СИСТЕМА СВЯЗИ, УСТРОЙСТВО СВЯЗИ, СПОСОБ СВЯЗИ И КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПРОГРАММНЫЙ ПРОДУКТ
COMMUNICATION SYSTEM, COMMUNICATION DEVICE AND COMMUNICATION METHOD, SOFTWARE PRODUCT

Область техники
Настоящее изобретение относится к системе связи, устройству связи, способу связи и компьютерному программному продукту, в которых базовая станция связывается с мобильной станцией внутри соты при посредничестве релейной станции. В частности, настоящее изобретение относится к системе связи, устройству связи, способу связи и компьютерной программе, использующим релейный режим, который предусматривает межсотовую координацию взаимодействия.
Уровень техники
Услуги связи становятся существенно разнообразнее в связи с повсеместным использованием технологий обработки информации и информационно-телекоммуникационных технологий и, в частности, необычайным развитием мобильной связи, такой как мобильная телефония. В настоящее время консорциум 3GPP (Third Generation Partnership Project), разрабатывающий спецификации для мобильной телефонии третьего поколения, работает над аттестацией всемирного стандарта IMT (International Mobile Telecommunications) - 2000 системы мобильной связи третьего поколения (3G), предложенного Международным союзом электросвязи. Стандарт LTE (Long Term Evolution) «Долгосрочное развитие сетей связи», являющийся одной из спецификаций обмена данными, предложенной консорциумом 3GPP, представляет собой долгосрочную перспективную систему, нацеленную на создание системы связи четвертого поколения (4G) IMT Advanced, также называемой «3.9G (Super 3G)».
Стандарт LTE является режимом связи, базирующимся на способе модуляции OFDM (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением) и использующим в качестве способа радиодоступа в нисходящем канале способ OFDMA (OFDM access). Способ модуляции OFDM является способом модуляции с использованием нескольких несущих, в котором множество фрагментов данных приписывается к частотным поднесущим, являющимся ортогональными, т.е. не взаимодействующими друг с другом, и в котором каждая поднесущая на частотной оси может преобразовываться в сигнал на временной оси для передачи путем осуществления обратного быстрого преобразования Фурье FFT (Fast Fourier Transform) для каждой поднесущей. Передаваемые данные передаются путем распределения по множеству несущих, частоты которых ортогональны, и поэтому способ OFDM характеризуется тем, что полоса каждой несущей становится узкой, эффективность использования частоты очень высока, и искажение из-за запаздывания сигнала (помехи из-за частотно-избирательного замирания) уменьшается благодаря многолучевому распространению. Способ доступа OFDMA - это схема с многостанционным доступом, в которой вместо того, чтобы одна связная станция занимала все поднесущие OFDM-сигнала, производится присвоение набора поднесущих в частотной области нескольким связным станциям, так что поднесущие совместно используются несколькими связными станциями. Если каждый из нескольких пользователей использует различные поднесущие или различные временные интервалы (т.е. разделение мультиплексирования в частотной и временной областях), то связь может осуществляться без помех.
Согласно спецификации LTE-Advanced, являющейся дальнейшим развитием стандарта LTE для системы мобильной связи четвертого поколения, 3GPP поддерживает полосу частот около 100 МГц и нацелена на достижение максимальной скорости 1 Гбит/с. В качестве весьма вероятных вариантов схемы многостанционного доступа с пространственным разделением каналов, при которой радиоресурсы в пространственной области совместно используются несколькими пользователями, рассматриваются, например, многопользовательская система многоканального входа - многоканального выхода MIMO (MU-MIMO - Multi-user - Multiple Input Multiple Output) или система многостанционного доступа с пространственным разделением каналов SDMA.
Более того, в спецификации LTE-Advanced для улучшения пропускной способности на краях сот рассматривается возможность использования релейной технологии. Здесь под релейной технологией понимается механизм, при котором релейная станция RS устанавливается в зоне действия (соте) базовой станции, связанной с базовой сетью, чтобы обеспечить связь со скачкообразным переключением рабочей частоты между базовой станцией и релейной станцией. Если скорость передачи составляет 1-2 Мбит/с или около того, то можно использовать способ модуляции, такой как двухпозиционная фазовая манипуляция BPSK (Binary Phase Shift Keying) и квадратурная фазовая модуляция QPSK (Quadrature PSK), и при этом обеспечивается достаточное отношение сигнал-помеха, даже если отношение сигнал-помеха на краях соты мало. В отличие от этого, для достижения скорости передачи 100 Мбит/с или более, необходимо поддерживать высокое отношение сигнал-помеха по всей соте. Кроме того, использование более высокой рабочей частоты приводит к увеличению потерь передачи и чувствительно к замиранию, так что зона действия базовой станции сужается. Эффективность работы одиночной базовой станции на краях соты снижается, и релейная станция призвана компенсировать это.
В нисходящем канале связи релейная станция усиливает принятый от базовой станции сигнал и передает принятый сигнал на мобильную станцию. При ретрансляции сигнала отношение сигнал-помеха может быть улучшено по сравнению со случаем прямой передачи от базовой станции на мобильную станцию. В восходящем канале связи, с другой стороны, релейная станция может поддерживать отношение сигнал-помеха на высоком уровне путем приема сигнала от мобильной станции и передачи сигнала на базовую станцию (нисходящий радиодоступ от базовой станции BS к мобильной станции MS далее называется «нисходящим каналом связи», а восходящий радиодоступ от мобильной станции MS к базовой станции BS - «восходящим каналом связи»).
Например, сотовая система, в которой базовая станция назначает ресурсы терминалам, передает нисходящий сигнал в текущем временном интервале и получает восходящий сигнал от терминалов через релейную станцию в следующем временном интервале, релейная станция получает нисходящий сигнал от базовой станции и восходящий сигнал от терминалов в текущем временном интервале и передает полученный нисходящий сигнал на терминалы, и полученный восходящий сигнал на базовую станцию в следующем временном интервале, а терминал передает восходящий сигнал в текущем временном интервале и принимает нисходящий сигнал через релейную станцию в следующем временном интервале (смотри, например, выложенную японскую заявку на патент №2008-22558).
Режимы, в которых релейная станция ретранслирует сигнал между базовой станцией и мобильной станцией, можно подразделить на два вида исходя из того, как передается принятый сигнал.
Первый режим называют "Amplify-and-Forward (АF)"(усиливай и передавай), при котором релейная станция ретранслирует принятый от базовой станции сигнал после его усиления, не изменяя его, как аналоговый сигнал. В режиме AF для мобильной станции трудно улучшить отношение сигнал-помеха, и поэтому для релейной станции необходимо ретранслировать с использованием зоны, в которой мощность сигнала достаточно велика. Более того, существует обратная связь между передающей антенной и приемной антенной, поэтому необходимо принимать меры для предотвращения возбуждения. Преимуществом режима AF является отсутствие какой-либо необходимости улучшения протокола обмена данными.
Второй режим называют "Decode-and-Forward (DF)" (декодируй и передавай), при котором релейная станция осуществляет цифровую обработку принятого от базовой станции сигнала и затем усиливает и передает усиленный сигнал. Т.е. релейная станция преобразует принятый от базовой станции сигнал в цифровой сигнал путем преобразования аналог-цифра, осуществляет декодирующую обработку сигнала, такую как коррекция ошибок, проводит обратное кодирование и преобразует сигнал в аналоговый сигнал путем преобразования цифра-аналог перед усилением и передачей сигнала. В соответствии с режимом DF, отношение сигнал-помеха может быть улучшено за счет выигрыша при кодировании. Далее, вопрос паразитной связи между передающей антенной и приемной антенной может быть решен путем сохранения в памяти сигнала, преобразованного в цифровую форму, и передачи сигнала релейной станцией в следующем временном интервале. Возбуждение может быть также подавлено путем смены частоты, вместо смены временного интервала для передачи и приема.
В системе стандарта LTE-Advanced, являющейся сетью будущего стандарта 3GPP, будет использован режим ретрансляции DF, скорее, чем AF, так как он способен улучшать отношение сигнал-помеха.
В системе стандарта LTE для уменьшения влияния помех в одном и том же канале в соседних сотах предлагается ввести межсотовую координацию взаимодействия.
