СПОСОБ И УСТРОЙСТВО В СЕТИ РАДИОДОСТУПА
METHOD AND DEVICE IN RADIO ACCESS NETWORK

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области беспроводной связи и, в частности, к использованию повторителей включения/выключения в сети радиодоступа.
Уровень техники
Универсальная мобильная телекоммуникационная система (UMTS) является одной из технологий мобильной связи третьего поколения, разработанных на смену GSM. Долгосрочное развитие (LTE) 3GPP является проектом в Проекте партнерства 3-го поколения (3GPP), чтобы улучшить стандарт UMTS. Сеть наземного радиодоступа UMTS (UTRAN) является сетью радиодоступа системы UMTS, а развитая UTRAN (E-UTRAN) является сетью радиодоступа системы LTE. Базовую радиостанцию (RBS) в E-UTRAN называют развитым узлом В (eNB).
В сетях радиодоступа, таких как E-UTRAN, множество входов и множество выходов (MIMO) является названием, применяемым для использования множества антенн, как в приемнике, так и в передатчике, чтобы улучшить производительность связи. MIMO может быть подразделено на три основные категории: предварительное кодирование, пространственное мультиплексирование и кодирование с разнесением. Предварительное кодирование является многоуровневым формированием диаграммы направленности (т.е. приданием формы полной диаграмме направленности антенн в направлении целевого приемника) в узком смысле или всей пространственной обработкой в передатчике в широком смысле. При обычном (т.е. одноуровневом) формировании диаграммы направленности один и тот же сигнал излучают из каждой из антенн передачи с соответствующими весовыми коэффициентами фазы (и иногда усиления), таким образом, что мощность сигнала максимизируют на входе приемника. Преимуществами формирования диаграммы направленности являются увеличение усиления сигнала из конструктивного объединения и уменьшение эффекта замирания. При отсутствии рассеяния формирование диаграммы направленности дает в результате достаточно определенный направленный шаблон. Когда приемник имеет множество антенн, формирование диаграммы направленности передачи не может одновременно максимизировать уровень сигнала во всех антеннах приема и, следовательно, используют предварительное кодирование. С помощью предварительного кодирования множество потоков сигналов излучают из антенн передачи с независимыми и соответствующими весовыми коэффициентами на каждую антенну, таким образом, что максимизируют пропускную способность линии связи на выходе приемника. Применение разных весовых коэффициентов к переданным сигналам разных антенн может быть выражено как применение вектора предварительного кодирования к переданным сигналам. Пространственное мультиплексирование на основе предварительного кодера можно понимать как обобщение формирования диаграммы направленности на основе предварительного кодера с вектором предварительного кодирования, замененным матрицей предварительного кодирования. Далее в настоящей заявке будет использовано понятие «матрица предварительного кодирования». Приемник оценивает канал и принимает решение относительно подходящей матрицы предварительного кодирования из кодовой книги (содержащей множество доступных матриц предварительного кодирования) и передает по обратной связи информацию о выбранной матрице предварительного кодирования в передатчик.
Фиг.1 схематически иллюстрирует часть сети радиодоступа в системе LTE (E-UTRAN). На основании измерений опорных сигналов нисходящей линии связи разных антенн eNB абонентское устройство (UE) 150 принимает решение относительно подходящей матрицы предварительного кодирования из кодовой книги, соответствующей определенному лучу 120. Индекс выбранного вектора сообщают в eNB 110, и eNB 110 может использовать эту матрицу предварительного кодирования для передачи нисходящей линии связи в UE 150. В LTE индекс вектора называют индексом матрицы предварительного кодирования (PMI).
