ВЫБОР РЕСУРСОВ РАДИОСВЯЗИ В СЕТИ РАДИОСВЯЗИ
SELECTION OF RADIO COMMUNICATION RESOURCES IN RADIO COMMUNICATION NETWORK

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в основном к мобильной радиосвязи, в частности к выбору элементов ресурса для осуществления передачи информации по линии радиосвязи.
Уровень техники
Ширина полосы частот радиосвязи является дефицитным ресурсом, и общей заботой в мобильной радиосвязи является эффективное использование доступных ресурсов радиосвязи.
В многослотовой системе с несколькими несущими, такой как система доступа с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), ресурсы радиосвязи, доступные системе, разделяют на элементы ресурса, также определенные как “части данных”. Линия радиосвязи внутри такой системы может быть запланирована для согласованной передачи на более чем одном элементе ресурса.
Раскрытие изобретения
Проблема, к которой относится настоящее изобретение, состоит в том, как улучшить использование ширины полосы частот внутри системы мобильной радиосвязи.
Эту проблему решают способом выбора ресурсов радиосвязи для передачи данных по линии радиосвязи, которой была выделена совокупность элементов ресурса, содержащая, по меньшей мере, два элемента ресурса. Способ содержит: проверку, попадают ли значения показателя качества выделенных элементов ресурса в пределы определенного диапазона; и выбор, по меньшей мере, одного элемента ресурса из совокупности элементов ресурса, причем выбор выполняют в зависимости от результата упомянутой проверки.
Тем самым достигают, чтобы могла быть выбрана подсовокупность выделенных элементов ресурса для осуществления передачи таким образом, чтобы результирующая пропускная способность была выше, чем если бы для осуществления передачи использовались все выделенные элементы ресурса.
Проверка предпочтительно содержит определение, в отношении элемента ресурса, значения функции, которая нелинейно зависит от отношения сигнал/помехи и шум элемента ресурса. При использовании нелинейной функции отношения сигнал/помехи и шум при проверке способ может быть успешно применен к различным совокупностям, имеющим широко варьирующиеся распределения отношения сигнал/помехи и шум, когда известны значения отношения сигнал/помехи и шум элемента ресурса. Значения нелинейной функции могут быть или значениями показателя качества или могут использоваться для определения, по меньшей мере, одной границы диапазона.
В одном варианте осуществления согласно этому аспекту нелинейной функцией является скорость передачи информации принимаемых кодированных битов. При использовании в качестве нелинейной функции скорости передачи информации принимаемых кодированных битов моделирования показывают, что промежуток диапазона может быть постоянным и, следовательно, независимым от распределения отношения сигнал/помехи и шум в пределах совокупности выделенных элементов ресурса. Кроме того, использование скорости передачи информации принимаемых кодированных битов дает низкую чувствительность способа к неправильным оценкам качества канала. Другими словами, способ при использовании в качестве нелинейной функции скорости передачи информации принимаемых кодированных битов обеспечивает адекватный выбор элемента ресурсов, даже при наличии ошибки в оценке качества канала.
Согласно второму варианту осуществления, согласно этому аспекту изобретения, нелинейной функцией является показатель пропускной способности элемента ресурса. Пропускная способность тесно связана с качеством линии радиосвязи, воспринимаемым конечным пользователем, и, следовательно, со значением нелинейной функции, в этом варианте осуществления соответствующим образом отражающим качество обслуживания, которое воспринимает конечный пользователь.
Согласно одному аспекту изобретения способ дополнительно содержит: определение унифицированной мощности передачи для выбранных элементов ресурса; и установку мощности передачи, по меньшей мере, одного выбранного элемента ресурса в унифицированную мощность передачи. Тем самым достигают поддержание низкой вычислительной сложности процесса выбора.
Согласно другому аспекту изобретения способ дополнительно содержит: проверку, выполняется ли выбранными элементами ресурса требование линии радиосвязи; и, если нет, изменение адаптации линии, по меньшей мере, для одного из элементов ресурса в совокупности. Затем этапы выбора и проверки повторяют. Согласно этому аспекту изобретения процесс выбора может повторяться при настройке схемы модуляции и/или кодирования элементов ресурса между повторениями до тех пор, пока не сможет быть идентифицирован выбор элементов ресурса, имеющих соответствующие схемы модуляции/кодирования, таким образом, чтобы выбранные элементы ресурса выполняли требование, которое установлено для линии радиосвязи.
Согласно одному аспекту изобретения этап выбора содержит определение значения второго показателя качества для выделенных элементов ресурса. Согласно этому аспекту выбор выполняют в зависимости от значений второго показателя качества и в зависимости от количества определенных значений первого показателя качества, попадающих в пределы определенного диапазона. Тем самым достигают возможности точного определения подходящего количества элементов ресурса, которые должны быть использованы для осуществления передачи, таким образом, чтобы отсутствовала чувствительность к распределению качества канала внутри совокупности, и затем фактические элементы ресурса для осуществления передачи могут быть выбраны на основе показателя качества, который адекватно отражает качество обслуживания, воспринимаемое конечным пользователем.
Согласно другому аспекту изобретения этап проверки содержит: идентификацию наиболее предпочтительного значения показателя качества среди определенных значений показателя качества; и установку нижней границы диапазона в значение, полученное вычитанием из наиболее предпочтительного значения, члена, определяющего допустимую разность между значением показателя качества и наиболее предпочтительным значением показателя качества. Тем самым достигают простого способа установки диапазона согласно требованиям распределения значений показателя качества внутри совокупности выделенных элементов ресурса.