Межсотовая координация взаимодействия может быть реализована, например, путем повторения дробной частоты, объединяющего односотовое повторение частоты и многосотовое повторение частоты. Каждая сота делится на центральную зону вблизи базовой станции и приграничную зону по краям соты, удаленную от базовой станции. В то время как «центральная частота», закрепленная за связью между базовой станцией и мобильной станцией в центральной зоне, конкурирует с аналогичной центральной частотой соседних сот (т.е. односотовое повторение частоты), помехи между сотами исключаются путем поддержания мощности передачи на достаточно низком уровне, так что сигнал распространяется только внутри центральной зоны. С другой стороны, необходимо передавать достаточно сильный сигнал, чтобы сигнал достигал приграничной зоны, и помехи между сотами исключаются путем использования в приграничных зонах соседних сот взаимно не перекрывающихся «приграничных частот» (т.е. многосотовое повторение частоты).
Более того, вместо того чтобы задействовать все поднесущие OFDM-сигнала одной мобильной станцией, поднесущие центральной частоты присваиваются мобильным станциям, находящимся вблизи базовой станции, а поднесущие приграничных частот - мобильным станциям, находящимся вдали от базовой станции, так что поднесущие совместно используются множеством мобильных станций, чтобы реализовать многостанционный доступ (OFDMA).
Таким образом, если множество пользователей, соответственно, используют различные поднесущие или различные временные интервалы, то удается организовать связь без взаимных помех. Базовая станция осуществляет контроль радиоресурсов внутри соты. В системе стандарта LTE ресурсный блок состоит из 12 поднесущих, помноженных на 7 OFDM-символов, и радиоресурсы присваиваются блоками ресурсов (описаны ниже).
В системе стандарта LTE могут быть выбраны две системы дуплексной связи: дуплексная связь с частотным разделением каналов FDD (Frequency Division Duplex) и дуплексная связь с временным разделением каналов TDD (Time Division Duplex). В случае использования дуплексной связи с временным разделением каналов TDD, можно осуществлять выбор, какой из восходящего и нисходящего каналов использовать для каждого подкадра.
Можно представить себе случай, когда внутри одной соты в нисходящем и восходящем каналах наблюдается асимметрия в свободных радиоресурсах. (Например, когда имеются свободные ресурсы для нисходящего канала базовой станции и нет свободных ресурсов для восходящего канала, или наоборот, когда имеются свободные ресурсы для восходящего канала базовой станции и нет свободных ресурсов для нисходящего канала). Например, в соте, где много пользователей желают загрузить на сервер кинофильм, либо что-то подобное, используя восходящий канал связи, свободные ресурсы для восходящего канала меньше, чем свободные ресурсы для нисходящего канала. И, наоборот, в соте, где много пользователей желают скачать большое количество изображений, считается, что будет ощущаться недостаток ресурсов только для нисходящей линии. Таким образом, дисбаланс пользователей и дисбаланс используемых пользователями приложений вызывает асимметрию (т.е. отношение свободных ресурсов для восходящего канала и для нисходящего канала является показателем асимметрии в каждой соте). Как установлено авторами настоящего изобретения, асимметрия радиоресурсов между нисходящим и восходящим каналами приводит к снижению эффективности использования частоты, что может привести к снижению пропускной способности для пользователя.
Список цитируемых материалов
Патентная литература
Японская заявка на патент №2008-22558.
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
Таким образом, желательно создать систему связи, устройство связи, способ связи и компьютерный программный продукт высшего качества, в которых базовая станция сможет надлежащим образом осуществлять связь с мобильной станцией в данной соте через релейную станцию.
Также желательно создать систему связи, устройство связи, способ связи и компьютерный программный продукт, которые используют совершенный режим ретрансляции, способный надлежащим образом осуществлять координацию межсотового взаимодействия.
Также желательно создать высококачественные систему связи, устройство связи, способ связи и компьютерный программный продукт, способные исключить асимметрию в радиоресурсах, закрепленных за нисходящим каналом и за восходящим каналом мобильной станции в соте, чтобы улучшить эффективность использования частоты, а также пропускной способности для пользователя.
Разрешение проблемы
Одним из возможных подходов к решению вышеуказанной и других проблем является мобильная система связи, включающая в себя:
первую базовую станцию, обслуживающую первую зону покрытия;
вторую базовую станцию, обслуживающую вторую зону покрытия;
первый релейный узел, расположенный в первой зоне покрытия; и
блок принятия решения о режиме ретрансляции, выполненный с возможностью определения, находится ли показатель качества связи для канала между мобильной станцией и первой базовой станцией через релейный узел ниже заданного порога, и в случае если показатель качества связи ниже указанного заданного порога, с возможностью переключения либо восходящего, либо нисходящего канала с первой базовой станции на вторую базовую станцию, сохраняя оставшийся восходящий либо нисходящий канал за первой базовой станцией.
Одним из аспектов системы является то, что первая зона покрытия включает в себя
внутреннюю зону, в которой беспроводные ресурсы предназначены для использования первой базовой станцией, и
внешнюю зону, в которой беспроводные ресурсы совместно используются первой базовой станцией и второй базовой станцией.
Блок принятия решения о режиме ретрансляции может находиться либо на первой базовой станции, либо на первом релейном узле.
При этом переключение может осуществляться с использованием алгоритма скоординированной многоточечной передачи и приема.
В указанной системе заданный порог реализуется блоком принятия решения о режиме ретрансляции с учетом качества канала связи со второй базовой станцией, но переключения на вторую базовую станцию не происходит, если качество канала связи ниже, чем с первой базовой станцией.
Планирование беспроводных ресурсов включает в себя межсотовую координацию взаимодействия с использованием повторения дробной частоты, комбинирующего односотовое повторение частоты и многосотовое повторение частоты.
Другой аспект заключается в том, что для определения относительного местоположения мобильной станции используется либо мощность сигнала, либо прием сигналов системы GPS, либо задержка сигнала, при этом
первая базовая станция и вторая базовая станция координируют планирование беспроводных ресурсов для мобильной станции, находящейся в первой зоне покрытия.
Другим вариантом осуществления может быть мобильная станция для использования в беспроводной системе связи, имеющей первую базовую станцию, обслуживающую первую зону покрытия, вторую базовую станцию, обслуживающую вторую зону покрытия, и первый релейный узел, расположенный в первой зоне покрытия, при этом мобильная станция включает в себя:
контроллер;
устройство хранения информации планирования, доступное для контроллера, содержащее информацию, описывающую таблицу планирования, указывающую беспроводные ресурсы для использования в канале связи через первый релейный узел к первой базовой станции; и
передатчик, причем
контроллер выполнен с возможностью приема либо от первой базовой станции, либо от первого релейного узла, при нахождении мобильной станции в первой зоне покрытия, указания о том, что мобильной станции надлежит переключить либо восходящий канал, либо нисходящий канал с первой базовой станции на вторую базовую станцию, если качество связи с первой базовой станцией ниже заданного порога.
В отношении мобильной станции,
первая зона покрытия включает в себя:
внутреннюю зону, в которой беспроводные ресурсы предназначены для использования первой базовой станцией, и
внешнюю зону, в которой беспроводные ресурсы распределены между первой базовой станцией и второй базовой станцией, при этом
мобильная станция включает в себя приемник системы GPS, информирующий первую базовую станцию о местоположении мобильной станции.
Первая базовая станция и первый релейный узел включают в себя блок принятия решения о режиме ретрансляции, информирующий мобильную станцию о необходимости переключаться на вторую базовую станцию.
Переключение может осуществляться с использованием алгоритма скоординированной многоточечной передачи и приема.
Контроллер не переключается на вторую базовую станцию, если качество связи со второй базовой станцией хуже по сравнению с качеством связи с первой базовой станцией через релейный узел.
Информация в устройстве хранения информации планирования включает в себя планирование, основанное на повторении дробной частоты, объединяющем односотовое повторение частоты и многосотовое повторение частоты.
Другой вариант осуществления касается базовой станции для беспроводной системы мобильной связи, включающей в себя
передатчик, обеспечивающий беспроводное покрытие первой зоны покрытия, первую зону покрытия, включающую в себя первый релейный узел и мобильную станцию, первую зону покрытия, граничащую со второй зоной покрытия, обслуживаемой второй базовой станцией; и
блок принятия решения о режиме ретрансляции, выполненный с возможностью определения, находится ли показатель качества связи для канала между мобильной станцией и первой базовой станцией через релейный узел ниже заданного порога, и в случае если показатель качества связи ниже указанного заранее заданного порога, с возможностью переключения либо восходящего, либо нисходящего канала с первой базовой станции на вторую базовую станцию, сохраняя оставшийся восходящий либо нисходящий канал за первой базовой станцией.
