МОБИЛЬНАЯ СТАНЦИЯ, БАЗОВАЯ СТАНЦИЯ И СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СВЯЗИ
MOBILE STATION, BASE STATION AND COMMUNICATION METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в основном относится к области радиосвязи, в частности к мобильной станции, базовой станции и способу осуществления связи, предназначенных для использования в системе мобильной связи с коммутацией пакетов.
Уровень техники
В обычной системе мобильной связи используется способ осуществления связи с коммутацией каналов, согласно которому каждому пользователю выделяется отдельный канал. Такой способ подходит для системы, ориентированной на интерактивные услуги передачи речи, движущихся изображений и т.д. (см., например, непатентный документ 1). Однако, поскольку вследствие применения в базовых сетях систем мобильной связи будущих поколений протокола IP (Internet Protocol, протокол межсетевого взаимодействия) информационный поток будет передаваться в "пульсирующем" режиме в форме IP-пакетов, пакетный способ передачи также желателен и на этапе радиопередачи. Кроме того, если в радиопередаче реализована пакетная передача, необходимо, например, снижать задержку при радиопередаче, уменьшать мощность передаваемого сигнала и повышать емкость каналов связи. Кроме того, следует принимать во внимание снижение числа ошибок при радиопередаче и высокую надежность передачи пакетов.
Непатентный документ 1: "Advanced Digital Mobile Communications", под ред. Keiji Tachikawa, Kagaku-shimbun-sha., август 1994 г., стр.160-178.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение направлено на создание мобильной станции, базовой станции и способа связи, позволяющих повысить эффективность передачи информации по восходящему каналу связи в системе мобильной связи на основе пакетной передачи.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается мобильная станция, которая включает в себя модуль мультиплексирования, выполняющий мультиплексирование канала с конкурентным доступом и канала с неконкурентным доступом, и модуль передачи, выполняющий передачу мультиплексированных каналов с конкурентным доступом и с неконкурентным доступом на базовую станцию. Для канала с конкурентным доступом не требуется планирования на базовой станции перед передачей, тогда как для канала с неконкурентным доступом необходимо планирование на базовой станции перед передачей. Канал с конкурентным доступом включает в себя один или более из следующих каналов: канал быстрого доступа, канал резервирования и канал синхронизации. Канал с неконкурентным доступом включает в себя один или более из следующих каналов: восходящий общедоступный канал данных и восходящий общедоступный канал управления. Канал быстрого доступа содержит данные информационного потока или данные управления, имеющие размер данных меньше преопределенной величины, или комбинацию этих данных. Канал резервирования содержит информацию запроса планирования канала с неконкурентным доступом. Восходящий общедоступный канал данных содержит данные информационного потока или данные управления или комбинацию этих данных.
Согласно настоящему изобретению может быть повышена эффективность передачи информации по восходящему каналу связи в системе мобильной связи на основе пакетной передачи.
Краткое описание чертежей
на фиг.1 приведена блок-схема передатчика согласно примеру настоящего изобретения;
на фиг.2 приведена блок-схема приемника согласно примеру настоящего изобретения;
на фиг.3 приведена блок-схема модуля расширения спектра, используемого в передатчике на основе VSCRF-CDMA;
на фиг.4 приведена блок-схема модуля сжатия спектра, используемого в приемнике на основе VSCRF-CDMA;
на фиг.5 приведено графическое описание принципа действия способа VSCRF-CDMA;
на фиг.6 показаны примеры мультиплексирования канала с конкурентным доступом и канала с неконкурентным доступом;
на фиг.7 показан пример распределения канала быстрого доступа;
на фиг.8 показан пример распределения канала резервирования;
на фиг.9 показан пример распределения восходящего канала синхронизации;
на фиг.10 показан пример распределения пилотного канала;
на фиг.11 показан другой пример распределения пилотного канала;
на фиг.12 показаны примеры распределения различных каналов;
на фиг.13А показан пример мультиплексирования пилотного канала и общедоступного канала управления;
на фиг.13В показан вариант, согласно которому восходящие общедоступные каналы управления для множества пользователей мультиплексируются по схеме локального FDMA и схеме CDMA;
на фиг.13С показан вариант, согласно которому восходящие общедоступные каналы управления для множества пользователей мультиплексируются по схеме распределенного FDMA и схеме CDMA;
на фиг.14 показан пример распределения канала в соответствии с типами общедоступных каналов управления;
на фиг.15 показан другой пример распределения канала в соответствии с типами общедоступных каналов управления;
на фиг.16 показан еще один пример распределения канала в соответствии с типами общедоступных каналов управления;
на фиг.17 показан еще один пример распределения канала в соответствии с типами общедоступных каналов управления;
на фиг.18 показан еще один пример распределения канала в соответствии с типами общедоступных каналов управления;
на фиг.19 показан пример полосы частот, используемой в системе связи;
на фиг.20 показан пример другой полосы частот, используемой в системе связи;
на фиг.21 показан пример еще одной полосы частот, используемой в системе связи;
на фиг.22 показан пример еще одной полосы частот, используемой в системе связи;
на фиг.23 приведена блок-схема передатчика согласно другому примеру настоящего изобретения;
на фиг.24 приведена блок-схема приемника согласно другому примеру настоящего изобретения;
на фиг.25 представлен подробный вид модуля формирования общедоступного канала управления;
на фиг.26 показан вариант, в котором выполняется управление АМС;
на фиг.27 показано соотношение между числом MCS и мощностью передачи;
на фиг.28 представлен пример конфигурации кадра восходящего
направления связи;
на фиг.29 показан вариант, в котором выполняется ТРС;
на фиг.30 показан вариант, в котором используется ТРС без обратной связи;
на фиг.31 показан ТРС на основе CQI;
на фиг.32 показан пример комбинации информации управления и способа управления мощностью передачи;
на фиг.33А представлена блок-схема процесса определения MCS восходящего канала управления и конфигурация кадра;
на фиг.33В показан пример соотношений между параметрами радиосвязи;
на фиг.34 показан пример способа передачи общедоступного канала управления с каждой передающей антенны.
Перечень обозначений
11, 12: модуль модуляции и кодирования
13: модуль мультиплексирования
14: модуль радиопередачи
15: модуль управления TTI
113, 115: модуль расширения спектра
21: модуль радиопередачи
22: модуль демультиплексирования
23, 24: модуль демодуляции и декодирования
25: модуль управления TTI
223, 224: модуль сжатия спектра
1602: модуль кодового умножения
1604: модуль повторяющегося комбинирования
1606: модуль фазового сдвига
1702: модуль фазового сдвига
1704: модуль повторяющегося комбинирования
1706: модуль сжатия спектра
231: модуль формирования пилотного канала
232: модуль формирования канала с конкурентным доступом
234: модуль формирования общедоступного канала управления
236, 241: модуль дискретного преобразования Фурье
237, 242: модуль распределения
238, 243: модуль обратного быстрого преобразования Фурье
244: модуль демультиплексирования
251-253: коммутатор
255-258: модуль модуляции и кодирования
259: модуль мультиплексирования
Осуществление изобретения
В одном варианте осуществления настоящего изобретения канал с конкурентным доступом и канал с неконкурентным доступом мультиплексируются и мультиплексированные каналы с конкурентным доступом и с неконкурентным доступом передаются на базовую станцию. В то время как высокоскоростная связь реализуется на основе канала с конкурентным доступом, также реализуется связь с соответствующим планированием на основе канала с неконкурентным доступом.
Мультиплексирование множества каналов с конкурентным доступом, соответствующих множеству пользователей, может включать в себя частотное мультиплексирование и комбинацию частотного мультиплексирования и кодового мультиплексирования. При использовании широкой полосы частот можно получить эффект частотного разнесения, что позволяет обеспечить высококачественную передачу сигнала с сокращенной задержкой передачи.
Полоса частот восходящей линии связи может быть разделена на множество частотных блоков, каждый из которых включает в себя одну или несколько несущих, причем один или несколько частотных блоков могут использоваться для передачи канала с конкурентным доступом и канала с неконкурентным доступом.
Канал синхронизации может передаваться менее часто по сравнению с каналом быстрого доступа.
Восходящий общедоступный канал управления может содержать один или несколько фрагментов информации управления, связанной с планируемым восходящим общедоступным каналом данных, информации управления, связанной с планируемым нисходящим общедоступным каналом данных, информации управления для изменения планирования восходящего общедоступного канала данных, и информации управления, предназначенной для планирования нисходящего общедоступного канала данных.
Восходящий общедоступный канал данных может передаваться предпочтительно на мобильную станцию по высококачественному пути передачи (каналу передачи), который отличается от восходящего канала управления.
Пилотный канал, восходящий общедоступный канал управления, восходящий общедоступный канал данных и другой пилотный канал мультиплексируются по времени и передаются в элементарных временных интервалах передачи.
Для двух или более пользователей восходящий общедоступный канал управления может мультиплексироваться посредством частотного мультиплексирования, кодового мультиплексирования или комбинации этих двух способов.
Пример 1
Далее описываются примеры согласно настоящему изобретению. Конкретные значения используются только в иллюстративных целях; эти конкретные значения не ограничивают настоящее изобретение, если не указано иное; в практической реализации настоящего изобретения могут использоваться различные значения.
На фиг.1 показан передатчик согласно первому примеру настоящего изобретения. Как правило, передатчик предусматривается в мобильной станции в соответствии с описанием в данном примере. Передатчик включает в себя модули 11, 12 модуляции и кодирования, модуль 13 мультиплексирования, модуль 14 радиопередачи (RF) и модуль 15 управления временным интервалом передачи (transmission time interval, TTI).
Модули 11, 12 модуляции и кодирования выполняют канальное кодирование данных, поступающих в модули 11, 12, и многоуровневую модуляцию закодированных данных так, чтобы выводить промодулированные данные. Параметры скорости и уровней канального кодирования (порядки модуляции) многоуровневой модуляции могут быть различными и зависеть от типов сигналов, поступающих в модули 11, 12. В представленном примере входными сигналами служат канал с конкурентным доступом и канал с неконкурентным доступом. В общем случае планирование канала с конкурентным доступом на базовой станции перед передачей не требуется, тогда как канал с неконкурентным доступом перед передачей должен быть запланирован на базовой станции, что подробно описано далее. Канал с неконкурентным доступом может называться планируемым каналом. Планирование в этом случае означает, что базовая станция планирует распределение ресурсов (частот, кодов и т.д.) для их использования при передаче сигнала соответствующими мобильными станциями.
Модуль 13 мультиплексирования выполняет мультиплексирование закодированных и промодулированных данных. В зависимости от обстоятельств пилотный канал также может быть мультиплексирован. Мультиплексирование может включать в себя временное мультиплексирование, частотное мультиплексирование или их комбинацию.
Модуль 14 радиопередачи (RF) выполняет обработку мультиплексированных данных для передачи этих данных через антенну.