В одном варианте осуществления согласно этому аспекту указанный член имеет значение, которое зависит от распределения значений отношения сигнал/помехи и шум элементов ресурса в совокупности. В другом варианте осуществления член имеет постоянное значение. Наличие постоянного значения члена обеспечивает простой и эффективный в вычислительном отношении способ определения диапазона, при этом допускающий зависимость члена от качества элементов ресурса внутри совокупности, выбор элементов ресурса для осуществления передачи может быть осуществлен таким образом, чтобы могла быть повышена скорость передачи информации.
Проблему дополнительно решают посредством компьютерного программного продукта для выполнения способа и устройства для выбора ресурсов радиосвязи для передачи данных по линии радиосвязи, которой были выделены, по меньшей мере, два элемента ресурса. Устройство содержит: средство определения показателя качества, скомпонованное для определения значения показателя качества, который нелинейно зависит от отношения сигнал/помехи и шум элемента ресурса; и средство выбора, скомпонованное для выбора, по меньшей мере, одного элемента ресурса из выделенных элементов ресурса в зависимости от значений показателя качества выделенных элементов ресурса, определенных средством определения качества. Предпочтительно устройство может быть реализовано в базовой станции радиосвязи.
Краткое описание чертежей
Теперь для более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ будет приведено последующее описание, рассматриваемое совместно с приложенными чертежами.
Фиг.1 схематично иллюстрирует систему мобильной радиосвязи.
Фиг.2 иллюстрирует временной кадр, содержащий несколько элементов ресурса.
RBIR
Фиг.3 изображает пропускную способность и потерю при пропускной способности как функцию Δ, полученную при количественном анализе трех различных распределений элементов ресурса.
Фиг.4 - блок-схема, схематично иллюстрирующая способ выбора элементов ресурса для осуществления передачи.
Фиг.5 - блок-схема, схематично иллюстрирующая вариант осуществления изобретения, в котором для определения QM-диапазона и для выбора элементов ресурса для осуществления передачи используют RBIR.
Фиг.6 - блок-схема, схематично иллюстрирующая вариант осуществления итеративной процедуры обнаружения элементов ресурса, которые должны быть выбраны для осуществления передачи, при этом между итерациями изменяют схемы модуляции и/или кодирования элементов ресурса.
Осуществление изобретения
Фиг.1 схематично иллюстрирует систему 100 мобильной радиосвязи. Мобильная станция 105 может осуществлять связь с базовой станцией радиосвязи по линии 115 радиосвязи. Базовые станции 110 радиосвязи соединены с базовой сетью, которая не изображена на чертеже. Географическую область, обслуживаемую базовой станцией 110 радиосвязи, часто определяют как ячейку 120.
Линию 115 радиосвязи, обычно, могут использовать для речевых вызовов, а также для сеансов передачи данных. Далее вызовы, а также сеансы передачи данных будут определены как сеансы.
кадра
кадра
элемента
кадра
элемента
кадра
Ресурсы радиосвязи, доступные для осуществления связи между базовой станцией 110 радиосвязи и мобильными терминалами 105, часто разделяют на несколько элементов ресурса. Элемент ресурса является наименьшим элементом, который может быть выделен линии 115 радиосвязи, и часто наименьшим элементом, для которого формат передачи является постоянным. Фиг.2 иллюстрирует концепцию элементов ресурса для системы 100, функционирующей согласно множественному доступу с временным и частотным разделением каналов (TD/FDMA). Изображен временной кадр 200 линии 115 радиосвязи, имеющий продолжительность по времени T и промежуток частот F. Временной кадр 200 Фиг.2 изображен состоящим из нескольких элементов 205 ресурса, каждый из которых имеет продолжительность по времени T = T и ширину полосы частот F = F/N, где N является количеством элементов 205 ресурса временного кадра 200. Элементы 205 ресурса, которые используют одну и ту же полосу частот, но возникают в различных временных кадрах 200, далее будут определены как канал. В некоторых системах элементы 205 ресурса могут выделяться линии 115 радиосвязи на повременной и покадровой основе, и элементы 205 ресурса, запланированные для одной и той же линии 115 радиосвязи в различных временных кадрах 200, часто принадлежат различным каналам 210.
Пример, приведенный на Фиг.2, является примером разделения временного кадра 200 на элементы 205 ресурса в системе 100, основанной на множественном доступе с частотным разделением каналов. В системе 100, основанной на других способах обеспечения множественного доступа, элемент 205 ресурса может быть определен другими параметрами. Например, в системе 100, основанной на множественном доступе с кодовым разделением каналов, элемент 205 ресурса может быть определен параметрами времени и расширяющего кода. Далее, исключительно в пояснительных целях, изобретение будет описано в терминах системы 100, функционирующей согласно множественному доступу с частотным и временным разделением каналов.
В некоторых системах 100 мобильной радиосвязи линия 115 радиосвязи может быть запланирована для согласованной передачи более чем на одном элементе 205 ресурса. Кроме того, часто существует верхний предел полной мощности, которая может быть передана по линии 115 радиосвязи. Полная мощность, передаваемая по линии 115 радиосвязи, может быть выделена различным элементам 205 ресурса линии 115 радиосвязи различными способами. Например, может быть использовано унифицированное выделение мощности, при котором уровень мощности передачи каждого ресурса радиосвязи, доступного для линии радиосвязи, является одинаковым. Однако при унифицированном выделении мощности не используют оптимально пропускную способность ресурсов радиосвязи высокого качества. Так как качество радиосвязи различно между различными элементами ресурса, то для лучшего использования пропускной способности передачи ресурсов радиосвязи, которые были выделены линии радиосвязи в процессе планирования, может быть выгодным осуществлять передачу на различных уровнях мощности на различных элементах ресурса.
