СНИЖЕНИЕ НЕПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ЗАТРАТ СИГНАЛИЗАЦИИ, ИСПОЛЬЗУЯ SUB-DL-UL-MAP И HARQ-MAP В МОБИЛЬНОМ WiMAX
REDUCTION OF INEFFICIENT ALARM COSTS, USING SUB-DL-UL-MAP AND HARQ-MAP IN MOBILE WiMAX

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка испрашивает приоритет американской предварительной патентной заявки № 61/025676, поданной 1 февраля 2008 г. и озаглавленной «A signaling overhead reduction method using compressed MAP or HARQ MAP in Mobile WiMAX», которая для всех возможных целей полностью включена в данный документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Некоторые варианты осуществления изобретения согласно настоящему раскрытию, в общем, относятся к беспроводной связи и, более конкретно, к способам снижения непроизводительных затрат сигнализации.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Одним конкретным недостатком семейства стандартов IEEE 802.16 (WiMAX) является высокий процент непроизводительных затрат полосы пропускания для сигнализации, например посылка сообщений DL-MAP или UL-MAP. Непроизводительные затраты сигнализации велики, по меньшей мере, частично благодаря тому, что сообщения DL-MAP и UL-MAP кодируются с помощью очень консервативной схемы модуляции и кодирования (MCS), для обеспечения гарантии того, что эти сообщения успешно декодируются даже мобильными станциями (MS), расположенными на самом большом расстоянии от базовой станции (BS) на границах соты.
Сообщение DL-MAP может указывать параметры конфигурации системы и информацию распределения пакетов. Неэффективность полосы пропускания особенно значительна в системах передачи голоса на основе протокола IP (VOIP), в которых большое количество пользователей требует большого объема сообщений DL-MAP или UL-MAP. Такие непроизводственные затраты сигнализации могут привести к сильному ограничению пропускной способности линии радиосвязи на основе VOIP.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для некоторых вариантов осуществления изобретения обеспечиваются способы и устройства для передачи информации распределения пакетов для N мобильных станций в системе беспроводной связи.
Некоторые варианты осуществления изобретения обеспечивают способ передачи информации распределения пакетов для N мобильных станций в системе беспроводной связи. Способ, в общем, включает в себя разделение мобильных станций на множество групп на основе сообщенных в отчете значений качества сигнала, ассоциирующих сообщение MAP с каждой группой мобильных станций, выбор отличной (отличающейся) схемы модуляции и кодирования для каждой группы мобильных станций и передачу информации распределения пакетов для каждой группы мобильных станций в ее ассоциированном сообщении MAP, переданном с помощью выбранной схемы модуляции и кодирования.
Некоторые варианты осуществления изобретения обеспечивают устройство беспроводной связи для передачи информации распределения пакетов для N мобильных станций в системе беспроводной связи. Упомянутое устройство, в общем, включает в себя логическую схему для разделения мобильных станций на множество групп на основе сообщенных в отчете значений качества сигнала, логическую схему для ассоциирования сообщения MAP с каждой группой мобильных станций, логическую схему для выбора отличающейся схемы модуляции и кодирования для каждой группы мобильных станций и логическую схему для передачи информации распределения пакетов для каждой группы мобильных станций в ее ассоциированном сообщении MAP, переданном с помощью выбранной схемы модуляции и кодирования.
Некоторые варианты осуществления изобретения обеспечивают устройство для передачи информации распределения пакетов для N мобильных станций в системе беспроводной связи. Устройство, в общем, включает в себя средство для разделения мобильных станций на множество групп на основе сообщенных в отчете значений качества сигнала, средство для ассоциирования сообщения MAP с каждой группой мобильных станций, средство для выбора отличной схемы модуляции и кодирования для каждой группы мобильных станций и средство для передачи информации распределения пакетов для каждой группы мобильных станций в ее ассоциированном сообщении MAP, переданном с помощью выбранной схемы модуляции и кодирования.
Некоторые варианты осуществления изобретения обеспечивают машиночитаемый носитель данных, содержащий программу для передачи информации распределения пакетов для N мобильных станций в системе беспроводной связи. При исполнении процессором программа выполняет операции, включающие в себя, в общем, разделение мобильных станций на множество групп на основе сообщенных в отчете значений качества сигнала, ассоциирование сообщения MAP с каждой группой мобильных станций, выбор отличной схемы модуляции и кодирования для каждой группы мобильных станций и передачу информации распределения пакетов для каждой группы мобильных станций в ее ассоциированном сообщении MAP, переданном с помощью выбранной схемы модуляции и кодирования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для более детального понимания вышеприведенных признаков настоящего раскрытия более подробное описание, изложенное в краткой форме выше, может быть представлено со ссылкой на варианты осуществления изобретения, некоторые из которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. Тем не менее следует отметить, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только некоторые типичные варианты осуществления изобретения согласно настоящему раскрытию и поэтому они не должны рассматриваться в качестве ограничивающих объем раскрытия, так как описание допускает возможность осуществления других в равной степени эффективных вариантов осуществления изобретения.
Фиг.1 иллюстрирует примерную систему беспроводной связи в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения согласно настоящему раскрытию.
Фиг.2 иллюстрирует различные компоненты, которые могут быть использованы в устройстве беспроводной связи в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения согласно настоящему раскрытию.
Фиг.3 иллюстрирует примерный передатчик и примерный приемник, которые могут быть использованы в системе беспроводной связи в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения согласно настоящему раскрытию.
Фиг.4 иллюстрирует формат кадра DL с сообщениями SUB-DL-UL-MAP в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения согласно настоящему раскрытию.
Фиг.5 иллюстрирует примерные операции для распределения пакетов данных от MS с помощью сообщений SUB-DL-UL-MAP в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения согласно настоящему раскрытию.
Фиг.5А иллюстрирует примерные компоненты, выполненные с возможностью осуществления операций, проиллюстрированных на фиг.5.