Ожидают, что будущие сети радиодоступа, помимо многих других аспектов, либо будут требовать увеличенной зоны обслуживания, поддерживать более высокие скорости передачи данных, либо осуществлять комбинацию первого и второго. Увеличение пропускной способности сети иногда может приводить к уменьшенной зоне обслуживания, но использование ретрансляторов или повторителей является подходящим вариантом для решения проблемы компромисса между областью передачи (зоной обслуживания) и сквозной областью данных. Преимущество ретрансляторов и повторителей происходит из того факта, что разделение большого расстояния на два приблизительно эквидистантных сетевых сегмента предусматривает увеличенную скорость передачи данных.
По сравнению с ретрансляторами радиочастотные (RF) повторители являются значительно более простыми и, следовательно, стоят меньше. RF повторитель (далее в настоящей заявке названный просто повторитель) является комбинацией радиоприемника и радиопередатчика, который принимает слабый сигнал или сигнал низкого уровня, и повторно передает его на более высоком уровне или с более высокой мощностью таким образом, что сигнал может охватывать большие расстояния без ухудшения. Они подходят, например, для расширения зоны обслуживания, например, в городском или пригородном районе. Признаком, который определяет повторитель, является то, что он принимает, усиливает и повторно передает сигнал почти одновременно.
Фиг.2 иллюстрирует соту 200 в E-UTRAN с eNB 210 и тремя повторителями 230а-230с. Повторители 230а-230с усиливают и повторно передают сигналы, которые они принимают из eNB 210 и UE 250. Заметное расширение зоны обслуживания может быть достигнуто с помощью применения множества повторителей. Однако повторитель усиливает как принятый сигнал, так и помехи, что дает в результате более высокие помехи между сотами. С помощью использования повторителей включения/выключения помехи между сотами могут быть уменьшены. Повторитель включения/выключения выключают (т.е. выключают повторную передачу сигналов), когда нет UE, запланированных для передачи в области этого повторителя, и, таким образом, он не способствует помехам. Чтобы управлять состоянием включения и выключения повторителей, RBS должна распознавать выбор повторителя для каждого UE, т.е. какой один из повторителей, который UE использует для своей связи. На основании выбора повторителя разных активных UE RBS может принимать решения относительно того, какие повторители выключать совместно с решениями планирования. Обычно UE измеряет опорные сигналы из повторителей, выбирает предпочтительный повторитель на основании этих сигналов и передает по обратной связи индекс выбранного повторителя в RBS с помощью повторителя. Проблемой, связанной с этим решением, является то, что для этой обратной связи требуется дополнительное сообщение восходящей линии связи и что также требуется сигнализация взаимодействия между повторителями и UE. Это делает сложным объединение повторителей в существующие сети, и это также увеличивает непроизводительные затраты сигнализации.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является получение способов и устройств, которые устраняют некоторые из вышеупомянутых недостатков и дают возможность легкого объединения повторителей включения/выключения в сети радиодоступа и минимизированной сигнализации для выбора повторителя UE. Это достигают с помощью решения, в котором RBS работают в режиме предварительного кодирования и в котором повторители измеряют опорные сигналы нисходящей линии связи, выбирают матрицы предварительного кодирования и передают по обратной связи индекс выбора (т.е. PMI) в RBS по аналогии с тем, что делает UE. Это позволяет RBS распознавать выбор повторителя UE без введения какого-либо дополнительного сообщения восходящей линии связи или взаимодействия между UE и повторителями с помощью сравнения индекса из UE с индексами из разных повторителей.