Согласно изобретению не обязательно используют для осуществления передачи все элементы 205 ресурса, которые были выделены линии 115 радиосвязи в процессе планирования, при этом мощность передачи некоторых элементов 205 ресурса, для которых условия передачи хуже, может быть установлена в ноль. Элементы 205 ресурса, которые должны быть использованы для осуществления передачи по линии 115 радиосвязи, то есть элементы 205 ресурса, которым должна быть выделена ненулевая мощность передачи, предпочтительно могут быть выбраны в зависимости от показателя качества (QM) элементов 205 ресурса, которые были выделены линии 115 радиосвязи. Диапазон показателя качества, далее определенный как QM-диапазон, может быть определен в соответствии с распределением значений показателя качества выделенных элементов 205 ресурса. QM-диапазон может быть определен так, чтобы количество элементов 205 ресурса, имеющих значение показателя качества QM, попадающее в пределы QM-диапазона, представляло предпочтительное количество элементов 205 ресурса, которые должны использоваться для осуществления передачи. Такой QM-диапазон, определяющий количество K элементов 205 ресурса, которые должны использоваться для осуществления передачи, предпочтительно может быть основан на последнем полученном или мгновенном показателе качества канала, которому принадлежит элемент 205 ресурса (или на статистическом распределении показателя качества). Затем выбор K элементов ресурса, которые должны быть использованы для осуществления передачи, может быть основан на соответствующих значениях показателя качества QM, используемого при определении QM-диапазона для доступных элементов 205 ресурса, или может быть основан на соответствующих значениях другого показателя качества.
Предпочтительно выбранные элементы 205 ресурса могут осуществлять передачу на унифицированном уровне мощности, где унифицированный уровень мощности для осуществления передачи предпочтительно выбирают так, чтобы полная мощность, передаваемая на элементах 205 ресурса линии 115 радиосвязи, была равна максимальному уровню мощности для линии 115 радиосвязи. При выделении одинакового уровня мощности всем выбранным элементам 205 ресурса выделение мощности становится быстрым и простым в вычислительном отношении. Однако мощность, выделяемая выбранному элементу 205 ресурса, в другом варианте осуществления может зависеть от значения качества элемента 205 ресурса, так чтобы наиболее предпочтительный элемент 205 ресурса осуществлял передачу на самом высоком уровне мощности и т.д. Могут быть использованы также другие способы распределения мощности передачи выбранным элементам 20 ресурса.
пороговый
пороговый
пороговый
максимальный
QM
максимальный
QM-диапазон может быть определен в терминах порогового значения показателя качества, QM. Количество элементов 205 ресурса, имеющих значение показателя качества, большее чем QM, должно быть количеством K, представляющим количество элементов 205 ресурса, которые должны быть выбраны для осуществления передачи. Например, QM может быть определен в терминах значения показателя качества выделенного элемента 205 ресурса, имеющего наибольшее значение показателя качества, QM, и члена Δ, определяющего максимальную разность между QM и значением показателя качества элемента 205 ресурса, для попадания показателя качества элемента 205 ресурса в пределы QM-диапазона, дающего следующий QM-диапазон:
[QM<sub>максимальный</sub> - Δ<sub>QM</sub>; QM<sub>максимальный</sub>]
(1).
QM
QM
максимальный
QM
QM
максимальный
максимальный
QM
максимальный
QM
QM
QM
QM
QM
QM
В одном варианте осуществления согласно этому аспекту изобретения значение члена Δ остается постоянным и не зависит от распределения значений показателя качества элементов 205 ресурса, которые доступны линии 115 радиосвязи. Однако, в виде варианта, Δ может принимать новое значение каждый раз при выполнении выбора элементов 205 ресурса и, например, может быть функцией от распределения отношения сигнал/помехи и шум элементов 205 ресурса, которые доступны для линии 115 радиосвязи. Моделирования показали, что зависимость между QM и Δ не обязательно является монотонной функцией. Например, значение Δ может зависеть от QM так, чтобы для верхнего и нижнего значений QM значение Δ было ниже промежуточного значения QM. В виде варианта, подходящее значение Δ может быть получено посредством итераций. При многократном выборе элементов 205 ресурса посредством применения отношения (1) к доступным элементам 205 ресурса и изменения Δ между итерациями может быть получено значение Δ, которое дает выбор элементов 205 ресурса, которые выполняют существующие требования для передачи. В реализациях, где значение Δ устанавливают в соответствии с распределением значений показателей качества доступных элементов 205 ресурса, предпочтительно, Δ должна быть выбрана так, чтобы количество K элементов 205 ресурса, имеющих значение показателя качества, попадающее в пределы QM-диапазона, давало больший полный ресурс передачи, чем если бы Δ была определена так, чтобы K+1 элементов 205 ресурса попадали в пределы QM-диапазона (учитывая понижение мощности ресурса каждых K+1 элементов 205 ресурса, снижение, обусловленное ограничением, состоящим в том, чтобы не была превышена максимальная мощность передачи).
минимальный
минимальный
средний
средний
Могут быть применены альтернативные способы определения QM-диапазона. Например, может быть использован открытый QM-диапазон, определенный минимальным значением показателя качества, QM: [QM; ∞ ), или открытый QM-диапазон, определенный с использованием среднего значения показателя качества QM: [QM; ∞).
S
Многие показатели качества определяются в терминах мощности принимаемого сигнала, E, которая зависит от мощности передаваемого сигнала. Следовательно, при определении значений показателя качества доступных элементов 205 ресурса предполагают одинаковую мощность передаваемого сигнала для всех элементов 205 ресурса для предоставления сопоставимых значений показателя качества различных элементов ресурса.
