связи от базовых станций к терминалам, и обратной линией связи (или восходящей линией связи) называется линия связи от терминалов к базовым станциям. Эта линия связи может быть установлена через систему с одним входом и одним выходом, несколькими входами и одним выходом или несколькими входами и несколькими выходами (MIMO).
Система MIMO использует несколько (NT) передающих антенн и несколько (NR) принимающих антенн для передачи данных. Канал MIMO, сформированный NT передающими и NR принимающими антеннами, может быть разложен на NS независимых каналов, которые также называют пространственными каналами, где NS≤min{NT, NR}. Обычно каждый из NS независимых каналов соответствует размерности. Система MIMO может обеспечить улучшенные рабочие характеристики (например, более высокую пропускную способность и/или более высокую надежность), если используются дополнительные размерности, созданные несколькими передающими и принимающими антеннами. Система MIMO также поддерживает системы дуплексной связи с временным разделением (TDD) и дуплексной связи с частотным разделением (FDD). В системе TDD передачи по прямой и обратной линиям связи находятся в одной и той же частотной области, поэтому принцип взаимности дает возможность выполнять оценку канала прямой линии связи на основе канала обратной линии связи. Это дает возможность точке доступа извлекать преимущества формирования диаграммы направленности по прямой линии связи, когда в точке доступа доступны несколько антенн.
Соответствующие беспроводные системы включают в себя отслеживание других сетей или каналов, пока приемник является активным, поскольку могут быть использованы различные частоты, тогда как беспроводное устройство обычно может выполнять прием только на одном канале в одно и то же время. Таким образом, устройство прослушивает другие частоты, чтобы определить, доступна ли более подходящая базовая станция (узел eNodeB или eNB). В активном состоянии узел eNB обеспечивает интервалы для измерений при планировании пользовательского оборудования (UE), в которых не происходит планирование нисходящей линии связи или восходящей линии связи. В конечном счете, сеть принимает решение, но интервал обеспечивает пользовательскому оборудованию достаточное количество времени для изменения частоты, выполнения измерения и переключения обратно на активный канал. Когда интервалы для измерений запланированы, пользовательское оборудование может иметь конфликт между потребностью оставаться на исходной частоте для завершения процедуры канала произвольного доступа (RACH) и переключением на целевую частоту для выполнения измерения. Если пользовательское оборудование переключается на целевую частоту, узел eNB может отправить ответ произвольного доступа или запланировать передачу во время интервала для измерений, что вызывает бесполезный расход ширины полосы системы.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее представлено упрощенное описание сущности изобретения для обеспечения общего понимания некоторых аспектов заявленного предмета. Это описание сущности изобретения не является полным обзором и не предназначено ни для обозначения ключевых/критических элементов, ни для определения объема заявленного предмета. Его единственная цель состоит в том, чтобы в упрощенной форме представить некоторые понятия в качестве вводной части к более подробному описанию, которое представлено позже.
Представлены системы и способы планирования процедур канала произвольного доступа (RACH), осуществляемого таким образом, чтобы экономить ширину полосы сети. В аспекте изобретения пользовательское оборудование инициирует процедуру RACH, когда оно может гарантировать, что сообщения RACH, относящиеся к процедуре, например, такие как преамбулы произвольного доступа, ответы произвольного доступа или другие запланированные передачи, передаются до наступления следующего интервала для измерений. Таким образом, представлены компоненты планирования для определения наступления соответствующих интервалов для измерений и для планирования сообщений RACH (или PRACH для физического канала) между интервалами. Посредством выполнения передачи сообщений или процедур RACH между интервалами для измерений ширина полосы сети используется более эффективно.
Для выполнения предшествующих и имеющих отношение задач здесь описаны некоторые иллюстративные аспекты изобретения вместе с последующим описанием и приложенными чертежами. Однако эти аспекты изобретения показывают лишь несколько из различных путей, которыми могут быть использованы принципы заявленного предмета, и заявленный предмет предполагает включение в себя всех таких аспектов изобретения и их эквивалентов. Другие преимущества и новые отличительные признаки изобретения станут очевидными на основе последующего подробного описания изобретения, рассмотренного вместе с чертежами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - блок-схема высокого уровня системы, которая использует планирование процедуры произвольного доступа в среде беспроводной связи.
Фиг.2 - схема, которая показывает иллюстративную процедуру произвольного доступа.
Фиг.3 - временная диаграмма, которая показывает иллюстративные передачи PRACH для экономии ширины полосы системы.
Фиг.4 показывает иллюстративную синхронизацию для сообщений каналов RACH и AICH.
Фиг.5 показывает способ беспроводной связи для планирования процедуры произвольного доступа.
Фиг.6 показывает иллюстративный логический модуль для протокола беспроводной связи.
Фиг.7 показывает иллюстративный логический модуль для альтернативного протокола беспроводной связи.
Фиг.8 показывает иллюстративное устройство связи, которое использует протокол беспроводной связи.
Фиг.9 показывает систему беспроводной связи множественного доступа.
Фиг.10 и 11 показывают иллюстративные системы связи.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Представлены системы и способы планирования процедур произвольного доступа для экономии ширины полосы системы. В одном аспекте изобретения представлен способ для беспроводной связи. Способ содержит этап, на котором используют процессор, исполняющий исполняемые с помощью компьютера команды, сохраненные на машиночитаемом носителе данных, для осуществления различных действий или процессов. Они включают в себя прием информации интервалов для измерений и прием информации процедуры произвольного доступа. Способ также содержит этап, на котором планируют процедуру произвольного доступа на основе информации интервалов для измерений и информации процедуры произвольного доступа.