Фиг.6 иллюстрирует алгоритм распределения для разделения MS по сообщениям SUB-DL-UL-MAP и для выбора соответствующих MCS в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения согласно настоящему раскрытию.
Фиг.7 иллюстрирует примерный формат кадра DL с сообщениями SUB-DL-UL-MAP в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения согласно настоящему раскрытию.
Фиг.8 иллюстрирует примерные операции для распределения пакетов данных MS с помощью сообщений HARQ-MAP в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения согласно настоящему раскрытию.
Фиг.8А иллюстрирует примерные компоненты, выполненные с возможностью осуществления операций, проиллюстрированных на фиг.8.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Варианты осуществления изобретения согласно настоящему раскрытию позволяют снизить непроизводственные затраты сигнализации в WiMAX посредством посылки информации распределения пакетов в MS с помощью сообщений, которые могут быть переданы с использованием более эффективных схем модуляции и кодирования (MCS), чем те, что допустимо использовать для сообщений DL-MAP и UL-MAP. Для некоторых вариантов осуществления изобретения MS могут быть разделены на группы на основе отношения несущей к сумме помех и шума (CINR), и информация распределения пакетов для каждой группы может быть передана с использованием MSC, которая соответствует этой группе на основе CINR для MS в этой группе.
Для некоторых вариантов осуществления изобретения сообщения SUB-DL-UL-MAP или сообщения HARQ-MAP могут быть использованы для такого альтернативного способа распределения пакетов данных. Например, полоса пропускания для MS с аналогичными CINR может быть распределена с использованием соответствующего сообщения SUB-DL-UL-MAP или сообщения HARQ-MAP. В целях оптимизации эффективности распределения пакетов могут быть применены различные алгоритмы для разделения MS и выбора соответствующего сообщения SUB-DL-UL-MAP или сообщения HARQ-MAP для распределения пакетов данных. В результате, непроизводительные затраты сигнализации для посылки сообщений DL-MAP и UL-MAP могут быть в значительной мере снижены, что может привести к соответствующему повышению пропускной способности VOIP.
ПРИМЕРНАЯ СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
Способы и устройство согласно настоящему раскрытию могут быть использованы в широкополосных системах беспроводной связи. Используемое в данном документе словосочетание «широкополосная беспроводная» в целом относится к технологии, которая может обеспечить любую комбинацию беспроводных услуг, таких как передача голоса, Интернет и/или доступ к сети данных в заданной области.
WiMAX, который расшифровывается как международное взаимодействие для микроволнового доступа, представляет собой основанную на стандартах технологию широкополосной беспроводной связи, которая обеспечивает широкополосные соединения с высокой пропускной способностью на больших расстояниях. В настоящее время существуют следующие два основных применения WiMAX: стационарный WiMAX и мобильный WiMAX. Приложения стационарного WiMAX представляют собой соединения типа «точка-многоточка», делающие возможным широкополосный доступ, например, для жилых домов и предприятий. Мобильный WiMAX предлагает полную мобильность сотовых сетей при скоростях широкополосных соединений.
Мобильный WiMAX основан на технологиях OFDM (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением) и OFDMA (множественный доступ с ортогональным частотным разделением). OFDM представляет собой способ цифровой модуляции со множеством несущих, который в последнее время нашел широкое применение во множестве систем связи с высокой скоростью передачи данных. При использовании OFDM битовый поток передачи разделяется на множество подпотоков с более низкой скоростью передачи данных. Каждый подпоток модулируется с помощью одной поднесущей из множества ортогональных поднесущих и отсылается по одному подканалу из множества параллельных подканалов. OFDMA представляет собой способ множественного доступа, в котором пользователям назначаются поднесущие в различных временных интервалах. OFDMA представляет собой гибкий способ множественного доступа, который может согласовать множество пользователей со значительно различающимися приложениями, скоростями передачи данных и требованиями к качеству обслуживания.
Быстрый рост беспроводных интерсетей и беспроводной связи привел к увеличению потребности в высоких скоростях передачи данных в области услуг беспроводной связи. В настоящее время системы на основе OFDM/OFDMA рассматриваются в качестве самых многообещающих исследовательских областей, а также в качестве ключевой технологии для следующего поколения систем беспроводной связи. Это объясняется тем фактом, что схемы модуляции на основе OFDM/OFDMA могут обеспечить множество преимуществ, таких как эффективность модуляции, эффективность использования спектра, гибкость и сильная защищенность в отношении многолучевого распространения по сравнению с традиционными схемами модуляции с одной несущей.
IEEE 802.16x представляет собой организацию новых стандартов для определения радиоинтерфейса для стационарных или мобильных систем широкополосного беспроводного доступа (BWA). Эти стандарты определяют, по меньшей мере, четыре различных физических уровня (PHY) и один уровень управления доступом к среде (MAC). Физический уровень OFDM и физический уровень OFDMA из упомянутых четырех физических уровней являются наиболее популярными в областях стационарного и мобильного BWA соответственно.
Фиг.1 иллюстрирует пример системы 100 беспроводной связи, в которой могут быть применены варианты осуществления изобретения согласно настоящему раскрытию. Система 100 беспроводной связи может представлять собой широкополосную систему беспроводной связи. Система 100 беспроводной связи может обеспечивать связь для некоторого количества ячеек 102, каждая из которых обслуживается базовой станцией 104. Базовая станция 104 может представлять собой стационарную станцию, которая осуществляет связь с пользовательскими терминалами 106. Базовая станция 104, в качестве альтернативы, может называться точкой доступа, узлом В или как-либо иначе.
Фиг.1 изображает различные пользовательские терминалы 106, распределенные по системе 100. Пользовательские терминалы 106 могут быть стационарными (неподвижными) или мобильными. Пользовательские терминалы 106, в качестве альтернативы, могут называться удаленными станциями, терминалами доступа, терминалами, абонентскими блоками, мобильными станциями, станциями, пользовательским оборудованием и так далее. Пользовательские терминалы 106 могут быть беспроводными устройствами, такими как сотовые телефоны, персональные цифровые секретари (PDA), карманные устройства, беспроводные модемы, портативные компьютеры, персональные компьютеры и так далее.