Таким образом, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложен способ выбора повторителя для RBS, работающей в режиме предварительного кодирования в сети радиодоступа. RBS использует один или более повторителей и обслуживает по меньшей мере одно UE. Способ содержит этап широковещательной передачи опорных сигналов. Он также содержит этапы приема индекса матрицы предварительного кодирования из повторителей и их сохранения. Он дополнительно содержит этапы приема индекса матрицы предварительного кодирования из UE и сравнения принятого индекса из UE с сохраненными индексами из повторителей. Когда сохраненный индекс из повторителя совпадает с принятым индексом из UE, способ также содержит этап определения повторителя, который соответствует этому совпадающему сохраненному индексу, как выбора повторителя UE.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложен способ выбора повторителя для повторителя в сети радиодоступа. Повторитель используют с помощью RBS, работающей в режиме предварительного кодирования. Способ содержит этапы измерения опорных сигналов из RBS и выбора матрицы предварительного кодирования на основании измеренных опорных сигналов. Он дополнительно содержит этап передачи индекса выбранной матрицы предварительного кодирования в RBS. Индекс используют с помощью RBS, чтобы определять выбор повторителя для абонентского устройства.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предложена RBS сети радиодоступа. RBS выполнена с возможностью работать в режиме предварительного кодирования и использовать по меньшей мере один повторитель. Она также выполнена с возможностью обслуживать одно или более UE. RBS содержит средство для широковещательной передачи опорных сигналов. Она также содержит средство для приема и сохранения индекса матрицы предварительного кодирования из повторителей. Она дополнительно содержит средство для приема индекса матрицы предварительного кодирования из UE и средство для сравнения принятого индекса из UE с сохраненными индексами из повторителей, чтобы найти повторитель с совпадающим сохраненным индексом. Кроме того, она содержит средство для определения повторителя, который соответствует этому совпадающему запомненному индексу, как выбора повторителя UE.
В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения предложен повторитель сети радиодоступа, выполненный с возможностью быть используемым с помощью RBS, работающей в режиме предварительного кодирования. Он содержит средство для измерения опорных сигналов из RBS. Он также содержит средство для выбора матрицы предварительного кодирования на основании измеренных опорных сигналов и средство для передачи индекса выбранной матрицы предварительного кодирования в RBS. Индекс используют с помощью RBS, чтобы определять выбор повторителя для абонентского устройства.
Преимуществом вариантов осуществления настоящего изобретения является то, что RBS может обнаруживать выбор повторителя UE эффективным способом без необходимости какого-либо дополнительного сообщения восходящей линии связи или взаимодействия между UE и повторителями. Таким образом, RBS может определять выбор UE для эффективного управления повторителями включения/выключения с минимальными накладными расходами сигнализации.
Другим преимуществом вариантов осуществления настоящего изобретения является то, что они дают возможность легкого введения новых повторителей в существующей сети радиодоступа, так как избегают модификаций кодовых книг предварительного кодирования. Кроме того, повторителю не нужно передавать каких-либо опорных сигналов, поскольку UE и RBS не нужно обнаруживать информацию канала из повторителей.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 схематически иллюстрирует часть E-UTRAN с eNB, работающем в режиме предварительного кодирования.
Фиг.2 схематически иллюстрирует часть E-UTRAN с eNB и его повторителями, в которых может быть осуществлено настоящее изобретение.
Фиг.3 схематически иллюстрирует узел радиосвязи в E-UTRAN с eNB, работающем в режиме предварительного кодирования, и его повторителями в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4 схематически иллюстрирует eNB с его повторителями и планирование ресурсов для каждого повторителя.
Фиг.5 схематически иллюстрирует eNB и повторитель в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6 - блок-схема последовательности этапов способа для повторителя в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7 - блок-схема последовательности этапов способа для eNB в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Ниже изобретение будет описано более подробно со ссылкой на определенные варианты осуществления и сопровождающие чертежи. В целях объяснения, но не ограничения приведены конкретные детали, такие как конкретные сценарии, методы и т.д., для того чтобы предоставить полное понимание настоящего изобретения. Однако специалист в данной области техники поймет, что настоящее изобретение может быть осуществлено в других вариантах осуществления, которые отклоняются от этих конкретных деталей.
