Способ и система для осуществления одновременной двусторонней беспроводной связи между абонентской станцией и первой и второй базовыми станциями
Изобретение относится к связи между абонентской станцией с одной стороны и двумя базовыми станциями с другой стороны. Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик для базовых станций, особенно если самый сильный сигнал исходит от базовой станции, уже работающей на максимальной мощности передачи, или если происходят сильные радиопомехи внутри ячейки. Для этого сигнал, идущий от абонентской станции к двум базовым станциям, содержит пользовательские данные для связи с другим абонентом и данные базовой станции, которая включает в себя первые элементы данных, для селективной обработки в первой базовой станции, и вторые элементы данных селективной обработки во второй базовой станции. А мощностью сигналов, идущих от базовых станций и абонентской станции, регулируют как функцию упомянутых данных, причем мощностью первого и второго сигналов, передаваемых соответственно первой и второй базовыми станциями, управляют в виде функций первого и второго элемента данных соответственно. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение касается связи между абонентской станцией с одной стороны и первой и второй базовыми станциями с другой стороны, при которой абонентская станция одновременно находится в двусторонней беспроводной связи с первой и второй базовыми станциями. Более конкретно, изобретение можно применять для способа связи, включающего в себя этап передачи данных, на котором сигнал восходящей линии связи, включающий в себя как пользовательские данные для связи через базовые станции с другим пользователем, так и данные базовой станции для связи с первой и второй базовыми станциями, передают от абонентской станции на первую и вторую базовые станции.
Уровень техники
Способ связи этого вида применяется, например, для регулирования мощности в системе связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР, CDMA). Так называемые системы связи "3-его поколения", использующие МДКР, являются объектом международных стандартов, типа стандартов "ОППП 3П" (Общий протокол пакетной передачи 3-его поколения) (3GPP), которые разрабатываются и публикуются Европейским институтом стандартов в области телекоммуникаций ("ЕИСОТ") ("ETSI").
Модуляция МДКР представляет собой один из нескольких технических приемов, применяемых для облегчения связи, в которой участвуют многочисленные пользователи системы. Различные аспекты технологии МДКР описаны в книге Vijay K. Garg и др. "Применения МДКР и беспроводная/персональная связь", изданной Prentice Hill в 1997 г. Также известны другие технические приемы систем связи с множественным доступом, типа множественного доступа с временным разделением каналов (МДВР, TDMA) и множественного доступа с частотным разделением каналов (МДЧР, FDMA). Однако способы модуляции с расширением спектра МДКР имеют существенные преимущества по сравнению с другими способами модуляции для систем связи множественного доступа.
Пример такой системы МДКР можно найти в патенте США №5982760, выданном Tao Chen, под названием "Способ и устройство для адаптационного регулирования мощности в системах связи с обратной связью". В этом описании раскрыта стратегия, применяемая к передачам как мобильных станций, так и базовых станций, с регулированием переменных величин и соотношений мощности. Хотя такая система обеспечивает критерий регулирования и управления функционированием системы, стало очевидно, что полученные результаты не являются оптимальными. В частности, желательно иметь более гибкие и подробные данные, передаваемые на базовую станцию в сигнале восходящей линии связи.
В Международной заявке WO № 99/52226, Telefonaktiebolaget LM Ericsson, под названием "Регулирование мощности нисходящей линии связи в сотовой системе радиосвязи с мобильными объектами" описана система регулирования мощности, в которой качество сигнала, принимаемого от абонентской станции, используется для управления передаваемой мощностью нисходящей линии связи. Следовательно, на основании качества принимаемого сигнала восходящей линии связи и команд относительно регулирования мощности передачи, которые он сообщает, соответствующим образом адаптируется передаваемая мощность на вовлеченных базовых станциях. Однако эта методика не надежна, если условия распространения не являются аналогичными и в восходящей линии связи, и в нисходящей линии связи. К сожалению, в условиях городской среды, в которых многолучевое распространение является преобладающим, это допущение не всегда обосновано.
В Европейской заявке EP № 0940932, Lucent Technologies, Inc., под названием "Способ оптимизации уровней мощности прямой линии связи во время мягкой передачи обслуживания в беспроводной сети связи" предлагают в случае перегрузки одной базовой станции посылать индикатор перегрузки, и чтобы никакие команды увеличения мощности не обрабатывались любой из других базовых станций, являющихся членами активного набора. Затем это ограничение мощности применяется до тех пор, пока перегруженная базовая станция, которая запустила способ, не уберет индикацию перегрузки мощности. Этот способ дает преимущественное право стратегии равной мощности для качества обслуживания, обеспечиваемого для пользователей. Следовательно, отсутствие реакции на запросы увеличения мощности будет вести к телефонным соединениям низкого качества и даже теряемым вызовам в случае, если состояние перегрузки мощности длится слишком долго.