Модуль 15 управления временным интервалом передачи устанавливает временной интервал передачи (TTI) в зависимости от требований (или, например, в соответствии с сообщением от базовой станции) и сообщает установленный TTI модулям 11, 12 модуляции и кодирования или т.п.
Помимо этого, если используется кодовое расширение спектра, то между модулем 11 модуляции и кодирования и модулем 13 мультиплексирования предусматривается модуль 113 расширения спектра, а между модулем 12 модуляции и кодирования и модулем 13 мультиплексирования встраивается модуль 112 расширения спектра.
На фиг.2 показан приемник согласно данному примеру настоящего изобретения. Как правило, приемник предусматривается на базовой станции, как описывается в данном примере. Приемник включает в себя модуль 21 радиопередачи (RF), модуль 22 демультиплексирования, модули 23, 24 демодуляции и декодирования и модуль 25 управления временным интервалом передачи (TTI).
Модуль 21 радиопередачи обрабатывает радиосигнал, поступающий от антенны, так, чтобы преобразовать принимаемый сигнал в данные в полосе частот видеосигнала.
Модуль 22 демультиплексирования демультиплексирует из принимаемого сигнала канал с конкурентным доступом и канал с неконкурентным доступом. Если в принимаемом сигнале содержится пилотный сигнал, модуль 22 демультиплексирования также демультиплексирует этот пилотный сигнал из принимаемого сигнала.
Модули 23, 24 демодуляции и декодирования осуществляют процесс демодуляции, который соответствует многоуровневой модуляции, выполняемой передатчиком, и процесс декодирования, который соответствует канальному кодированию, выполняемому передатчиком, для канала с конкурентным доступом и канала с неконкурентным доступом.
Модуль 25 управления временным интервалом передачи корректирует временной интервал передачи (TTI), используемый при осуществлении связи.
Кроме того, если используется кодовое расширение спектра, то между модулем 22 демультиплексирования и модулем 23 демодуляции и декодирования встраивается модуль 223 сжатия спектра, а между модулем 22 демультиплексирования и модулем 24 демодуляции и декодирования встраивается модуль 224 сжатия спектра.
Канал с конкурентным доступом и канал с неконкурентным доступом, передаваемые мобильной станцией, подвергаются процессу канального кодирования и процессу модуляции и мультиплексируются и преобразуются в радиосигнал, который для передачи. В базовой станции радиосигнал преобразуется в сигнал в полосе частот видеосигнала и демультиплексируется на канал с конкурентным доступом и канал с неконкурентным доступом. В результате этого получают каждый переданный канал. Пилотный канал, передаваемый при необходимости, используется на базовой станции для компенсации канала в принимаемом сигнале или т.п.
В данном примере выполняется передача восходящего сигнала связи на основе способа передачи с одной несущей. Следовательно, по сравнению со способом передачи со множеством несущих это позволяет получить относительно более низкий показатель PAPR (Peak to Average Power Ratio, отношение пиковой мощности к средней). При передаче восходящего сигнала может использоваться временное мультиплексирование (Time Division Multiplexing, TDM), частотное мультиплексирование (Frequency Division Multiplexing, FDM), кодовое мультиплексирование (Code Division Multiplexing, CDM) или любая комбинация этих трех способов.
Радиопередача с одной несущей может быть реализована в различных вариантах. Может использоваться, например, схема DS-CDMA (Direct Sequence Code Division Multiple Access, множественный доступ с кодовым разделением и прямыми последовательностями) или схема VSCRF-CDMA (Variable Spreading Chip Repetition Factors Code Division Multiple Access, множественный доступ с кодовым разделением и переменными параметрами повтора сегментов при распределении). В схеме VSCRF-CDMA модули расширения спектра, размещаемые в позициях 112, 113, могут иметь конфигурацию, показанную на фиг.3. Кроме того, модули сжатия спектра, размещаемые в позициях 223, 224, которые могут иметь конфигурацию, показанную на фиг.4.
На фиг.3 приведена блок-схема модуля расширения спектра, используемая в передатчике по схеме VSCRF-CDMA. Модуль расширения спектра включает в себя модуль 1602 кодового умножения, модуль 1604 повторяющегося комбинирования и модуль 1606 фазового сдвига.
Модуль 1602 кодового умножения выполняет умножение передаваемого сигнала на код расширения спектра. Согласно фиг.3, умножитель 1612 умножает сигнал передачи на код канализирования, определенный по предварительно заданному коэффициенту кодового расширения спектра. Кроме того, умножитель 1614 умножает сигнал передачи на код скремблирования. Коэффициент кодового расширения спектра SF может устанавливаться в зависимости от среды связи.
Модуль 1604 повторяющегося комбинирования сжимает сигнал передачи с расширенным спектром по оси времени и выполняет повторение элементарных сигналов предопределенное число раз (равное CRF). Если число повторов CRF равно единице, то конфигурация и процесс функционирования модуля 1604 повторяющегося комбинирования соответствуют обычному способу Direct Sequence-CDMA (DS-CDMA). Тем не менее, в случае CRF=1 фазовый сдвиг в модуле 1606 фазового сдвига не требуется.
Модуль 1606 фазового сдвига отклоняет (сдвигает) фазу сигнала передачи с предопределенной частотой. Для каждой мобильной станции устанавливается собственная величина сдвига.
На фиг.4 представлена блок-схема модуля сжатия спектра, используемого в приемнике по схеме VSCRF-CDMA. Модуль сжатия спектра включает в себя модуль 1702 фазового сдвига, модуль 1704 повторяющегося комбинирования и модуль 1706 кодового сжатия спектра.
Модуль 1702 фазового сдвига умножает полученный сигнал на величину сдвига, которая устанавливается индивидуально для каждой мобильной станции, и демультиплексирует полученный сигнал на сигналы, соответствующие мобильным станциям.
Модуль 1704 повторяющегося комбинирования расширяет (декомпрессирует) повторенные данные по оси времени для получения декомпрессированных данных.
Модуль 1706 кодового сжатия спектра выполняет сжатие спектра путем перемножения принимаемого сигнала с кодами расширения спектра каждой мобильной станции.
1
2
Q
i
s
i
s
s
i
s
На фиг.5 приведено поясняющее описание основных операций по способу VSCRF-CDMA. Для простоты описания будет рассмотрена определенная группа последовательностей данных с кодовым расширением спектра, выраженная в виде d, d…, d, при этом период времени каждого элемента данных d (i=1…, Q) записывается в виде T. Один элемент данных d может быть связан с одним символом или любым другим соответствующим элементом информации. Такая группа последовательностей сигналов имеет полный период времени T×Q. Последовательность 1802 сигналов соответствует входному сигналу для модуля 1604 повторяющегося комбинирования. Эта последовательность 1802 сигналов преобразуется таким образом, что эта последовательность 1802 сигналов сжимается по оси времени с коэффициентом 1/CRF, а сжатый сигнал повторяется в течение периода времени T×Q. Преобразованная последовательность сигналов обозначена на фиг.5 ссылкой "1804". На фиг.5 также показан период времени защитного интервала. Сжатие по оси времени может выполняться, например, путем использования частоты в CRF раз выше тактовой частоты, используемой для входного сигнала. Тогда период времени каждого элемента данных d сжимается до T/CRF (но повторяется CRF раз). Сжатая и повторяемая последовательность 1804 сигналов выводится из модуля 1604 повторяющегося комбинирования, подается на модуль 1606 фазового сдвига, сдвигается на предустановленную величину смещения и поступает на выход модуля 1606 фазового сдвига. Величина сдвига устанавливается индивидуально для каждой мобильной станции таким образом, что сигналы восходящей линии связи, соответствующие мобильным станциям, оказываются взаимно ортогональными по оси частот.
В целом частотный спектр сигнала восходящей линии связи показан на фиг.5 ссылкой "1806"; на нем ширина полосы частот, обозначенная шириной полосы частот расширенного спектра, может быть занята последовательностью 1802 сигналов с расширенным спектром (входной сигнал модуля 1604 повторяющегося комбинирования), если последовательность 1802 сигналов с расширенным спектром передавалась без сжатия и повторения. Частотный спектр сжатого и повторяющегося сигнала (выходной сигнал модуля 1604 повторяющегося комбинирования) имеет множество частотных компонентов, расположенных в форме гребенки. Такой спектр типичен для всех мобильных станций. При сдвиге спектров на величину, индивидуальную для соответствующих мобильных станций, частотные компоненты соответствующих мобильных станций могут быть взаимно ортогональны друг с другом. Сжатие по оси времени, повторение и фазовый сдвиг позволяют расширять спектр сигналов, соответствующих мобильным станциям, дискретно в форме гребенки по всей полосе частот, и выстраивать частотные спектры, имеющие форму гребенки, на оси частот так, чтобы они были ортогональны друг к другу.
Приемник выполняет операции, обратные операциям передатчика. Более конкретно, принятому сигналу в модуле 1702 фазового сдвига придается фаза, соответствующая конкретному пользователю, после чего этот сигнал подается в модуль 1704 повторяющегося комбинирования. Входной сигнал декомпрессируется по оси времени, после чего декомпрессированный сигнал преобразуется в последовательность сигналов с расширенным спектром, которая, в свою очередь, выводится из модуля 1704 повторяющегося комбинирования. Модуль 1706 сжатия спектра сжимает спектр входного сигнала путем его умножения на предопределенный код расширения спектра.
На фиг.6 показаны примеры мультиплексирования каналов с конкурентным доступом и каналов с неконкурентным доступом. В примере с обозначением "TDM" эти каналы мультиплексируются по времени. Хотя минимальным элементом временного мультиплексирования является период времени, соответствующий одному TTI в представленном примере, также может использоваться и любой другой период времени. В другом примере, с обозначением "FDM", указанные два канала мультиплексируются по частоте. Частотные блоки, показанные в этом примере, называются фрагментами, частотными фрагментами или блоками ресурсов. В общем случае один фрагмент может включать в себя одну или несколько несущих, которые могут также называться поднесущими. Так как в одном примере по настоящему изобретению используется способ с одной несущей, один фрагмент в данном случае содержит только одну несущую. В еще одном примере, с обозначением "TDM/FDM", каналы с конкурентным доступом и каналы с неконкурентным доступом мультиплексируются по оси времени и по оси частот. Полоса частот, используемая в данной системе, разделяется на множество частотных блоков, каждый из которых может быть определен как элемент распределения ресурсов, повторной передачи пакетов или т.п. В этих случаях мультиплексирование соответственно выполняется для каждого частотного блока, доступного для использования пользователем. В передатчике, показанном на фиг.1, могут использоваться различные способы мультиплексирования, в том числе три типа мультиплексирования, показанные на фиг.6, с помощью модуля 13 мультиплексирования, модуля 14 радиопередачи и/или модулей 112, 113 расширения спектра. Приемник, показанный на фиг.2, соответственно может демультиплексировать мультиплексированный сигнал с помощью модуля 21 радиопередачи, модуля 22 демультиплексирования и/или модуля 223, 224 сжатия спектра.