Кроме того, специалисты в данной области техники поймут, что функции и средства, объясненные в настоящей заявке ниже, могут быть осуществлены с использованием программного обеспечения, функционирующего совместно с запрограммированным микропроцессором или универсальным компьютером, и/или с использованием интегральной схемы прикладной ориентации (ASIC). Также будет понятно, что, несмотря на то что настоящее изобретение в первую очередь описано в виде способов и устройств, изобретение также может быть осуществлено в компьютерном программном продукте, а также в системе, содержащей процессор компьютера и память, соединенную с процессором, причем память закодирована с помощью одной или более программ, которые могут выполнять функции, раскрытые в настоящей заявке.
Настоящее изобретение описано в настоящей заявке через ссылку на конкретные примерные сценарии. В частности, изобретение описано в не ограничивающем общем контексте в связи с E-UTRAN. Хотя следует заметить, что изобретение и его иллюстративные варианты осуществления также могут быть применены к другим типам технологий радиодоступа с характеристиками, аналогичными E-UTRAN с точки зрения режима предварительного кодирования eNB и сообщения PMI.
Целью настоящего изобретения является обеспечить возможность легкого введения повторителей включения/выключения и эффективного выбора повторителя UE с минимальными непроизводительными затратами сигнализации. Изобретение может быть осуществлено в сети радиодоступа с eNB, работающими в режиме предварительного кодирования, с использованием повторителей включения/выключения для увеличенной зоны обслуживания. В такой сети eNB передает широковещательным способом опорные сигналы из своих передающих антенн, а повторители принимают эти сигналы и передают их в UE. UE измеряет опорный сигнал из eNB, оценивает канал, выбирает предпочтительный луч или матрицу предварительного кодирования и передает по обратной связи индекс матрицы предварительного кодирования (так называемый PMI) в eNB. Это выполняют как в предшествующем уровне техники, так и в вариантах осуществления настоящего изобретения.
Для того чтобы минимизировать помехи в сети, eNB принимает решение относительно включения/выключения повторителя одновременно с решениями планирования. Управление повторителями требует знания о выборе повторителя для каждого UE. Следующее описывает, как eNB определяет выбор повторителя в настоящем изобретении, со ссылкой на фиг.3.
С помощью использования эффекта пространственного разделения режима предварительного кодирования (или формирования диаграммы направленности) разные повторители 330а-330d, обслуживающие UE 350 в областях 340а-340d, могут быть покрыты с помощью разных лучей 320а-320d (соответствующих матрицам предварительного кодирования) из eNB 310. В одном варианте осуществления настоящего изобретения каждый повторитель будет измерять опорные сигналы из eNB вместо простой повторной передачи их, как в предшествующем уровне техники, а затем на основании измерения будет выбирать матрицу предварительного кодирования из кодовой книги и передавать индекс выбранного вектора предварительного кодирования (PMI) в eNB (по аналогии с тем, что делает UE).
eNB принимает и сохраняет PMI, переданный из повторителя. PMI повторителя является индексом повторителя в eNB, и его используют при определении выбора повторителя UE. Каждый раз, когда eNB принимает PMI, переданный по обратной связи из UE, PMI UE сравнивают со всеми сохраненными PMI повторителей, т.е. индексами повторителей. Когда имеется совпадение между индексом повторителя и PMI UE, eNB может определить соответствующий повторитель, как являющийся предпочтительным повторителем для этого специфического UE. Например, и со ссылкой на фиг.3, если повторитель 330с выбирает конкретный луч (или матрицу предварительного кодирования) 320с, а UE 350 выбирает тот же луч 320с, тогда это UE 350 неявно выбрало быть обслуживаемой с помощью этого повторителя 330с. Таким образом, выбор повторителя выполняют без какого-либо дополнительного сообщения из UE в eNB и без какого-либо дополнительного взаимодействия между UE и повторителем. Другим преимуществом является то, что введение новых повторителей включения/выключения в существующей сети могло бы не требовать каких-либо модификаций уже определенных кодовых книг предварительного кодирования.