В Международной заявке WO № 99/00914, Samsung Electronics Co. Ltd, описана система связи МДКР, в которой мощность прямой (нисходящей) линии связи управляется мобильной станцией в состоянии передачи обслуживания, которое включает в себя передачу различных битов регулирования мощности в каждую базовую станцию для независимого регулирования мощности передачи каждой базовой станции. Если объединенная принимаемая мощность по прямой линии связи меньше, чем пороговое значение, мобильная станция устанавливает бит регулирования мощности базовой станции, соответствующий максимальному принимаемому уровню пилот-сигнала, для увеличения ее мощности по прямой линии связи, и устанавливает биты регулирования мощности всех других базовых станций так, чтобы снизить их мощность по прямой линии связи. Такая операция может приводить к проблемам эксплуатационных характеристик для базовых станций, особенно если самый сильный сигнал исходит от базовой станции, уже работающей на максимальной мощности передачи, или если происходят сильные радиопомехи внутри ячейки.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение предлагает способ связи между абонентской станцией с одной стороны и первой и второй базовыми станциями, как описано в прилагаемой формуле изобретения. Изобретение также касается базовой станции и абонентской станции для обеспечения связи посредством такого способа и как описано в прилагаемой формуле изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет схематическое изображение системы связи множественного доступа,
фиг.2 представляет схематическое изображение, иллюстрирующее мощности передачи базовых станций по нисходящей линии связи в прежнем предложении для способа управления мощностями передачи базовых станций по нисходящей линии связи в системе связи множественного доступа,
фиг.3 представляет схематическое изображение, иллюстрирующее мощности передачи базовых станций по нисходящей линии связи, в варианте осуществления способа связи множественного доступа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения,
фиг.4 представляет схематическое изображение, показывающее значения и синхронизацию команд регулирования мощности передачи, посылаемых абонентской станцией в системе связи множественного доступа,
фиг.5 представляет схематическое изображение, показывающее значения и синхронизацию команд регулирования мощности передачи, посылаемых абонентской станцией и обрабатываемых первой и второй базовыми станциями в первом варианте осуществления способа связи в соответствии с настоящим изобретением,
фиг.6 представляет схематическое изображение, показывающее синхронизацию команд регулирования мощности передачи, обрабатываемых первой и второй базовыми станциями в другом варианте осуществления способа связи в соответствии с настоящим изобретением, и
фиг.7 представляет схематическое изображение, показывающее значения и синхронизацию команд регулирования мощности передачи, посылаемых абонентской станцией и обрабатываемых первой и второй базовыми станциями еще в одном варианте осуществления способа связи в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Системы связи множественного доступа, показанные на фиг.1, фиг.2 и фиг.3, содержат первую базовую станцию 1 и вторую базовую станцию 2, которые осуществляют связь посредством радиосвязи с переносными, мобильными абонентскими станциями, одна из которых показана ссылочной позицией 3.
Система является системой МДКР, а абонентская станция 3 показана в позиции, в которой она одновременно поддерживает связь с каждой из этих двух базовых станций, иллюстрируемых ссылочными позициями 1 и 2. Эта ситуация существует исключительно когда абонентская станция 3 находится в ходе передачи обслуживания от ячейки одной базовой станции к ячейке другой базовой станции. Такая одновременная связь между абонентской станцией и больше чем одной базовой станцией особенно полезна для мобильной абонентской станции, когда она обеспечивает возможность так называемой "мягкой передачи обслуживания", при которой абонентская станция, покидая зону одной базовой станции и входя в зону второй базовой станции, устанавливает связь со второй базовой станцией, находясь одновременно на связи с первой базовой станцией, до отключения связи с первой базовой станцией, таким образом помогая сохранять качество линии радиосвязи и непрерывное обслуживание. Однако одновременная связь между абонентской станцией и больше чем одной базовой станцией также может быть полезна в случае обычных стационарных абонентских станций.
Система также включает в себя контроллер 4 сети радиосвязи, который связан с базовыми станциями, типа базовых станций 1 и 2, линиями связи, например кабелями, оптическим волокном или линиями микроволновой (СВЧ) связи. Контроллер 4 сети радиосвязи управляет различными функциями сети радиосвязи, типа коммутации и передачи обслуживания на мобильную станцию и от нее между соседними базовыми станциями, а также соединением вызовов с коммутируемой сетью общего пользования и Интернетом через центры коммутации мобильной связи (не показанные).
Способ осуществления связи включает в себя передачу сигналов 5 и 6 нисходящей линии связи от базовых станций 1 и 2 на мобильную станцию 3 и передачу сигнала 7 восходящей линии связи от мобильной станции 3 на базовые станции 1 и 2. Способ включает в себя регулирование мощности, в котором обратная связь получена на основании свойства каналов передачи между базовыми станциями 1, 2 и мобильной станцией 3, и используется для управления передаваемой мощностью. Принцип управления с обратной связью можно применять к принимаемому сигналу либо на мобильной станции, либо на базовой станции, с целью корректирования передаваемой мощности. Уровни передачи мощности как в нисходящей линии связи, так и в восходящей линии связи можно регулировать, но последующее описание ограничено регулированием мощности сигналов 5 и 6 нисходящей линии связи. Можно использовать несколько способов; принцип будет описан посредством примера в виде применения к регулированию мощности по замкнутому циклу (в схеме с обратной связью), согласованному со стандартами ОППП 3П ЕИСОТ, и в случае нисходящей линии связи. Регулирование мощности нисходящей линии связи выполняется благодаря командам регулирования мощности передачи ("РМП"), посылаемым мобильной станцией в виде данных базовой станции в сигнале 7 восходящей линии связи.
МДКР, по присущей ему природе представляющий собой широкополосный сигнал, предлагает форму частотного разнесения, посредством расширения энергии сигнала по широкой полосе частот. Поэтому, в любой момент, частотное избирательное замирание воздействует только на малую часть ширины полосы частот сигнала МДКР. Пространственное разнесение или разнесение трактов получают посредством обеспечения множества трактов сигналов по одновременным линиям связи от мобильного пользователя или мобильной станции через два или более узла сотовой связи. Кроме того, разнесение трактов может быть получено при использовании условия многолучевого распространения через обработку с расширением спектра, позволяя принимать и обрабатывать сигнал, прибывающий с различными задержками распространения, отдельно. Различные способы регулирования и управления работой системы связи требуют передачи данных базовой станции из абонентской станции на базовую станцию. В частности, регулирование мощности является важным фактором в успешной реализации систем связи множественного доступа, и особенно МДКР: чтобы оптимизировать использование нагрузочной способности по мощности, не только мощность, принимаемая данной станцией, должна быть достаточной, но даже нагрузочная способность по мощности линии передачи базовых станций (нагрузочная способность по мощности "нисходящей линии связи") ограничена, и мощность, передаваемая на ближайшие станции и от них, должна быть сокращена по сравнению с более удаленными станциями.