Далее описываются различные каналы, передаваемые по восходящей линии связи. Эти каналы в основном подразделяются следующим образом: (А) - канал с конкурентным доступом; (В) - канал с неконкурентным доступом; (С) - пилотный канал. Планирование канала с конкурентным доступом на базовой станции перед передачей не требуется, тогда как канал с неконкурентным доступом перед передачей должен быть запланирован на базовой станции. Канал с конкурентным доступом включает в себя один или более (А1) канал быстрого доступа, (А2) канал резервирования и (A3) восходящий канал синхронизации. Канал с неконкурентным доступом включает в себя один или более (В1) восходящий общедоступный канал данных и (В2) восходящий общедоступный канал управления.
(А) Канал с конкурентным доступом
Канал с конкурентным доступом, передаваемый мобильной станцией без планирования на базовой станции, может передаваться мобильной станцией в любое время. Канал с конкурентным доступом предпочтительно передается в широкой полосе частот, что позволяет обеспечить более короткое время передачи. Кроме того, даже в том случае, если качество сигнала в части полосы частот снижается, вследствие широкой полосы частот обеспечивает эффект частотного разнесения, и компенсация деградации качества сигнала способом коррекции мощности или подобным ему не требуется. Хотя между пользователями могут возникать конфликты, канал с конкурентным доступом позволяет легко реализовать высокоскоростную связь. При том, что может использоваться способ с временным разделением (Time Division Multiple, TDM), как в случае с текущим UTRA (Universal Terrestrial Radio Access, универсальный наземный доступ по радиосвязи), в целях сокращения числа конфликтов между пользователями используется способ с частотным разделением (Frequency Division Multiple, FDM) и/или способ с кодовым разделением (Code Division Multiple, CDM). Однако, если между пользователями возник конфликт, то при необходимости эти пользователи могут повторно передать канал с конкурентным доступом. Способ множественного доступа с частотным разделением (Frequency Division Multiple Access, FDMA) может представлять собой способ локального FDMA, в котором одна непрерывная узкая полоса частот предоставляется одному пользователю, или же способ распределенного FDMA, согласно которому спектр составляется из частотных компонентов, размещенных в предопределенных интервалах. Частотные компоненты обычно разносятся равномерно, но могут располагаться и неравномерно. Вариант с распределенным FDMA может быть реализован, например, на основе способа VSCRF-CDMA.
(А1) Канал быстрого доступа
Канал быстрого доступа может содержать сообщение управления с малым объемом данных, данные информационного потока с малым объемом данных или и то, и другое. Одна из причин малого размера данных состоит в сокращении задержки передачи. Сообщение управления может содержать, например, информацию о переходах уровня 3. Данные информационного потока малого размера данных могут содержать, например, электронную почту, имеющую небольшой объем информации, игровые команды и др. Поскольку канал быстрого доступа может передаваться от мобильной станции на базовую станцию без какого-либо резервирования, то время процесса передачи невелико. Канал быстрого доступа передается по одному или нескольким частотным каналам, назначаемым заранее. Мобильная станция может получать от базовой станции по нисходящему широковещательному каналу сообщения о том, какой частотный фрагмент из множества частотных фрагментов должен использоваться при передаче канала быстрого доступа. Сообщение может содержать информацию о том, что следует использовать один определенный частотный фрагмент из множества определенных частотных фрагментов, или использовать один или несколько определенных частотных фрагментов из множества определенных частотных фрагментов. Преимущество использования более чем одного частотного фрагмента состоит в том, что может быть снижен коэффициент конфликтов между пользователями по сравнению с использованием только одного определенного частотного фрагмента.
f
t
На фиг.7 приведен пример распределения канала быстрого доступа. В представленном примере каналу быстрого доступа назначаются N частотных фрагментов и N интервалов ТТI.
(А2) Канал резервирования
Канал резервирования содержит информацию запроса планирования каналов с неконкурентным доступом. Эта информация может включать в себя идентифицирующую информацию для идентификации мобильной станции, типы данных передаваемого информационного потока (речь, изображение и т.д.), объем данных, информацию о требуемом качестве (QoS и др.), мощность передачи мобильной станции и т.д. Канал резервирования также передается в частотном фрагменте (или фрагментах), назначаемых заранее. Мобильная станция может получать сообщения от базовой станции по нисходящему широковещательному каналу о том, какой частотный фрагмент из множества частотных фрагментов следует использовать для передачи канала резервирования. Предпочтительно канал резервирования передается в минимальном элементе распределения ресурсов (один частотный фрагмент и один ТТI), как показано на фиг.8.
(A3) Восходящий канал синхронизации
Согласно примеру настоящего изобретения передача сигнала восходящей линии связи выполняется способом с одной несущей, в котором выполняется выравнивание с целью подавления помех многолучевого распространения. Синхронизация предпочтительно поддерживается таким образом, что синхронность приема сигналов, поступающих от различных пользователей, находится в пределах предопределенного защитного интервала для осуществления эффективного выравнивания. Для синхронизации используется канал синхронизации восходящей линии связи. Мобильная станция передает множество символов, каждый из которых включает в себя значащий компонент символа и компонент защитного интервала в определенном времени интервала передачи (ТТI). Базовая станция удаляет из сигнала, принимаемого от каждой мобильной станции, компонент защитного интервала и демодулирует содержание значащего компонента символа. Сигналы, принимаемые с синхронизацией, демультиплексируются в сигналы, соответствующие мобильным станциям, с помощью соответствующего алгоритма демультиплексирования сигналов. Компонент защитного интервала может формироваться любым соответствующим способом, таким как способ с циклическим префиксом (cyclic prefix, CP) и способ с дополнением нулями. Восходящий канал синхронизации передается в одном или несколько частотных фрагментах, назначенных ранее. Однако, поскольку обновление синхронизации тактирования не обязательно осуществляется для каждого ТТI, то канал синхронизации восходящей линии связи передается относительно менее часто, как показано на фиг.9. Кроме того, во многих случаях для передачи канала синхронизации восходящей линии связи не требуется целый ТТI; хотя это зависит от объема данных канала синхронизации.
Кроме того, синхронизация приема может быть синхронизована с помощью пилотного канала, что описано далее. Таким образом, постоянная готовность канала синхронизации и пилотного канала не обязательна.
(В) Канал с неконкурентным доступом
Передача канала с неконкурентным доступом осуществляется в соответствии с планированием, выполняемым базовой станцией.
(В1) Восходящий общедоступный канал данных
Восходящий общедоступный канал данных может содержать данные информационного потока, сообщения управления уровня 3 или и то и другое. Сообщение управления может содержать информацию об эстафетной передаче, информацию, необходимую для повторной передачи или т.п. Восходящему общедоступному каналу данных назначается один или несколько частотных фрагментов в соответствии с планированием во временной области или во временной и частотной областях. В этом случае распределение ресурсов определяется (планируется) во временной области или во временной и частотной областях базовой станцией таким образом, что пользователь, которому соответствует наилучший путь (канал) передачи, при передаче пакетов имеет предпочтение. Число назначаемых частотных фрагментов определяется в зависимости от скорости передачи данных, объема данных или подобных характеристик пакетов, которые должна передавать мобильная станция. Если имеется множество пользователей, которым требуется относительно низкая скорость передачи данных, то один фрагмент может использоваться совместно множеством пользователей. С другой стороны, если объем информационного потока для определенного пользователя превышает предопределенный размер, то этот пользователь может занимать один фрагмент монопольно или использовать несколько фрагментов. В случае если один фрагмент используется множеством пользователей, выполняется какой-либо вид мультиплексирования, так что каналы этих пользователей в каждом отдельном фрагменте становятся ортогональными друг другу. Например, в фрагменте может использоваться локальный FDMA или распределенный FDMA.
В общем случае элементом передачи информации является ТТI. Любой вид канала управления является "заголовком" каждого ТТI. Если заголовок передается часто, эффективность передачи данных информационного потока неизбежно снижается. В данном примере возможна адаптивная коррекция длины ТТI. Чем длиннее ТТI, тем менее часто передается заголовок, и, следовательно, выше эффективность передачи данных информационного потока. С другой стороны, если ТТI короткий, то можно избежать существенного сокращения пропускной способности, что предпочтительно, в частности, в случае неблагоприятной среды передачи.
(В2) Восходящий общедоступный канал управления
Восходящий общедоступный канал управления передает сообщения управления физического уровня и сообщения управления уровня 2 (FFS). Восходящий общедоступный канал данных планируется базовой станцией таким образом, что преимущество при передаче пакетов получает пользователь, имеющий путь передачи (канал) наивысшего качества. Тем не менее, планирование в зависимости от состояния канала в случае общедоступного канала управления восходящей линии связи не является необходимым. Однако, для канала управления восходящей линии связи может применяться любой вид адаптации линии связи (или АМС - adaptive modulation and coding, адаптивная модуляция и кодирование), как описано ниже. Базовая станция выполняет планирование так, чтобы избежать конфликтов между общедоступными каналами управления, и назначает каждой мобильной станции фрагменты и ТТI. Для общедоступного канала управления восходящей линии связи базовая станция выполняет планирование в соответствии с числом пользователей. В целях сохранения низкой частоты появления ошибок в пакетах желательно обеспечивать высокоточное управление мощностью передачи. Кроме того, желательно обеспечивать высокое качество приема пакетов, что достигается за счет эффекта частотного разнесения путем передачи восходящего общедоступного канала управления в широком частотном диапазоне.
Более конкретно, восходящий общедоступный канал управления содержит одну или несколько частей: (1) информацию управления, связанную с планируемым восходящим общедоступным каналом данных; (2) информацию управления, связанную с планируемым нисходящим общедоступным каналом данных; (3) информацию управления для изменения содержания планирования восходящего общедоступного канала данных; (4) информацию управления для выполнения планирования нисходящего общедоступного канала данных.
(1) информация управления, связанная с планируемым восходящим общедоступным каналом данных, передается совместно с восходящим общедоступным каналом данных только при передаче восходящего общедоступного канала данных. Информация управления, которую также называют совмещенным каналом управления, включает в себя информацию, необходимую для демодуляции общедоступного канала данных (способ демодуляции, скорость канального кодирования и др.), размер элемента передачи, информацию о повторной передаче и т.п., и может быть выражена количеством информации, например, 4 бита. Информация управления повторной передачи может включать в себя, например, информацию о том, является ли пакет, предназначенный для передачи через восходящий общедоступный канал данных, пакетом повторной передачи или новым пакетом, а также информацию о варианте использования пакета повторной передачи. Например, согласно первому варианту использования пакета повторной передачи данные пакета повторной передачи могут совпадать с данными пакета, переданного ранее (первые данные передачи); напротив, согласно второму варианту использования пакета повторной передачи данные пакета повторной передачи отличаются от данных пакета, переданного ранее. В последнем случае пакет может сопровождаться избыточной информацией для кодирования с исправлением ошибок.