На фиг.1 показано, как процедуры произвольного доступа динамически планируются для системы беспроводной связи. Система 100 включает в себя одну или более базовых станций 120 (также называемых узлом, усовершенствованным узлом B - eNB, фемтостанцией, пикостанцией и т.д.), которые могут представлять собой объект, способный взаимодействовать по беспроводной сети 110 со вторым устройством 130 (или устройствами). Например, каждое устройство 130 может представлять собой терминал доступа (также называемый терминалом, пользовательским оборудованием, объектом управления мобильностью (объектом MME) или мобильным устройством). Базовая станция 120 осуществляет передачу на устройство 130 через нисходящую линию 140 связи и принимает данные через восходящую линию 150 связи. Такое обозначение, как восходящая линия связи и нисходящая линия связи, является произвольным, поскольку устройство 130 также может передавать данные через каналы нисходящей линии связи и принимать данные через каналы восходящей линии связи. Следует отметить, что, хотя показаны два компонента 120 и 130, в сети 100 могут использоваться более двух компонентов, причем такие дополнительные компоненты также могут быть приспособлены к описанным здесь беспроводным протоколам или процедурам. Как показано, обмен процедурой произвольного доступа осуществляется между базовой станцией 120 и терминалом 130. Процедура 160 произвольного доступа, которая описана более подробно ниже со ссылкой на фиг.2, планируется через компонент 170 планирования физического канала произвольного доступа (PRACH), причем компонент планирования используется для планирования сообщений процедуры произвольного доступа в пределах интервалов для измерений, где интервалы обеспечивают пользовательскому оборудованию (UE) достаточное количество времени, например, для изменения частот, выполнения сетевых измерений и переключения обратно на активный канал. Хотя на терминале 130 показан только один компонент 170 планирования, следует понимать, что другие компоненты планирования могут использоваться через сеть 110 и/или в базовой станции 120.
Обычно система 100 планирует процедуры 160 канала произвольного доступа (RACH) таким образом, чтобы экономить ширину полосы сети. Пользовательское оборудование (UE) 130 инициализирует процедуру 160 RACH, когда оно может гарантировать (или обеспечить такую возможность), что относящиеся к процедуре сообщения RACH, например, такие как преамбулы произвольного доступа, ответы произвольного доступа или другие запланированные передачи передаются до наступления следующего интервала для измерений. Таким образом, компоненты 170 планирования обеспечиваются для определения наступления соответствующих интервалов для измерений и планирования сообщений RACH (или PRACH для физического канала) между интервалами. Посредством передачи сообщений RACH или процедуры 160 между интервалами для измерений ширина полосы сети используется более эффективно.
В другом аспекте изобретения в системе 100 могут быть использованы различные способы обработки беспроводной связи. Они включают в себя прием информации интервалов для измерений и прием информации процедуры произвольного доступа. После приема такой информации компонент 170 планирования направляет процедуру 160 произвольного доступа на основе информации интервалов для измерений и информации процедуры произвольного доступа. Это включает в себя планирование процедуры произвольного доступа между интервалами для измерений. Другими словами, определяется, что один или более компонентов процедуры 160 произвольного доступа не накладываются на интервалы для измерений.
Как будет описано более подробно ниже, процедура произвольного доступа может включать в себя по меньшей мере одну преамбулу произвольного доступа, по меньшей мере один ответ произвольного доступа, по меньшей мере одну запланированную передачу сообщения и часть передачи для разрешения конфликтов. Процедура произвольного доступа может относиться к каналу произвольного доступа (RACH), который передается, например, через физический канал произвольного доступа (PRACH). Как будет описано более подробно ниже со ссылкой на фиг.3, первый период времени может быть задан планировщиком, который разрешает начало PRACH. Это может включать в себя задание второго периода времени, который начинается приблизительно в конце первого периода времени и, например, обеспечивает окно ответа произвольного доступа. Третий период времени начинается приблизительно в первом периоде времени, проходит через второй период времени и заканчивается приблизительно в окне запланированной передачи. Компонент 170 планирования определяет смещение синхронизации для одного или более интервалов для измерений и планирует передачу по PRACH, когда окно ответа произвольного доступа и окно запланированной передачи (или другие компоненты процедуры произвольного доступа) не накладываются на один или более интервалов для измерений.
Перед дальнейшим описанием представлено некоторое обсуждение RACH. RACH представляет собой общий транспортный канал на восходящей линии связи и обычно взаимно однозначно отображается на физические каналы (каналы PRACH). В одной соте могут быть сконфигурированы несколько каналов RACH/PRACH. Если в соте сконфигурированы более одного PRACH, пользовательское оборудование (UE) выполняет выбор PRACH случайным образом. Параметры для процедуры доступа RACH включают в себя: слоты доступа, код скремблирования преамбулы, сигнатуры преамбулы, коэффициент расширения для части данных, доступные сигнатуры и подканалы для каждого класса службы доступа (ASC) и информацию управления мощностью. Информация физического канала для PRACH может быть широковещательно передана в SIB5/6, и быстро изменяющиеся параметры соты, такие как уровень помех восходящей линии связи, используемые для управления мощностью без обратной связи, и динамическое значение сохранности могут быть широковещательно переданы, например в SIB7.
Процедура 160 доступа RACH обычно придерживается подхода сети ALOHA с временными слотами с быстрой индикацией данных, объединенной со ступенчатым изменением мощности. Как правило, при дуплексной связи с частотным разделением (FDD) в соте могут быть предложены 16 разных каналов PRACH, различные каналы PRACH можно различать либо посредством использования разных кодов скремблирования преамбул, либо посредством использования общего кода скремблирования с разными сигнатурами и подканалами. В пределах одного PRACH возможно разделение ресурсов между восемью классами ASC, и тем самым обеспечивается средство установления приоритетов доступа между классами ASC с помощью распределения большего количества ресурсов классам высокого приоритета, чем классам низкого приоритета. Обычно классу ASC 0 присваивается самый высокий приоритет, и классу ASC 7 присваивается самый низкий приоритет. Таким образом, класс ASC 0 может использоваться для выполнения экстренных вызовов, которые имеют больший приоритет. Доступные 15 слотов доступа могут быть разбиты, например, между 12 подканалами RACH.