Первая зона покрытия включает в себя
внутреннюю зону, в которой беспроводные ресурсы предназначены для использования первой базовой станцией, и
внешнюю зону, в которой беспроводные ресурсы распределены между первой базовой станцией и второй базовой станцией.
Блок принятия решения о режиме ретрансляции осуществляет переключение с использованием алгоритма скоординированной многоточечной передачи и приема.
Заданный порог регулируется блоком принятия решения о режиме ретрансляции с учетом качества канала связи между мобильной станцией и второй базовой станцией, но переключения на вторую базовую станцию не происходит, если качество канала связи ниже, чем для базовой станции.
Для определения относительного местоположения мобильной станции используется либо мощность сигнала, либо прием сигналов системы GPS, либо задержка сигнала, при этом базовая станция содержит
планировщик, выполненный с возможностью координации планирования беспроводных ресурсов для мобильной станции, находящейся в первой зоне покрытия, со второй базовой станцией.
Очередной вариант осуществления касается способа осуществления беспроводной связи в мобильной системе связи, включающего в себя этапы, на которых:
устанавливают канал связи от мобильной станции к первой базовой станции через релейный узел, причем релейный узел и мобильная станция находятся в первой зоне покрытия, обслуживаемой первой базовой станцией;
определяют с помощью блока принятия решения о режиме ретрансляции, что показатель качества связи для канала ниже заданного порога, и запрашивают мобильную станцию для установки другого канала со второй базовой станцией, если на этапе определения определено, что качество канала ниже заданного порога; и
продолжают предоставлять связь между первой базовой станцией и мобильной станцией по одному из восходящего и нисходящего канала, в то время как мобильная станция осуществляет связь по другому из восходящего и нисходящего каналов со второй базовой станцией.
Этап продолжения осуществления связи может включать в себя использование алгоритма скоординированного многоточечной передачи и приема для координации установления другого из восходящего и нисходящего каналов со второй базовой станцией.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схема, показывающая конфигурацию кадра радиоданных нисходящего канала стандарта LTE.
Фиг.2 - рисунок, схематично показывающий, как осуществляется присвоение блоков ресурсов.
Фиг.3 - схема, показывающая основные связные операции внутри соты, включая случаи, когда релейная станция осуществляет ретрансляцию или не осуществляет ретрансляцию.
Фиг.4А - схема, показывающая сотовую систему, реализующую межсотовую координацию взаимодействия путем повторения дробной частоты.
Фиг.4В - диаграмма, иллюстрирующая присвоение частоты внутри соты, в которой осуществляется повторение дробной частоты.
Фиг.4С - диаграмма, иллюстрирующая присвоение частоты внутри соты, в которой осуществляется повторение дробной частоты.
Фиг.4D - диаграмма, иллюстрирующая присвоение частоты внутри соты, в которой осуществляется повторение дробной частоты.
Фиг.5А - схема, показывающая, как осуществляется асимметричная ретрансляция между двумя граничащими сотами.
Фиг.5В - схема, показывающая, как осуществляется асимметричная ретрансляция между двумя граничащими сотами.
Фиг.6А - схема, показывающая, как осуществляется асимметричная ретрансляция между двумя граничащими сотами.
Фиг.6В - схема, показывающая, как осуществляется асимметричная ретрансляция между двумя граничащими сотами.
Фиг.7 - схема, показывающая ситуацию, в которой плановая информация восходящего канала подбирается под пару в граничащих сотах, которые устанавливают восходящий канал от мобильной станции при асимметричной ретрансляции.
Фиг.8 - схема, показывающая ситуацию, в которой плановая информация нисходящего канала подбирается под пару в граничащих сотах, которые устанавливают нисходящий канал от мобильной станции при асимметричной ретрансляции.
Фиг.9 - схема, иллюстрирующая сценарий осуществления асимметричной ретрансляции из-за того, что отсутствует свободный временной интервал либо в восходящем, либо в нисходящем канале местной соты.
Фиг.10 - схема, иллюстрирующая сценарий осуществления асимметричной ретрансляции для улучшения качества или т.п., несмотря на то, что имеются свободные временные интервалы для планирования приграничной частоты местной соты как для восходящего, так и для нисходящего каналов.
Фиг.11 - схема, показывающая пример установления зоны общего планирования, в которой позиции в частотной области не меняются с течением времени.
Фиг.12 - схема, показывающая, как осуществляется скачкообразное изменение частоты в зоне общего планирования с течением времени.
Фиг.13 - блок-схема последовательности операций, проводимых базовой станцией для осуществления асимметричной ретрансляции путем взаимодействия граничащих сот в соответствии со сценарием, показанным на Фиг.9 или Фиг.10.
Фиг.14 - блок-схема, схематически показывающая функциональную конфигурацию базовой станции, работающей в сотовой системе в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, реализующим асимметричную ретрансляцию.
Фиг.15 - блок-схема, схематически показывающая функциональную конфигурацию базовой станции, предназначенной для работы в соте, осуществляющей асимметричную ретрансляцию в сотовой системе в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг.16 - блок-схема, схематически показывающая функциональную конфигурацию мобильной станции, предназначенной для работы в соте, осуществляющей асимметричную ретрансляцию в сотовой системе в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг.17 - график, показывающий зависимость мощности принятого сигнала от удаленности от базовой станции (расположения позиций релейной станции и мобильной станции в соте).
Описание вариантов осуществления
Ниже, со ссылкой на чертежи, представлено подробное описание варианта осуществления, в котором настоящее изобретение применено в системе мобильной связи стандарта LTE.
На Фиг.1 приведена схема, показывающая конфигурацию кадра радиоданных нисходящего канала стандарта LTE. Как показано на Фиг.1, радиокадр содержит три иерархических уровня: временной интервал (Интервал), подкадр (Подкадр) и радиокадр (РадиоКадр) в порядке убывания по времени.
Временной интервал, имеющий длительность 0,5 мс, образован семью OFDM-символами (для нормальной одноадресной передачи) и становится единицей декодирования после приема пользователем (мобильной станцией). Подкадр длительностью 1 мс образован двумя последовательными временными интервалами и становится единицей времени передачи пакета кодированных данных с исправлением ошибок. Радиокадр длительностью 10 мс образован 10 последовательными подкадрами (т.е. 20 временными интервалами) и становится основной единицей мультиплексирования всех физических каналов.
Каждый пользователь может осуществлять связь без взаимных помех путем использования различных поднесущих или различных временных интервалов. В стандарте LTE минимальная единица присвоения радиоресурса, называемая «блоком ресурсов», задается путем деления непрерывных поднесущих на блоки.
Планировщик, устанавливаемый на базовой станции, присваивает радиоресурсы каждому пользователю блоками ресурсов. На Фиг.2 схематично показано, как осуществляется присвоение блоков ресурсов. Блок ресурсов состоит из 12 поднесущих, помноженных на 1 временной интервал (7 OFDM-символов=0,5 мс), и выделенная на Фиг.2 жирной чертой рамка соответствует блоку ресурсов. До 3 OFDM-символов в начале подкадра используются в качестве контрольного канала, называемого «L1/L2 контрольная сигнальная информация» (на проиллюстрированном примере только первый символ используется в качестве контрольного канала). Планировщик базовой станции может присваивать блоки ресурсов каждому подкадру, т.е. с интервалом 1 мс. Информация о положении блока ресурсов называется планированием. Плановая информация для восходящего канала и плановая информация для нисходящего канала записывается в контрольный канал нисходящего канала. Каждый пользователь может выяснить, какие блоки ресурсов ему выделены, просматривая контрольный канал.
В системе стандарта LTE могут быть выбраны две системы дуплексной связи: дуплексная связь с частотным разделением каналов FDD (Frequency Division Duplex) и дуплексная связь с временным разделением каналов TDD (Time Division Duplex). В случае использования дуплексной связи с временным разделением каналов TDD, можно осуществлять выбор восходящего или нисходящего канала для каждого подкадра.
В системе связи в соответствии с настоящим вариантом осуществления внедрена релейная технология, позволяющая улучшить пропускную способность на краях соты.
Основные связные операции в пределах соты, включая случаи задействования и не задействования релейной станции в качестве посредника, описаны со ссылкой на Фиг.3. Линия между базовой станцией (BS) и релейной станцией (RS) называется «релейной линией», а линия между релейной станцией и мобильной станцией называется «каналом доступа». Прямая линия связи между базовой станцией и мобильной станцией без задействования релейной станции называется «прямой линией». На Фиг.3 нисходящий канал обозначен сплошной линией со стрелкой, а восходящий канал - прерывистой линией со стрелкой.