Например, показатель качества, используемый при определении QM-диапазона, может быть линейной функцией отношения сигнал/помехи и шум (или отношения сигнала/шум в идеальной системе, где не возникают помехи) элемента 205 ресурса. Однако отношение сигнал/помехи и шум не отображается линейно на качество обслуживания, принимаемое конечным пользователем (измеренное, например, в терминах пропускной способности). При определении QM-диапазона с использованием показателя качества, который является линейной функцией от отношения сигнал/помехи и шум, оптимальный QM-диапазон довольно чувствителен к распределению отношения сигнал/помехи и шум совокупности выделенных элементов 205 ресурса, и в основном невозможно определить линейную функцию, такую как функция, определенная выражением (1), посредством которой может быть получен соответствующий QM-диапазон для большого диапазона различных распределений отношения сигнал/помехи и шум.
Следовательно, в основном предпочтительно определять QM-диапазон в терминах показателя качества, который является нелинейной функцией отношения сигнал/помехи и шум. Такими показателями качества, например, могут быть скорость передачи информации принимаемых кодированных битов (RBIR), пропускная способность (TH), общая информация (MI) или Шенноновская пропускная способность. В виде варианта, в качестве показателя качества могут быть использованы другие нелинейные функции отношения сигнал/помехи и шум, включая функции и комбинации вышеупомянутых показателей качества.
Скорость передачи информации принимаемых кодированных битов
Согласно одному варианту осуществления изобретения QM-диапазон определяют в терминах нормализованной общей информации на кодированный бит, также определенного как скорость передачи информации принимаемых кодированных битов (RBIR). Скорость передачи информации принимаемых кодированных битов, RBIR, является показателем эффективности передачи информации элемента 205 ресурса, к которому применяют определенную схему модуляции, при определенном уровне термического шума, если бы канал был идеальным. Количественный анализ показал, что RBIR является эффективным показателем качества для использования при определении QM-диапазона.
j
j
При предположении схемы модуляции и кодирования, в которой порядок модуляции элемента j ресурса составляет M, скорость RBIR передачи информации принимаемых кодированных битов для элемента j ресурса определяют как
RBIR<sub>j</sub> = I(γ<sub>j</sub>)/M<sub>j</sub>
(2),
j
j
где I(γ) является полным количеством информации на уровне модулированного символа и γ является отношением сигнал/шум канала, которому принадлежит элемент j ресурса
γ<sub>j</sub> = (E<sub>S</sub>/N<sub>0</sub>)<sub>j</sub>
(3),
S
0
где E является мощностью принимаемого сигнала и N является термическим шумом. В неидеальной системе, где каналы испытывают помехи, для вычисления RBIR может быть использовано отношение сигнал/помехи и шум вместо γ.
j
Полное количество информации на уровне модулированного символа, I(γ), для элемента j ресурса определяют как
<img file="00000001.tif" he="47" wi="127" img-content="undefined" img-format="tif" />
(4),
R
I
j
j
S
XY
где модулированный символ X принадлежит определенной диаграмме модуляции и принятый символ Y=(Y+i*Y) ∈ C, где С является множеством комплексных чисел. В Уравнении (4) P(X) является априорной вероятностью X. P(Y|X,γ) является функцией плотности вероятности Y, обусловленной на символе передачи X и параметризованной отношением сигнал/шум γ. U является средним значением I(γ) для заданного распределения X, и U является средним значением I(γ) для заданного распределения X и Y.
В соответствии с отношением (1) пороговое значение, определяющее QM-диапазон на основе скорости передачи информации принимаемых кодированных битов, RBIR, может быть выражено, например, как
RBIR<sub>пороговая</sub> = RBIR<sub>максимальная</sub> - Δ<sub>RBIR</sub>
(5),
максимальная
RBIR
j
максимальная
пороговая
где RBIR является RBIR элемента 205 ресурса, имеющего наиболее высокую RBIR элементов 205 ресурса, которые доступны линии 115 радиосвязи, и Δ является членом, определяющим допустимую разность между RBIR элемента j ресурса передачи и RBIR для попадания значения RBIR элемента j ресурса в пределы QM-диапазона. Следовательно, QM-диапазон может быть выражен с использованием порогового значения RBIR, RBIR, которое должно быть превышено RBIR элемента 205 ресурса для попадания элемента 205 ресурса в пределы QM-диапазона
[RBIR<sub>максимальная</sub> - Δ<sub>RBIR</sub>; RBIR<sub>максимальная</sub>]
(6).
В этом варианте осуществления могут быть применены альтернативные способы определения QM-диапазона. Например, может быть использован критерий, в соответствии с которым проверяют, превышает ли RBIR элемента 205 ресурса постоянное значение, или критерий, определенный так, чтобы значение RBIR всех элементов 205 ресурса, имеющих значение RBIR, превышающее среднее значение значений RBIR доступных элементов 205 ресурса, попадало в пределы QM-диапазона.
RBIR
RBIR
максимальная
потери
RBIR
максимальная
потери
Количественный анализ показывает, что постоянное значение Δ в выражении (6) дает хорошие результаты для большого промежутка распределений элемента ресурса. Фиг.3 иллюстрирует численные результаты, полученные при использовании постоянного значения Δ на равномерном распределении RBIR в диапазоне [0; RBIR], и при выборе элементов 205 ресурса, имеющих значение RBIR, попадающее в пределы QM-диапазона, которые определены в выражении (6) как элементы 205 ресурса передачи. Фиг.3 иллюстрирует пропускную способность TH (верхние графики), а также потерю при пропускной способности TH (нижние графики) как функцию от Δ для трех различных распределений элементов 205 ресурса, имеющих значения RBIR, равные 1.0 (крайние левые графики), 0.7 (средние графики) и 0.5 (крайние правые графики) соответственно. Пропускную способность, TH, и потери при пропускной способности, TH, определяют следующим образом:
<img file="00000002.tif" he="6" wi="41" img-content="undefined" img-format="tif" />
(7);
<img file="00000003.tif" he="12" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
(8),
опорная
опорная
RBIR
опорная
опорная
где M является порядком модуляции, C является скоростью кодирования, BLEP является вероятностью блочной ошибки и TH является опорной пропускной способностью, если была применена точная адаптация линии связи. На Фиг.3 TH, а также TH изображены как функция от Δ, где TH является верхним значением. Для получения TH было использовано единое значение порядка модуляции и скорости кодирования в пределах распределения элемента ресурса, при этом для получения TH адаптация порядка модуляции и скорости кодирования была осуществлена отдельно для каждого элемента ресурса.