Передача по каналу RACH включает в себя по меньшей мере две части, а именно, передачу преамбулы и передачу части сообщения. Часть преамбулы составляет 4096 элементарных сигналов, передаваемых с коэффициентом расширения 256, и использует одну из 16 сигнатур доступа, и помещается в один слот доступа. Класс ASC задается посредством идентификатора i, который определяет некоторый раздел ресурсов PRACH и привязан к значению P(i) сохранности. Значение P(0) сохранности обычно установлено в значение один и привязано к классу ASC 0. Значения сохранности для других каналов вычисляются на основе передачи служебных сообщений. Эти значения сохранности управляют передачами по каналу RACH.
Чтобы начать процедуру RACH, пользовательское оборудование (UE) выбирает случайное число r между 0 и 1, и если r<=P(i), инициируется процедура PRACH физического уровня, иначе делается задержка на 10 мс, и затем процедура начинается снова. Когда процедура PRACH пользовательского оборудования (UE) инициирована, тогда происходит реальная передача. Как описано выше, сначала начинается передача части преамбулы. Пользовательское оборудование (UE) выбирает одну сигнатуру доступа из доступных для заданного класса ASC и начальный уровень мощности преамбулы на основе принятого первичного уровня мощности канала CPICH и выполняет передачу посредством случайного выбора одного слота из следующего множества слотов доступа, принадлежащих одному из подканалов PRACH, относящихся к соответствующему классу ASC.
Пользовательское оборудование (UE) затем ожидает соответствующего индикатора доступа, отправленного сетью в слоте доступа канала индикатора данных (AICH) нисходящей линии связи, который спарен со слотом доступа восходящей линии связи, в котором отправили преамбулу. Обычно имеется три возможных сценария:
Если принятый индикатор данных (AI) представляет собой положительное подтверждение, то пользовательское оборудование (UE) отправляет данные после предопределенного количества времени с уровнем мощности, который вычисляется на основании уровня, используемого для отправки последней преамбулы.
Если принятый индикатор AI представляет собой отрицательное подтверждение, пользовательское оборудование (UE) прекращает передачу и возвращает управление уровню MAC. После периода выдержки пользовательское оборудование (UE) может возвратить доступ в соответствии с процедурой MAC на основе вероятностей сохранности.
Если не принято никакое подтверждение, то считается, что сеть не приняла преамбулу. Если не превышено максимальное количество преамбул, которые можно отправить во время процедуры PRACH физического уровня, терминал 130 отправляет другую преамбулу посредством ступенчатого увеличения мощности. Способность пользовательского оборудования (UE) 130 ступенчато увеличивать свою выходную мощность относительно заданного значения называется управлением мощностью без обратной связи, где RACH обычно придерживается управления мощностью без обратной связи.
Следует отметить, что система 100 может использоваться с помощью терминала доступа или мобильного устройства и может представлять собой, например, такой модуль, как карта памяти SD, сетевая карта, сетевая карта беспроводной связи, компьютер (в том числе переносные компьютеры, настольные компьютеры, карманные компьютеры (PDA)), мобильные телефоны, смартфоны или любой другой подходящий терминал, который может быть использован для доступа к сети. Терминал осуществляет доступ к сети посредством компонента доступа (не показан). В одном примере соединение между терминалом и компонентами доступа может быть беспроводным по природе, в котором компоненты доступа могут являться базовой станцией, и мобильное устройство является беспроводным терминалом. Например, терминал и базовые станции могут взаимодействовать посредством любого подходящего протокола беспроводной связи, в том числе, но без ограничения, множественного доступа с временным разделением (TDMA), множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), множественного доступа с частотным разделением (FDMA), мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM), технологии FLASH OFDM, множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA) или любого другого подходящего протокола.
Компоненты доступа могут являться узлом доступа, относящимся к проводной сети или беспроводной сети. В этой связи компоненты доступа могут являться, например, маршрутизатором, коммутатором и т.п. Компонент доступа может включать в себя один или более интерфейсов, например, модули связи, для взаимодействия с другими сетевыми узлами. Дополнительно компонент доступа может являться базовой станцией (или точкой доступа беспроводной связи) в сотовой сети, причем базовые станции (или точки доступа беспроводной связи) используются для обеспечения множеству абонентов области охвата беспроводной связи. Такие базовые станции (или точки доступа беспроводной связи) могут быть выполнены с возможностью обеспечивать непрерывные области охвата одному или более сотовым телефонам и/или другим беспроводным терминалам.
На фиг.2 схема 200 показывает иллюстративную процедуру произвольного доступа для системы беспроводной связи. Следует отметить, что хотя с иллюстративной процедурой 200 показаны четыре компонента или сообщения, также возможны другие компоненты или сообщения. Как показано, процедура 200 может включать в себя части преамбулы 210 произвольного доступа, ответа 220 произвольного доступа, запланированных передач 230 и/или разрешения 240 конфликтов. Когда интервалы для измерений запланированы, как показано ниже на фиг.3, пользовательское оборудование (UE) может иметь конфликт между потребностью остаться на исходной частоте для завершения процедуры RACH или обратиться к целевой частоте для выполнения измерения. Если пользовательское оборудование (UE) переключается на целевую частоту, узел eNB может отправить сообщение 220 или запланировать сообщение 230 во время интервала для измерений, и ширина полосы сети может быть бесполезно израсходована в этом сценарии. Вместо этого пользовательское оборудование (UE) инициирует процедуру 200 RACH, когда оно может разрешить сообщение 210, 220 и/или 230, например, которое может быть передано до наступления следующего интервала для измерений, как проиллюстрировано ниже на фиг.3.