В системе связи стандарта LTE радиоресурсы приписываются блоками ресурсов и указываются в контрольном канале, называемом L1/L2 контрольная сигнальная информация (см. выше). Релейная станция оценивает, есть ли какой-нибудь блок ресурсов, выделенный релейной станции, просматривая каждую миллисекунду информацию о присвоении блоков ресурсов в контрольном канале, т.е. плановую информацию.
В нисходящем канале релейная станция сначала усиливает принятый от базовой станции сигнал, используя, например, режим DF (указанный выше), и затем передает принятый сигнал на мобильную станцию. При приеме сигнала, ретранслированного через релейную станцию, отношение сигнал-помеха может быть увеличено по сравнению с прямой передачей сигнала от базовой станции на мобильную станцию. В восходящем канале, с другой стороны, релейная станция может поддерживать высокое отношение сигнал-помеха путем приема сигнала от мобильной станции и передачи сигнала на базовую станцию после усиления принятого сигнала.
Предполагается, что в одной соте может устанавливаться несколько релейных станций и только одна базовая станция. С учетом соображения экономии энергии, имеется потребность во внедрении на релейных станциях режима ожидания. Релейные станции в режиме ожидания открывают приемное окно только в заданный период времени. Таким образом, релейная станция не работает на прием за исключением случая, когда релейная станция принимает контрольные сигналы, передаваемые базовой станцией в заранее заданный период времени, и тем самым экономит энергию.
Кроме того, в системе связи в соответствии с настоящим вариантом осуществления используется межсотовая координация взаимодействия (упомянутая выше) для снижения влияния помех в одном и том же канале, используемом в соседних сотах.
Межсотовая координация взаимодействия описывается здесь снова со ссылкой на Фиг.4А-4D. В приведенных примерах, межсотовая координация взаимодействия реализована с помощью повторения дробной частоты, объединяющего односотовое повторение частоты и многосотовое повторение частоты (трехсотовое повторение частоты на Фиг.4).
На Фиг.4А шестиугольник представляет собой одну соту. Каждая сота поделена на белую центральную зону внутри соты и заштрихованную приграничную зону на краях соты. Центральная частота, приписанная к центральной зоне, конкурирует с центральной частотой граничащих сот (т.е. повторяемость частоты равна 1), но взаимные помехи между сотами исключаются путем поддержания мощности передачи на достаточно низком уровне, так что сигнал можно принять только в центральной зоне. С другой стороны, приграничным зонам граничащих сот присваиваются различные частоты (т.е. реализуется трех сотовая повторяемость частоты). На Фиг.4А различие в частотных диапазонах представлено различными видами штриховки (с правым наклоном, с левым наклоном и с сетчатой штриховкой). Путем переключения частотного присвоения между граничащими сотами, как это показано на Фиг.4А-4D, может осуществляться эффективное частотное присвоение.
На Фиг.4В-4D показано присвоение частот внутри соты и мощность передачи. В каждой соте частотный диапазон системы делится на три блока поднесущих, и блок поднесущих, используемый для повторения частоты между сотами, приписывается к приграничной частоте, а блок поднесущих для односотового повторения частоты приписывается к центральной частоте.
Например, в соте на Фиг.4А, имеющей приграничную зону, заштрихованную с левым наклоном, блок поднесущих #1 приписан к приграничной частоте, а блоки поднесущих #2 и #3 - к центральной частоте (см. Фиг.4В). В соте на Фиг.4А, имеющей приграничную зону с затенением в виде сетки, блок поднесущих #2 приписан к приграничной частоте, а блоки поднесущих #1 и #3 - к центральной частоте (см. Фиг.4С). В соте на Фиг.4А, имеющей приграничную зону, заштрихованную с правым наклоном, блок поднесущих #3 приписан к приграничной частоте, а блоки поднесущих #1 и #2 - к центральной частоте (см. Фиг.4D). В каждой соте многостанционный доступ (OFDMA) реализован вместо присвоения всех проднесущих OFDM-сигнала одной связной станции путем присвоения поднесущих центральной частоты мобильной станции или релейной станции в центральной зоне, а поднесущих приграничной частоты - мобильной станции или релейной станции в приграничной зоне, чтобы распределить поднесущие среди множества станций связи.
В любой соте на Фиг.4А мощность передачи на центральной частоте регулируется таким образом, чтобы она была достаточно мала, так чтобы сигнал мог приниматься только в пределах центральной зоны соты. Это предотвращает межсотовые помехи, даже если односотовая частота повторяется в граничащей соте. В то время как мощность передачи на приграничной частоте достаточно велика, чтобы обеспечить возможность приема сигнала от базовой станции, находящейся в центре соты, на краях соты, межсотовые помехи не возникают благодаря тому, что используется повторение частоты во множестве сот (три соты в проиллюстрированном примере).
Межсотовая координация взаимодействия обычно использует частоту из диапазона, путем ее деления на центральную частоту и приграничную частоту. В приведенных на Фиг.4В, Фиг.4С и Фиг.4D примерах, одна частота в системе (ширина полосы составляет 20 МГц в стандарте LTE) делится на три блока поднесущих, и каждый блок поднесущих приписывается для использования к центральной частоте или приграничной частоте. С другой стороны, может быть рассмотрен способ связывания множества диапазонов для обеспечения связи. Например, в случае связи с использованием агрегирования несущих в объединенной полосе пяти частот с шириной полосы по 20 МГц каждая, 20 МГц умножить на 5=100 МГц, частотное присвоение для центральной частоты и для приграничной частоты при межсотовой координации взаимодействия может осуществляться в полосе 20 МГц.
Иногда свободные радиоресурсы (т.е. беспроводные ресурсы, такие как присваиваемые частоты) в одной соте асимметричны для нисходящего и восходящего каналов. Например, в то время как имеются свободные беспроводные ресурсы для нисходящего канала базовой станции, для восходящего канала они отсутствуют (или их мало), и наоборот, когда имеются свободные беспроводные ресурсы для восходящего канала, для нисходящего канала они отсутствуют (или их мало). Случай такой асимметрии может возникнуть из-за нахождения релейных станций в режиме ожидания, в котором прием возможен только в течение приемного окна в заранее заданный период времени. Дисбаланс в пользователях и дисбаланс в используемых приложениях может также вызывать асимметрию (как это описано выше). Асимметрия в радиоресурсах нисходящего и восходящего каналов вызывает снижение эффективности использования частоты, что может привести к ухудшению пропускной способности для пользователя.
Поэтому в системе связи в соответствии с настоящим вариантом осуществления асимметрия радиоресурсов, приписанных к нисходящему и восходящему каналам в соте, исключается путем осуществления асимметричной ретрансляции, при которой связь в нисходящем и восходящем каналах осуществляется через релейную станцию, расположенную в другой соте.
На Фиг.5 А показан пример нисходящего и восходящего каналов мобильной станции (MS1), проходящих через две релейные станции (RSI, RS2), принадлежащие разным базовым станциям (сота 1, сота 2), соответственно (пример асимметричной ретрансляции). Предположим, например, что в то время как имеется свободный временной интервал для нисходящего канала базовой станции (BS1), относящейся к соте 1, для восходящего канала свободный временной интервал отсутствует. Если имеется какой-нибудь свободный временной интервал восходящего канала базовой станции (BS2) граничащей соты 2, то мобильная станция (MS1) может установить восходящий канал через релейную станцию (RS2), принадлежащую граничащей соте 2 вместо релейной станции (RS1), принадлежащей местной соте 1. На Фиг.5 нисходящий канал для мобильной станции (MS1) обозначен непрерывной линией со стрелкой, а восходящий канал от мобильной станции (MS1) - прерывистой линией со стрелкой. Следует заметить, что мобильная станция находится в соте 1, но так как беспроводные ресурсы для восходящего канала к базовой станции (BS1) отсутствуют, мобильная станция (MS1) устанавливает восходящий канал с базовой станцией (BS2) через релейный узел (RS2). Чертеж Фиг.5В аналогичен Фиг.5А, только исключена релейная станция (RS1).