RBIR
потери
RBIR
RBIR
RBIR
RBIR
Как можно заметить из Фиг.3, в пределах диапазона Δ [0; 0.5] TH составляет менее 5% для всех трех различных распределений элементов ресурса, и в пределах этого диапазона единое значение порядка модуляции и скорости кодирования дают достаточно хорошие значения TH. Количественный анализ показал, что значения Δ в пределах диапазона [0.3; 0.5] являются предпочтительными, при этом значения в пределах диапазона [0.3; 0.4] дают особенно хорошие результаты. Следовательно, постоянное значение Δ в пределах этого диапазона должно давать хорошие результаты для большого диапазона распределений отношения сигнал/помехи и шум совокупности выделенных элементов 205 ресурса. Однако, в виде варианта, могут быть использованы другие постоянные значения Δ, или, в виде варианта, Δ может принимать новое значение каждый раз при выполнении выбора элементов 205 ресурса, как дополнительно описано в отношении выражения (1).
RBIR
Количественный анализ использования RBIR в качестве показателя качества, посредством которого может быть определен QM-диапазон, показывает, что способ дает хорошие результаты, даже когда оценка качества канала является неточной и когда доступное значение отношения сигнал/шум γ является неудовлетворительным приближением реального значения γ. Дело обстоит так же, когда значение Δ является постоянным (независимо от распределения отношения сигнал/шум элементов 205 ресурса). Следовательно, способ выбора элементов 205 ресурса для осуществления передачи является устойчивым к ошибкам в терминах ошибок при оценке канала.
j
j
В виде варианта, значение полного количества информации I(γ) на уровне модулированного символа может быть получено скорее с использованием приближения уравнения (4), чем с использованием уравнения (4). Уравнение (4) может быть аппроксимировано несколькими способами, некоторые из которых приведены ниже. Возможный вариант приближенного выражения, которое может быть использовано для получения значения I(γ), задан выражением (7), которое основано на единой границе Чернова для кодированной передачи:
<img file="00000004.tif" he="8" wi="48" img-content="undefined" img-format="tif" />
(9),
m
где γ является коэффициентом корректировки модуляции для заданной диаграммы и M является порядком модуляции.
Другие приближения уравнения (4) могут быть основаны, например, на частоте среза двоичной фазовой манипуляции (BPSK)
<img file="00000005.tif" he="9" wi="57" img-content="undefined" img-format="tif" />
(10)
или на объединенной информационной теории Шеннона, то есть пропускной способности аддитивного белого гауссова шума (AWGN) с реальными гауссовыми входными данными
I(γ<sub>i</sub>) ≈ 1/2·log<sub>2</sub>(1+γ<sub>i</sub>)
(11).
Могут быть использованы еще другие приближения полного количества информация на уровне модулированного символа, например, такие как
<img file="00000006.tif" he="8" wi="51" img-content="undefined" img-format="tif" />
(12),
где (α, β) является экспонентой компенсации модуляции для заданной диаграммы.
При использовании RBIR в качестве показателя качества для определения количества элементов 205 ресурса, которые должны быть использованы для осуществления передачи, предпочтительно для выделенных элементов 205 ресурса, измеряют обычным образом отношение сигнал/помехи и шум, γ, и затем из этого измерения получают значение RBIR с использованием выражения (2) в комбинации с любым из выражений (4) или (9-12).
Пропускная способность
Другой нелинейной функцией отношения сигнал/помехи и шум, которую могут использовать при определении QM-диапазона, является пропускная способность в выходных данных декодера, TH. Пропускную способность, TH, определяют следующим образом:
<img file="00000002.tif" he="6" wi="41" img-content="undefined" img-format="tif" />
(13),
пороговая
пороговая
максимальная
пороговая
пороговая
максимальная
максимальная
пороговая
где М является порядком модуляции, C является скоростью кодирования и BLEP является мгновенной вероятностью блочной ошибки. Как описано в отношении выражения (1), QM-диапазон может быть определен с использованием порогового значения пропускной способности, TH, так чтобы любой элемент 205 ресурса, обеспечивающий пропускную способность, более высокую, чем TH, попадал в пределы QM-диапазона (при предположении одинаковой мощности передачи для всех элементов 205 ресурса, чтобы соответствующие значения пропускной способности были сопоставимы). Пороговое значение пропускной способности может быть определено в терминах максимального значения пропускной способности доступных элементов 205 ресурса, TH, и члена Δ, как описано в отношении выражения (1), где Δ или является постоянной или получается в зависимости от распределения значений пропускной способности доступных элементов 205 ресурса. Тогда QM-диапазоном должен быть диапазон [TH; TH - Δ]. В виде варианта, QM-диапазон может быть определен в терминах среднего значения значений пропускной способности доступных ресурсов.
При определении достоверного значения пропускной способности ресурсов 205 радиосвязи не должно быть определено явно отношение сигнал/помехи и шум доступных ресурсов 205 радиосвязи, но пропускная способность может быть определена посредством измерения вероятности блочной ошибки BLEP, как можно заметить из выражения (13).
Шенноновская пропускная способность
Шеннона
Шенноновская пропускная способность является еще одним показателем качества, который нелинейно зависит от отношения сигнал/шум и который может быть использован при определении QM-диапазона и, следовательно, количества элементов 205 ресурса, которые должны быть использованы для осуществления передачи. Шенноновская пропускная способность является верхним пределом пропускной способности демодуляции, при предположении модуляции посредством AWGN и без учета потерь при кодировании. Шенноновская пропускная способность, C, выражается в виде
Шеннона
C = log(1 + γ).