Управление взаимным влиянием также является важным соображением, особенно для систем МДКР. И в восходящей линии связи, и в нисходящей линии связи мощности, передаваемые, соответственно, сигналами других абонентских станций и базовой станции, не предназначенными для данной абонентской станции, мешают полезным сигналам. Соответственно, чтобы гарантировать оптимизированное использование ресурсов радиосвязи, все уровни мощности, передаваемые абонентскими станциями в сигнале 7 восходящей линии связи, должны приниматься на базовой станции с минимальными уровнями мощности, дающими удовлетворительное качество приема, чтобы можно было слышать максимальное количество пользователей; точно так же, передаваемая мощность от любой базовой станции на данную абонентскую станцию должна быть установлена на минимальное значение, требуемое для надежной связи.
В этом случае мощность сигнала 5, 6 нисходящей линии связи, передаваемого от базовой станции 1, 2 обслуживания, принимается мобильной станцией 3, которая оценивает отношение несущей к радиопомехам ("C/I"), то есть отношение мощности принимаемого сигнала на несущий к мощности нежелательных сигналов, которые мешают полезному сигналу из-за их совместно используемого частотного спектра. Целью является обеспечить согласование для измеренного фактического значения C/I с целевым C/I, который зависит от обслуживания. Следовательно, в зависимости от качества принимаемого сигнала, измеряемого значением C/I, мобильная станция посылает команду регулирования мощности передачи, которая указывает, если мощность сигналов 5, 6 нисходящей линии связи, передаваемых на стороне базовой станции, должна быть увеличена (ниже целевого C/I) или уменьшена (выше целевого C/I). Периодичность этого способа основана на продолжительности кадра (обычно 10-15 мс). Когда алгоритм регулирования мощности достигает устойчивого состояния (то есть он сходится), мобильная станция обеспечивается надежной связью при минимальной стоимости в показателях ресурсов радиосвязи или мощности.
Когда мобильная станция 3 перемещается в переходную зону от одной ячейки к другой, качество сигналов, достигаемое с обеими базовыми станциями 1, 2, становится аналогичным. Действительно, в этой конкретной зоне, называемой активным набором, содержится перечень ячеек, у которых потери в тракте с мобильной станцией 3 не превышают пороговое значение, называемое границей мягкой передачи обслуживания. Как правило, эту границу мягкой передачи обслуживания выбирают равной 3 дБ. Обычно количество базовых станций 1, 2, участвующих в мягкой передаче обслуживания, ограничено, и выбираются только лучшие базовые станции в отношении потерь в трактах.
Во время мягкой передачи обслуживания мобильная станция 3 передает сигнал 7 восходящей линии связи на ее текущую базовую станцию 1, 2, который идеально воспринимается и обрабатывается всеми базовыми станциями. Кроме того, информация, предназначенная для мобильной станции 3, передается от всех базовых станций 1, 2, вовлеченных в способ.
Когда мобильная станция 3 одновременно поддерживает связь более чем с одной базовой станцией 1, 2, в частности когда она находится в режиме мягкой передачи обслуживания более чем с одной базовой станцией 1, 2, как показано на фиг.1 и фиг.2, каждая нисходящая линия связи 5, 6 должна обеспечивать регулирование мощности.
Возможно для всех линий связи, принимаемых на мобильной станции 3, подлежащих объединению, рассматриваемое в целом отношение C/I оценивать по сравнению с целевым C/I, и общую команду регулирования мощности передачи посылать базовым станциям 1, 2, вовлеченным в способ мягкой передачи обслуживания, чтобы корректировать передаваемые мощности на всех базовых станциях 1, 2, соответственно. Эти команды определяются на основании отношения сигнала к радиопомехам, измеренным на мобильной станции 3. Как упомянуто выше, те же самые полезные данные передаются с каждой из базовых станций 1 и 2 из активного набора. В результате такое же количество сигналов 5, 6 нисходящей линии связи должно быть принято и декодировано на мобильной станции. Тогда возможно их объединять и вычислять объединенное отношение несущей к радиопомехам, которое в конце концов сравнивается с целевым C/I. Если фактическое C/I ниже целевого значения, команда регулирования мощности передачи передает запрос о дополнительной мощности. Напротив, если целевое C/I выше, чем фактическое объединенное значение, команда регулирования мощности передачи передает сообщение о необходимости более низкой мощности передачи.
В известных системах, иллюстрируемых на фиг.2, для двух вовлеченных базовых станций 1, 2 регулирование мощности вычисляется на основании следующего уравнения:
Уравнение 1
где
C1 и C2 - принимаемая мощность в первом и втором сигналах 5 и 6, соответственно, нисходящей линии связи.
I1 и I2 - уровни радиопомех, испытываемых в первой и второй нисходящей линиях связи.
(C/I)target - целевое отношение, которое следует достигнуть, чтобы иметь надежную линию связи, и которое зависит от обслуживания.
γ - поправка мощности, применяемая к нисходящим линиям связи.
Так, в этом известном способе одна и та же поправка мощности применяется к обеим линиям связи, не принимая во внимание какие-либо другие факторы кроме промежутка между рассматриваемым в целом испытываемым C/I и (C/I)target.
Когда команда регулирования мощности передачи восходящей линии связи надежно принята, все базовые станции корректируют свою передаваемую мощность строго аналогичным образом. Однако, когда сигнал 7 восходящей линии связи на одной из базовых станций 1 или 2 должным образом не декодирован, мощности сигналов 5 и 6 нисходящей линии связи, передаваемых базовыми станциями 1 и 2, отклоняются от оптимальных значений, и целевое отношение C/I не достигается.