На фиг.3 временная диаграмма 300 показывает иллюстративные передачи PRACH для экономии ширины полосы системы. В момент 310 начинается дефектная последовательность планирования, в которой запланированная передача накладывается на интервал для измерений в момент 320. Дефектная последовательность должна быть отвергнута посредством конфигурации соответствующего компонента планирования. В соответствии с одним аспектом PRACH должен начаться в момент 330, в котором определяются три периода T1, T2 и T3 синхронизации или планирования. В общем случае, когда интервалы для измерений сконфигурированы, передача PRACH продолжается, только если ни окно произвольного доступа в момент 340, ни окно 350 запланированной передачи (или другое сконфигурированное сообщение) не накладывается на интервал для измерений. В общем случае PRACH передается в соответствии со следующими периодами:
- после периода T1 начинается окно ответа произвольного доступа;
- окно произвольного доступа имеет ширину T2; и
- запланированная передача сообщения в ответ на ответ произвольного доступа, принятый в окне, может произойти во время "окна запланированной передачи сообщения", которое начинается через T1+T3 после PRACH, где T3 - время между приемом разрешения восходящей линии связи (UL) в сообщении ответа произвольного доступа и соответствующей передачей на канале UL-SCH. Периоды T1, T2 и T3 могут быть определены в общедоступных стандартах для каналов RACH и PRACH.
На фиг.4 схема 400 иллюстрирует аспекты синхронизации канала управления произвольного доступа. Процедура RACH проиллюстрирована на схеме 400, на которой терминал передает преамбулу, пока не принято подтверждение на AICH (канал индикатора данных), и затем следует часть сообщения. В случае передачи данных на RACH коэффициент расширения и, таким образом, скорость передачи данных могут изменяться. Были определены возможные коэффициенты расширения от 256 до 32, и, таким образом, один кадр на RACH может содержать до 1200 символов канала, которые в зависимости от кодирования канала отображаются приблизительно на 600 или 400 битов. Для максимального количества битов достижимый диапазон естественно меньше, чем диапазон, который может быть достигнут с помощью самых низких скоростей, особенно, поскольку сообщения RACH не используют такие способы, как макроразнесение, как в выделенном канале. Как показано, сообщения преамбулы RACH проиллюстрированы номером 410, тогда как сообщение RACH проиллюстрировано номером 420. Сообщение преамбулы AICH показано номером 430.
Канал произвольного доступа считают транспортным каналом восходящей линии связи. RACH обычно принимается от всей соты. RACH характеризуется риском конфликтов и тем, что передается с использованием управления мощностью без обратной связи. Канал произвольного доступа обычно используется для служебных сообщений для регистрации терминала в сети после включения питания или для выполнения обновления местоположения после перемещения из одной области местоположения в другую, или для инициализации вызова. Структура физического RACH для служебных сообщений обычно является такой же, как при использовании RACH для передачи данных пользователя.
На фиг.5 проиллюстрирована методология 500 беспроводной связи. Хотя в целях простоты разъяснения методология (и другие описанные здесь методологии) показана и описана как последовательность действий, следует понимать, что методологии не ограничиваются порядком действий, поскольку некоторые действия в соответствии с одним или более вариантами воплощения могут происходить в другом порядке и/или одновременно с другими действиями, в отличие от показанного и описанного здесь. Например, специалисты в области техники поймут, что методология в качестве альтернативы может быть представлена как последовательность взаимосвязанных состояний или событий, как в диаграмме состояний. Кроме того, не все проиллюстрированные действия могут быть использованы для реализации методологии в соответствии с заявленным предметом.
На этапе 510 принимается информация интервалов для измерений. Информация интервалов для измерений может включать в себя продолжительность интервала для измерений, а также моменты, когда запланированы интервалы (например, время, когда интервалы для измерений происходят в будущем). На этапе 520 принимается информация о процедуре произвольного доступа (также упоминаемая здесь как информация процедуры произвольного доступа или информация RAP). В одном примере информация процедуры произвольного доступа включает в себя, но без ограничения, информацию о сообщении 1 (преамбула произвольного доступа), сообщении 2 (ответ произвольного доступа), сообщении 3 (запланированная передача сообщения) и/или сообщении 4 (разрешение конфликтов). Эта информация может включать в себя время, когда начинается конкретное окно сообщения, время, когда заканчивается конкретное окно сообщения, продолжительность такого окна сообщения, когда запланирован прием конкретного сообщения, когда запланирована передача конкретного сообщения и т.д. На этапе 530 на основе информации интервалов для измерений и информации процедуры произвольного доступа планируется процедура произвольного доступа. Например, в одном аспекте изобретения пользовательское оборудование продолжает или инициирует процедуру произвольного доступа, только когда одно или более окон сообщения процедуры произвольного доступа не накладываются на интервал для измерений, как показано на этапе 540.
Описанные здесь методики могут быть реализованы различными средствами. Например, эти методики могут быть реализованы посредством аппаратного оборудования, программного обеспечения или их комбинации. Для аппаратной реализации процессоры могут быть реализованы в одной или более специализированных интегральных схемах (ASIC), процессорах цифровых сигналов (DSP), устройствах обработки цифровых сигналов (DSPD), программируемых логических устройствах (PLD), программируемых вентильных матрицах (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, других электронных элементах, выполненных с возможностью выполнять описанные здесь функции, или их комбинации. С помощью программного обеспечения реализация может быть выполнена через модули (например, процедуры, функции и так далее), которые выполняют описанные здесь функции. Программные коды могут быть сохранены в модуле памяти и исполнены процессорами.