Может быть использовано многообразие алгоритмов и способов для осуществления передач в системе 100 беспроводной связи между базовыми станциями 104 и пользовательскими терминалами 106. Например, сигналы могут отсылаться и приниматься между базовыми станциями 104 и пользовательскими терминалами 106 в соответствии с методиками OFDM/OFDMA. В последнем случае система 100 может называться системой на основе OFDM/OFDMA.
Линия связи, которая способствует передаче от базовой станции 104 к пользовательскому терминалу 106, может называться нисходящей линией (DL) 108 связи, линия связи, которая способствует передаче от пользовательского терминала 106 к базовой станции 104, может называться восходящей линией (UL) 110 связи. В качестве альтернативы, нисходящая линия 108 связи может называться прямой линией связи или прямым каналом, а нисходящая линия 110 связи может называться обратной линией связи или обратным каналом.
Сота 102 может быть разделена на множество секторов 112. Сектор 112 представляет собой физическую зону обслуживания в соте 102. Базовые станции 104 в системе 100 беспроводной связи могут использовать антенны, которые концентрируют поток мощности в конкретном секторе 112 соты 102. Такие антенны могут называться направленными антеннами.
Фиг.2 иллюстрирует различные компоненты, которые могут быть использованы в беспроводном устройстве 202, которое может быть применено в системе 100 беспроводной связи. Беспроводное устройство 202 представляет собой пример устройства, которое может быть сконфигурировано для осуществления различных способов, описанных в данном документе. Беспроводное устройство 202 может быть базовой станцией 104 или пользовательским терминалом 106.
Беспроводное устройство 202 может включать в себя процессор 204, который управляет работой беспроводного устройства 202. Процессор 204 может также называться центральным процессором (CPU). Память 206, которая может включать в себя как постоянное запоминающее устройство (ROM), так и оперативную память (RAM), обеспечивает команды и данные для процессора 204. Часть памяти 206 также может включать в себя энергонезависимую оперативную память (NVRAM). Процессор 204 типично выполняет логические и арифметические операции на основе программных команд, хранящихся в памяти 206. Команды в памяти 206 могут исполняться для осуществления способов, описанных в данном документе.
Беспроводное устройство 202 также может включать в себя корпус 208, который может содержать передатчик 210 и приемник 212 для того, чтобы сделать возможной передачу и прием данных между беспроводным устройством 202 и удаленным местоположением. Передатчик 210 и приемник 212 могут быть объединены в приемопередатчик 214. Антенна 216 может быть прикреплена к корпусу 208 и электрически соединена с приемопередатчиком 214. Беспроводное устройство 202 также может включать в себя (не показано) множество передатчиков, множество приемников, множество приемопередатчиков и/или множество антенн.
Беспроводное устройство 202 также может включать в себя детектор 218 сигналов, который может быть использован для обнаружения и измерения уровня сигналов, принимаемых приемопередатчиком 214. Детектор 218 сигналов может обнаруживать такие сигналы, как полная энергия, энергия на поднесущую и на символ, спектральная плотность мощности и другие сигналы. Беспроводное устройство 202 также может включать в себя цифровой сигнальный процессор (DSP) 220 для использования в обработке сигналов.
Различные компоненты беспроводного устройства 202 могут быть соединены вместе посредством системы 222 шин, которая может включать в себя шину питания, шину сигналов управления и шину сигналов состояния в дополнение к шине данных.
Фиг.3 иллюстрирует пример передатчика 302, который может быть использован в системе 100 беспроводной связи, которая использует OFDM/OFDMA. Части передатчика 302 могут быть осуществлены в передатчике 210 беспроводного устройства 202. Передатчик 302 может быть осуществлен в базовой станции 104 для передачи данных 306 в пользовательский терминал 106 по нисходящей линии 108 связи. Передатчик 302 также может быть осуществлен в пользовательском терминале 106 для передачи данных 306 в базовую станцию 104 по восходящей линии 110 связи.
Данные 306, которые должны быть переданы, показаны как данные, предоставляемые в качестве входных данных для преобразователя 308 последовательного кода в параллельный (S/P). Преобразователь 308 S/P может разбить данные передачи на M параллельных потоков 310 данных.
Затем, M параллельных потоков 310 данных могут быть предоставлены в качестве входных данных для устройства 312 отображения. Устройство 312 отображения может отобразить M параллельных потоков 310 данных в M точек совокупности. Отображение может быть выполнено с использованием некоторой совокупности модуляций, таких как двоичная фазовая манипуляция (BPSK), квадратурная фазовая манипуляция (QPSK), восьмеричная фазовая манипуляция (8PSK), квадратурная амплитудная модуляция (QAM) и так далее. Таким образом, устройство 312 отображения может выдавать M параллельных символьных потоков 316, причем каждый символьный поток 316 соответствует одной поднесущей из M ортогональных поднесущих инверсного быстрого преобразования Фурье (IFFT) 320. Эти M параллельных символьных потоков 316 представлены в частотной области и могут быть преобразованы в М параллельных потоков 318 выборки во временной области посредством компонента 320 IFFT.
S
CP
Далее будет дано короткое примечание в отношении терминологии. М параллельных модуляций в частотной области равны М символам модуляции в частотной области, которые равны М-отображению или М-точечному преобразованию IFFT в частотной области, которое равно одному (полезному) символу OFDM во временной области, который равен М выборкам во временной области. Один символ OFDM во временной области, N, равен N (количество защитных выборок на символ OFDM) + М (количество полезных выборок на символ OFDM).