Даже когда механизм обратной связи работает надлежащим образом, уменьшение нагрузочной способности по мощности линии связи все еще неизбежно наблюдается из-за дополнительной мощности, требуемой для мобильных устройств, находящихся в режиме мягкой передачи обслуживания, поскольку рассматриваемая в целом мощность, необходимая пользователю при мягкой передаче обслуживания, больше, чем мощность, необходимая при работе не в режиме мягкой передачи обслуживания.
Кроме того, как иллюстрируется на фиг.2, в этом известном способе базовые станции 1 и 2, вовлеченные в мягкую передачу обслуживания с данной абонентской станцией 3, могут быть загружены несопоставимо. В частности, с целью иллюстрации, мощность 8 нисходящей линии связи, распределенная текущим пользователям на базовой станции 1, показана на фиг.2 как существенно меньшая, чем мощность 11 нисходящей линии связи, распределенная текущим пользователям на базовой станции 2, и обе они меньше, чем их нагрузочная способность 14 по мощности передачи. Сигнал 7 восходящей линии связи, передаваемый на обе базовые станции, содержит одну и ту же команду регулирования мощности передачи, соответствующую дополнительной мощности 9 передачи, обеспечиваемой базовой станцией 1, с располагаемой неиспользованной нагрузочной способностью 10 по мощности передачи. Однако базовая станция 2 становится перегруженной и не может обеспечивать всю дополнительную добавочную мощность передачи команды, поставляя только меньшее количество 12 из дополнительной мощности передачи и оставляя остальную часть 13 команды неудовлетворенной. В этой ситуации возникает серьезная проблема, когда одна из вовлеченных в способ базовых станций 1, 2 не может передать какую-либо дополнительную мощность, потому что требуемый дополнительный уровень мощности превышает разность между ее текущим потреблением 8, 11 и ее рассматриваемой в целом располагаемой нагрузочной способностью 14. В таком случае, поскольку в известном способе регулирования мощности ошибочно предполагается, что все вовлеченные базовые станции 1, 2 могут реагировать на команду регулирования мощности передачи, в мобильной станции 3 целевое C/I не достигается. Таким образом, мобильная станция 3 продолжает запрашивать еще больше дополнительной мощности, все еще полагая, что запрос может быть выполнен всеми базовыми станциями 1, 2, и регулирование мощности все дальше отходит от оптимального, с недостаточной мощностью, передаваемой от насыщенной базовой станции 2 на эту мобильную станцию 3, и чрезмерной мощностью, передаваемой на нее от другой, ненасыщенной базовой станции 1. Фактически отклонение от оптимального регулирования мощности может вести к насыщению предварительно ненасыщенной базовой станции или станций 1 из активного набора.
Однако в способе этого варианта осуществления настоящего изобретения данные базовой станции в сигнале 7 восходящей линии связи включают в себя разные элементы данных для различных базовых станций 1, 2, которые соответствующими базовыми станциями 1 и 2 выявляются и обрабатываются по-разному. В частности, что касается фиг.3, то там мощность сигнала 21 нисходящей линии связи для этой мобильной станции 3 от первой базовой станции 1 управляется как функция одного элемента данных, а мощность сигнала 22 нисходящей линии связи для этой мобильной станции 3 от второй базовой станции 2 управляется как функция другого элемента данных.
Этот способ дает возможность применять схему дифференцированного регулирования мощности, которая обеспечивает каждую абонентскую станцию 3 различными поправками мощности α и β в соответствующих линиях связи. Эти два параметра α и β регулирования вычисляются на основании полных передаваемых мощностей из этих двух ячеек и уровней радиопомех, испытываемых каждым пользователем при мягкой передаче обслуживания в каждой ячейке. Затем каждая базовая станция принимает свою собственную команду регулирования мощности и корректирует соответствующим образом свою передаваемую мощность для этого пользователя.
Для двух вовлеченных базовых станций 1, 2 корректировки мощности можно вычислить из следующего уравнения:
Уравнение 2
где
α - поправка мощности для применения в первой линии связи,
β - поправка мощности для применения по второй линии связи.
В соответствии с этим можно регулировать мощности сигналов 21 и 22 нисходящей линии связи, передаваемых базовыми станциями 1 и 2 в различные мобильные станции 3 таким образом, чтобы:
рассматриваемая в целом мощность, требуемая мобильной станцией 3 в режиме мягкой передачи обслуживания, была больше, чем для той же самой мобильной станции 3, находящейся не в режиме мягкой передачи обслуживания,
регулирование мощности в режиме мягкой передачи обслуживания выполнялось так, что корректировка мощности была дифференцированной между базовыми станциями 1 и 2, чтобы принимались во внимание соответствующие условия радиосвязи (в отношении доступной мощности на каждой базовой станции и испытываемых радиопомех),
между базовыми станциями 1 и 2, вовлеченными в мягкую передачу обслуживания, регулировалась нагрузка, если ситуация показывает, что одна из этих двух базовых станций 1, 2 нагружена больше, чем другая.
Образующаяся в результате ситуация показана на фиг.3. Как и в ситуации, показанной на фиг.2, мощность 15 нисходящей линии связи, распределенная текущим пользователям в базовой станции 1, показана с целью иллюстрации как существенно меньшая, чем мощность 18 нисходящей линии связи, распределенная текущим пользователям в базовой станции 2, и обе они меньше, чем их нагрузочная способность 14 по передаваемой мощности. Запрос 16 регулирования мощности передачи для первой базовой станции 1 отличается от запроса 19 регулирования мощности передачи для второй базовой станции 2. Соответственно, нагрузку на этих двух базовых станциях 1 и 2 можно отрегулировать и сбалансировать, мощность передачи сигнала 21 нисходящей линии связи от базовой станции 1 к мобильной станции 3 становится больше, чем мощность передачи сигнала 22 нисходящей линии связи от базовой станции 2, и, возможно, остается располагаемая неиспользованная нагрузочная способность 17 и 20 по мощности передачи на обеих базовых станциях 1 и 2.