На Фиг.6А показан другой пример нисходящего и восходящего каналов мобильной станции (MS1), проходящих через релейные станции (RS1, RS2), принадлежащие разным базовым станциям (сота 1, сота 2) соответственно (другой пример асимметричной ретрансляции). Если, в противоположность примеру, показанному на Фиг.5А, имеется свободный временной интервал для восходящего канала базовой станции (BS1) соты 1, но отсутствует свободный временной интервал для нисходящего канала, то мобильная станция (MS1) принимает нисходящий канал через релейную станцию (RS2), принадлежащую граничащей соте 2, вместо релейной станции (RS1), принадлежащей соте 1. На Фиг.6А нисходящий канал для мобильной станции (MS1) изображен непрерывной линией со стрелкой, а восходящий канал от мобильной станции (MS1) - прерывистой линией со стрелкой. Чертеж Фиг.6В аналогичен Фиг.6А, только исключена релейная станция (RS1).
Режим работы, в котором мобильная станция при отсутствии свободных радиоресурсов базовой станции в соте либо для нисходящего канала, либо для восходящего канала, как это показано на Фиг.5А и 6А, связывается с базовой станцией граничащей соты, имеющей достаточно радиоресурсов для нисходящего или восходящего каналов, трудно реализовать в системе, в которой не используется релейная технология. Это объясняется большим удалением мобильной станции местной соты от базовой станции граничащей соты, и без релейной станции радиоволне трудно достичь базовой станции граничащей соты. В противовес этому, если вводится релейная технология и релейная станция устанавливается в каждой соте, становится легче установить канал связи с базовой станцией граничащей соты, так что следует ожидать увеличения числа случаев, когда асимметричная ретрансляция становится целесообразной.
Нет необходимости задействовать для асимметричной ретрансляции релейные станции всех сот, и только релейные станции в граничащих сотах могут использоваться как показано на Фиг.5В и 6В. Так как мобильная станция (MS1) в соте 1 удалена от базовой станции (BS2) граничащей соты 2, то для того чтобы подержать отношение сигнал-помеха на высоком уровне, используется релейная станция (RS2), осуществляющая ретрансляцию сигналов (как описано выше). Однако если в прямой линии между мобильной станцией (MS1) и базовой станцией (BS1) отношение сигнал-шум в соте 1 находится на достаточно высоком уровне, релейная станция (RS1) не требуется.
Как показано на Фиг.5А-В и 6А-В, мобильная станция связывается с базовыми станциями или релейными станциями множества различных сот с использованием алгоритма координации многоточечной передачи и приема. В таком случае наиболее естественно, что мобильная станция в конкретной соте является «своей» для базовой станции этой соты, и другие базовые станции помогают первой базовой станции. Рассматривая в качестве примера Фиг.5А, две базовые станции (BS1, BS2) и две релейные станции (RS1, RS2) опознают идентификатор мобильной станции (MS1), но мобильная станция (MS1) по существу принадлежит базовой станции (BS1) соты 1 и не передается другой базовой станции. Вместо этого базовые станции взаимодействуют друг с другом в отношении планирования беспроводных ресурсов для мобильных станций и релейных узлов, и таким образом достигается более полное использование ресурсов базовой станции.
В системе стандарта LTE радиоресурсы приписываются блоками ресурсов, и плановая информация как восходящего канала, так и нисходящего канала записывается в контрольный канал (L1/L2 контрольная сигнальная информация) нисходящего канала. В противоположность этому, в случае асимметричной ретрансляции, т.е. если восходящий и нисходящий каналы проходят через релейную станцию другой соты, возникает вопрос, как быть с плановой информацией, и этот вопрос будет сейчас рассмотрен.
Обычно L1/L2 контрольная сигнальная информация нисходящего канала содержит плановую информацию восходящего канала и плановую информацию нисходящего канала в комплекте (как описано выше со ссылкой на Фиг.3). В противоположность этому, если, как показано на Фиг 5А-В и 6А-В, восходящий и нисходящий каналы устанавливаются путем асимметричной ретрансляции в разных сотах, то плановая информация, содержащаяся в восходящем канале соты 1, к которой относится мобильная станция (MS1), должна передаваться как плановая информация восходящего канала другой соты 2. Однако мобильная станция (MS1) передает восходящий канал как мобильная станция, относящаяся к соте 1, и поэтому должна передавать, подчиняясь плановой информации восходящего канала соты 1. Поэтому плановая информация восходящего канала и плановая информация нисходящего канала согласуются между граничащими сотами, осуществляющими асимметричную ретрансляцию.
Если, как показано на Фиг.5А, мобильная станция (MS1) соты 1, получившая нисходящий канал через релейную станцию (RS1) соты 1, передает восходящий канал на базовую станцию (BS2) граничащей соты 2 через релейную станцию (RS2) соты 2, то плановая информация восходящего канала мобильной станции (MS1), предназначенная для соты 1, и плановая информация восходящего канала для мобильной станции (не показана), предназначенная для соты 2, подбираются под пару в L1/L2 контрольной сигнальной информации (см. Фиг.7).
В примере, показанном на Фиг.7, блок ресурсов, приписанный к заданной мобильной станции (А), специфицирован в качестве плановой информации нисходящего канала, и также блок ресурсов, приписанный к заданной мобильной станции (А), специфицирован в качестве плановой информации восходящего канала со стороны соты 1. Аналогично, со стороны соты 2 этот же блок ресурсов приписывается к заданной мобильной станции (А) в качестве плановой информации восходящего канала (см. заштрихованные ячейки на Фиг.7). Однако для прочих блоков ресурсов, помеченных «* » на Фиг.7, разрешены любые присвоения.
И наоборот, если, как показано на Фиг.6 А, мобильная станция (MS1) соты 1, которая получила нисходящий канал через релейную станцию (RS2) соседней соты 2, получает восходящий канал соты 1 от базовой станции (BS1) соты 1 через релейную станцию (RS1), то плановая информация нисходящего канала мобильной станции (MS1), предназначенная для соты 1, и плановая информация нисходящего канала для мобильной станции (не показана), предназначенная для соты 2, подбираются под пару в L1/L2 контрольной сигнальной информации (см. Фиг.8).
В примере, показанном на Фиг.8, блок ресурсов, приписанный к заданной мобильной станции (А), специфицирован в качестве плановой информации нисходящего канала со стороны соты 1. Аналогично, со стороны соты 2 этот же блок ресурсов приписывается к заданной мобильной станции (А) в качестве плановой информации нисходящего канала (см. заштрихованные ячейки на Фиг.7). Однако для прочих блоков ресурсов, помеченных «*» на Фиг.8, разрешены любые присвоения.
Предлагается способ использования частоты в каждой соте в системе связи, соответствующей стандарту LTE, как он описан со ссылкой на Фиг.4А-4D. В соте, в которой внедрена технология ретрансляции, релейная станция ретранслирует сигналы на мобильную станцию, находящуюся вдали от базовой станции (см. Фиг.3). Для релейной линии между базовой станцией и релейной станцией используется центральная частота, а для канала доступа между релейной станцией и мобильной станцией (если релейная станция установлена в центральной зоне, а мобильная станция находится в приграничной зоне) используется приграничная частота. Ниже описан способ осуществления асимметричной ретрансляции между соседними сотами в системе связи, в которой для координации межсотового взаимодействия используется повторение дробной частоты и внедрена технология ретрансляции.
Далее изложен способ согласования между базовыми станциями двух граничащих сот, осуществляющих асимметричную ретрансляцию, плановой информации для восходящего и нисходящего канала для конкретной мобильной станции для каждой из двух сот, способ предварительного резервирования диапазона общего планирования канала восходящей связи и диапазона общего планирования канала нисходящей связи между граничащими сотами.
Фиг.9 подразумевает сценарий, в котором в соте 1 нет свободных временных интервалов либо в восходящем канале, либо в нисходящем канале, и поэтому осуществляется асимметричная ретрансляция с использованием граничащей соты 2 для организации канала, не имеющего свободного временного интервала. На проиллюстрированном примере приграничная частота соты 2 является частотой, соответствующей центральной частоте соты 1. Диапазон общего планирования зарезервирован заранее в диапазоне, соответствующем центральной частоте соты 1 и приграничной частоте соты 2.
Сначала описан случай, когда восходящий канал в соте 1 установлен через релейную станцию граничащей соты 2. Предполагается, что базовая станция соты 1 имеет свободный временной интервал для нисходящего канала, но не имеет свободного временного интервала для восходящего канала
В соте 1 базовая станция имеет свободный временной интервал для нисходящего канала. Следовательно, для передачи в нисходящем канале на мобильную станцию через релейную станцию местной соты используется приграничная частота местной соты (опущена на Фиг.9). Обычно та же самая приграничная частота, что используется для нисходящего канала, используется для восходящего канала от мобильной станции. Однако базовая станция соты 1 не имеет свободного временного интервала для восходящего канала. Поэтому мобильная станция соты 1 использует приграничную частоту соты 2 для передачи через релейную станцию граничащей соты 2 посредством асимметричной ретрансляции.