На фиг.6 и 7 представлена система, которая имеет отношение к обработке сигналов беспроводной связи. Системы представлены как последовательность взаимосвязанных функциональных блоков, которые могут представлять функции, реализуемые процессором, программным обеспечением, аппаратными средствами, встроенным программным обеспечением или любой подходящей их комбинацией.
На фиг.6 представлена система 600 беспроводной связи. Система 600 включает в себя логический модуль 602 для обработки информации интервалов для измерений и логический модуль 604 для определения информации процедуры произвольного доступа. Система 600 также включает в себя логический модуль 606 для планирования сообщения произвольного доступа на основе информации интервалов для измерений и информации процедуры произвольного доступа.
На фиг.7 представлена система 700 беспроводной связи. Система 700 включает в себя логический модуль 702 для формирования информации интервалов для измерений и логический модуль 704 для формирования информации процедуры произвольного доступа. Система 700 также включает в себя логический модуль 706 для формирования сообщения произвольного доступа на основе информации интервалов для измерений и информации процедуры произвольного доступа.
Фиг.8 иллюстрирует устройство 800 связи, которое может являться таким устройством беспроводной связи, как, например, беспроводный терминал. Дополнительно или в качестве альтернативы устройство 800 связи может постоянно находиться в пределах проводной сети. Устройство 800 связи может включать в себя память 802, которая может хранить команды для выполнения анализа сигнала в терминале беспроводной связи. Дополнительно устройство 800 связи может включать в себя процессор 804, который может исполнять команды в памяти 802 и/или команды, принятые от другого сетевого устройства, причем команды могут относиться к конфигурированию или работе устройства 800 связи или имеющего к нему отношение устройства связи.
На фиг.9 проиллюстрирована система 900 беспроводной связи с множественным доступом. Система 900 беспроводной связи с множественным доступом включает в себя несколько сот, в том числе соты 902, 904 и 906. В аспекте изобретения система 900, соты 902, 904 и 906 могут включать в себя узел B, который содержит несколько секторов. Несколько секторов могут быть сформированы группами антенн, где каждая антенна является ответственной за связь с пользовательским оборудованием (UE) в части соты. Например, в соте 902 каждая из групп 912, 914 и 916 антенн может соответствовать отдельному сектору. В соте 904 каждая из групп 918, 920 и 922 антенн соответствует отдельному сектору. В соте 906 каждая из групп 924, 926 и 928 антенн соответствует отдельному сектору. Соты 902, 904 и 906 могут включать в себя несколько устройств беспроводной связи, например, пользовательское оборудование, которое может взаимодействовать с одним или более секторами каждой соты 902, 904 или 906. Например, экземпляры пользовательского оборудования 930 и 932 могут взаимодействовать с узлом B 942, экземпляры пользовательского оборудования 934 и 936 могут взаимодействовать с узлом B 944, и экземпляры пользовательского оборудования 938 и 940 могут взаимодействовать с узлом B 946.
На фиг.10 проиллюстрирована система беспроводной связи множественного доступа в соответствии с одним аспектом изобретения. Точка 1000 доступа (AP) включает в себя несколько групп антенн: одну, включающую в себя антенны 1004 и 1006, другую, включающую в себя антенны 1008 и 1010, и дополнительную, включающую в себя антенны 1012 и 1014. На фиг.10 для каждой группы показаны только две антенны, однако для каждой группы антенн может быть использовано больше или меньше антенн. Терминал 1016 доступа (AT) взаимодействует с антеннами 1012 и 1014, причем антенны 1012 и 1014 передают информацию терминалу 1016 доступа по прямой линии 1020 связи и принимают информацию от терминала 1016 доступа по обратной линии 1018 связи. Терминал 1022 доступа взаимодействует с антеннами 1006 и 1008, причем антенны 1006 и 1008 передают информацию терминалу 1022 доступа по прямой линии 1026 связи и принимают информацию от терминала 1022 доступа по обратной линии 1024 связи. В системе FDD линии 1018, 1020, 1024 и 1026 связи могут использовать разные частоты для связи. Например, прямая линия 1020 связи может использовать частоту, отличающуюся от частоты, используемой обратной линией 1018 связи.
Каждая группа антенн и/или область, в которой они выполнены с возможностью взаимодействовать, часто называется сектором точки доступа. В варианте воплощения группы антенн могут быть выполнены с возможностью взаимодействовать с терминалами доступа в секторе областей, охватываемых точкой 1000 доступа. При взаимодействии по прямым линиям 1020 и 1026 связи передающие антенны точки 1000 доступа могут использовать формирование диаграммы направленности для улучшения отношения сигнала к шуму прямых линий связи для различных терминалов 1016 и 1024 доступа. Кроме того, точка доступа, использующая формирование диаграммы направленности для осуществления передачи терминалам доступа, беспорядочно рассеянным по ее зоне охвата, вызывает меньше взаимных помех для терминалов доступа в соседних сотах, чем точка доступа, осуществляющая передачу всем своим терминалам доступа через единственную антенну. Точка доступа может являться стационарной станцией, используемой для взаимодействия с терминалами, и также может называться точкой доступа, узлом B и/или другим термином. Терминал доступа также может называться мобильным терминалом, пользовательским оборудованием (UE), устройством беспроводной связи, терминалом, терминалом доступа и/или другим термином.
На фиг.11 система 1100 иллюстрирует систему 1110 передатчика (также известную как точка доступа) и систему 1150 приемника (также известную как терминал доступа) в системе 1100 MIMO. В системе 1110 передатчика информационные данные для нескольких потоков данных предоставляются из источника 1112 данных процессору 1114 данных передачи (TX). Каждый поток данных передается по соответствующей передающей антенне. Процессор 1114 данных передачи форматирует, кодирует и подвергает чередованию информационные данные для каждого потока данных на основе конкретной схемы кодирования, выбранной для этого потока данных, для выдачи закодированных данных.