М параллельных потоков 318 выборки во временной области могут быть преобразованы в символьный поток 322 OFDM/OFDMA преобразователем 324 последовательного кода в параллельный (S/P). Компонент 326 вставки защиты может вставить защитный интервал между последовательными символами OFDM/OFDMA в символьном потоке 322 OFDM/OFDMA. Затем, выходные данные компонента 326 вставки защиты могут быть преобразованы с повышением частоты в требуемую частотную полосу передачи посредством радиочастотного (RF) входного каскада 328. Затем, антенна 330 может передать результирующий сигнал 332.
Фиг.3 также иллюстрирует пример приемника 304, который может быть использован в беспроводном устройстве 202, которое использует OFDM/OFDMA. Части приемника 304 могут быть осуществлены в приемнике 212 беспроводного устройства 202. Приемник 304 может быть осуществлен в пользовательском терминале 106 для приема данных 306 от базовой станции 104 по нисходящей линии 108 связи. Приемник 304 также может быть осуществлен в базовой станции 104 для приема данных 306 от пользовательского терминала 106 по восходящей линии 110 связи.
Переданный сигнал 332 показан как проходящий по беспроводному каналу 334. Если сигнал 332' принимается антенной 330', то принятый сигнал 332' может быть преобразован с понижением частоты в сигнал основной полосы частот RF входным каскадом 328'. Затем, компонент 326' удаления защиты может удалить защитный интервал, который был вставлен между символами OFDM/OFDMA компонентом 326 вставки защиты.
Выходные данные компонента 326' удаления защиты могут быть предоставлены в преобразователь 324' S/P. Преобразователь 324' S/P может разделить символьный поток OFDM/OFDMA 322' на М параллельных символьных потоков 318' временной области, каждый из которых соответствует одной поднесущей из М ортогональных поднесущих. Компонент 320' быстрого преобразования Фурье (FFT) может преобразовать М параллельных символьных потоков 318' временной области в частотную область и выдать М параллельных символьных потоков 316' частотной области.
Устройство 312' обратного отображения может выполнять инверсию операции символьного отображения, которая была выполнена устройством 312 отображения, тем самым выдавая М параллельных потоков 310' данных. Преобразователь 308' P/S может объединять М параллельных потоков 310' данных в единый поток 306' данных. В идеале, этот поток 306' данных соответствует данным 306, которые были предоставлены в качестве входных данных в передатчик 302.
СНИЖЕНИЕ НЕПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ЗАТРАТ СИГНАЛИЗАЦИИ, ИСПОЛЬЗУЯ СООБЩЕНИЯ SUB-DL-UL-MAP
Для того чтобы снизить непроизводительные затраты полосы пропускания данных при посылке сообщений DL-MAP и UL-MAP, распределение пакетов данных может быть альтернативно достигнуто посредством использования различных типов сообщений, которые могут быть переданы с использованием боле эффективных схем модуляции и кодирования (MCS). В качестве примера, стандарт WiMAX поддерживает распределение пакетов данных с использованием сообщений SUB-DL-UL-MAP, которые уже переданы наряду с сообщениями DL-MAP или UL-MAP в кадре. Посредством использования этих альтернативных сообщений информация распределения пакетов данных может быть передана более эффективно, что может эффективно снизить непроизводительные затраты полосы частот сигнализации в системах мобильного WiMAX.
Текущие версии стандарта WiMAX поддерживают до трех сообщений SUB-DL-UL-MAP на кадр DL. Эти сообщения MAP могут быть использованы для распределения пакетов данных вместо использования сообщений DL-MAP или UL-MAP. Для некоторых вариантов осуществления изобретения MS могут быть разделены на различные группы, каждой из которых назначено отличное сообщение SUB-DL-UL-MAP на основе их сообщенных в отчете CINR. Поскольку до трех сообщений SUB-DL-UL-MAP может быть определено на кадр, то может быть определено до трех групп распределений пакетов данных.
Настоящее раскрытие обеспечивает множество различных алгоритмов, которые могут быть использованы для разделения MS на различные группы и определения того, какое сообщение SUB-DL-UL-MAP может быть использовано для распределения пакетов данных для каждой конкретной MS. Как это будет описано более детально далее, группировка MS может быть выполнена на основе сообщенного в отчете CINR, который может также определить MCS пакета данных, который переносит соответствующее сообщение SUB-DL-UL-MAP.
3
2
1
1
2
3
Фиг.4 иллюстрирует структуру примерного кадра 400 DL с сообщениями 416, 416 и 416 SUB-DL-UL-MAP. Кадр 400 DL включает в себя преамбулу 402, сегмент 404 заголовка управления кадром (FCH), сжатое сообщение 410 DL-MAP, сжатое сообщение 414 UL-MAP и IE 412, 412, 412 указателя SUB-MAP для сообщений SUB-DL-UL-MAP.
1
2
3
3
2
1
Сегмент 402 преамбулы включает в себя пилотный сигнал, используемый для оценки канала, которая может быть выполнена на стороне приемника. Сегмент 404 FCH может быть использован для передачи как пилотных сигналов, так и данных. Сжатое сообщение 410 DL-MAP и сжатое сообщение 414 UL-MAP могут быть использованы для распределения пакета данных и конфигурации широковещательной системы. Поля 412, 412, 412 IE указателя SUB-MAP ассоциируются с сообщениями 416, 416 и 416 SUB-DL-UL-MAP соответственно, как это проиллюстрировано на фиг.4.
3
2
1
Как было описано выше, в стандарте WiMAX каждый кадр DL может поддерживать до трех сообщений 416, 416, 416SUB-DL-UL-MAP, как это проиллюстрировано на фиг.4. Сообщения SUB-DL-UL-MAP могут следовать за сжатым сообщением 410 DL-MAP и сжатым сообщением 414 UL-MAP. Каждое сообщение SUB-DL-UL-MAP может распределять как пакеты данных DL, так и пакеты данных UL.
3
2
1
1
2
3
Сообщения 416, 416, 416 SUB-DL-UL-MAP могут содержаться в различных пакетах и могут быть переданы с использованием различных MCS. Пакет данных для каждого сообщения SUB-DL-UL-MAP распределяется посредством сжатого сообщения 410 DL-MAP с использованием соответствующих IE 412, 412, 412 указателя SUB-MAP.