(2) информация управления, связанная с планируемым нисходящим общедоступным каналом данных, передается на базовую станцию только тогда, когда нисходящий общедоступный канал данных передается базовой станцией и принимается мобильной станцией. Информация управления обозначает, правильно (АСК) или неправильно (NACK) был принят пакет в нисходящей линии связи, и в простейшем случае выражается одним битом.
(3) информация управления, изменяющая содержание планирования восходящего общедоступного канала, передается для сообщения базовой станции размера буфера и/или мощности передачи мобильной станции. Эта информация управления может передаваться регулярно или эпизодически. Информация управления может передаваться, например, при изменении размера буфера и/или мощности передачи. Базовая станция может изменять содержание планирования для соответствия с изменяющимися условиями на мобильной станции. Размер буфера и мощность передачи могут выражаться количеством информации, например, 10 битов.
(4) информация управления, используемая для планирования нисходящего общедоступного канала данных, передается для сообщения базовой станции информации о качестве канала (также называется индикатором качества канала (channel quality indicator, CQI)). CQI может представлять собой, например, полученный коэффициент мощности отношения сигнала к помехам (signal-to-interference power ratio, SIR), измеренный мобильной станцией. Эта информация может передаваться регулярно или эпизодически. Например, эта информация может передаваться при изменении качества канала. Эта информация управления может быть выражена количеством информации, например, 5 битов.
(С) Пилотный канал
Пилотный канал может передаваться от мобильной станции способом с временным разделением, способом с частотным разделением, способом с кодовым разделением или комбинацией трех указанных способов. Однако с точки зрения снижения отношения пиковой мощности к средней (Peak to Average Power Ratio, PAPR) предпочтительно использовать способ TDM. За счет использования способа TDM пилотный канал и канал передачи данных становятся ортогональными, поэтому приемник может выполнять точное демультиплексирование пилотного канала, и, таким образом, способствовать высокоточной оценке канала. В частности, такой вариант имеет преимущество при необходимости очень точной оценки канала, например, для каждой антенны в многоантенной системе, такой как система MIМО.
В данном примере по настоящему изобретению используется различная оценка канала для мобильных станций, перемещающихся с высокой скоростью, и для мобильных станций, не перемещающихся с высокой скоростью. С этой целью подготавливается первый пилотный канал, предназначенный для мобильных станций, не перемещающихся с высокой скоростью (другими словами, мобильных станций в обычной среде связи), и второй пилотный канал, предназначенный для мобильных станций, перемещающихся с высокой скоростью, например, до нескольких сотен км/ч. Для каждого TTI выполняется распределение определенного числа первых пилотных каналов. Предпочтительно в начало и конец каждого TTI распределяются 2 первых пилотных канала. Первый пилотный канал может использоваться для оценки канала и измерения качества принимаемого сигнала. Кроме того, первый пилотный канал может использоваться для детектирования синхронизации тактирования. Вторые пилотные каналы распределяются в один или несколько участков ТТI в зависимости от скорости рассматриваемой мобильной станции и состояния пути передачи (канала). Распределение второго пилотного канала в зависимости от скорости и пр. не производится. Более конкретно, второй пилотный канал передается не всегда, и, таким образом, второй пилотный канал является дополнительным каналом, тогда как первый пилотный канал передается всегда. Число первых и/или вторых пилотных каналов и участков, в которые распределяются первые и/или вторые пилотные каналы, определяются произвольно из предопределенных кандидатов на распределение.
1
2
На фиг.10 представлен пример распределения пилотных сигналов, в котором включаются только первые пилотные каналы. Согласно показанному примеру, в один TTI включается восемь символов (данных), два первых пилотных канала назначаются верхнему и конечному символам. Ссылкой "СР" на чертеже обозначен защитный интервал согласно циклическому префиксу. Обозначения "данные", "данные"… соответствуют каналам с конкурентным доступом или каналам с неконкурентным доступом.
На фиг.11 представлен другой пример распределения, в котором включаются два первых пилотных канала и один второй пилотный канал. Как показано, второй пилотный канал распределяется в середину TTI (например, в четвертый символ), что отличается от примера на фиг.10. Для оценки канала используются первые и вторые пилотные каналы, что позволяет более точно оценивать временные изменения пути передачи (канала) в течение TTI. Кроме того, оценка пути передачи (канала) выполняется легче в случае, когда мобильная станция не перемещается с высокой скоростью, чем в случае, когда мобильная станция перемещается с высокой скоростью. Поэтому количество информации в первом пилотном канале может быть меньше количества информации во втором пилотном канале. Это видно на фиг.11, например, по периодам времени символов, которые для первого пилотного канала короче, чем для второго пилотного канала. Таким образом, эффективность передачи информации для мобильных станций, не перемещающихся с высокой скоростью, может быть повышена.
Примеры распределения каналов
На фиг.12 представлен пример распределения восходящих общедоступных каналов данных, восходящих общедоступных каналов управления и пилотных каналов (или пример планирования, выполняемого базовой станцией). Согласно представленному примеру, вся полоса частот, предоставленная для использования системой, например, 20 МГц, разделяется на четыре частотных фрагмента (в некоторых случаях также называемых частотными блоками системы) по 5 МГц. Один фрагмент совместно используется тремя пользователями. Один пользователь может использовать один или несколько фрагментов. Например, пользователь А может использовать два фрагмента в левой части. Один временной интервал передачи (ТТI) содержит восемь символов. Один фрагмент и один ТТI образуют минимальный элемент распределения ресурсов.
Восходящие общедоступные каналы управления мультиплексируются по времени с восходящими общедоступными каналами данных на каждый символ в назначенном фрагменте. Пилотные каналы (первые пилотные каналы) обычно используются для обработки восходящего общедоступного канала управления и восходящего общедоступного канала данных. Эти пилотные каналы используются для измерения CQI и оценки канала. Указанные пилотные каналы помещаются в начальный и конечный символы ТТI. В представленном примере не производится назначение дополнительного пилотного канала (второго пилотного канала); этот пилотный канал может назначаться (или не назначаться) в зависимости от качества канала каждого пользователя. Множество общедоступных каналов управления, предназначенных для множества пользователей, мультиплексируется в одном символе способом CDMA и/или FDMA, который включает в себя локальный FDMA и распределенный FDMA. За счет такого мультиплексирования достигается эффект частотного разнесения.
Пилотные каналы и восходящие общедоступные каналы управления содержат информацию о пользователях, данные которых мультиплексируются во фрагменте, используемом для передачи каналов, и упаковываются способом FDMA или подобным образом так, что части информации управления, соответствующие пользователям, оказываются ортогональными друг с другом. Далее приводится более конкретный пример распределения.
На фиг.13А представлены примеры мультиплексирования пилотных каналов и восходящих общедоступных каналов управления, включенных во второй TTI слева на фиг.12. Согласно представленному примеру пилотные каналы мультиплексируются способом распределенного FDMA таким образом, что сигналы от соответствующих пользователей оказываются ортогональными друг с другом; восходящие общедоступные каналы управления мультиплексируются способом CDMA таким образом, что сигналы от соответствующих пользователей оказываются ортогональными друг с другом. В другом варианте восходящий общедоступный канал управления может мультиплексироваться способом распределенного FDMA таким образом, что сигналы от соответствующих пользователей оказываются ортогональными друг с другом, причем пилотные каналы также могут мультиплексироваться способом CDMA таким образом, что сигналы от соответствующих пользователей будут ортогональными друг с другом. Кроме того, пилотные каналы и восходящие общедоступные каналы управления могут мультиплексироваться способом FDMA или способом CDMA. В примере распределения 1 два фрагмента используются пользователем А, который может использовать эти два фрагмента для кодового мультиплексирования и передачи восходящего общедоступного канала управления. Такой пример распределения имеет преимущество в случае, если пользователь А передает большое количество данных.
В примере распределения 2 пользователь, имеющий в своем распоряжении два фрагмента, использует один фрагмент для кодового мультиплексирования общедоступного канала управления и передачи мультиплексного канала. В данном примере 2 обеспечивается равноправие пользователей.
В примере распределения 3 пользователь, имеющий в своем распоряжении два фрагмента, использует два фрагмента с половинной мощностью передачи на каждый фрагмент для кодового мультиплексирования общедоступного канала управления, и передает мультиплексный канал. В данном примере 3 также обеспечивается равноправие пользователей.
Пример процедуры распределения
Как указано выше, множество восходящих общедоступных каналов управления для множества пользователей мультиплексируются способом CDM и/или способом FDM, за счет чего каналы, связанные с соответствующими пользователями, могут быть ортогональными друг с другом. Базовая станция предоставляет мобильной станции информацию (информацию о распределении) о способе, посредством которого мультиплексируются общедоступные каналы управления для различных пользователей, с использованием нисходящего общедоступного канала управления или подобного ему. Мобильная станция передает восходящий общедоступный канал управления в соответствии с предоставленной информацией.
f
f
Следует отметить, что ортогональное расположение, полученное способом CDM, более уязвимо по сравнению с ортогональным расположением, полученным способом FDM, вследствие помех из-за многолучевого распространения, сдвига тактирования при приеме и других подобных проблем. Поэтому в одном примере настоящего изобретения используется способ FDM, если число пользователей меньше или равно определенному числу N, и способ CDM (в дополнение к способу FDM), если число пользователей больше определенного числа N.
f
A
B
A
B
B
A
C
D
На фиг.13В показан пример способа мультиплексирования восходящих общедоступных каналов управления для множества пользователей способом локального FDMA и способом CDMA. В представленном примере параметр N равен 4. Как показано, восходящие общедоступные каналы управления мультиплексируются способом локального FDMA, если число пользователей меньше или равно 4, и мультиплексируются одновременно способом FDMA и способом CDMA, если число пользователей больше или равно 5. При этом каналы для пользователя 1 и пользователя 5 занимают одну и ту же полосу частот и могут различаться любыми различными кодами С, С. Аналогичным образом, каналы для пользователя 2 и пользователя 6 занимают одну и ту же полосу частот и могут различаться какими-либо кодами. В этом случае коды, используемые пользователями 1-4 для восходящих общедоступных каналов управления, могут быть одинаковыми или различными. Это обусловлено тем, что коды, используемые в таком случае, применяются для различения каналов, занимающих одну и ту же полосу частот, и нет необходимости в различении каналов, занимающих другие полосы частот, по кодам. В представленном примере один С используется пользователями 1-4, и один код С (С≠С) используется пользователями 5-8. Если число пользователей больше, используются другие различные коды С, С,… Информация о распределении, передаваемая мобильной станции базовой станцией, включает в себя информацию о полосе частот, информацию о кодах (если используются коды) и др.