Требуемое отношение принимаемых мощностей связи прямой (нисходящей) линии связи между двумя каналами связи R12 является следующим:
Уравнение 3
Объединяя уравнения 2 и 3, можно получить выражения для α и β:
Уравнение 4
Задаваемое уравнением 4 отношение R12 определяет требуемую разность между мощностями передачи для первого и второго сигналов 21 и 22 нисходящей линии связи на стороне приемного устройства (то есть в этом случае мобильной станции 3).
Для определения α и β задается рассогласование мощности R12 в соответствии с критериями оптимизации Opt_cr, определенными некоторыми ключевыми системными параметрами, которые представляют собой:
измеренные уровни радиопомех на мобильной станции 3,
полную излучаемую мощность на каждой базовой станции 1, 2,
разность потерь в тракте между 2 участками, поддерживающими вызов.
Возможны несколько параметров, включая, например, отдельное рассмотрение полной излучаемой мощности на базовых станциях, а затем уровней радиопомех. Следующее выражение, которое является комбинацией обоих, представляет собой хороший компромисс в отношении эффективности:
Уравнение 5
где
- BStotal1 и BStotal2 - полные передаваемые мощности в первой и второй нисходящих линиях связи соответственно,
- Path1 и Path2 - ослабление радиосигналов в первой и второй нисходящих линиях связи соответственно,
- (a, b, c) - весовые коэффициенты.
Сетевой оператор может экспериментально определять оптимальные весовые коэффициенты для конкретной ситуации. Однако моделирования эмпирически показали, что хорошая эффективность системы достигается при [a b c]=[1 1 2]. Результаты, представленные ниже, были получены с этой конфигурацией.
Эти критерии оптимизации затем связывают с отношением рассогласования мощности R12 (уравнение 3).
Следовательно, мы получим:
Уравнение 6
В случае [a b c]=[1 1 2],
Уравнение 7
Затем вычисляют параметры α и β, используя уравнения 4 и 7, и соответствующие поправки мощности используют для двух базовых станций 1 и 2. Эти поправки мощности учитывают нагрузку для каждой базовой станции 1, 2 в режиме мягкой передачи обслуживания с конкретной мобильной станцией 3, уровни помех, испытываемых в каждой вовлеченной ячейке, и ослабление радиосигналов.
Должно быть понятно, что эта схема обеспечивает приспосабливаемый к контексту принцип регулирования мощности, поскольку она не только принимает во внимание потребности пользователей, а скорее представляет собой контекстуальный адаптивный метод, обеспечивающий балансирование расхода мощности для мобильной станции 3 относительно более глобальных условий в сети, давая возможность лучшего управления нагрузкой системы.
Корректировки мощности выполняются с целью оптимизации управления макроресурсами радиосвязи так, чтобы результаты оценивались на макроуровне. Точнее, результаты касаются полной передаваемой мощности на базовой станции 1, 2 и рассматриваемой в целом эффективности системы. Влияние регулирования мощности в соответствии с вышеупомянутым вариантом осуществления настоящего изобретения на статистическое распределение всех мощностей базовой станции нисходящей линии связи, также как на усиления пропускной способности в присутствии несбалансированности нагрузки между ячейками, дает существенное усовершенствование в отношении улучшенного распределения ресурсов базовой станции, улучшая насыщение базовой станции в отношении передаваемой мощности, увеличивая максимальное количество абонентских станций, которые могут обрабатываться, и ослабляя снижение нагрузочной способности по мощности системы, когда абонентские станции вступают в режим мягкой передачи обслуживания в системе МДКР.
При практическом выполнении схемы в применении к системе в соответствии со стандартами универсальной системы мобильной связи (УСМС, VMTS), как показано уравнением 5, в обоих каналах связи измеряют или оценивают три параметра, чтобы определить критерии оптимизации, которые представляют собой:
- уровни помех принимаемых сигналов,
- отношение потерь в трактах, связанных с вовлеченными каналами связи,
- полную передаваемую мощность на базовых станциях 1, 2.
Хотя уровни помех на мобильной станции могут быть легко измерены, отношение потерь в трактах и полную мощность передачи на базовых станциях 1 и 2 нельзя измерить, но они должны быть выведены или оценены.
Благодаря системной информации, транслируемой в пределах ячейки по широкополосному каналу (ШПК, BCH), могут быть получены потери в тракте между мобильной станцией и базовой станцией. Действительно, мощность передачи основного общего канала пилот-сигнала (CPICH) (CPICH TX POWER) упоминается в системной информации, а точнее, в передаваемых блоках данных 6 и 7. Таким образом, пользовательскому оборудованию известна мощность передачи нисходящей линии связи основного канала CPICH, транслируемая в пределах окружающих ячеек.
К тому же стандарты ОППП 3П (3G TS 25.133 V3.2.0, Требования по поддержке управления ресурсами радиосвязи (ДРЧ) (дуплексная радиосвязь с частотным разделением каналов) и 3G TS 25.302 V3.5.0, Услуги, обеспечиваемые физическим уровнем) показывают, что пользователь может выполнять некоторые измерения в CPICH, то есть измерения принимаемой мощности сигнальных кодов (ПМСК) (RSCP) и радиопомех на мощности сигнальных кодов (РМСК) (ISCP).
В результате потери в трактах между мобильной станцией 3 и базовыми станциями 1 и 2 легко можно вычислить:
Path1=Primary_CPICH_TX_POWER1 - RSCP1 Уравнение 8
Path2=Primary_CPICH_TX_POWER2 - RSCP2, Уравнение 9
Последние параметры для вычисления представляют собой полную излучаемую мощность на базовых станциях 1 и 2. В настоящее время возможно отличать радиопомехи внутри ячейки от радиопомех между ячейками, но с высокими вычислительными затратами. Тогда полная излучаемая мощность на базовой станции получается посредством добавления к измеренным уровням радиопомех внутри ячейки значений потерь в трактах.