Часть диапазона, заранее зарезервированная в качестве диапазона общего планирования, используется для восходящего канала посредством асимметричной ретрансляции между граничащими сотами 1 и 2. Плановые таблицы соты 1 и соты 2 приведены в верхней части Фиг.9. Мобильная станция использует диагонально заштрихованные ячейки на Фиг.9 для передачи в восходящем канале. Восходящий канал принимается релейной станцией соты 2, используя общий диапазон. Затем релейная станция соты 2 передает восходящий канал базовой станции в соте 2 с использованием центральной частоты соты 2.
Далее описан случай, когда нисходящий канал в соте 1 устанавливается через релейную станцию граничащей соты 2. Предполагается, что базовая станция соты 1 имеет свободный временной интервал для восходящей линии, но не имеет свободного временного интервала для нисходящей линии.
Релейная станция соты 2 передает нисходящий канал, используя общий диапазон планирования, который является приграничной частотой для соты 2, но центральной частотой для соты 1. Мобильная станция соты 1 принимает нисходящий канал посредством асимметричной ретрансляции. Затем, т.к. имеется свободный временной интервал для восходящего канала соты 1, мобильная станция следует плану восходящего канала планировщика базовой станции соты 1 для передачи на релейную станцию с использованием приграничной частоты соты 1.
В примере, показанном на Фиг.9, когда осуществляется передача восходящего канала посредством асимметричной ретрансляции, мобильная станция соты 1 использует центральную частоту местной соты 1 в качестве диапазона общего планирования восходящего канала. Диапазон общего планирования восходящего канала соответствует приграничной частоте граничащей соты 2 и отличается от центральной частоты соты 2, и поэтому не вызывает помех на краях соты. И наоборот, когда нисходящий канал передается посредством асимметричной ретрансляции, релейная станция соты 2 использует частоту, являющуюся приграничной частотой соты 2 и центральной частотой соты 1, в качестве диапазона общего планирования нисходящего канала. Планировщик базовой станции соты 1 резервирует диапазон в качестве диапазона общего планирования, и поэтому в соте 1 не возникает помех, даже если диапазон общего планирования является центральной частотой.
В примере, показанном на Фиг.9, когда восходящий канал устанавливается посредством асимметричной ретрансляции, мобильная станция соты 1 использует диапазон общего планирования, присвоенный центральной частоте соты 1 (без использования приграничной частоты соты 1, даже если мобильная станция находится в приграничной зоне), и поэтому эта операция отличается от обычного восходящего канала, который использует приграничную частоту.
Фиг.10 предполагает сценарий, в котором, несмотря на то, что сота 1 имеет свободный временной интервал для планирования приграничной частоты, как для восходящего, так и для нисходящего каналов, асимметричная ретрансляция осуществляется по причине более высокого качества связи по сравнению с передачей через релейную станцию граничащей соты 2 или по другой подобной причине.
В проиллюстрированном примере приграничная частота соты 1 является частотой, соответствующей центральной частоте соты 2. Диапазон общего планирования резервируется заранее в диапазоне, соответствующем приграничной частоте соты 1 и центральной частоте соты 2.
Естественно, восходящий канал должен передаваться от мобильной станции с использованием приграничной частоты соты 1. Однако качество связи может быть невысоким из-за наличия препятствия между базовой станцией и мобильной станцией в соте 1 или чего-либо подобного, даже если базовая станция соты 1 имеет свободный временной интервал для восходящего канала. Поэтому мобильная станция использует центральную частоту соты 2, соответствующую приграничной частоте соты 1, для передачи через релейную станцию граничащей соты 2 посредством асимметричной ретрансляции.
Часть диапазона, зарезервированная заранее в качестве диапазона общего планирования, используется для восходящего канала при асимметричной ретрансляции между сотой 1 и сотой 2. Плановые таблицы соты 1 и соты 2 показаны в верхней части Фиг.10. Мобильная станция использует диагонально заштрихованную часть на Фиг.10 для передачи восходящего канала. Восходящий канал принимается релейной станцией соты 2 с использованием общего диапазона. Затем релейная станция соты 2 передает восходящий канал на базовую станцию соты 2 с использованием центральной частоты соты 2. Релейная станция соты 2 использует частоту, являющуюся приграничной частотой соты 1 и центральной частотой соты 2, в качестве диапазона общего планирования восходящего канала. Планировщик базовой станции соты 2 резервирует диапазон в качестве диапазона общего планирования восходящего канала, и поэтому в соте 2 не возникает помех, даже если диапазон является центральной частотой.
Далее описан случай, когда нисходящий канал соты 1 устанавливается через релейную станцию граничащей соты 2. Предполагается, что качество связи не высоко из-за наличия препятствия между базовой станцией и мобильной станцией в соте 1 или чего-либо подобного, даже если базовая станция соты 1 имеет свободный временной интервал для нисходящего канала.
Релейная станция соты 2 передает нисходящий канал с использованием диапазона общего планирования, который является приграничной частотой соты 1, но не является центральной частотой соты 2. Мобильная станция соты 1 принимает нисходящий канал посредством асимметричной ретрансляции.
В примере, показанном на Фиг.10, канал доступа мобильной станции соты 1 использует ту же приграничную частоту, что и в исходном режиме, как для восходящего, так и для нисходящего каналов. С другой стороны, релейная станция соседней соты 2 настроена на использование центральной частоты для передачи / приема, в то время как изначально приграничная частота используется в канале доступа к мобильной станции.
В сценарии, показанном на Фиг.9, мобильная станция передает на релейную станцию, расположенную в соседней соте, используя отличную частоту, которую не предполагалось использовать, в то время как релейная станция соседней соты осуществляет прием с использованием той частоты, которую предполагалось использовать. В противоположность этому, в сценарии, показанном на Фиг.10, мобильная станция передает на релейную станцию, расположенную в соседней соте, используя ту частоту, которую предполагалось использовать, в то время как релейная станция в соседней соте осуществляет прием, используя отличную частоту, которую не предполагалось использовать.
На Фиг.9 и 10 планировщиком базовой станции каждой соты в обычных условиях могут быть запланированы иные диапазоны, чем диапазон общего планирования, независимо от плановой информации других сот. Более того, когда обычный диапазон планирования в каждой соте исчерпан, для обычного планирования может использоваться диапазон общего планирования.
В вышеприведенном описании со ссылкой на Фиг.9 и 10 не упоминается, меняется ли расположение диапазона общего планирования (позиция в частотной области) со временем. На Фиг.11 показан пример установки диапазона общего планирования, в котором позиции в частотной области не меняются со временем. В приведенном примере третий диапазон частотной области заштрихован линиями с положительным наклоном в качестве первого диапазона общего планирования, второй диапазон заштрихован линиями с отрицательным наклоном в качестве второго диапазона общего планирования, и эти диапазоны не меняются со временем и используются фиксировано.
В противоположность этому, даже если, как показано на Фиг.12, с течением времени разрешено скачкообразное изменение частоты для обоих диапазонов общего планирования, не возникает никаких вопросов, если соответствующая модель скачкообразного изменения частоты распознается базовыми станциями обеих сот. Как показано на Фиг.12, первый диапазон общего планирования, заштрихованный линиями с положительным наклоном, и второй диапазон общего планирования, заштрихованный линиями с отрицательным наклоном, с течением времени совершают скачки в частотной области. Например, между базовыми станциями двух сот, взаимодействующих с целью осуществления асимметричной ретрансляции, может осуществляться уведомление о модели скачкообразного изменения частоты путем обратного транзита или чего-либо подобного с тем, чтобы модель скачкообразного изменения частоты могла быть опознана базовыми станциями. Допуская скачкообразное изменение частоты для диапазона общего планирования, удается стабилизировать уровень помех на центральной частоте граничащей соты 2.
На Фиг.13 в виде блок-схемы последовательности операций показан технологический процесс на базовой станции при осуществлении асимметричной ретрансляции путем взаимодействия между граничащими сотами в соответствии со сценарием, показанным на Фиг.9 или 10. Предполагается, однако, что произведено предварительное резервирование заданного диапазона общего планирования между граничащими сотами посредством обратного транзита или другого подобного способа.
Сначала базовая станция проверяет, есть ли необходимость осуществлять связь через граничащую соту, т.е. выполнять асимметричную ретрансляцию для восходящего или нисходящего канала (этап S1) конкретной мобильной станции.