Отношение сигнал/помехи и шум
Еще одной функцией от отношения сигнал/помехи и шум, которая может быть использована в качестве показателя качества, является непосредственно отношение сигнал/помехи и шум (SINR):
<img file="00000007.tif" he="17" wi="39" img-content="undefined" img-format="tif" />
(14),
S
0
пороговое
пороговое
максимальное
SINR
максимальное
где E является мощностью принимаемого сигнала, I является помехами, испытываемыми на канале, и N является термическим шумом. Как описано в отношении выражения (1), QM-диапазон может быть определен в терминах порогового значения SINR, SINR. SINR может быть определено в терминах максимального SINR среди значений SINR доступных каналов, SINR, и члена Δ, определяющего максимальную допустимую разность между SINR и значением SINR элемента 205 ресурса для попадания элемента 205 ресурса в пределы QM-диапазона. Однако, как описано выше, при определении QM-диапазона с использованием показателя качества, который является линейной функцией отношения сигнал/помехи и шум, оптимальный QM-диапазон является достаточно чувствительным к распределению отношения сигнал/шум совокупности выделенных элементов 205 ресурса. При использовании SINR в качестве показателя качества предпочтительно определять QM-диапазон нелинейным образом в зависимости от распределения отношения сигнал/шум. Верхний и нижний пределы QM-диапазона могут быть определены, например, с использованием RBIR или значений пропускной способности доступной совокупности элементов 205 ресурса, и в качестве элементов 205 ресурса передачи могут быть выбраны доступные элементы 205 ресурса, имеющие значение SINR, попадающее в пределы определенного таким образом QM-диапазона.
Значение SINR может быть получено для каждого элемента 205 ресурса обычным образом, посредством измерения уровня сигнала, уровня каналов, вносящих помехи, и термического шума.
Как описано выше, QM-диапазон используют согласно изобретению для определения, какое количество элементов 205 ресурса из элементов 205 ресурса, которые были выделены линии 115 радиосвязи, должно фактически использоваться для осуществления передачи. Когда было определено количество K элементов 205 ресурса передачи, выполняют выбор K элементов 205 ресурса, которые должны быть использованы. В одном варианте осуществления K элементов 205 ресурса, которые должны быть использованы для осуществления передачи, выбирают в зависимости от второго показателя качества, так чтобы были выбраны K элементов 205 ресурса, имеющих наиболее предпочтительное значение второго показателя качества. Вторым показателем качества может быть любой показатель качества. В одном возможном варианте этого варианта осуществления, QM-диапазон может быть определен с использованием RBIR, и выбор K элементов 205 ресурса может быть выполнен в зависимости от отношения сигнал/помехи и шум элементов 205 ресурса. Следовательно, в этом возможном варианте количество K элементов ресурса передачи определяют посредством вычисления значений RBIR всех доступных элементов 205 ресурса (при предположении определенного режима модуляции и кодирования, который может быть одинаковым или не одинаковым для всех элементов 205 ресурса), и проверки, какое количество из вычисленных значений RBIR попадает в пределы QM-диапазона. Тогда для осуществления передачи выбирают K элементов 205 ресурса, имеющих наиболее высокое отношение сигнал/помехи и шум.
В другом варианте осуществления изобретения для осуществления передачи выбирают K элементов 205 ресурса, имеющих показатель качества, который попадает в пределы QM-диапазона. В этом варианте осуществления этап определения количества K ресурсов 205 передачи и этап выбора ресурсов 205 передачи могут быть выполнены согласованно, и количество K не должно быть определено явно.
j
j
j
Блок-схема Фиг.4 иллюстрирует возможную реализацию способа. На этапе 400 устанавливают в ноль счетчик K, представляющий количество элементов ресурса, имеющих значение показателя качества QM, попадающее в пределы QM-диапазона. На этапе 405 вычисляют показатель качества QM, используемый для определения QM-диапазона, для всех доступных элементов 205 ресурса так, чтобы было получено множество значений QM, j=1,…N, где N является количеством доступных элементов 205 ресурса. На этапе 410 определяют QM-диапазон. Предпочтительно это может быть сделано в зависимости от значений QM, вычисленных на этапе 405, но также может быть сделано независимо от значений QM, определенных на этапе 405. На этапе 415 счетчик j устанавливают в 1. Затем вводят этап 420, на котором проверяют, попадает ли QM в пределы QM-диапазона. Если нет, то вводят этап 425, на котором счетчик j увеличивают на 1. Однако если QM попадает в пределы QM-диапазона, то вводят этап 430, на котором счетчик K увеличивают на 1. Затем вводят этап 425. На этапе 435 проверяют, превысил ли счетчик j значение N. Если нет, то повторно вводят этап 420. Если на этапе 435 обнаруживают, что j превышает N, то есть что проверка этапа 420 была выполнена для всех доступных элементов 205 ресурса, то вводят этап 440, на котором выбирают K элементов ресурса для осуществления передачи. Выбор K элементов ресурса выполняют в зависимости от второго показателя качества, так чтобы были выбраны K элементов 205 ресурса, имеющие наиболее предпочтительное значение второго показателя качества. Второй показатель качества может равняться первому показателю качества или может быть другим показателем качества. Когда второй показатель качества равен первому показателю качества, то можно обойтись без счетчика K, как будет видно в отношении Фиг.5 и Фиг.6.
Как описано выше, QM-диапазон может быть определен в терминах любого показателя качества элементов 205 ресурса. Однако, в отношении Фиг.5 и Фиг.6, исключительно в пояснительных целях, будет предполагаться, что QM-диапазон выражен в терминах RBIR. Кроме того, предполагается, что элементами 205 ресурса, выбираемыми для осуществления передачи, являются элементы 205 ресурса, имеющие значение RBIR, попадающее в пределы QM-диапазона.