Другой более простой способ получения значений 
может заключаться в транслировании этих значений в пределах каждой ячейки. Это не предусмотрено в настоящих стандартах УСМС, но может быть легко предусмотрено в будущих версиях.
В результате и на основании стандартов УСМС все параметры, необходимые для стратегии дифференциального регулирования мощности, доступны, или их можно сделать доступными.
Существуют разнообразные способы передачи различных команд регулирования мощности на разные базовые станции. И методика мультиплексной передачи с кодовым разделением каналов, и методика мультиплексной передачи с разделением времени обеспечивают возможность передавать команды регулирования мощности передачи в сигнале 7 восходящей линии связи.
В первом варианте осуществления изобретения, совместимом с существующими стандартами УСМС, мобильная станция 3 использует один и тот же код скремблирования в данных базовой станции в сигнале восходящей линии связи для обеих базовых станций 1 и 2 так, чтобы обе базовые станции 1 и 2 одновременно принимали одни и те же команды. Код скремблирования является идентифицирующим кодом из набора, общего для базовых станций данного контроллера сети радиосвязи, и отличающимся от набора кодов скремблирования соседних контроллеров сети радиосвязи. Базовые станции данного контроллера сети радиосвязи используют этот набор кодов скремблирования для декодирования каналов связи мобильной станции.
Как показано на фиг.4, команды 23 регулирования мощности передачи посылаются в последовательностях или кадрах временных интервалов или интервалах времени в сигнале восходящей линии связи, в котором каждый кадр продолжается 10 мс (миллисекунд) и содержит 15 интервалов времени, соответствующих частоте регенерации регулирования мощности 1,5 кГц (килогерц). Команда в каждом интервале времени может принимать три различных значения: -1, 0 или +1, соответствующих случаям, в которых мобильной станции 3 в нисходящей линии связи требуется мощность на одну единицу больше, такая же мощность или мощность на одну единицу меньше. Базовая станция 1, 2 реагирует путем регулирования мощности передачи нисходящей линии связи для этой мобильной станции 3 посредством установленного шага для команды каждого интервала времени, в этом случае +1 dBm, 0 или -1 dBm (децибел относительно уровня 1 мВт). После нескольких итераций и при условии, что уровни мощности остаются в пределах ограничений 30 dBm от любой базовой станции 1, 2 к данной абонентской станции 3 и 43 dBm полной мощности передачи для каждой базовой станции 1 или 2, мобильная станция 3 может обеспечиваться удовлетворительной нисходящей линией связи, с мощностью нисходящей линии связи, являющейся ни недостаточной, ни чрезмерной. Случай, показанный на фиг.4, соответствует критическому случаю, когда мобильной станции 3 требуется значительно большая мощность нисходящей линии связи, и все 15 интервалов времени в командах 23 регулирования мощности передачи представляют собой команды увеличения мощности; обычно, на практике, бывает достаточно меньшее количество команд изменения мощности.
Чтобы дифференцировать команды передачи для различных базовых станций 1 и 2, с которыми мобильная станция 3 находится в одновременной связи, в этом варианте осуществления изобретения каждая последовательность временных интервалов 23 разделена на различные группы, которые отличаются друг от друга; все команды 23 передаются мобильной станцией 3 в данных базовой станции сигнала 7 восходящей линии связи на все базовые станции 1, 2, но каждая базовая станция обрабатывает команды селективно, реагируя только на команды в интервалах времени группы, распределенной для этой базовой станции. Следовательно, базовые станции 1, 2 применяют соответствующие маски 24, 25 к интервалам времени каждого кадра, реагируя только на выделенные интервалы времени, которые указывает их маска, и отбрасывая другие. В случае двух базовых станций 1 и 2, как показано на фиг.5, для соответствующих базовых станций используются чередующиеся интервалы времени каждого кадра, одна базовая станция 1 реагирует только на команды регулирования мощности передачи, которые попадают в каждую группу 26 интервалов времени с четными номерами, а другая базовая станция 2 реагирует только на команды в каждой группе 27 интервалов времени с нечетными номерами, как определяется соответствующими масками 24 и 25. Как показано на чертеже, в крайнем случае для одной базовой станции, 1, возможно принимать множество команд для увеличения мощности передачи в каждом кадре, тогда как другая базовая станция, 2, принимает в тех же самых кадрах команды поддерживать мощность передачи постоянной.
Практически предпочтительно, чтобы в ответ на сигнал от мобильной станции 3, который запускает процесс дифференцирования команд регулирования мощности передачи, контроллер 4 сети радиосвязи определял момент, когда команды регулирования мощности передачи должны быть дифференцированы, и затем назначал различные группы интервалов времени разным базовым станциям 1, 2, синхронизирующие сигналы посылались непосредственно базовым станциям по каналам управления, и соответствующая информация посылалась мобильным станциям 3 по выделенному каналу управляющей информации нисходящей линии связи.
Хотя этот вариант осуществления изобретения уже представляет существенное усовершенствование по сравнению с использованием идентичных команд регулирования мощности передачи для всех базовых станций 1, 2, связанных с данной мобильной станцией 3, вариант, иллюстрируемый на фиг.6, предлагает улучшение общей частоты регенерации регулирования мощности при обстоятельствах, когда скорость изменения мощности передачи, требуемая от одной базовой станции, отличается от требуемой скорости изменения другой базовой станции. Более конкретно, относительные количества интервалов времени в группах, распределенных соответствующим базовым станциям 1, 2, в каждом кадре 23 изменяются в виде функции относительных количеств данных базовой станции в командах регулирования мощности передачи для различных базовых станций. Соответственно, маски могут регулироваться динамически так, что базовая станция, мощность передачи которой должна быть быстрее отрегулирована, имеет маску, охватывающую большее количество интервалов времени в каждом кадре, чем базовая станция, нуждающаяся только в медленной или редкой корректировке. Эта разница в необходимых частотах регенерации регулирования мощности может происходить, например, когда одна базовая станция близка к насыщению в отношении ее полной нагрузочной способности по мощности передачи и поэтому не может увеличивать свою мощность передачи, какое-либо увеличение мощности, требуемое мобильной станцией, происходит от менее загруженной базовой станции.