Примером того, когда имеется необходимость осуществлять асимметричную ретрансляцию, является случай отсутствия в местной соте свободного временного интервала либо в восходящем, либо в нисходящем канале (см. Фиг.9). Другим примером является случай наличия свободных временных интервалов для планирования приграничной частоты местной соты как для восходящего, так и для нисходящего каналов, однако качество связи через граничащую соту (см. Фиг.10) выше.
Если принято решение не осуществлять асимметричную ретрансляцию («Нет» на этапе S1), то базовая станция не разрешает асимметричную ретрансляцию для нисходящего канала или для восходящего канала с мобильной станцией (этап S5). В этом случае базовая станция осуществляет нормальную ретрансляцию сигналов в соте путем выполнения планирования для релейной станции, установленной в местной соте.
Если, с другой стороны, принято решение, что необходимо осуществить асимметричную ретрансляцию («Да» на этапе S1), то базовая станция далее проверяет, сохраняется ли еще диапазон общего планирования между местной сотой и граничащей сотой (этап S2).
Если диапазон общего планирования между местной сотой и граничащей сотой больше не сохраняется («Нет» на этапе S2), осуществление асимметричной ретрансляции с использованием граничащей соты становится затруднительным, и поэтому базовая станция не разрешает асимметричную ретрансляцию для нисходящего и для восходящего канала с мобильной станцией (этап S5). В этом случае, базовая станция осуществляет нормальную ретрансляцию сигналов в соте путем выполнения планирования для релейной станции, установленной в местной соте.
В противовес этому, если диапазон общего планирования между местной сотой и граничащей сотой сохраняется («Да» на этапе S2), то базовая станция определяет долю из диапазона общего планирования, которая будет использоваться для асимметричной ретрансляции, и уведомляет базовую станцию соседней соты об идентификационном номере этой доли посредством обратного транзита (этапе S4), и также разрешает асимметричную ретрансляцию для нисходящего и для восходящего канала с мобильной станцией (этап S4).
На Фиг.14 схематично показана функциональная конфигурация базовой станции, действующей в сотовой системе связи в соответствии с настоящим вариантом осуществления, позволяющая реализовать асимметричную ретрансляцию в соответствии с технологическим процессом, показанным на Фиг.13. Представленная базовая станция 1400 состоит из антенного блока 1401, аналогового блока 1402, осуществляющего аналоговую обработку передаваемого/принимаемого сигнала, блока 1403 преобразования аналог-цифра и цифра-аналог, осуществляющего цифровое преобразование принимаемого аналогового сигнала или аналоговое преобразования цифрового передаваемого сигнала, цифрового блока 1404, осуществляющего цифровую обработку передаваемого/принимаемого сигнала, и блока 1405 обработки протокола высокого уровня, осуществляющего запрос на передачу данных, обработку принятых данных и т.п.
Базовая станция 1400 имеет, например, несколько антенных элементов, образующих антенный блок 1401, и использует схему многостанционного доступа с пространственным разделением каналов, подобную MU MIMO или SDMA, в которой радиоресурсы в пространственной области распределяются среди множества пользователей для обеспечения связи с высокой пропускной способностью, которая, однако непосредственно не касается сути настоящего изобретения и поэтому здесь не рассматривается.
Блок 1405 обработки протокола высокого уровня может также быть представлен вычислительной системой общего пользования, такой как персональный компьютер, который, однако непосредственно не касается сути настоящего изобретения и поэтому здесь не рассматривается.
Цифровой блок 1404 включает в себя, в дополнение к блоку 1411 демодуляции/декодирования, осуществляющему демодуляцию и декодирование принятого сигнала, и блоку 1412 кодирования/модуляции, осуществляющему кодирование и модуляцию передаваемого сигнала, такие функциональные модули, как блок 1413 принятия решения о режиме ретрансляции, принимающий решение о режиме ретрансляции для восходящего канала и нисходящего канала к мобильной станции, находящейся в местной соте, и о режиме ретрансляции для восходящего канала и нисходящего канала к мобильной станции, находящейся в граничащей соте, планировщик 1414, который управляет, т.е. планирует радиоресурсы в местной соте, и блок 1415 обратного транзита, который осуществляет связь с базовыми станциями других сот посредством обратного транзита с использованием оптоволокна или иных подобных средств. Функциональные модули 1413 и 1414 могут быть реализованы специальными аппаратными средствами, но могут быть также реализованы преопределенной программой, выполняемой процессором.
Блок 1413 принятия решения о режиме ретрансляции принимает решение о режиме ретрансляции в соответствии с процедурой обработки, проиллюстрированной на Фиг.13, при осуществлении передачи в восходящем или нисходящем канале к указанной мобильной станции. Другими словами, при осуществлении передачи в восходящем или нисходящем канале к мобильной станции, находящейся в местной соте, блок 1413 принятия решения о режиме ретрансляции принимает решение, необходим ли режим асимметричной ретрансляции через релейную станцию в зависимости от наличия свободных радиоресурсов в местной соте и от занятости диапазона общего планирования, общего с граничащей сотой. Если принято решение об асимметричной ретрансляции, то блок 1413 принятия решения о режиме ретрансляции сообщает базовой станции граничащей соты посредством обратного транзита идентификационный номер диапазона общего планирования, который следует использовать.
Далее, блок 1413 принятия решения о режиме ретрансляции сообщает соответствующей релейной станции в местной соте инструкции относительно асимметричной ретрансляции, когда получает через местную релейную станцию извещение об асимметричной ретрансляции для восходящего канала и нисходящего канала к мобильной станции в граничащей соте, вместе с идентификационным номером диапазона общего планирования, который следует использовать.
Блок 1413 принятия решения о режиме ретрансляции может разрешать скачкообразное изменение частоты во времени для диапазона общего планирования, который используется для асимметричной ретрансляции. Разрешая скачкообразное изменение частоты, можно стабилизировать уровень помех на центральной частоте граничащей соты.
Планировщик 1414 присваивает, т.е. планирует радиоресурсы в местной соте в соответствии с решением, которое принимает блок 1413 принятия решения о режиме ретрансляции. Минимальной единицей планирования является блок ресурсов.
На Фиг.15 схематично показана функциональная конфигурация релейной станции, действующей в сотовой системе связи в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Представленная релейная станция 1500 состоит из антенного блока 1501, аналогового блока 1502, осуществляющего аналоговую обработку передаваемого/принимаемого сигнала, блока 1503 преобразования аналог-цифра и цифра-аналог, осуществляющего цифровое преобразование принятого аналогового сигнала или аналоговое преобразование цифрового передаваемого сигнала, и цифрового блока 1504, осуществляющего цифровую обработку передаваемого/принимаемого сигнала.
Релейная станция 1500 имеет, например, несколько антенных элементов, образующих антенный блок 1501, и может использовать схему многостанционного доступа с пространственным разделением каналов (аналогичную вышеупомянутой), однако суть настоящего изобретения не ограничивается этим.
Цифровой блок 1504 включает в себя блок 1515 контроля передачи/приема, который осуществляет контроль работы блоков передачи/приема, блок 1616 хранения плановой информации, который хранит плановую информацию, переданную с базовой станции 1400 через контрольный канал, и центральный процессор 1517, который контролирует операции внутри цифрового блока 1504 в унифицированном виде. Блоки передачи/приема включают в себя блок 1511 синхронизации, который получает синхронизацию от принимаемых цифровых сигналов, блок 1512 демодуляции/декодирования, осуществляющий демодуляцию и декодирование принятого сигнала в соответствии с полученной синхронизацией, буферное устройство 1514, временно хранящее предаваемые данные, и блок 1513 кодирования/модуляции, осуществляющий кодирование и модуляцию передаваемого сигнала.
Блок 1515 контроля передачи/приема контролирует приемную обработку в релейной линии и передающую обработку в канале доступа нисходящего канала, а также приемную обработку в канале доступа и передающую обработку в релейной линии восходящего канала, используя указанные блоки ресурсов в соответствии с плановой информацией, хранящейся в памяти 1516 хранения плановой информации.
Буферное устройство 1514 временно хранит данные, принятые по релейной линии нисходящего канала и адресованные мобильной станции 1600 (описываемой далее), или данные, принятые по каналу доступа восходящего канала и адресованные базовой станции 1400, и передает данные на мобильную станцию 1600 в качестве канала доступа нисходящего канала или на базовую станцию 1400 в качестве релейной линии восходящего канала. Релейная станция 1500 временно хранит сигнал, который необходимо ретранслировать, в буферном устройстве 1514 после демодуляции и декодирования сигнала и затем снова кодирует и модулирует сигнал для передачи. Т.е. используется режим DF (упомянутый выше), однако может использоваться также и режим AF.