Для того чтобы гарантировать правильный выбор повторителя в настоящем изобретении, важно убедиться, что имеется отображение один к одному между матрицами предварительного кодирования и повторителями. Это получают с помощью правильного определения размеров и планирования сети, в которой должно быть осторожно выбрано число повторителей и позиции повторителей. Кроме того, если расстояние антенны в eNB является небольшим, имеется взаимная корреляция антенн между антеннами, и будет хорошее отображение между позицией повторителей и PMI.
Высокая взаимная корреляция антенн обычно подразумевает конфигурацию антенн с небольшим расстоянием между антеннами (часть длины волны), в то время как низкая взаимная корреляция антенн подразумевает достаточно большие расстояния антенн (несколько длин волн). В случае низкой взаимной корреляции антенн обновления матрицы предварительного кодирования обычно выполняют в относительно коротком масштабе времени, чтобы захватить изменения замирания. Высокая взаимная корреляция антенн является предпочтительной в настоящем изобретении, так как она дает устойчивую зависимость между PMI и направлением луча.
В одном варианте осуществления изобретения сообщение PMI повторителей выполняют статическим способом, один раз при инициализации системы. Это возможно, если PMI является устойчивым, т.е. что он не изменяется во времени, что имеет место при высокой взаимной корреляции антенн благодаря близко расположенным в пространстве лучам антенн. Затем значение PMI повторителей может быть сохранено один раз и после этого использовано для всех выборов повторителей UE.
В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения сообщение PMI повторителей выполняют динамически каждый раз, когда изменен PMI повторителей. Это является случаем низкой взаимной корреляции антенн в сети с антеннами с большими промежутками.
В дополнительных вариантах осуществления настоящего изобретения выбор повторителя используют с помощью eNB при управлении включением и выключением разных повторителей. Для того чтобы минимизировать помехи, повторитель включают, только когда пользователи в области повторителя запланированы в определенное время или в определенных частотных ресурсах.
Пример этого схематически проиллюстрирован на фиг.4, где eNB 450 имеет три повторителя - повторители А 410, В 420 и С 430 - с соответствующими частотными 411, 421, 431 и временными ресурсами 412, 422, 432, запланированными 441 и не запланированными 442 для разных UE в их соответствующих областях повторителей. В этом примере UE в области повторителя А 410 и повторителя В 420 запланированы в одно и то же время в течение первых двух временных ресурсов (например, подкадров), но в разных частотных ресурсах, в то время как никакие UE в области повторителя С 430 не запланированы в одно и то же время. Таким образом, повторитель С 430 может быть выключен в течение этих первых двух подкадров, в то время как повторитель А 410 и повторитель В 420 может быть выключен и включен в частотной области в соответствии с их запланированными частотными ресурсами. В течение третьего временного ресурса UE в области повторителя С 430 имеет запланированные ресурсы. В течение третьего временного ресурса UE в области повторителя С 430 имеют запланированные ресурсы, в то время как никакие UE не запланированы в областях повторителя А 410 и В 420. Таким образом, повторитель С 430 опять включают, а повторитель А 410 и В 420 выключают.
Выключение и включение повторителей, управляемых с помощью eNB, может быть осуществлено разными способами. В одном первом варианте осуществления настоящего изобретения eNB может управлять повторителями с помощью передачи команд включения/выключения в повторители с помощью сигнализации в основном канале или вне основного канала на основании решений выбора повторителя UE и планирования.
Второй вариант осуществления требует повторителей, которые выключаются автоматически, когда принятая мощность сигналов ниже, чем определенное пороговое значение. Если повторитель поддерживает фиксированное усиление усилителя в динамическом диапазоне, eNB может управлять включением/выключением повторителя с помощью своего режима планирования, например, с помощью планирования ресурсов управляемым способом во временной области. Помехи между повторителями являются ограниченными, даже когда принятый уровень помех выше, чем пороговое значение, благодаря фиксированному усилению усилителя повторителя.