A
B
A
B
B
A
C
D
На фиг.13С показан пример варианта, в котором восходящие общедоступные каналы управления для множества пользователей мультиплексируются способами распределенного FDMA и CDMA. Если число пользователей меньше или равно 4, то восходящие общедоступные каналы управления мультиплексируются способом распределенного FDMA. Если число пользователей больше или равно 5, восходящие общедоступные каналы управления мультиплексируются способами FDMA и CDMA. Как и в примере, показанном на фиг.13В, каналы для пользователя 1 и пользователя 5 занимают одну и ту же полосу частот и могут различаться по любым различным кодам С, С Аналогичным образом, каналы для пользователя 2 и пользователя 6 занимают одну и ту же полосу частот и могут различаться по каким-либо кодам. Коды, используемые пользователями 1-4 для восходящих общедоступных каналов управления, могут быть одинаковыми или различными. В представленном примере один и тот же код С используется пользователями 1-4, и один и тот же код С (С≠С) используется пользователями 5-8. Если пользователей еще больше, используются другие различные коды С, С,… Информация о распределении, передаваемая мобильной станции базовой станцией, включает в себя информацию о множественных частотных компонентах, информацию о кодах (если используются коды) и др.
В примере, показанном на фиг.13С, частотные компоненты восходящих общедоступных каналов управления для соответствующих пользователей распределяются по полным фрагментам, поэтому эффект частотного разнесения в примере на фиг.13С может быть более выраженным по сравнению с примером на фиг.13В. Поэтому пример на фиг.13С предпочтителен с точки зрения повышения качества сигнала.
Пример распределения канала в соответствии с типами общедоступного канала управления
Как указано выше, восходящий канал управления включает в себя одну или несколько частей (1) информации управления, связанной с планируемым восходящим общедоступным каналом данных; (2) информации управления, связанной с планируемым нисходящим общедоступным каналом данных; (3) информации управления, изменяющей содержание планирования восходящего общедоступного канала данных; (4) информации управления, используемой при выполнении планирования нисходящего общедоступного канала данных. Среди этих частей информации (1) информация управления, связанная с планируемым восходящим общедоступным каналом данных, который включает в себя информацию управления, необходимую для демодуляции восходящего общедоступного канала данных, является обязательной информацией управления, которая должна быть связана с восходящим общедоступным каналом данных. Наоборот, информация управления, связанная с планируемым нисходящим общедоступным каналом данных (2), как и информация управления, изменяющая содержание планирования восходящего общедоступного канала данных (3), является необязательной информацией управления (или информацией управления, отличной от обязательной информации управления), и не обязательно является связанной с восходящим общедоступным каналом данных. Согласно такой классификации информация управления, изменяющая содержание планирования восходящего общедоступного канала данных (3), может быть включена в обязательную информацию управления или может быть включена в информацию управления, отличную от обязательной информации управления.
Как следствие, с точки зрения комбинации каналов, передаваемых в восходящей линии связи, рассматриваются нижеследующие 3 режима передачи 1, 2, и 3. Более конкретно, имеются следующие три комбинации каналов, включенных в один элемент ресурсов радиосвязи (элемент ресурсов восходящей линии связи), определяемый одним частотным фрагментом и одним временным интервалом передачи (TTI).
Мобильная станция, работающая в режиме передачи 1, передает пилотный канал, восходящий общедоступный канал данных и общедоступный канал управления, который включает только обязательную информацию управления, и, следовательно, не передает информацию управления с исключением обязательной информации управления.
Мобильная станция, работающая в режиме передачи 2, передает пилотный канал, восходящий общедоступный канал данных и общедоступный канал управления, который содержит всю информацию управления, в том числе обязательную информацию управления и другую информацию управления.
Мобильная станция, работающая в режиме передачи 3, передает пилотный канал и общедоступный канал управления, который содержит другую информацию управления с исключением обязательной информации управления, но не передает восходящий общедоступный канал данных и обязательную информацию управления. В любом из описанных режимов базовая станция посылает мобильной станции сигнал-инструкцию, и мобильная станция передает различные каналы в соответствии с сигналом-инструкцией.
На фиг.14 представлен пример распределения канала (часть 1) в соответствии с типами общедоступных каналов управления. В представленном примере выполняется распределение данных пользователя х, который передает данные согласно режиму 1 или 2 передачи, и данных пользователя у, который передает данные согласно режиму 3 передачи таким образом, что один элемент ресурсов совместно используется пользователем х и пользователем у. Пилотный канал и общедоступный канал управления пользователей х, у передаются в одном и том же временном интервале, поэтому ортогональность пилотного канала и общедоступного канала управления достигается путем мультиплексирования по частоте и/или кодам. Пользователь х передает пилотный канал, общедоступный канал управления, общедоступный канал данных и пилотный канал в показанном порядке. Пользователь у передает пилотный сигнал и общедоступный канал управления, некоторое время находится в состоянии готовности и затем передает пилотный канал снова. Для простоты пояснения каждый пользователь обозначается как "пользователь х" или "пользователь у", однако данные пользователя не обязательно означают данные только одного пользователя и могут включать в себя максимально возможный объем мультиплексированных данных, если данные размещаются в одном ресурсе.
1
2
1
2
На фиг.15 показан пример распределения канала (часть 2) в соответствии с типами общедоступных каналов управления. В представленном примере пользователь х, который передает данные согласно режиму 1 или 2 передачи, и один или несколько пользователей y, y…, которые передают данные в режиме 3 передачи, используют различные ресурсы радиосвязи при передаче данных. Пользователь х использует определенный ресурс радиосвязи для передачи пилотного канала, общедоступных каналов управления (обязательной информации управления в случае режима 1 передачи и обязательной информации управления и другой информации управления в случае режима 2 передачи), общедоступного канала данных и пилотного канала в порядке, показанном на фиг.15. Один или несколько пользователей y, y…. передают соответствующие пилотные каналы, соответствующие общедоступные каналы управления (другая информация управления с исключением обязательной информации управления) и пилотные каналы с использованием других ресурсов радиосвязи, кроме определенного ресурса радиосвязи, используемого пользователем х. В других ресурсах радиосвязи данные одного или нескольких пользователей мультиплексируются по времени, по частоте, по коду или по любой комбинации из способов временного мультиплексирования, частотного мультиплексирования и кодового мультиплексирования, для получения их взаимной ортогональности. Ресурсы радиосвязи, в которых может передаваться информация управления с исключением обязательной информации (вышеупомянутые другие ресурсы радиосвязи) могут подготавливаться периодически или не периодически по оси времени и оси частот. В другом варианте период может быть различным в зависимости от условий передачи. В любом случае базовая станция посылает на каждую мобильную станцию сигнал-инструкцию, причем каналы управления (с исключением обязательной информации управления) от различных мобильных станций принимаются единообразно в определенном ресурсе радиосвязи. Представленный пример предпочтителен с точки зрения снижения помех между обязательной информацией управления и другой информацией управления, так как обязательная информация управления отделяется от другой информации управления по оси времени.
На фиг.16 представлен пример распределения канала (часть 3) в соответствии с типами общедоступных каналов управления. Согласно представленному примеру пользователь х, который передает данные в режиме 1 или 2 передачи, и пользователь у, который передает данные в режиме 3 передачи, используют различные ресурсы радиосвязи при передаче собственных данных. Следует отметить, что согласно представленному примеру подготавливается выделенная полоса частот для передачи в режиме 3. Количество информации управления с исключением обязательной информации управления является небольшим, поэтому выделенная полоса в общем случае может иметь ширину полосы частот менее одного фрагмента. В представленном примере выполняется непрерывная подготовка ресурса радиосвязи, по которому может передаваться другая информация управления с исключением обязательной информации управления, по оси времени, поэтому при необходимости мобильная станция готова к выполнению передачи другой информации управления с исключением обязательной информации управления.
На фиг.17 представлен пример распределения канала (часть 4) в соответствии с типами общедоступных каналов управления. Согласно представленному примеру часть полосы частот определенного частотного фрагмента используется для передачи другой информации управления с исключением обязательной информации управления. Ширина части полосы частот может быть меньше ширины одного фрагмента, как, например, в случае выделенной полосы частот, отмеченной пояснением на фиг.16. Кроме того, если выполняется непрерывная подготовка временных интервалов, в которых может передаваться другая информация управления с исключением обязательной информации управления, по оси времени, то в примере на фиг.17 мобильная станция готова к выполнению передачи другой информации управления с исключением обязательной информации управления. Часть полосы частот на фиг.17 может распределяться по оси времени непрерывно или с промежутками. Кроме того, может происходить изменение позиции, в которой размещается часть полосы частот в направлении частот, со временем.
На фиг.18 представлен пример распределения канала (часть 5) в соответствии с типами общедоступных каналов управления. В частности, на фиг.18 показан процесс передачи данных, предназначенных для передачи в режиме передачи 1 или 2, а также данных, предназначенных для передачи в режиме передачи 3. Из чертежа видно, что для данных, предназначенных для передачи в режиме передачи 3, подготавливается выделенная полоса частот. Кроме того, пользователь, выполняющий передачу данных в режиме передачи 1, передает обязательную информацию управления через общедоступный канал данных и общедоступный канал управления с использованием любого частотного фрагмента. С другой стороны, пользователь, выполняющий передачу данных в режиме передачи 2, передает другую информацию управления с исключением обязательной информации управления через выделенную полосу частот, одновременно передавая обязательную информацию управления через общедоступный канал данных и общедоступный канал управления с использованием любого частотного фрагмента. Пользователь, выполняющий передачу данных в режиме передачи 3, передает информацию управления с исключением обязательной информации управления через выделенную полосу частот. Таким образом, базовая станция может получать информацию управления с исключением обязательной информации управления от всех пользователей путем запроса принимаемого сигнала через выделенную полосу частот, которая является сравнительно узкой, что облегчает процессы обработки сигналов на базовой станции.
На фиг.19 показана полоса частоты, используемая в конкретной системе связи. Полоса частот, предоставленная системе, может включать в себя множество частотных блоков системы, при этом мобильное терминальное устройство может осуществлять связь с использованием одного или нескольких блоков ресурсов, входящих в частотные блоки системы, что аналогично примеру на фиг.12, за исключением отличий в конкретных значениях. Следует отметить, что полоса частот может также называться полной полосой частот или полосой частот системы. Согласно примеру на фиг.19, параметры ширины полосы частот системы и частотного блока системы равны 10 МГц и 5 МГц соответственно, следовательно, полоса частот системы содержит два частотного блока системы. Для простоты описания показан только один частотный блок системы. Блок ресурсов имеет ширину полосы 1.25 МГц, причем один частотный блок системы содержит четыре блока ресурсов. Базовая станция может определять, может ли один из двух частотных блоков системы использоваться для взаимодействия с мобильной станцией, по ширине полосы, подходящей для использования мобильной станцией, и числу пользователей, осуществляющих связь в системе. Пропускная способность частотного блока системы может быть выбрана так, что все мобильные станции, которым требуется возможность взаимодействия в системе, получат практическую возможность взаимодействия в пределах данной ширины полосы. Другими словами, пропускная способность частотного блока системы определяется как максимальная ширина полосы передачи для мобильного терминального устройства, имеющего самый низкий уровень. Таким образом, мобильному терминальному устройству, способному осуществлять связь только с шириной полосы 5 МГц, назначается любой из частотных блоков системы, а мобильному терминальному устройству, способному осуществлять связь только с шириной полосы 10 МГц, могут быть назначены оба частотных блока системы. Мобильное терминальное устройство передает восходящий пилотный канал с использованием одного или нескольких блоков ресурсов, входящих в назначенный частотный блок системы. Базовая станция определяет (планирует) один или несколько блоков ресурсов в соответствии с уровнем приема восходящего пилотного канала; эти блоки ресурсов используются мобильным терминальным устройством для передачи общедоступного канала данных. Содержание планирования (информация планирования) передается на мобильное терминальное устройство по нисходящему каналу управления или другому каналу. Мобильное терминальное устройство передает восходящий общедоступный канал данных с использованием назначенных блоков ресурсов. В этом случае общедоступный канал управления (общедоступный канал управления, содержащий обязательную информацию управления), связанный с восходящим общедоступным каналом данных, передается в этих же блоках ресурсов. Как указано выше, общедоступный канал управления может содержать другую информацию управления с исключением обязательной информации управления. Как указано в комментариях к фиг.14-18, базовая станция также определяет блоки ресурсов, используемые для передачи такой информацию управления на базовую станцию мобильным терминальным устройством.