Следует иметь ввиду, что процедура обработки, проиллюстрированная на Фиг.13, должна выполняться базовой станцией, чтобы определить режим ретрансляции релейной станции, находящейся в местной соте, и пример конфигурации базовой станции 1400, проиллюстрированный на Фиг.14, и пример конфигурации релейной станции, проиллюстрированный на Фиг.15, основаны на предположении, что базовая станция 1400 определяет режим ретрансляции для релейной станции 1500, расположенной в местной соте. В качестве альтернативного примера может быть рассмотрена конфигурация, где релейная станция 1500 включает в себя блок принятия решения о режиме ретрансляции (имеющий такие же функции, как и блок 1413 принятия решения о режиме ретрансляции базовой станции 1400) и определяет режим ретрансляции. В этом случае релейная станция 1500 должна быть снабжена информацией, поступающей от базовой станции этой соты, необходимой для определения режима ретрансляции, или должна собирать такую информацию самостоятельно. Более того, обработка с целью принятия решения о режиме ретрансляции может быть распределена между более чем двумя устройствами (например, между базовой станцией и релейной станцией), учитывая различия между каналом доступа и релейной линией, или различия между восходящим и нисходящим каналами.
На Фиг.16 схематично показана функциональная конфигурация мобильной станции, действующей в сотовой системе связи в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Представленная мобильная станция 1600 состоит из антенного блока 1601, аналогового блока 1602, осуществляющего аналоговую обработку передаваемого/принимаемого сигнала, блока 1603 преобразования аналог-цифра и цифра-аналог, осуществляющего цифровое преобразование принятого аналогового сигнала или аналоговое преобразование цифрового передаваемого сигнала, цифрового блока 1604, осуществляющего цифровую обработку передаваемого/принимаемого сигнала и блока 1605 обработки протокола высокого уровня, осуществляющего запрос на передачу данных, обработку принятых данных и т.п.
Мобильная станция 1600 имеет, например, несколько антенных элементов, образующих антенный блок 1601, и может использовать схему многостанционного доступа с пространственным разделением каналов (аналогичную вышеуказанной), однако суть настоящего изобретения не ограничивается этим.
Цифровой блок 1604 состоит из блока 1611 синхронизации, который получает синхронизацию от принимаемых цифровых сигналов, блока 1612 демодуляции/декодирования, осуществляющего демодуляцию и декодирование принятого сигнала в соответствии с полученной синхронизацией, блока 1613 кодирования/модуляции, осуществляющий кодирование и модуляцию передаваемого сигнала, памяти 1614 хранения плановой информации, осуществляющей хранение плановой информации, передаваемой с базовой станции 1400 посредством контрольного канала, и центрального процессора 1615, осуществляющего контроль выполнения операций внутри цифрового блока 1404 в унифицированном виде.
Память 1614 хранения плановой информации имеет блоки ресурсов, присвоенные местной станции и хранящиеся в ней в качестве плановой информации. Блок 1611 синхронизации и блок 1612 демодуляции/декодирования осуществляют приемную обработку, используя блоки ресурсов, присвоенные для канала доступа нисходящего канала. Блок 1613 кодирования/модуляции выполняет операции передачи с использованием блоков ресурсов, присвоенных для канала доступа восходящего канала.
Следует понимать, что между граничащими сотами, образованными базовой станцией 1400, релейной станцией 1500 и мобильной станцией 1600, как это показано на Фиг.14, Фиг.15 и Фиг.16, при резервировании полосы частот для ретрансляции в целом между граничащими сотами и реализации асимметричной ретрансляции, присвоение частотного диапазона в соответствии с местоположением релейной станции позволяет исключить асимметрию радиоресурсов, присвоенных нисходящему и восходящему каналам в соте, улучшить эффективность использования частоты, а также увеличить пропускную способность для пользователя.
Далее даны пояснения, как определить местоположение релейной станции и мобильной станции. Например, базовая станция измеряет дальность связи до релейной станции и до мобильной станции, основываясь на показаниях индикатора мощности принимаемого сигнала, поступающих от релейной станции и мобильной станции, и исходя из полученного результата, базовая станция может определить местоположение релейной станции и мобильной станции. При приеме радиосигнала от релейной станции и мобильной станции, базовая станция может определить мощность принимаемого сигнала от каждой из станций. На Фиг.17 представлен график, показывающий соотношение между мощностью принимаемого сигнала и удаленностью от базовой станции (местоположений релейной станции и мобильной станции в соте). Как показано, чем дальше от базовой станции расположены релейная станция и мобильная станция, тем слабее принятый сигнал. Можно предположить, что место, где мощность принимаемого сигнала выше, чем заранее заданный порог, располагается в центральной зоне, а место, где мощность принимаемого сигнала меньше заданного порога, но, тем не менее, осязаема, находится в приграничной зоне. Далее, базовая станция может определить, какую частоту использовать, центральную или приграничную, для каждой релейной линии и канала доступа, исходя из результата оценки местоположения релейной станции и мобильной станции.
Более того, в качестве другого способа получения базовой станцией информации о местоположении релейной станции и мобильной станции может быть использован способ получения базовой станцией информации о местоположении релейной станции и мобильной станции, измеренной глобальной навигационной системой GPS (Global Positioning System), т.к. релейная станция и мобильная станция оснащены приемниками глобальной навигационной системы GPS. Базовая станция может определить, какую частоту использовать, центральную или приграничную, для каждой релейной линии и каждого канала доступа, основываясь на информации о местоположении, получаемой от релейной станции и мобильной станции.
В качестве еще одного способа получения базовой станцией информации о местоположении релейной станции и мобильной станции может быть использована процедура инициализации, выполняемая при доступе релейной станции и мобильной станции к сети. В качестве одной из процедур инициализации для получения доступа в сеть должна выполняться процедура произвольного доступа. Во время произвольного доступа базовая станция может получить информацию о величине задержки сигнала, переданного релейной станцией и мобильной станцией (величина опережения по времени). Так как задержка велика, если дальность связи велика, и задержка мала, если дальность связи мала, то базовая станция может оценить местоположение релейной станции и мобильной станции, основываясь на величине опережения по времени. Таким образом, в результате оценки базовая станция может определить, какую частоту использовать для каждой релейной линии и каждого канала доступа, центральную или приграничную.
Промышленная применимость
В вышеизложенной части настоящее изобретение описано подробно со ссылками на конкретные варианты осуществления. Однако само собой разумеется, что специалист в данной области может модифицировать или предложить другие варианты осуществления, не отклоняясь от сути настоящего изобретения.
В настоящем документе описание сделано с упором на варианты осуществления настоящего изобретения в мобильной системе связи, но сущность настоящего изобретения не ограничивается этим. Настоящее изобретение может по аналогии применяться к различным системам связи, включая беспроводную локальную сеть, в которой базовая станция и мобильная станция связываются друг с другом через релейную станцию.
Таким образом, настоящее изобретение раскрыто в форме пояснений на конкретных примерах, но описанное не должно пониматься в ограничительном смысле.
Перечень ссылочных позиций
1400 Базовая станция
1401 Антенный блок
1402 Аналоговый блок
1403 Блок преобразования аналог-цифра и цифра-аналог
1404 Цифровой блок
1405 Блок обработки протокола высокого уровня
1411 Блок демодуляции/декодирования
1412 Блок кодирования/модуляции
1413 Блок принятия решения о режиме модуляции
1414 Планировщик
1415 Блок обратного транзита
1500 Релейная станция
1501 Антенный блок
1502 Аналоговый блок
1503 Блок преобразования аналог-цифра и цифра-аналог
1504 Цифровой блок 1511 Блок синхронизации
1511 Блок демодуляции/декодирования
1512 Блок кодирования/модуляции
1514 Буферное устройство
1515 Блок контроля передачи/приема
1516 Память хранения плановой информации
1517 Центральный процессор
1600 Мобильная станция
1601 Антенный блок
1602 Аналоговый блок
1603 Блок преобразования аналог-цифра и цифра-аналог
1604 Цифровой блок
1605 Блок обработки протокола высокого уровня
1611 Блок синхронизации
1612 Блок демодуляции/декодирования
1613 Блок кодирования/модуляции
1614 Память хранения плановой информации
1615 Центральный процессор