Фиг.5 иллюстрирует примерные операции 500, которые могут быть выполнены для распределения пакетов данных для каждой MS с сообщением SUB-DL-UL-MAP в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения согласно настоящему изобретению. Информация CINR каждой MS может быть использована в качестве входных данных для алгоритма для выбора соответствующей MCS и соответствующего сообщения SUB-DL-UL-MAP, используемого для распределения пакета данных конкретной MS. Информация CINR для каждой MS может быть получена посредством традиционной циклической отправки отчета.
Операции начинаются, на этапе 502, с ранжирования MS в порядке их CINR. Например, MS могут быть ранжированы в порядке убывания на основе их сообщенных в отчете CINR. Допустим, что каждая MS может быть идентифицирована с помощью индекса k с сообщенным в отчете CINR(k), k=1, 2, …, N, где N является числом MS. В такой схеме ранжирования индексы могут удовлетворять следующему условию:
CINR(i) ≥ CINR(j), если 1 ≤ i < j ≤ N.
На этапе 504 MS могут быть разделены на группы на основе их значений CINR. Количество групп может соответствовать количеству сообщений SUB-DL-UL-MAP, используемых в кадре DL. Например, если используются три сообщения SUB-DL-UL-MAP, то могут быть три группы MS. Как это будет более подробно показано ниже, множество различных алгоритмов может быть использовано для выбора групп MS и соответствующей MCS, используемой для сообщения SUB-DL-UL-MAP.
На этапе 506 выбирается MCS для каждой группы. На этапе 508 пакеты данных для MS в каждой группе распределяются с помощью соответствующего сообщения SUB-DL-UL-MAP, которое кодируется с помощью MCS, выбранной для этой группы.
m
3
2
1
3
3
1
Как это уже было отмечено ранее, может быть использовано множество различных алгоритмов для разделения MS на группы и выбора MCS, которая будет использована для кодирования соответствующих сообщений SUB-DL-UL-MAP, используемых для распределения пакетов данных для MS в каждой группе. Для некоторых вариантов осуществления изобретения сообщения SUB-DL-UL-MAP (SUB-DL-UL-MAP, где m = 1, 2, 3) могут быть посланы в конкретном порядке на основе используемого типа кодирования. Например, SUB-DL-UL-MAP может быть послано первым, за которым следуют SUB-DL-UL-MAP и SUB-DL-UL-MAP. SUB-DL-UL-MAP может быть кодировано с помощью MCS, имеющей наиболее низкую скорость передачи данных, так как оно может быть использовано для распределения пакетов данных для MS с более плохими условиями канала. Например, SUB-DL-UL-MAP может быть использовано для распределения пакетов данных для MS, расположенных на границе ячейки, и, следовательно, может возникнуть необходимость в использовании более мощной MCS для этой группы MS. С другой стороны, SUB-DL-UL-MAP может быть использовано для распределения пакетов данных для MS с наилучшими условиями канала (например, MS, расположенных наиболее близко к BS) и, таким образом, может быть кодировано с помощью наименее мощной MCS и при наивысшей скорости передачи данных.
Три различных алгоритма будут далее представлены в данном документе в качестве конкретных, но не ограничивающих примеров того, как MS могут быть сгруппированы с помощью соответствующего SUB-DL-UL-MAP сообщения и соответствующей выбранной MCS. Примерные алгоритмы могут, в общем, называться алгоритмом равномерного распределения, алгоритмом распределения на основе порогового значения и алгоритмом оптимального распределения, который пытается минимизировать (или, по меньшей мере, уменьшить) требуемые ресурсы для передачи данных.
В алгоритме равномерного распределения MS могут быть разделены на три набора. Полагая, что MS были ранжированы в порядке CINR, с индексами от 1 до N, MS могут быть разделены на три набора S1-S3 следующим образом:
1
S = {1, …, Q},
2
S = {Q+1, …, 2·Q},
3
S = {2·Q+1, …, N},
m
где Q = CEILING(N/3) и CEILING представляет собой функцию наименьшего целого числа. Сообщение m SUB-DL-UL-MAP обслуживает конкретную MS, индекс которой принадлежит набору S, где m = 1, 2, 3.
m
MCS, используемая для кодирования такого сообщения m SUB-DL-UL-MAP, может быть выбрана для обеспечения MS с наихудшим качеством сигнала, что указано наименьшим CINR, для этого набора S. Если одна и та же MCS выбирается для двух наборов, то вместо двух сообщений может быть использовано одно сообщение SUB-DL-UL-MAP, следовательно, индексы соответствующих MS могут быть объединены.
1
2
1
2
3
В алгоритме распределения на основе порогового значения могут быть использованы два предопределенных пороговых значения (Т и Т) CINR для того, чтобы разделить MS на три набора. Например, индексы MS могут быть разделены на наборы (S, S и S) посредством сравнения их значений CINR и пороговых значений таким образом, чтобы:
1
1
S = {i: CINR(i) ≥ T, 1 ≤ i ≤ N},
2
1
2
S = {i: T > CINR(i) ≥ T, 1 ≤ i ≤ N},
3
2
S = {i: T > CINR(i), 1 ≤ i ≤ N}.
m
m
Следовательно, сообщение m SUB-DL-UL-MAP может использовать MCS, которая разрешена CINR=T, где m=1, 2, а именно наихудшим CINR в m-й группе разделения. Сообщение 3 SUB-DL-UL-MAP может использовать MCS, которая разрешена CINR(N), а именно наихудшим CINR в третьем наборе (а также среди всех MS). Как это было описано выше, если некоторый набор индексов S становится незаполненным, то может быть использовано менее трех сообщений SUB-DL-UL-MAP.