На фиг.20 представлен пример, согласно которому блоки ресурсов, используемые пользователем для передачи общедоступного канала управления, сменяются со временем. Восходящий общедоступный канал управления конкретного пользователя обозначен на фиг.20 затененными областями блоков ресурсов. Блоки ресурса, доступные для использования пользователем, соответствуют шаблону смены частот; этот процесс обозначен на фиг.20 стрелкой, направленной вниз. Содержание шаблона смены может быть известно базовой станции и мобильной станции перед началом сеанса связи или при необходимости может передаваться мобильной станции базовой станцией. Поскольку выполняется смена частот, используются не только определенные блоки ресурсов, но также и различные исходные блоки. За счет этого качество сигнала восходящего общедоступного канала управления может поддерживаться на среднем уровне. Следует отметить, что показанный на чертеже шаблон смены частот является примерным, и могут использоваться различные шаблоны смены. Кроме того, может быть подготовлен не один, а множество шаблонов смены, которые могут переключаться в произвольном порядке.
Согласно представленному примеру пользователь передает информацию управления с исключением обязательной информации управления и за исключением третьего подкадра, который является третьим по оси времени. Подкадр может называться временным интервалом передачи (ТТI). Восходящий канал передачи данных в третьем подкадре передается в правом блоке ресурсов, в котором также передается общедоступный канал управления. В третьем подкадре используется другой блок ресурсов, не привязанный к шаблону смены частот. Информация о таком нестандартном случае передается по общедоступному каналу управления от базовой станции.
На фиг.21 представлен другой пример смены блоков ресурсов, используемых пользователем для передачи общедоступного канала управления, со временем. Согласно представленному примеру множество пользователей, передающих другую информацию управления с исключением обязательной информации управления, используют одни и те же блоки ресурсов и одни и те же подкадры, что описано в комментариях к фиг.15. В этом случае используемые блоки ресурсов, показанные на чертеже, могут различаться по шаблонам смены частот. Кроме того, если один пользователь в определенный момент времени передает только другую информацию управления с исключением обязательной информации управления, но ресурс радиосвязи восходящего общедоступного канала данных назначается поднее, то общедоступный канал управления также передается через блок ресурсов для общедоступного канала данных. Согласно фиг.22, восходящий общедоступный канал данных передается во втором подкадре и третьем подкадре, а общедоступный канал управления передается в сочетании с восходящим общедоступным каналом данных. Указанный пользователь передает общедоступный канал управления в тех же блоках ресурсов в других подкадрах, что и блоки ресурсов, используемые другими пользователями, осуществляющими связь в режиме передачи 3, как в примере, представленном на фиг.21.
Пример 2
На фиг.23 представлена блок-схема передатчика согласно примеру настоящего изобретения. Представленный передатчик в основном аналогичен передатчику, изображенному на фиг.1, но отличается от него наличием дополнительных элементов, что обусловлено различием в их функциях. В общем случае представленный передатчик устанавливается на мобильной станции. На фиг.23 показан модуль 231 формирования пилотного канала, модуль 232 формирования канала с конкурентным доступом, модуль 233 формирования общедоступного канала управления, модуль 234 формирования общедоступного канала данных, модуль 235 мультиплексирования, модуль 236 дискретного преобразования Фурье, модуль 237 распределения и модуль 238 обратного быстрого преобразования Фурье.
Модуль 231 формирования пилотного канала формирует пилотный канал, который используется в восходящей линии связи.
Модуль 233 формирования общедоступного канала управления формирует общедоступный канал управления, который может содержать различные компоненты информации управления. Модуль 233 формирования общедоступного канала управления описывается далее со ссылками на фиг.25.
Модуль 234 формирования общедоступного канала данных формирует общедоступный канал данных, предназначенный для передачи по восходящей линии связи.
Модуль 235 мультиплексирования выполняет мультиплексирование одного или нескольких каналов, на его выход поступают мультиплексные каналы. Как показано в примере 1, в восходящей линии связи могут использоваться различные виды распределения каналов. Другими словами, выполняется мультиплексирование не всех каналов, показанных на чертеже, а одного или более каналов мультиплексированы как запрос обстоятельств. Согласно представленному примеру модуль 235 мультиплексирования выполняет мультиплексирование с временным уплотнением, после чего мультиплексированные сигналы привязываются к частотным компонентам модулем 237 распределения. Сигналы, мультиплексированные по времени, относятся к каналу с конкурентным доступом, так как выполняется планирование под управлением базовой станции.
С другой стороны, модуль 232 формирования канала с конкурентным доступом формирует канал с конкурентным доступом. Канал с конкурентным доступом описывается выше, поэтому повторное пояснение не приводится.
Канал с конкурентным доступом и канал с неконкурентным доступом переключаются коммутатором и выполняется передача сигналов обоих типов.
Модуль 236 дискретного преобразования Фурье (discrete Fourier transformation, DFT) выполняет преобразование Фурье для входного сигнала (в представленном примере это мультиплексированный сигнал). Дискретное преобразование Фурье выполняется ввиду того, что на данном этапе обработки сигналов указанный сигнал представляет собой дискретный цифровой сигнал. После этого выполняется размещение набора последовательностей сигналов вдоль оси времени в данной частотной области.
Модуль 237 распределения распределяет компоненты сигнала после преобразования Фурье в определенные поднесущие в данной частотной области. При этом может выполняться локальное FDM или распределенное FDM.
Модуль 238 обратного быстрого преобразования Фурье выполняет обратное быстрое преобразование Фурье для упакованных компонентов сигнала, на его выход поступает набор последовательностей сигналов, размещенных вдоль оси времени.
На фиг.24 представлена блок-схема приемника согласно примеру настоящего изобретения. Представленный приемник в основном аналогичен приемнику на фиг.2, но отличается от него наличием дополнительных элементов, что обусловлено различием в их функциях. В общем случае представленный приемник устанавливается на базовой станции. На фиг.24 показан модуль 241 дискретного преобразования Фурье (discrete Fourier transformation, DFT), модуль 242 обратного распределения, модуль 243 обратного преобразования Фурье и модуль 244 демультиплексирования.
Модуль 241 дискретного преобразования Фурье (DFT) выполняет преобразование Фурье для входного сигнала (в представленном примере это принимаемый сигнал). Посредством этой операции в частотной области выделяется набор последовательностей сигналов, расположенных вдоль оси времени.
Модуль 242 обратного распределения извлекает определенные компоненты поднесущих из сигнала после преобразования Фурье. Посредством этой операции демультиплексируются сигналы, мультиплексированные, например, способом локального FDM и распределенного FDM.
Модуль 243 обратного быстрого преобразования Фурье выполняет обратное быстрое преобразование Фурье для демультиплексированных компонентов сигнала, на его выход поступает набор последовательностей сигналов, расположенных вдоль оси времени.
Модуль 244 демультиплексирования выполняет демультиплексирование одного или нескольких каналов, на его выход поступают демультиплексированные каналы. В представленном примере модуль 242 обратного распределения выполняет восстановление сигналов, распределенных в частотные компоненты, в сигналы, существовавшие до распределения, причем модуль 244 демультиплексирования выполняет демультиплексирование сигналов, мультиплексированных по времени.
Один или несколько каналов, сформированных модулями 231, 232, 233, 234 формирования каналов, мультиплексируются по времени модулем 235 мультиплексирования (с соответствующей коммутацией), вводятся в модуль 236 дискретного преобразования Фурье и преобразуются в сигналы частотной области. Преобразованные сигналы соответственно распределяются модулем 237 распределения в частотные компоненты, вводятся в модуль 238 IFFT и преобразуются в последовательные (по времени) сигналы. Далее сигналы передаются посредством элемента, соответствующего радиочастотному модулю 14 на фиг.1. Сигналы принимаются приемником, показанным на фиг.2 или фиг.24. Принятые сигналы подаются в модуль 241 дискретного преобразования Фурье и преобразуются в сигналы частотной области. На начальных этапах процесса преобразованные сигналы распределяются в частотные компоненты, поэтому над распределенными сигналами производится обратное распределение модулем 242 обратного распределения, в результате чего строятся исходные сигналы, существовавшие до распределения. Обратно распределенные сигналы преобразуются в последовательный (по времени) сигнал модулем 243 IFFT и соответственно демультиплексируются модулем 244 демультиплексирования. Демультиплексированные сигналы подвергаются процессу демодуляции или подобному в компонентах процесса (на чертеже не показаны).
На фиг.25 представлена детальная структура модуля 233 формирования общедоступного канала управления. На фиг.25 показаны коммутаторы 251, 252, 253, модули 255, 256, 257, 258 модуляции и кодирования и модуль 259 мультиплексирования. Каждый из коммутаторов 251, 252, 253 позволяет подавать канал, поступающий на один вывод коммутатора, на другой вывод коммутатора по сигналу-инструкции (не показан) из общедоступного канала управления. Содержание сигнала-инструкции должно указывать на конфигурацию общедоступного канала управления, а именно на то, какая информация управления должна быть помещена в общедоступный канал управления. В представленном примере показана информация управления, которая может быть включена в общедоступный канал управления: (1) обязательная информация управления; (2) информация об успешном или неуспешном приеме нисходящего канала - положительное подтверждение (АСК) или отрицательное подтверждение (NACK); (3) информация, изменяющая содержание планирования; (4) информация о состоянии канала (CQI), указывающая на качество приема нисходящего пилотного канала.
Каждый модуль 255, 256, 257, 258 модуляции и кодирования модулирует канал, поступающий в модуль модуляции и кодирования, выбранным способом модуляции и кодирует промодулированный канал выбранным способом кодирования. Способ модуляции и способ кодирования могут различаться для каждого канала или совпадать для двух или более каналов. Способ модуляции и способ кодирования могут быть установлены постоянными.