В третьем варианте осуществления решение предыдущего второго варианта осуществления может быть распространено на частотную область, если повторитель может обнаруживать уровень принятой мощности в поддиапазонах и автоматически выключать повторители с низкой принятой мощностью. В этом случае eNB может планировать разные частотные ресурсы в разные лучи в зависимости от уровня помех и, таким образом, управлять помехами.
На фиг.5 схематически проиллюстрирован eNB 500 в соответствии с первым вариантом осуществления, рассмотренным выше. Он содержит средство для широковещательной передачи 501 опорных сигналов, используемых с помощью повторителей, а также UE для выбора матрицы предварительного кодирования. Он также содержит средство для приема 502 PMI из повторителей и средство для сохранения 503 PMI. Кроме того, он содержит средство для приема 504 PMI из UE и средство для сравнения 505 этого PMI UE с сохраненными индексами из повторителей. Это выполняют, чтобы найти повторитель с совпадающим PMI. Он также содержит средство для определения 506 повторителя, который соответствует этому совпадающему PMI, как выбора повторителя для UE. eNB также содержит средство для управления 507 включением и выключением повторителей. Это управление может быть выполнено разными способами в зависимости от типа повторителя, например (автоматический или нет), как описано выше. На фиг.5 и в соответствии с первым вариантом осуществления средство для управления 507 включением/выключением повторителей содержит средство для передачи 571 команды включения/выключения в повторитель.
Также на фиг.5 проиллюстрирован повторитель 510 в соответствии с первым вариантом осуществления. Он содержит средство для измерения 511 опорного сигнала из eNB и средство для выбора 512 матрицы предварительного кодирования на основании этого опорного сигнала. Он также содержит средство для передачи 513 индекса этой выбранной матрицы предварительного кодирования (PMI) в eNB. Затем этот PMI может быть использован с помощью eNB, чтобы определять выбор повторителя UE. Кроме того, повторитель содержит средство для приема 514 команды включения/выключения из eNB и средство для включения и выключения 515 повторной передачи в зависимости от команды.
Фиг.6 - блок-схема последовательности этапов способа для повторителя в соответствии с первым вариантом осуществления, описанным выше, настоящего изобретения. Он содержит этапы:
610 - измерить опорные сигналы из eNB.
620 - выбрать матрицу предварительного кодирования на основании измеренных опорных сигналов.
630 - передать индекс выбранной матрицы предварительного кодирования в eNB. Индекс используют с помощью eNB, чтобы определять выбор повторителя для абонентского устройства.
640 - принять команду включения или выключения из eNB.
650 - включить или выключить повторную передачу в зависимости от принятой команды.
Кроме того, фиг.7 - блок-схема последовательности этапов способа для eNB в соответствии с тем же первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Он содержит этапы:
710 - передать широковещательным способом опорные сигналы, которые используют с помощью повторителей и UE, чтобы выбрать матрицу предварительного кодирования.
720 - принять индекс матрицы предварительного кодирования из повторителей.
730 - сохранить индексы матрицы предварительного кодирования из повторителей.
740 - принять индекс матрицы предварительного кодирования из UE.
750 - сравнить принятый индекс из UE с сохраненными индексами из повторителей и когда сохраненный индекс из повторителя совпадает с принятым индексом из UE,
760 - определение повторителя, который соответствует этому совпадающему сохраненному индексу, как выбор повторителя этого UE.
Этап способа управления 770 включением и выключением повторителей может быть выполнен разными способами, как описано выше. На фиг.7 этап управления 770 повторителями содержит этап:
771 - передать команду включения или выключения по меньшей мере в один повторитель на основании выбора повторителя и планирования по меньшей мере одного UE.
Вышеупомянутые и описанные варианты осуществления приведены только в качестве примеров и не должны быть ограничением настоящего изобретения. Другие решения, использования, задачи и функции в рамках объема изобретения, как заявленные в сопровождающей формуле изобретения патента, должны быть понятными для специалиста в данной области техники.