RBIR
j
j
максимальная
j
максимальная
максимальная
RBIR
j
j
Фиг.5 - блок-схема, которая схематично иллюстрирует способ при применении к линии 115 радиосвязи. Согласно Фиг.5 предполагается, что уже определены схемы модуляции и кодирования различных элементов 205 ресурса. Кроме того, мощность передачи различных элементов 205 ресурса была установлена в унифицированное значение для обеспечения возможности сопоставимости соответствующих значений RBIR. По Фиг.5 QM-диапазон определяют с использованием выражения (6), и Δ является постоянной, не зависящей от значений RBIR ресурсов радиосвязи, которые доступны линии 115 радиосвязи. На этапе 500 вычисляют значение RBIR, RBIR, для N элементов j ресурса, доступных линии 115 радиосвязи, где j принимает значения 1,…N. На этапе 505 определяют QM-диапазон посредством идентификации максимальной RBIR, RBIR, из значений RBIR, вычисленных на этапе 500. RBIR используют в качестве верхнего предела QM-диапазона, и RBIR минус член Δ используют в качестве нижнего предела. На этапе 510 счетчик j устанавливают в 1. На этапе 515 проверяют, попадает ли RBIR в пределы QM-диапазона. Если нет, то вводят этап 520, на котором счетчик увеличивают на 1. Однако если на этапе 515 обнаруживают, что RBIR попадает в пределы QM-диапазона, то на этапе 525 элемент j ресурса выбирают для осуществления передачи. Затем вводят этап 520. На этапе 530 проверяют, превышает ли счетчик j число N. Если это так, то процесс заканчивают на этапе 535. Если нет, то повторно вводят этап 515.
Способ, иллюстрированный Фиг.5, является способом выбора совокупности элементов 205 ресурса для осуществления передачи по линии 115 радиосвязи из большей совокупности элементов 205 ресурса, доступных для осуществления передачи по линии 115 радиосвязи, на основе значения скорости передачи информации принимаемых кодированных битов, RBIR. Мощность передачи доступных элементов j ресурса, которые не были выбраны на этапе 525, должна быть установлена в ноль, при этом мощность передачи элементов j ресурса, которые были выбраны на этапе 525, должна быть установлена в ненулевое значение. В одном варианте осуществления изобретения мощность передачи выбранных элементов 205 ресурса должна быть установлена в унифицированное значение, так чтобы каждый элемент 205 ресурса передачи по линии 115 радиосвязи должен был осуществлять передачу при одинаковой мощности передачи. Предпочтительно это унифицированное значение мощности передачи может быть выбрано так, чтобы мощности передачи всех выбранных элементов 205 ресурса составляли в целом максимальную допустимую мощность передачи линии 115 радиосвязи. В другом варианте осуществления изобретения мощность передачи может быть выделена различным элементам 205 ресурса в зависимости от различных значений RBIR или любым другим образом.
j
Способ Фиг.5 может быть выполнен в различных вариантах. Например, может быть введен этап, на котором элементы 205 ресурса сортируют согласно соответствующим значениям RBIR. Затем этапы с 510 по 530 могут быть заменены процедурой, в которой идентифицируют наибольшее значение RBIR, которое не попадает в пределы QM-диапазона. Тогда для осуществления передачи могут быть выбраны все элементы j ресурса, имеющие большую RBIR.
В варианте осуществления изобретения, иллюстрированном Фиг.5, QM-диапазон определяют с использованием выражения (6). Как описано выше, QM-диапазон может быть определен другими способами.
Как можно заметить в отношении 2-9, приведенных выше, значение RBIR элемента 205 ресурса зависит от режима модуляции, применяемого к элементу 205 ресурса. То же применимо к другим показателям качества канала. Например, пропускная способность элемента 205 ресурса зависит от режима модуляции и схемы кодирования, применяемых к элементу 205 ресурса. Часто осуществляют адаптацию схемы модуляции и кодирования для качества линии 115 радиосвязи, чтобы обеспечивать правильную передачу информации при понижении качества и для обеспечения высокой пропускной способности информации при хорошем качестве линии 115 радиосвязи. Такую адаптацию схемы модуляции и/или кодирования часто определяют как адаптацию линии связи.
В процедуре, описанной согласно Фиг.5, предполагается, что уже были определены схемы модуляции и кодирования различных элементов 205 ресурса. Однако процедура Фиг.5 может быть применена также в итеративной процедуре, в которой между итерациями изменяют схемы модуляции и/или кодирования доступных элементов 205 ресурса для идентификации совокупности элементов 205 ресурса для осуществления передачи, имеющих соответствующую адаптацию линии передачи.
j
Фиг.6 иллюстрирует блок-схему итеративной процедуры обнаружения элементов 205 ресурса, которые должны быть выбраны для осуществления передачи. Этапы 500-530 выполняют, как в способе, описанном в отношении Фиг.5. Когда были идентифицированы все элементы j ресурса, имеющие RBIR, попадающую в пределы QM-диапазона, вводят этап 600. На этапе 600 проверяют, было ли выполнено требование итерации. Если нет, то вводят этап 605, на котором изменяют схемы модуляции и кодирования доступных элементов 205 ресурса. Затем повторно вводят этап 500. Однако если на этапе 600 обнаруживают, что требование итерации было выполнено, то вводят этап 535, на котором заканчивают процедуру. Элементы 205 ресурса, выбранные при последней итерации, затем должны быть использованы для осуществления передачи по линии 115 радиосвязи.