Алгоритм оптимального распределения может быть использован для того, чтобы сгруппировать MS таким образом, чтобы сохранить общее количество ресурсов передачи для всех групп MS. Например, алгоритм может быть спроектирован таким образом, чтобы выбирать группировки MS и соответствующие MCS, которые обеспечивают передачу всей информации распределения при наименьших ресурсах (например, в единицах интервалов OFDMA).
Наибольшая достижимая скорость передачи битов информации, соответствующая значению CINR(n), которая переносит информацию распределения пакетов данных DL и UL для MS, при индексах 1, 2, …, n, равна R(n,CINR(n)). Функция R(*) скорости передачи битов информации представляет собой кривую для линии связи, если количество MS n является фиксированным. Скорость передачи битов информации может быть определена посредством наихудшего CINR, а именно CINR(n). В дополнение к этому, скорость передачи битов информации зависит от количества MS в группе, а именно n, потому что количество MS влияет на размер сообщения. Следовательно, требуемая схема MCS и достижимая скорость передачи битов информации могут быть различными для одного и того же рабочего значения CINR.
m
Снова предполагая, что имеется N MS, у которых пакеты DL могут быть распределены с помощью трех сообщений SUB-DL-UL-MAP (m = 1, 2, 3), упомянутые MS могут быть разделены на три набора S1-S3, задаваемые отличными от нуля целыми числами Х1 и Х2 таким образом, чтобы:
S1 = {i: 1 ≤ i ≤ X1},
S2 = {i: X1+1 ≤ i ≤ X2},
S3 = {i: X2+1 ≤ i ≤ N},
где S1 имеет Х1 членов, S2 имеет Х2-Х1 членов и S3 имеет N-Х2 членов. Для того чтобы оптимизировать эффективность передачи, фактические значения для Х1 и Х2 могут быть выбраны как решение для следующей математической задачи минимизации ресурсов:
Min{X1/R(X1, CINR(X1)) + (X2-X1)/R((X2-X1), CINR(X2)) + (N-X2)/R((N-X2), CINR(N))}.
Как это было показано выше, слагаемое R(*) указывает скорость передачи битов информации, которая может представить биты информации, посланные за интервал OFDMA, или биты информации, посланные за секунду. Таким образом, параметр Х/R(*) обеспечивает хороший показатель для ресурсов, использованных для передачи сообщения SUB-DL-UL-MAP для любого данного набора. Чем выше скорость R(*) передачи битов информации, тем меньше ресурсов используется. Наоборот, чем больше пользователей Х имеется на набор, тем больше размер сообщения и тем больше ресурсов используется. Таким образом, вышеприведенное уравнение может быть решено посредством выполнения поиска посредством полного перебора для нахождения комбинации значений Х1 и Х2, которые минимизируют общее количество интервалов, используемых для распределения всех трех групп. Для некоторых вариантов осуществления изобретения для ускорения вычислений может быть выполнен поиск посредством неполного перебора с использованием подмножества возможных комбинаций.
1
90
Вычисления для одной возможной комбинации значений Х1 и Х2 могут быть описаны со ссылкой на пример, проиллюстрированный на фиг.6. Разделение N MS в каждой группе пакетов представлено на диаграмме 610. В проиллюстрированном примере предполагается, что имеется 90 MS (N = 90), а также исходные значения 30 и 60 для Х1 и Х2, соответственно, таким образом, что каждый набор S1-S3 имеет 30 MS (S1=от 1 до 30, S2=от 31 до 60 и S3=от 61 до 90). Также предполагается, что MS уже были ранжированы в порядке, определяемом CINR, таким образом, что MS имеет наибольшее значение CINR, в то время как MS имеет наименьшее значение CINR, как это проиллюстрировано на диаграмме 620.
Как это проиллюстрировано на диаграмме 630, скорость R(*) передачи битов информации для каждой группы зависит от наихудшего качества канала пользователей в группе и количества пользователей в группе. Другими словами, для первой группы с Х1 пользователями:
R(*) = R(Х1, CINR(X1)).
В проиллюстрированном примере Х1=30, Х2=60, так что 30-й пользователь имеет наихудшее качество канала в первой группе, 60-й пользователь имеет наихудшее качество канала во второй группе и 90-й пользователь имеет наихудшее качество канала в третьей группе.
В проиллюстрированном примере наихудший CINR для первой группы, CINR(30), соответствует примерной скорости в 14.4 Мбит/с передачи битов информации. Предполагая, что имеется 200 кадров в секунду, при этом каждый кадр имеет 500 интервалов, было бы 0,1 миллиона интервалов в секунду (200·500=0.1 миллиона). Следовательно, количество битов информации, которое может быть отослано за интервал (b), вычисляется следующим образом:
b = 14.4 Мбит/с / 0,1 миллиона интервалов/с = 144 бита за интервал.
Предполагая, что имеется 48 поднесущих данных на интервал, может быть отослано 3 бита (144/48) на поднесущую. Соответствующая схема кодирования и модуляции (MCS) для этих параметров может представлять собой, например, 64 QAM и 1/2 СТС (сверхточный турбо-код). В то время как QAM может послать 6 битов данных на поднесущую, 1/2 СТС может уменьшить количество битов информации на поднесущую до 6·1/2=3.
1
Как это было описано выше, SUB-DL-UL-MAP может быть использовано для распределения пакетов для пользователей, находящихся вблизи базовой станции (группа S1), тем самым способствуя минимизации показателя X1/R(X1, CINR(X1)) ресурсов в вышеприведенном уравнении. В качестве примера вычисления этого показателя, может быть 96 битов информации распределения пакетов данных на пользователя в SUB-DL-UL-MAP. Таким образом, в проиллюстрированном примере с 30 пользователями было бы всего 2880 битов (96 битов/на пользователя · 30 пользователей), которые должны быть посланы первой группе пользователей. Следовательно, ресурсы (в единицах интервалов OFDMA), необходимые для первой группы в сообщении SUB-MAP, вычисляются следующим образом:
2880 битов / 144 бита / на интервал = 20 интервалов.
Аналогичное вычисление может быть выполнено для требований к ресурсам для оставшихся групп (S2 и S3) для комбинации рассматриваемых значений Х1 и Х2. Затем, требования к общему количеству ресурсов могут быть сохранены, и этот процесс может быть повторен для всех других комбинаций рассматриваемых значений. Комбинация значений, которая обеспечивает минимальные требования к общему количеству ресурсов для передачи распределения пакетов для всех MS, затем может быть использована для разделения MS и выбора соответствующей MCS.
Одним преимуществом этого алгоритма оптимального распределения является то, что результирующий выбор Х1 и Х2 не должен изменяться при различных рабочих параметрах, тем самым означая, что упомянутый алгоритм может быть использован в широком диапазоне рабочих условий. Например, несмотря на то что общее количество требуемых ресурсов может изменяться при изменении различных условий, таких как количество битов SUB-DL-UL-MAP на пользователя, количество кадров в секунду, количество интервалов на кадр, количество поднесущих данных на интервал, это не должно влиять на оптимальный выбор значений Х1 и Х2. Это следует из того, что Х1 и Х2 включаются в число числителей формулы, в то время как показатель R(*) может быть в единицах битов информации за интервал или битов информации в секунду.
СНИЖЕНИЕ НЕПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ЗАТРАТ СИГНАЛИЗАЦИИ, ИСПОЛЬЗУЯ HARQ-MAP В МОБИЛЬНОМ WiMAX
Для того чтобы снизить непроизводительные затраты полосы пропускания данных при посылке сообщений DL-MAP или UL-MAP, распределение пакетов данных может быть достигнуто посредством использования сообщений HARQ-MAP, которые передаются наряду с сообщениями DL-MAP или UL-MAP в кадре. Посредством распределения информации пакетов с помощью сообщений HARQ-MAP, которые могут быть кодированы с помощью различных выбранных MCS, а не посредством распределения всех пакетов с помощью консервативным образом кодированных стандартных сообщений DL-MAP или UL-MAP, системные ресурсы могут быть сохранены. Сообщения HARQ-MAP могут быть использованы в качестве альтернативы или в качестве дополнения, для использования сообщений SUB-DL-UL-MAP для распределения пакетов данных.
Стандарты WiMAX (семейство IEEE 802.16) поддерживают до четырех сообщений HARQ-MAP на кадр DL, который может быть использован для распределения пакетов данных для всех MS в системе. Каждое сообщение HARQ-MAP может быть использовано для распределения полосы пропускания для MS, которые характеризуются аналогичными значениями CINR, и группирование MS с помощью конкретного сообщения HARQ-MAP может быть выполнено аналогичным образом, как это было описано выше в отношении использования сообщений SUB-DL-UL-MAP для распределения пакетов данных.
4
3
2
1
1
2
3
4
Фиг.7 иллюстрирует пример формата 700 кадра DL с четырьмя сообщениями 716, 716, 716, 716 HARQ-MAP. В соответствии с иллюстрацией, сообщения HARQ-MAP могут следовать за сообщением 710 DL-MAP и сообщением 720 UL-MAP и могут быть распределены с помощью IE 712, 712, 712, 712 указателя HARQ-MAP, содержащихся в стандартном сообщении 710 DL-MAP.
Как это было описано выше в отношении сообщений SUB-DL-UL-MAP, пакеты данных, содержащие сообщения HARQ-MAP, могут быть переданы с различной MCS. Помимо распределения пакетов данных как DL, так и UL каждое сообщение HARQ-MAP также может задавать информацию управления HARQ (то есть ID подпакета и ID канала HARQ), информацию CQICH для быстрого распределения обратной связи канала и информацию управления ACK для канала ACK HARQ.
Фиг.8 иллюстрирует примерные операции 800, которые могут быть выполнены для распределения пакетов данных для каждой MS с помощью сообщений HARQ-MAP в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения согласно настоящему раскрытию. Операции начинаются на этапе 802 с ранжирования MS в порядке их значений CINR, например в порядке убывания, как это было описано выше.
На этапе 804 MS могут быть разделены на группы на основе их значений CINR, а на этапе 806 выбирают MCS для каждой группы. На этапе 808 пакеты данных для MS в каждой группе распределяются с помощью соответствующего сообщения HARQ-MAP, посланного с использованием выбранной MCS для группы. Количество групп может соответствовать количеству сообщений HARQ-MAP, используемых в кадре DL, хотя может быть использовано меньшее количество в зависимости от значений CINR. Как это было описано выше, множество различных алгоритмов может быть использовано для выбора групп MS и соответствующей MCS, используемой для посылки сообщений HARQ-MAP, включая те алгоритмы, которые были описаны выше в отношении посылки информации распределения пакетов в сообщениях SUB-DL-UL-MAP.
Предложенные ранее алгоритмы для определения, какое сообщение SUB-DL-UL-MAP выполнит распределение информации пакета данных для конкретной группы MS, и выбора соответствующей MCS могут быть применены для определения того, какое сообщение HARQ-MAP выполнит распределение информации пакета данных для конкретной группы MS. Тем не менее применение упомянутых алгоритмов может быть выполнено с возможностью вычисления разности в количестве доступных сообщений HARQ-MAP: вместо сообщений SUB-DL-UL-MAP в количестве до трех штук может быть послано до четырех сообщений HARQ-MAP.
1
4
Предложенные ранее алгоритм равномерного распределения, алгоритм распределения на основе порогового значения и алгоритм оптимального распределения также могут быть применены, но при использовании не трех, а четырех наборов индексов MS. Например, для алгоритма равномерного распределения MS могут быть разделены на четыре набора, S-S, причем сообщение m HARQ-MAP обслуживает MS с набором Sm индексов, где m=1, 2, 3, 4. Аналогичным образом, для алгоритма распределения на основе порогового значения, три пороговых значения (Т1, Т2 и Т3) могут быть использованы для выполнения сравнений CINR для разделения MS на четыре набора. Для алгоритма оптимального распределения задача минимизации ресурсов может быть решена для трех значений (Х1, Х2 и Х3), которые разделяют N MS на четыре отдельные группы.
Различные операции способов, описанных выше, могут быть выполнены посредством различных аппаратных средств, и/или программного компонента (компонентов), и/или модуля (модулей), соответствующих блокам типа «средство плюс функция», проиллюстрированным на чертежах. В общем, в случае со способами, проиллюстрированными на чертежах, имеющих соответствующие аналоги чертежей с блоками типа «средство плюс функция», функциональные блоки соответствуют блокам типа «средство плюс функция» с аналогичной нумерацией. Например, блоки 502-508, проиллюстрированные на фиг.5, соответствуют блокам 502А-508А типа «средство плюс функция», проиллюстрированным на фиг.5А. Блоки 802-808, проиллюстрированные на фиг.8, соответствуют блокам 802А-808А типа «средство плюс функция», проиллюстрированным на фиг.8А.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с настоящим раскрытием, могут быть осуществлены или выполнены с помощью процессора общего назначения, цифрового сигнального процессора (DSP), специализированной интегральной микросхемы (ASIC), программируемой вентильной матрицы (FPGA) или другого программируемого логического устройства (PLD), дискретной вентильной или транзисторной логики, дискретных аппаратных компонентов или любой комбинации вышеперечисленного, спроектированной для выполнения функций, описанных в данном документе. Процессором общего назначения может быть микропроцессор, однако, альтернативно, упомянутым процессором может быть серийно выпускаемый процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть осуществлен в виде комбинации вычислительных устройств, например в виде комбинации DSP и микроконтроллера, множества микропроцессоров, одного или более микропроцессоров в сочетании с ядром DSP или в виде любой другой конфигурации.
Этапы способа или алгоритма, описанного в связи с настоящим раскрытием, могут быть осуществлены непосредственно в аппаратном обеспечении, программном обеспечении, исполняемом процессором, или в комбинации из этих двух элементов. Программное обеспечение может находиться на носителе данных любого типа, известном в уровне техники. Некоторые примеры носителей данных, которые могут быть использованы, включают в себя оперативную память (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), флэш-память, память EPROM, память типа EEPROM, регистры, жесткий диск, съемный диск, CD-ROM и так далее. Модуль программного обеспечения может содержать одну команду или множество команд и может быть распределен по нескольким различным кодовым сегментам среди различных программ или по множеству носителей данных. Носитель данных может быть соединен с процессором таким образом, что процессор может считывать информацию с упомянутого носителя данных и записывать информацию на упомянутый носитель данных. В качестве альтернативы, носитель данных может быть интегрирован в процессор.
Способы, описанные в данном документе, включают в себя один или более этапов или действий для осуществления описанного способа. Этапы способа и/или действия могут быть взаимно заменены одно другим без отклонения от объема притязаний. Другими словами, если не задан конкретный порядок этапов или действий, то порядок и/или использование конкретных этапов и/или действий могут быть подвергнуты изменению без отклонения от объема притязаний.
Описанные функции могут быть осуществлены в аппаратном обеспечении, программном обеспечении, встроенном программном обеспечении или любой комбинации вышеперечисленного. В случае осуществления в программном обеспечении функции могут быть сохранены в виде команд одного или более наборов команд на машиночитаемом носителе данных или носителе данных. Носителем данных может быть любой доступный носитель, к которому может осуществить доступ компьютер или одно или более обрабатывающих устройств. В качестве примера, но не ограничиваясь этим, такой машиночитаемый носитель данных может включать в себя RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM или другое хранилище на основе оптического диска, хранилище на основе магнитного диска или другое магнитное хранилище или любой другой носитель, который может быть использован для переноски и хранения требуемого программного кода в форме команд или структур данных и к которому может быть осуществлен доступ посредством компьютера.
Используемые в данном документе обозначения disk (диск) и disc (диск) включают в себя компакт-диск (CD), лазерный диск (disc), оптический диск (disc), цифровой универсальный диск (DVD), гибкий диск, диск (disc) типа Blue-ray, причем диски, упоминаемые как disk, обычно воспроизводят данные магнитным способом, в то время как диски, упоминаемые как disc, воспроизводят данные оптическим способом с помощью лазера.
Программное обеспечение или команды также могут быть переданы посредством среды передачи. Например, если программное обеспечение передается с веб-сайта, сервера или другого удаленного источника с использованием коаксиального кабеля, оптического кабеля, витой пары, цифровой абонентской линии связи (DSL) или беспроводных технологий, таких как инфракрасная связь, радиосвязь и микроволновая связь, то коаксиальный кабель, оптический кабель, витая пара, цифровая абонентская линия связи (DSL) или беспроводные технологии, такие как инфракрасная связь, радиосвязь и микроволновая связь, включаются в определение среды передачи.
Дополнительно, следует понимать, что модули и/или соответствующие средства для выполнения способов и методик, описанных в данном документе, могут быть загружены или получены каким-либо иным образом посредством применяемых пользовательского терминала и/или базовой станции. Например, такое устройство может быть соединено с сервером для того, чтобы способствовать передаче средства для выполнения способов, описанных в данном документе. Альтернативно, различные способы, описанные в данном документе, могут быть обеспечены посредством средств хранения (например, RAM, ROM, физический носитель данных, такой как компакт-диск (CD) или гибкий диск, и так далее) таким образом, что пользовательский терминал и/или базовая станция могут получать различные способы при соединении носителя данных с упомянутым устройством или при предоставлении носителя данных в упомянутое устройство. Кроме того, для обеспечения в устройстве способов и методик, описанных в данном документе, могут быть использованы любые другие подходящие методики.
Следует понимать, что пункты формулы изобретения не ограничиваются точными конфигурациями и компонентами, проиллюстрированными выше. Различные модификации, изменения и варианты могут быть выполнены в отношении компоновки, функционирования и подробностей способов и устройств, описанных выше, без отклонения от объема притязаний.