На фиг.6 показана маска базовой станции 1, интервалы времени, на которые базовая станция 1 реагирует, показаны белым цветом (интервалы времени, на которые реагирует базовая станция 2, представляют собой другие интервалы времени, показанные на чертеже черным цветом). Как показано, если базовая станция 1 загружена гораздо меньше, чем базовая станция 2, регулирование соответствующих масок, как показано ссылочной позицией 28, таким образом, чтобы базовая станция 1 реагировала на значительно большее количество интервалов времени в каждом кадре, чем базовая станция 2, дает возможность базовой станции 1 реагировать быстрее на запрос изменения (увеличения или уменьшения) мощности передачи, более медленное время срабатывания базовой станции 2 не будет иметь таких больших последствий, поскольку ее нагрузочная способность для полезного изменения ее мощности передачи так или иначе ограничена.
Соответствующие распределения интервалов времени могут со временем изменяться, как показано на чертеже, на котором первоначально базовая станция 1 реагирует на тринадцать интервалов времени из пятнадцати, как показано ссылочной позицией 28, а базовая станция 2 контролирует только два интервала времени из пятнадцати. Впоследствии, как показано ссылочной позицией 29, поскольку нагрузки стали менее несбалансированными и скорость требуемого изменения мощности передачи от этих двух базовых станций становится более подобной, базовая станция 1 реагирует на восемь интервалов времени из пятнадцати, а базовая станция 2 контролирует пять интервалов времени из пятнадцати. Когда нагрузки этих двух базовых станций 1 и 2, а следовательно, количество данных регулирования мощности передачи, на которые эти две базовые станции должны реагировать, становятся аналогичными, эти две базовые станции 1 и 2 могут контролировать аналогичные количества интервалов времени, как показано ссылочной позицией 30, а когда количество данных регулирования мощности передачи, необходимое базовой станции 2, становится намного больше, чем для базовой станции 1, количество интервалов времени, распределенных базовой станцией 2, может стать намного больше, чем для базовой станции 1, как показано ссылочной позицией 31.
Эти методики селективной обработки различных элементов данных базовой станции в соответствующих базовых станциях 1, 2 с помощью единственного кода скремблирования восходящей линии связи совместимы с существующими стандартами регулирования мощности. Достаточно сообщить дополнительную информацию вовлеченным базовым станциям 1, 2, чтобы идентифицировать элементы данных, на которые они должны реагировать.
Информацию синхронизации интервалов времени можно определять на стороне базовой станции (например, с помощью контроллера 4 сети радиосвязи) и сообщать по нисходящей линии связи на мобильную станцию 3. Однако, если нагрузочная способность нисходящей линии связи более ограниченная, например, из-за доминирования трафика (потока обмена информации) нисходящей линии связи, может быть предпочтительным определять информацию синхронизации интервалов времени на стороне мобильной станции и передавать ее по восходящей линии связи на базовые станции 1, 2; это особенно может иметь место при ДРЧ (дуплексная связь с частотным разделением каналов) УСМС, где полосы пропускания восходящей и нисходящей линий связи подобны.
В случае, когда размеры маски переменные, количества интервалов времени, распределенных в каждом кадре для каждой базовой станции 1, 2, а следовательно, частоту регенерации команд регулирования мощности можно определять на стороне базовой станции и транслировать как дополнительное поле, внедренное в общий канал по всей ячейке.
В показанном на фиг.7 варианте осуществления изобретения, для разных базовых станций 32, 33, с которыми мобильная станция 34 находится в одновременной связи, используются различные коды скремблирования для восходящей линии связи. Это представляет собой отход от предложенных в настоящее время стандартов УСМС, поскольку рассматриваемая восходящая линия связи занята, хотя различные каналы нисходящей линии связи уже различаются таким образом. Соответствующие команды 35, 36 регулирования мощности передачи передаются параллельно на различные базовые станции 32, 33, которые реагируют на них селективно с полной частотой регенерации. Команды регулирования мощности передачи могут быть полностью независимыми друг от друга.
Мобильная станция 34 передает данные базовой станции одновременно с различными кодами скремблирования для соответствующих базовых станций 32, 33; в любом случае требуется, чтобы они были в пределах возможностей мобильной станции, чтобы она могла выполнять мягкую передачу обслуживания между двумя базовыми станциями, принадлежащими разным контроллерам сети радиосвязи.
Методы дифференцирования элементов данных базовой станции, подлежащих обработке различными базовыми станциями 1, 2 при помощи масок 24, 25, как описано со ссылкой на фиг.5 и фиг.6, и при помощи различных кодов скремблирования, как описано со ссылкой на фиг.7, не являются взаимоисключающими. Для сетевой стороны возможно обеспечить передачу указателя на мобильную станцию 3 и вовлеченные базовые станции 1, 2, который запускает использование маски (как на фиг.5 или фиг.6) или различных кодов скремблирования (как на фиг.7) в соответствии с обстоятельствами.