Модуль 259 мультиплексирования выполняет мультиплексирование каналов и формирует общедоступный канал управления, на его выход поступает сформированный общедоступный канал управления.
При обычной передаче через общедоступный канал управления определяется и устанавливается способ модуляции и способ кодирования, при этом предполагается обеспечение необходимого качества путем управления мощностью передачи. С другой стороны, с точки зрения высокого качества канала, эффективного использования ресурсов и т.д., в отношении передачи общедоступного канала управления предпочтительно применяется дальнейшая адаптация линии связи. В качестве способа адаптации может использоваться схема адаптивной модуляции и кодирования (Adaptive Modulation and Coding, AMC) и управление мощностью передачи (Transmission Power Control, TPC).
На фиг.26 показан принцип управления AMC, на основе которого функционирует адаптивное изменение способа модуляции или способа кодирования, или их обоих, в зависимости от качества канала, за счет чего обеспечивается необходимое качество на приемной стороне. Более конкретно, если пользователи (мобильные станции) 1, 2 ведут передачу с одной и той же мощностью передачи, то качество канала пользователя 1, находящегося далеко от базовой станции, предположительно будет ниже (или CQI предположительно будет хуже). Следовательно, число значений уровня модуляции (порядков модуляции) и/или скорость канального кодирования предположительно будет ниже. Согласно представленному примеру в качестве способа модуляции для пользователя 1 используется квадратурная фазовая модуляция (Quadrature Phase Shift Keying, QPSK), и за один символ передается два бита информации. С другой стороны, качество канала пользователя 2, находящегося поблизости от базовой станции, предположительно будет выше (или CQI предположительно будет лучше). Следовательно, число значений уровня модуляции (порядков модуляции) и/или скорость канального кодирования предположительно будет выше. В представленном примере в качестве способа модуляции для пользователя 2 используется 16-уровневая квадратурная амплитудная модуляция (Quadrature Amplitude Modulation, QAM), и за один символ передается четыре бита информации. За счет этого достигается необходимое качество путем повышения надежности линии связи для пользователя с плохим состоянием канала, а также повышение пропускной способности с сохранением необходимого качества для пользователя с хорошим состоянием канала. Если заранее будет подготовлено множество комбинаций способов модуляции и способов кодирования, то число передаваемых служебных битов может быть сокращено за счет передачи информации, указывающей на применяемую комбинацию (номер схемы модуляции и кодирования - Modulation and Coding Scheme, MCS). На фиг.27 показаны примеры таких комбинаций. Номера MCS могут совпадать с номерами, используемыми для общедоступных каналов данных, или могут подготавливаться отдельно от номеров MCS для общедоступных каналов управления. В другом варианте в качестве номеров MCS может использоваться часть номеров, созданных для общедоступных каналов данных. Это обусловлено тем, что общедоступные каналы управления не требуют высокой скорости передачи, обязательной для общедоступных каналов данных. При демодуляции принимаемых каналов согласно способу АМС необходимо иметь информацию о способе модуляции, способе кодирования и числе символов, т.е. информация должна быть передана приемнику каким-либо способом. Кроме того, число битов, передаваемых в одном символе, зависит от качества канала: при низком качестве канала требуется большое количество символов, тогда как при высоком качестве канала передача данных может выполняться с небольшим количеством символов. В отличие от общедоступного канала данных, MCS, используемые для обработки общедоступного канала управления, могут устанавливаться в соответствии с числом служебных битов, необходимым для передачи. Если требуется передавать большое количество служебных битов, может использоваться большое число MCS (большое количество уровней модуляции (порядков модуляции), большая скорость канального кодирования). Если требуется передавать небольшое количество служебных битов, то может использоваться малое число MCS (малое количество уровней модуляции (порядков модуляции), малая скорость канального кодирования).
На фиг.28 представлен пример конфигурации кадра восходящей линии связи. Общедоступный канал управления, пилотные каналы и общедоступные каналы данных мультиплексируются способом временного мультиплексирования (TDM). Общедоступный канал управления в основном содержит информацию, которая используется при демодуляции общедоступного канала данных; он может называться сигнальным каналом управления L1L2. В ситуациях, обозначенных ссылкой (А), качество восходящего канала высоко, и для обработки общедоступного канала управления используется относительно большое число MCS. Как следствие, передача сигнального канала управления L1L2 занимает относительно небольшой промежуток времени. В ситуациях, обозначенных ссылкой (В), качество восходящего канала достаточно высоко для планирования распределения ресурсов, но невысоко по сравнению с ситуациями (А). В этом случае для обработки общедоступного канала управления используется относительно небольшое число MCS. Как следствие, передача сигнального канала управления L1L2 занимает относительно длительный период времени. Число MCS может изменяться в зависимости не только от качества канала, что описано выше, но и от числа предназначенных для передачи служебных битов. Например, если используется способ "много входов, много выходов" (MIMO), то содержание передачи может быть различным для различных антенн. Как следствие, число служебных битов может быть различным для различных мобильных терминалов; кроме того, число служебных битов, используемых для обработки общедоступного канала управления, может зависеть от числа используемых антенн и других подобных параметров. В этом случае, если количество служебных битов, предназначенных для передачи через общедоступный канал управления, велико, может использоваться большое число MCS (А), тогда как при низком количестве этих битов может использоваться малое число MCS (В).
На фиг.29 представлен способ управления мощности передачи, в котором предусматривается получение необходимого качества в приемнике путем управления мощностью передачи. Более конкретно, ожидаемое качество канала для пользователя 1, находящегося далеко от базовой станции, будет ниже, и нисходящий канал передается с более высокой мощностью передачи. С другой стороны, ожидаемое качество канала для пользователя 2, находящегося поблизости от базовой станции, будет выше. В этом случае, если пользователь 2 передает восходящий канал с более высокой мощностью передачи даже при более высоком качестве его канала, то он создает сильные помехи для других пользователей. Поскольку качество канала в целом является высоким, необходимое качество будет достигнуто и при меньшей мощности передачи. Поэтому восходящий канал в этом случае передается с относительно низкой мощностью передачи. Если управление мощностью передачи реализуется отдельно, то способ модуляции и способ кодирования не изменяются, и используется комбинация, известная передатчику и приемнику. Поэтому при использовании способа управления мощностью передачи не требуется передавать сведения о способе модуляции и т.д., необходимые для демодуляции каналов, на мобильную станцию.
t
r
t
0
t
На фиг.30 представлена блок-схема, иллюстрирующая пример способа управления мощностью передачи. Этот способ в общем случае называется управлением мощностью передачи без обратной связи. Далее этот способ для удобства обозначается "ТРС без обратной связи" (transmission power control). Согласно этому способу базовая станция передает на мобильную станцию нисходящий пилотный канал. Мобильная станция принимает нисходящий пилотный канал в течение определенного промежутка времени и вычисляет средние потери по пути или потери при распространении L. Потери при распространении L определяются главным образом изменениями расстояния и затенениями, причем в общем случае этот параметр для восходящей и нисходящей линий связи имеет сходное значение, усредненное по соответствующему промежутку времени. Например, мгновенные колебания при затухании не влияют на среднее качество приема по относительно длительному периоду времени, которое может соответствовать, например, одному или нескольким кадрам. Мобильная станция устанавливает мощность передачи по восходящей линии связи на основе потерь при распространении L и передает общедоступный канал управления с установленной мощностью передачи. Потери при распространении L описываются разностью между мощностью передачи P на базовой станции и мощностью передачи Р на мобильной станции. Широковещательный канал, транслируемый базовой станцией, может включать в себя параметр мощности передачи P на базовой станции, уровень помех в восходящей линии связи I и целевой уровень качества SIR.
На фиг.31 представлена блок-схема, иллюстрирующая другой способ управления мощностью передачи. Для удобства этот способ имеет обозначение "ТРС на основе CQI". Вначале мобильная станция передает на базовую станцию восходящий пилотный канал, и базовая станция измеряет CQI в соответствии с уровнем приема восходящего испытательного канала. Базовая станция обращается к таблице, как показано на фиг.27, и определяет число MCS, которое используется для обработки восходящего общедоступного канала данных, в соответствии с CQI. Базовая станция и мобильная станция имеют информацию о соответствующих зависимостях между числом MCS восходящего общедоступного канала данных и мощностью передачи, применяемой для общедоступного канала управления. Полученное содержание (число MCS) передается по нисходящему общедоступному каналу управления на мобильную станцию. После этого мобильная станция определяет мощность передачи, соответствующую общедоступному каналу управления, на основе полученного MCS, и передает общедоступный канал данных и общедоступный канал управления на базовую станцию.
На фиг.32 показаны комбинации различной информации управления и способа управления мощности передачи. Как указано выше, общедоступный канал управления может содержать обязательную информацию управления и информацию управления с исключением обязательной информации управления. Обязательная информация управления включает в себя информацию MCS или подобную ей, предназначенную для обработки восходящего общедоступного канала данных. MCS или подобная информация передается от базовой станции на мобильную станцию заблаговременно. Как уже указывалось, соответствующие зависимости между мощностью передачи общедоступного канала управления и числом MCS общедоступного канала данных могут быть установлены заранее. Таким образом, нет необходимости помещать в общедоступный канал управления служебные биты для управления мощностью передачи восходящего общедоступного канала управления, поскольку мобильная станция может определять мощность передачи восходящего общедоступного канала управления на основе полученного числа MCS. Без получения обязательной информации управления невозможно выполнять демодуляцию общедоступного канала данных, поэтому общедоступный канал управления, содержащий обязательную информацию управления, должен передаваться с высоким качеством. Поэтому предпочтительно использовать ТРС на основе CQI, более точный по сравнению с ТРС без обратной связи.
С другой стороны, качество информации управления с исключением обязательной информации управления, более низкое или равное обязательной информации управления, является допустимым. Следовательно, может использоваться ТРС на основе CQI или ТРС без обратной связи. Тем не менее, при использовании ТРС на основе CQI необходимо включать информацию, используемую для управления мощностью передачи восходящего общедоступного канала управления, в нисходящий общедоступный канал управления.
Кроме того, при выполнении нормального процесса управления АМС для восходящего общедоступного канала данных мощность передачи поддерживается на постоянном уровне, и связь осуществляется на основе определенной комбинации (MCS) способа модуляции и способа кодирования, которые выбираются в зависимости от качества канала, в целях сохранения постоянного качества сигнала. В одном примере по настоящему изобретению управление АМС выполняется и для общедоступного канала управления. Общедоступный канал управления не требует высокой пропускной способности, но, по сравнению с общедоступным каналом данных, управление АМС позволяет повысить качество передачи общедоступного канала управления путем выбора соответствующей MCS зависимости от качества канала.