Закодированные данные для каждого потока данных могут быть мультиплексированы с контрольными (пилотными) данными с использованием методики мультиплексирования OFDM. Контрольные данные обычно представляют собой известный шаблон данных, который обрабатывается известным образом, и может использоваться в системе приемника для оценки характеристики канала. Мультиплексированные контрольные и закодированные данные для каждого потока данных затем модулируются (то есть подвергаются символьному отображению) на основе конкретной схемы модуляции (например, двоичной фазовой манипуляции (BPSK), квадратурной фазовой манипуляции (QSPK), M-уровневой фазовой манипуляции (M-PSK) или M-уровневой квадратурной амплитудной модуляции (M-QAM)), выбранной для этого потока данных, для обеспечения символов модуляции. Скорость передачи данных, кодирование и модуляция для каждого потока данных могут быть определены посредством команд, выполняемых процессором 1130.
Символы модуляции для всех потоков данных затем выдаются процессору 1120 передачи MIMO, который может дополнительно обработать символы модуляции (например, для мультиплексирования OFDM). Процессор 1120 передачи MIMO затем выдает NT потоков символов модуляции NT передатчикам (TMTR) 1122a-1122t. В некоторых вариантах воплощения процессор 1120 передачи MIMO применяет весовые коэффициенты формирования диаграммы направленности к символам потоков данных и к антенне, с которой передается символ.
Каждый передатчик 1122 принимает и обрабатывает соответствующий поток символов для выдачи одного или более аналоговых сигналов и дополнительно обрабатывает (например, усиливает, фильтрует и подвергает преобразованию с повышением частоты) аналоговые сигналы для выдачи модулированного сигнала, подходящего для передачи по каналу системы MIMO. Затем NT модулированных сигналов от передатчиков 1122a-1122t передаются с NT антенн 1124a-1124t, соответственно.
В системе 1150 приемника переданные модулированные сигналы принимаются NR антеннами 1152a-1152r, и принятый сигнал от каждой антенны 1152 выдается соответствующему приемнику (RCVR) 1154a-1154r. Каждый приемник 1154 обрабатывает (например, фильтрует, усиливает и подвергает преобразованию с понижением частоты) соответствующий принятый сигнал, переводит обработанный сигнал в цифровую форму для обеспечения отсчетов и дополнительно обрабатывает отсчеты для обеспечения соответствующего "принятого" потока символов.
Процессор 1160 данных приема затем принимает и обрабатывает NR принятых потоков символов от NR приемников 1154 на основе конкретной методики обработки приемника для обеспечения NT "обнаруженных" потоков символов. Процессор 1160 данных приема затем демодулирует, подвергает обратному чередованию и декодирует каждый обнаруженный поток символов для восстановления информационных данных для потока данных. Обработка посредством процессора 1160 данных приема является взаимно дополнительной по отношению к обработке, выполненной посредством процессора 1120 передачи MIMO и процессора 1114 данных передачи в системе 1110 передатчика.
Процессор 1170 периодически определяет, какую матрицу предварительного кодирования следует использовать (описано ниже). Процессор 1170 формулирует сообщение обратной линии связи, содержащее часть индекса матрицы и часть значения ранга. Сообщение обратной линии связи может содержать различные типы информации относительно линии связи и/или принятого потока данных. Сообщение обратной линии связи затем обрабатывается процессором 1138 данных передачи, который также принимает информационные данные для нескольких потоков данных из источника 1136 данных, модулированных модулятором 1180, обработанных передатчиками 1154a-754r и переданных обратно системе 710 передатчика.
В системе 1110 передатчика модулированные сигналы от системы 750 приемника принимаются антеннами 1124, обрабатываются приемниками 1122, демодулируются демодулятором 1140 и обрабатываются процессором 1142 данных приема для извлечения сообщения обратной линии связи, переданного устройством 1150. Затем процессор 1130 определяет, какую матрицу предварительного кодирования следует использовать для определения весовых коэффициентов формирования диаграммы направленности, и затем обрабатывает извлеченное сообщение.
В аспекте изобретения логические каналы классифицируются на каналы управления и информационные каналы. Логические каналы управления содержат канал управления широковещанием (BCCH), который представляет собой канал нисходящей линии связи для передачи системной управляющей информации, канал управления поисковым вызовом (PCCH), который представляет собой канал нисходящей линии связи, который передает информацию поискового вызова, канал управления многоадресной передачей (MCCH), который представляет собой канал нисходящей линии связи от одной точки к нескольким точкам, используемый для передачи информации планирования и управления службы широковещательной и многоадресной передачи мультимедиа (MBMS) для одного или нескольких каналов MTCH. Обычно после установления соединения RRC этот канал используется только пользовательским оборудованием (UE), которое принимает службу MBMS (примечание: старые каналы MCCH+MSCH). Выделенный канал управления (DCCH) является двунаправленным каналом от одной точки к одной точке, который передает выделенную управляющую информацию и используется пользовательским оборудованием (UE), имеющим соединения RRC. Логические информационные каналы содержат выделенный информационный канал (DTCH), который является двунаправленным каналом от одной точки к одной точке, выделенным одному пользовательскому оборудованию (UE) для передачи пользовательской информации, а также информационный канал многоадресной передачи (MTCH) для канала нисходящей линии связи от одной точки к нескольким точкам для передачи информационных данных.
Транспортные каналы классифицируются на каналы нисходящей линии связи и восходящей линии связи. Транспортные каналы нисходящей линии связи содержат канал широковещания (BCH), совместно используемый канал данных нисходящей линии связи (DL-SDCH) и канал поискового вызова (PCH), канал PCH предназначен для поддержки экономии мощности пользовательского оборудования (UE) (цикл DRX указывается сетью для пользовательского оборудования (UE)), широковещательно передается по всей соте и отображается на ресурсы уровня PHY, которые могут использоваться для других каналов управления/информационных каналов. Транспортные каналы восходящей линии связи содержат канал произвольного доступа (RACH), канал запроса (REQCH), совместно используемый канал данных восходящей линии связи (UL-SDCH) и множество каналов уровня PHY. Каналы уровня PHY содержат множество каналов нисходящей линии связи и каналов восходящей линии связи.
Каналы уровня PHY нисходящей линии связи содержат, например: общий контрольный канал (CPICH), канал синхронизации (SCH), общий канал управления (CCCH), совместно используемый канал управления нисходящей линии связи (SDCCH), канал управления многоадресной передачи (MCCH), совместно используемый канал назначения восходящей линии связи (SUACH), канал подтверждения (ACKCH), физический совместно используемый канал данных нисходящей линии связи (DL-PSDCH), канал управления мощностью восходящей линии связи (UPCCH), канал индикатора поискового вызова (PICH) и канал индикатора загрузки (LICH).
Каналы уровня PHY восходящей линии связи содержат, например: физический канал произвольного доступа (PRACH), канал индикатора качества канала (CQICH), канал подтверждения (ACKCH), канал индикатора подмножества антенн (ASICH), совместно используемый канал запроса (SREQCH), физический совместно используемый канал данных восходящей линии связи (UL-PSDCH) и широкополосный контрольный канал (BPICH).
Другие термины/компоненты включают в себя: 3G - третье поколение, 3GPP - Проект партнерства по созданию сетей третьего поколения, ACLR - отношение утечки соседнего канала, ACPR - отношение мощности соседнего канала, ACS - избирательность соседнего канала, ADS - система с усовершенствованной разработкой, AMC - адаптивная модуляция и кодирование, A-MPR - дополнительное сокращение максимальной мощности, ARQ -автоматический запрос на повторную передачу данных, BCCH - канал управления широковещанием, BTS - базовая приемопередающая станция, CDD - разнесение с циклической задержкой, CCDF - комплементарная интегральная функция распределения, CDMA - множественный доступ с кодовым разделением, CFI - индикатор управляющего формата, Co-MIMO - кооперативная система MIMO, CP - циклический префикс, CPICH - общий контрольный канал, CPRI - общедоступный радиоинтерфейс, CQI - индикатор качества канала, CRC - контроль с помощью циклического избыточного кода, DCI - индикатор управления нисходящей линии связи, DFT - дискретное преобразование Фурье, DFT-SOFDM - ODFM с расширением с помощью дискретного преобразования Фурье, DL - нисходящей линии связи (передача от базовой станции к абоненту), DL-SCH - совместно используемый канал нисходящей линии связи, D-PHY - физический уровень со скоростью 500 Мбит/с, DSP - обработка цифровых сигналов, DT - комплект инструментальных средств разработки, DVSA - цифровой векторный анализ сигналов, EDA - автоматизация проектирования электроники, E-DCH - улучшенный выделенный канал, E-UTRAN - усовершенствованная сеть наземного беспроводного доступа UMTS, eMBMS - усовершенствованная служба широковещательной и многоадресной передачи мультимедиа, eNB - усовершенствованный узел B, EPC - усовершенствованное пакетное ядро, EPRE - энергия на элемент ресурса, ETSI - Европейский институт по стандартизации в области электросвязи, E-UTRA - усовершенствованная технология UTRA, E-UTRAN - усовершенствованная технология UTRAN, EVM - величина вектора ошибки и FDD - дуплексная связь с частотным разделением.
Другие термины включают в себя FFT - быстрое преобразование Фурье, FRC - фиксированный опорный канал, FS1 - тип 1 структуры кадра, FS2 - тип 2 структуры кадра, GSM - глобальная система мобильной связи, HARQ - гибридный автоматический запрос на повторную передачу данных, HDL - язык описания аппаратного оборудования, HI - индикатор запроса HARQ, HSDPA - высокоскоростной пакетный доступ нисходящей линии связи, HSPA - высокоскоростной пакетный доступ, HSUPA - высокоскоростной пакетный доступ восходящей линии связи, IFFT - обратное преобразование FFT, IOT - тест функциональной совместимости, IP - Интернет-протокол, LO - гетеродин (локальный генератор частоты), LTE - Проект долгосрочного развития, MAC - управление доступом к среде передачи, MBMS - служба широковещательной и многоадресной передачи мультимедиа, MBSFN - многоадресная и широковещательная передача по сети с одной частотой, MCH - канал многоадресной передачи, MIMO - система с множеством входов и множеством выходов, MISO - система с множеством входов и одним выходом, MME - объект управления мобильностью, MOP - максимальная выходная мощность, MPR - максимальное сокращение мощности, MU-MIMO - многопользовательская система MIMO, NAS - уровень, не связанный с предоставлением доступа, OBSAI - открытый интерфейс архитектуры базовой станции, OFDM - мультиплексирование с ортогональным частотным разделением, OFDMA - множественный доступ с ортогональным частотным мультиплексированием, PAPR - отношение пиковой и средней мощностей, PAR - отношение пикового и среднего сигнала, PBCH - физический канал широковещания, P-CCPCH - первичный общий физический канал управления, PCFICH - физический канал индикатора формата управления, PCH - канал поискового вызова, PDCCH - физический канал управления нисходящей линии связи, PDCP - протокол слияния пакетных данных, PDSCH - физический совместно используемый канал нисходящей линии связи, PHICH - физический канал индикатора гибридного запроса ARQ, PHY - физический уровень, PRACH - физический канал произвольного доступа, PMCH - физический канал многоадресной передачи, PMI - индикатор матрицы предварительного кодирования, P-SCH - первичный сигнал синхронизации, PUCCH - физический канал управления восходящей линии связи и PUSCH - физический совместно используемый канал восходящей линии связи.