1. Способ связи между абонентской станцией (3, 34) с одной стороны и первой и второй базовыми станциями (1, 2; 32, 33) с другой стороны, в котором абонентская станция (3, 34) одновременно находится в двусторонней беспроводной связи с первой и второй базовыми станциями (1, 2; 32, 33), включающий в себя этап передачи данных, на котором сигнал (7) восходящей линии связи, содержащий пользовательские данные для связи с другим пользователем через базовые станции (1, 2; 32, 33) и данные базовой станции для связи с первой и второй базовыми станциями (1,2; 32, 33), передают от абонентской станции (3, 34) в первую и вторую базовые станции (1, 2; 32, 33), причем упомянутые данные базовой станции в упомянутом сигнале (7) восходящей линии связи включают в себя первые элементы данных (26; 35), которые селективно обрабатывают в первой базовой станции (1; 32), и вторые элементы данных (27; 36), которые селективно обрабатывают во второй базовой станции (2; 33), и этап регулирования мощности, на котором мощность первого сигнала (21) нисходящей линии связи, передаваемого первой базовой станцией (1; 32) в абонентскую станцию (3, 34), селективно регулируют в виде функции упомянутых первых элементов данных (26; 35), а мощность второго сигнала (22) нисходящей линии связи, передаваемого второй базовой станцией (2; 33) в абонентскую станцию (3, 34), селективно регулируют в виде функции упомянутых вторых элементов данных (27; 36), отличающийся тем, что первая и вторая требуемые поправки (α, β) к мощностям передачи упомянутых первого и второго сигналов (21, 22) нисходящей линии связи рассчитывают так, что они являются функцией соответствующих значений мощности (C1, С2) принимаемых первого и второго сигналов (21, 22) нисходящей линии связи и радиопомех (I1, I2) в них на абонентской станции (3, 34), требуемого относительного значения (R12) принимаемых первого и второго сигналов (21, 22) нисходящей линии связи на абонентской станции (3, 34), и целевого значения ((C/I)target) для полной мощности принимаемых первого и второго сигналов (21, 22) нисходящей линии связи и радиопомех в них.
2. Способ связи по п.1, отличающийся тем, что требуемое относительное значение (R12) принимаемых первого и второго сигналов (21, 22) нисходящей линии связи на абонентской станции (3, 34) рассчитывают, как функцию параметра, связанного с помехами от сигналов, принимаемых абонентской станцией (3, 34) от других абонентских станций.
3. Способ связи по п.1 или 2, отличающийся тем, что требуемое относительное значение (R12) принимаемых первого и второго сигналов (21, 22) нисходящей линии связи на абонентской станции (3, 34) рассчитывают, как функцию параметра, связанного с полными мощностями (BStotal1, BStotal2), передаваемыми первой и второй базовыми станциями (1, 2; 32, 33), причем требуемые поправки (α, β) рассчитывают так, чтобы снизить мощность передачи, требуемую от более загруженной базовой станции.
4. Способ связи по п.1 или 2, отличающийся тем, что требуемое относительное значение (R12) принимаемых первого и второго сигналов (21, 22) нисходящей линии связи на абонентской станции (3, 34) рассчитывают, как функцию параметра, связанного с ослаблениями трактов передачи упомянутых первого и второго сигналов нисходящей линии связи, принимаемых абонентской станцией (3, 34) от первой и второй базовых станций (1, 2; 32, 33).
5. Способ связи по п.4, отличающийся тем, что требуемое относительное значение (R12) принимаемых первого и второго сигналов (21, 22) нисходящей линии связи на абонентской станции (3, 34) рассчитывают со взвешиванием, приписанным упомянутому параметру, связанному с ослаблениями трактов передачи сигналов нисходящей линии связи, принимаемых абонентской станцией (3, 34), которое превышает взвешивание, приписанное другим параметрам упомянутых сигналов нисходящей линии связи.
6. Способ связи по п.1 или 2, отличающийся тем, что упомянутые данные базовой станции передают в последовательности временных интервалов (23) в упомянутом сигнале (7) восходящей линии связи, причем упомянутые первые элементы данных (26; 35) расположены в первой группе временных интервалов упомянутой последовательности, а упомянутые вторые элементы данных (27; 36) расположены во второй группе временных интервалов упомянутой последовательности (23).
7. Способ связи по п.6, отличающийся тем, что первая и вторая группы временных интервалов (26, 27) вставлены в промежутки между друг другом в последовательности временных интервалов (23).
8. Способ связи по п.6, отличающийся тем, что относительные количества временных интервалов первой и второй групп являются переменными в отношении относительных количеств данных базовой станции в упомянутых первых и вторых элементах данных, подлежащих обработке первой и второй базовыми станциями (1, 2) соответственно.
9. Способ связи по п.1 или 2, отличающийся тем, что упомянутые первые и вторые элементы данных (35, 36) связаны с соответствующими первым и вторым идентифицирующими кодами, а первая и вторая базовые станции (1, 2) селективно реагируют на упомянутые элементы данных в виде функции упомянутых идентифицирующих кодов.
10. Базовая станция для осуществления связи способом по п.1 или 2 и содержащая средство, селективно реагирующее на соответствующие одни из упомянутых первых и вторых элементов данных (26, 27; 35, 36) для регулирования мощностей передачи упомянутой базовой станции (1, 2).
11. Базовая станция по п.10 для осуществления связи способом по п.6, отличающаяся тем, что средство, селективно реагирующее на соответствующие одни из упомянутых первых и вторых элементов данных (26, 27; 35, 36), содержит средство, селективно реагирующее на элементы данных, расположенные в соответствующей одной из упомянутых групп упомянутых временных интервалов.
12. Абонентская станция для осуществления связи способом по п.1 или 2, содержащая средство для генерирования упомянутых первых и вторых элементов данных (26, 27; 35, 36) в виде функции упомянутых первой и второй требуемых поправок (α, β).
13. Абонентская станция по п.12, отличающаяся тем, что содержит средство для вычисления упомянутых первой и второй требуемых поправок (α, β).