Изменение адаптации линии связи доступных элементов ресурса, выполняемое на этапе 605, может быть выполнено различным образом. В одном варианте осуществления схемы модуляции и/или кодирования могут изменяться между итерациями в более или менее случайном режиме, или новые схемы модуляции и/или кодирования, которые должны использоваться при следующей итерации, могут быть выбраны в соответствии с заданной схемой выбора схем модуляции и кодирования. В виде варианта, новые схемы модуляции и/или кодирования могут быть выбраны сходящимся образом, в зависимости от того, как близко была предыдущая итерация от выполнения требования итерации.
Требование итерации, используемое на этапе 600, например, может быть основано на показателе пропускной способности, полученном по линии 115 радиосвязи, если для осуществления передачи были использованы выбранные элементы 205 ресурса. Например, требование итерации может быть следующим: показатель пропускной способности, полученный при использовании элементов 205 ресурса, выбранных для осуществления передачи, по меньшей мере, должен превышать пропускную способность, требуемую для сеанса, передаваемого по линии 115 радиосвязи. В варианте осуществления, в котором новые схемы модуляции и кодирования выбирают сходящимся образом, требование итерации, например, может быть определено как минимальная разность между показателем пропускной способности между двумя последними итерациями. При использовании сходящегося способа выбора схем модуляции и кодирования требование итерации, в виде варианта, может быть определено так, что требование итерации выполняется, если нет никакого отличия в количестве элементов 205 ресурса, которые были выбраны при двух последних итерациях, или если существует менее чем максимальное отличие между двумя совокупностями элементов 205 ресурса, выбранными для осуществления передачи в двух последних итерациях. Также могут быть применены другие требования итерации: например, итерации могут быть прекращены после определенного количества итераций.
Схема модуляции и кодирования, используемая для элементов 205 ресурса, выбранных для осуществления передачи, может быть унифицированной для всех элементов 205 ресурса или изменяться между элементами 205 ресурса в соответствии с измерениями качества каналов, которым принадлежат элементы 205 ресурса. При обеспечении возможности изменения схемы модуляции и/или кодирования между элементами 205 ресурса для каждого элемента 205 ресурса может быть выполнена адаптация линии связи с большей точностью. Однако при использовании унифицированной схемы модуляции и кодирования элементов 205 ресурса, которые согласованно используются для осуществления передачи по линии 115 радиосвязи, снижается вычислительная сложность процесса.
RBIR
RBIR
RBIR
В процедурах обнаружения элементов 205 ресурса для осуществления передачи по линии 115 радиосвязи, иллюстрированных Фиг.5 и Фиг.6, QM-диапазон может быть определен, например, выражением (6). При определении QM-диапазона с использованием Δ, Δ может быть установлена в постоянное значение. В виде варианта, для обнаружения наиболее предпочтительной Δ может быть использована итеративная процедура.
Итеративное применение адаптации линии связи по Фиг.6 может быть использовано в любой реализации, в которой показатель качества и/или QM-диапазон зависят от адаптации линии связи, или, в случае, когда количество K элементов 205 ресурса передачи определяют посредством первого показателя качества, и K элементов 205 ресурса выбирают в зависимости от второго показателя качества, когда либо первый показатель качества, QM-диапазон, либо второй показатель качества зависят от адаптации линии связи. Если QM-диапазон не зависит от адаптации линии связи, то этап 505 может быть опущен во второй и последующих итерациях на Фиг.6. Подобным образом, если используемое значение показателя качества не зависит от адаптации линии связи, эквивалент этапа 500 может быть опущен.
Способ выбора элементов ресурса для осуществления передачи может быть использован и для восходящей, и для нисходящей части линии 115 радиосвязи.
Согласно изобретению система 100 содержит устройство выбора для выбора элементов 205 ресурса, которые должны быть использованы для осуществления передачи по линии 115 радиосвязи, которой были выделены, по меньшей мере, два элемента 205 ресурса. Предпочтительно устройство выбора может быть реализовано в базовых станциях 110 радиосвязи системы 100. Фиг.1 иллюстрирует базовую станцию 110 радиосвязи, содержащую устройство 125 выбора. В виде варианта, устройство 125 выбора может быть реализовано в контроллере базовой станции или подобном узле, в ретрансляционном узле, расположенном между мобильной станцией 105 и базовой станцией 110 радиосвязи, или в другом местоположении системы 100. Устройство 125 выбора может быть скомпоновано для приема измерений качества канала доступных элементов 205 ресурса, посредством которых могут быть получены значения показателя качества, QM. Устройство 125 выбора может быть скомпоновано для приема измерений качества канала и восходящей и нисходящей частей линии связи линий 115 радиосвязи и может быть скомпоновано для выбора элементов 205 ресурса и восходящей и нисходящей частей линии 115 радиосвязи. Предпочтительно устройство 125 выбора может быть реализовано в виде программного обеспечения и вычислительных аппаратных средств, на которых может работать программное обеспечение. Устройство 125 выбора может быть также реализовано в мобильной станции 105. Оно может быть особенно полезным в системе 100, где мобильная станция 105 может осуществлять выбор, какие каналы 210 использовать для осуществления передачи по линии 115 радиосвязи.
Предпочтительно изобретение может быть применено к системам с несколькими несущими, таким как системы, использующие ортогональное частотное разделением сигналов (OFDM), в которых линии радиосвязи может быть выделено (одновременно) более чем один элемент 205 ресурса. Возможными вариантами таких систем являются системы связи, основанные на стандарте 3GPP-Долгосрочного Развития (LTE), стандарте WiMax и стандартах 4G или B3G.
Для специалиста в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение не ограничено вариантами осуществления, раскрытыми в приложенных чертежах и предшествующем подробном описании, которые представлены исключительно в пояснительных целях, но оно может быть реализовано в нескольких различных вариантах и определено в соответствии с последующей формулой изобретения.