Другие термины включают в себя: QAM - квадратурная амплитудная модуляция, QPSK - квадратурная фазовая манипуляция, RACH - канал произвольного доступа, RAT - технология беспроводного доступа, RB - ресурсный блок, RF - радиочастота, RFDE - среда проектирования радиочастотных систем, RLC - управление беспроводной линией связи, RMC - канал опорных измерений, RNC - контроллер беспроводной сети, RRC - управление беспроводными ресурсами, RRM - управление беспроводными ресурсами, RS - опорный сигнал, RSCP - кодовая мощность принятого сигнала, RSRP - мощность приема опорного сигнала, RSRQ - качество приема опорного сигнала, RSSI - индикатор интенсивности принятого сигнала, SAE - развитие системной архитектуры, SAP - точка доступа службы, SC-FDMA - множественный доступ с частотным разделением с одной несущей, SFBC - пространственно-частотное блочное кодирование, S-GW - обслуживающий межсетевой шлюз, SIMO - система с одним входом и несколькими выходами, SISO - система с одним входом и одним выходом, SNR - отношения сигнала к шуму, SRS - зондирующий опорный сигнал, S-SCH - вторичный сигнал синхронизации, SU-MIMO - однопользовательская система MIMO, TDD - дуплексная связь с временным разделением, TDMA - множественный доступ с временным разделением, TR - технический отчет, TrCH - транспортный канал, TS - техническая спецификация, TTA - Ассоциация телекоммуникационных технологий, TTI - интервал времени передачи, UCI - индикатор управления восходящей линии связи, UE - пользовательское оборудование, UL - восходящая линия связи (передача от абонента к базовой станции), UL-SCH - совместно используемый канал восходящей линии связи, UMB - широкополосная сеть сверхмобильной связи, UMTS - универсальная система мобильной связи, UTRA - универсальный наземный беспроводной доступ, UTRAN - сеть универсального наземного беспроводного доступа, VSA - векторный анализатор сигнала, W-CDMA - широкополосный множественный доступ с кодовым разделением.
Следует отметить, что различные аспекты изобретения описаны здесь с связи с терминалом. Терминал может также упоминаться как система, пользовательское устройство, модуль абонента, абонентская станция, мобильная станция, мобильное устройство, удаленная станция, удаленный терминал, терминал доступа, пользовательский терминал, пользовательский агент или пользовательское оборудование. Пользовательское устройство может представлять собой мобильный телефон, беспроводной телефон, телефон, работающий по протоколу инициации сеанса (SIP), станцию местной радиосвязи (WLL), карманный компьютер (PDA), карманное устройство, имеющее возможность беспроводного соединения, модуль в терминале, карту, которая может быть присоединена к главному устройству или интегрирована в него (например, карту PCMCIA), или другое устройство обработки, соединенное с беспроводным модемом.
Кроме того, аспекты заявленного предмета могут быть реализованы как способ, устройство или изделие с использованием стандартных программных и/или инженерных методик для производства программного обеспечения, встроенного программного обеспечения, аппаратных средств или любой их комбинации для управления компьютером или вычислительными компонентами для реализации различных аспектов заявленного предмета. Подразумевается, что используемый здесь термин "изделие" охватывает компьютерную программу, доступную с любого машиночитаемого устройства, несущей или носителя. Например, машиночитаемые носители могут включать в себя, но без ограничения, магнитные запоминающие устройства (например, жесткий диск, гибкий диск, магнитные ленты и т.д.), оптические диски (например, компакт-диск (CD), цифровой универсальный диск (DVD) и т.д.), смарт-карты и устройства флэш-памяти (например, карту, флэш-карту, ключевой накопитель и т.д.). Дополнительно следует понимать, что несущая может использоваться для переноса машиночитаемых электронных данных, например, используемых при передаче и приеме речевой почты или при доступе к сети, такой как сеть сотовой связи. Безусловно, специалисты в области техники поймут, что в эту конфигурацию может быть внесено множество модификаций без отступления от объема или сущности настоящего описания.
Используемые в этой заявке термины "компонент", "модуль", "система", "протокол" и т.п. предназначены для обозначения относящегося к компьютеру объекта, являющегося либо аппаратным оборудованием, либо комбинацией аппаратного оборудования и программного обеспечения, либо программным обеспечением, либо исполняемым программным обеспечением. Например, компонент может представлять собой, но без ограничения, процесс, выполняемый на процессоре, процессор, объект, исполняемую программу, поток выполнения, программу и/или компьютер. В качестве иллюстрации и приложение, выполняющееся на сервере, и сервер могут являться компонентом. Один или более компонентов могут располагаться в процессе и/или потоке выполнения, и компонент может быть размещен на одном компьютере и/или распределен между двумя или более компьютерами.
Приведенное выше описание содержит примеры одного или более вариантов воплощения. Безусловно, невозможно описать каждую мыслимую комбинацию компонентов или методик в целях описания вышеупомянутых вариантов воплощения, но специалист в области техники может понять, что возможно выполнить много дополнительных комбинаций и изменений различных вариантов воплощения. В соответствии с этим подразумевается, что описанные варианты воплощения охватывают все такие изменения, модификации и разновидности, которые находятся в пределах сущности и объема приложенной формулы изобретения. Кроме того, в тех случаях, когда термин "включает в себя" используется либо в подробном описании, либо в формуле изобретения, такой термин подразумевает охватывающий смысл, подобно термину "содержащий", интерпретируемому как переходное слово в формуле изобретения.