На фиг.33А показаны операции, выполняемые в процессе определения способа передачи восходящего общедоступного канала управления (в частности, сигнального канала L1/L2). Как указано выше, для общедоступного канала данных выполняется планирование по каждому TTI и выбор соответствующей MCS и/или мощности передачи на данный момент. Выбранная MCS сообщается мобильной станции по сигнальному каналу L1/L2. Зависимость между MCS и мощностью передачи известна мобильной станции заранее. Поэтому мобильная станция выполняет модуляцию данных и кодирование данных в общедоступном канале данных в соответствии с сообщенной ей MCS, и, таким образом, выполняет передачу с соответствующей мощностью передачи. MCS и мощность передачи, используемые для сигнального канала L1/L2, могут быть конкретными и фиксированными. Тем не менее, MCS и мощность передачи при необходимости могут в некоторой степени изменяться в зависимости от условий передачи в целях повышения качества передачи. С учетом этого, могут выполняться следующие операции.
Вначале мобильная станция передает на базовую станцию пилотный канал. В общем случае пилотный канал передается в восходящей линии связи с определенным периодом. После приема пилотного канала базовая станция измеряет качество канала восходящей линии связи и получает информацию о качестве канала (CQI).
L1L2
тх
L1L2
тх
L1L2
тх
L1L2
тх
L1L2
тх
L1L2
Базовая станция определяет параметры радиосвязи восходящего общедоступного канала управления в соответствии с информацией о качестве канала (CQI). Параметры радиосвязи могут включать в себя элементы информации, описывающие комбинацию (MCS) способа модуляции и скорости канального кодирования, период передачи (T) восходящего общедоступного канала управления, мощность передачи (Р) и т.д. Такие параметры могут сохраняться в любом устройстве хранения, например, в форме таблицы. Информация о качестве канала (CQI), информация о модуляции и скорости кодирования (MCS), период передачи T и мощность передачи Р связаны друг с другом, и, по меньшей мере, на основе информации о качестве канала (CQI) могут быть получены другие параметры. В общем случае информация о качестве канала CQI для низкокачественного канала связана с MSC, имеющими небольшое количество битов передачи, длинный период передачи Т и высокую мощность передачи Р. Напротив, информация о качестве канала CQI для высококачественного канала связана с MCS, имеющими большое количество битов передачи, короткий период передачи Т и низкую мощность передачи Р. На фиг.33В представлен пример соответствующих взаимосвязей между параметрами радиосвязи. В представленном примере имеется взаимосвязь между информацией о качестве канала (CQI), информацией о модуляции и скорости кодирования (MCS), периодом передачи T и мощностью передачи Р. В целях предпочтительного поддержания конфигурации кадра, период передачи T изменяется только в том случае, если качество приема оказывает достаточно негативное влияние на связь. Может подготавливаться любое число комбинаций параметров радиосвязи. С другой стороны, это не обязано готовить так много комбинаций, насколько возможно, чтобы компенсировать мгновенное постепенное изменение. Число комбинаций может быть ограничено, когда среднее постепенное изменение или потерю пути (изменения расстояния, затемнение, или подобное) можно компенсировать.
В процессе определения различных параметров радиосвязи, производимого базовой станцией, определяется способ передачи для восходящего общедоступного канала управления. Например, конфигурация кадра на фиг.28 (А) используется для обслуживания пользователя, имеющего высококачественный канал, а конфигурация кадра на фиг.28 (В) используется для обслуживания пользователя, имеющего низкокачественный канал. Информация об установленных параметрах передается на мобильную станцию через общедоступный канал управления. Информация о параметрах радиосвязи не обязательно содержит конкретные сведения о каждом из вышеперечисленных параметров. Например, если имеется таблица параметров радиосвязи, совместно используемая базовой станцией и мобильной станцией, на мобильную станцию передается только MCS, и мобильная станция вычисляет остальные параметры из MCS. В другом варианте мобильной станции может сообщаться CQI, измеренный на базовой станции. Мобильная станция в любом случае должна иметь параметры радиосвязи, определенные на базовой станции. В данном примере на мобильную станцию передается MCS, определенная на основе качества приема CQI восходящего пилотного канала.
L1L2
Мобильная станция устанавливает различные параметры радиосвязи в соответствии с полученной командой. Более конкретно, в модуле 233 формирования общедоступного канала управления на фиг.23 (модули 255-258 адаптивной модуляции и кодирования на фиг.25) устанавливается MCS. Период передачи T общедоступного канала управления корректируется в модуле 235 мультиплексирования на фиг.23. Кроме того, в модулях 255-258 адаптивной модуляции и кодирования и/или модуле 259 мультиплексирования на фиг.25 выполняется коррекция мощности передачи таким образом, что на выход модуля 259 мультиплексирования поступает только сигнал скорректированной мощности.
Далее происходит передача общедоступного канала управления на основе соответственно скорректированных параметров радиосвязи.
L1L2
Следует отметить, что базовая станция соответствующим образом принимает восходящий общедоступный канал управления, и при этом базовая станция не обязательно имеет данные о мощности передачи восходящего общедоступного канала управления. Причина этого заключается в том, что при возрастании мощности передачи возрастает и качество приема. Более конкретно, какая-либо информация об уровне или изменении мощности передачи, которая передавалась бы в каждом случае между базовой станцией и мобильной станцией, отсутствует. С другой стороны, если период передачи T и MCS общедоступного канала управления неизвестны, соответствующий прием невозможен. Следовательно, по любому сигнальному каналу между базовой станцией и мобильной станцией должна передаваться информация с параметрами радиосвязи, такими как MCS и др., каждый раз при изменении такой информации. В другом варианте обязано выполняться "слепое" обнаружение, при котором на приемной стороне выполняется демодуляция с использованием всех комбинаций с целью подтверждения соответствующего приема с использованием декодирования с обнаружением ошибок или подобного средства. Частое использование сигнальных каналов может привести к повышенному потреблению ресурсов радиосвязи, а также к усложненной обработке сигналов. Поэтому параметр MCS или другой параметр общедоступного канала управления, представленный, по существу, на фиг.33А, корректируется с относительно длительными периодами и может передаваться как сигнальный канал L3. С другой стороны, мощность передачи общедоступного канала данных и общедоступного канала управления обновляется с относительно короткими периодами по ТРС на основе CQI (фиг.31).
L1L2
тх
Таким образом, за счет вышеописанных действий обеспечивается высококачественный общедоступный канал управления путем соответствующей регулировки одного или нескольких способов модуляции и кодирования MCS восходящего общедоступного канала управления, периода передачи T и мощности передачи Р.
Пример 3
Мобильная станция и базовая станция могут взаимодействовать с использованием единственной антенны или множества антенн или могут образовывать многоантенную систему, в частности, систему на основе MIMO (Multi Input Multi Output, много входов - много выходов). В этом случае восходящий общедоступный канал управления может передаваться с единственной антенны или с множества антенн. В первом случае общедоступный канал управления передается с использованием одной из множества антенн, установленных на мобильной станции. В способе передачи на основе МIМО предусмотрен способ мультиплексирования МIМО и способ разнесения МIМО. Согласно способу мультиплексирования МIМО, различные сигналы передаются на одной и той же частоте в одном и том же промежутке времени с каждой антенны, что предпочтительно с точки зрения высокой пропускной способности. С другой стороны, если не передается общедоступный канал данных, или общедоступный канал данных передается способом разнесения МIМО, передача общедоступного канала управления способом мультиплексирования МIМО не является предпочтительной и практичной. Поэтому общедоступный канал управления передается способом мультиплексирования МIМО только в том случае, если общедоступный канал данных, связываемый с общедоступным каналом управления, передается способом мультиплексирования МIМО. При этом, в то время как общедоступный канал данных передается способом мультиплексирования МIМО с высокой скоростью, общедоступный канал управления, связываемый с общедоступным каналом управления, может передаваться способом разнесения МIМО.
Существует несколько видов способов разнесения МIМО, такие как разнесение при передаче с временной коммутацией (Time Switched Transmit Diversity, TSTD), способ с разнесением по задержке, блочное кодирование с временными интервалами (Spaced Time Block Coding, STBC) и др. Согласно способу TSTD сигнал передается с одной антенны незамедлительно, и антенны, передающие сигнал, сменяются со временем. Согласно способу с разнесением по задержке синхронизация передачи сигнала намеренно изменяется на каждой антенне, а на приемной стороне выполняется сбор нескольких различных путей задержки. Согласно способу STBC определенный набор множества символов преобразуется в другой набор символов путем изменения порядка символов, изменения полярностей и/или преобразования в комплексно сопряженное число. В любом случае способ с разнесением МIМО обеспечивает примерно ту же пропускную способность, что и способ с единственной антенной, и при этом способ с разнесением МIМО позволяет повысить надежность передачи данных. С другой стороны, способ мультиплексирования МIМО позволяет обеспечить высокую пропускную способность. Среди способов с разнесением МIМО способ TSTD имеет преимущество в том, что, по сравнению с другими способами, не требуется большой общий объем передаваемой информации и не создается высокая рабочая нагрузка на приемной стороне.
Если система на основе МIМО состоит из базовой станции и мобильной станции, то мобильная станция должна передавать сигналы обратной связи на каждую передающую антенну базовой станции. Например, сигналы обратной связи могут включать в себя информацию, указывающую на успешный прием (АСК) или неуспешный прием (NACK) нисходящего канала, информацию о качестве канала (CQI) и др. Эти части информации совпадают с информацией управления с исключением обязательной информации управления, как указано выше. Базовая станция запрашивает качество нисходящего канала передачи по каждой антенне в соответствии с сигналами обратной связи, переданными в обратном направлении на соответствующие антенны. В этом случае в пределах одного подкадра или временного интервала передачи элемента может передаваться множество подготовленных сигналов обратной связи на каждую передающую антенну базовой станции (фиг.34 (А)). В этом случае задержка управления может быть сокращена независимо от числа передающих антенн. С другой стороны, увеличивается число необходимых служебных битов на подкадр, поскольку увеличивается число антенн. В другом варианте сигнал обратной связи для одной антенны может передаваться в одном подкадре (фиг.34 (В)). В этом случае необходимое число служебных битов на подкадр остается постоянным, и, таким образом, конфигурация кадра передачи остается неизменной независимо от числа передающих антенн. С другой стороны, задержка управления может возрасти, поэтому число сигналов обратной связи на передающую антенну предпочтительно следует сокращать. Например, если число антенн равно 2, то по технологии (А) сигнал обратной связи предпочтительно передается один раз в одном подкадре, тогда как в случае технологии (В) сигнал обратной связи предпочтительно передается 0,5 раз в одном подкадре.
Настоящее изобретение было описано со ссылками на несколько отдельных примеров в целях простоты объяснения, однако реализация каждого из этих отдельных примеров не является обязательной для настоящего изобретения; тем не менее, при необходимости могут быть реализованы один или несколько примеров в сочетании друг с другом.
Данная международная заявка основана на заявках №№2005-174397, 2005-317568, 2006-9301, 2006-31751 и 2006-127988, поданных в Патентное ведомство Японии 14 июня 2005 г., 31 октября 2005 г., 17 января 2006 г. 8 февраля 2006 г.и 1 мая 2006 г., соответственно, все содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылок.