Сеть беспроводной связи с несколькими несущими и гибким многократным использованием дробной частоты
Предложена базовая станция для использования в сети беспроводной связи, выполненной с возможностью осуществления связи в соответствии с протоколом связи на нескольких несущих. Базовая станция осуществляет связь с абонентскими станциями, используя первый заранее определенный набор поднесущих. Если базовая станция определяет, что для связи с первой абонентской станцией никакие дополнительные поднесущие в первом заранее определенном наборе недоступны, базовая станция заимствует ресурсы поднесущих, выбирая первую поднесущую во втором заранее определенном наборе поднесущих, используемом первой соседней базовой станцией, и назначает первую поднесущую во втором заранее определенном наборе для связи с первой абонентской станцией. Техническим результатом является эффективное использование ресурсов спектра. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 9 ил.
Уровень техники
Мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) является способом передачи с множеством (несколькими) несущих(ми), в котором пользователь передает на множестве (нескольких) ортогональных частот(ах) (или поднесущих). Ортогональные поднесущие индивидуально модулируются и разносятся по частоте так, чтобы не создавать помех друг другу. Это обеспечивает высокую спектральную эффективность и невосприимчивость к эффектам многолучевого распространения. Система многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) назначает поднесущие разным пользователям, а не одному пользователю.
Как отмечено, общая полоса пропускания системы OFDM/OFDMA разделяется на ортогональные узкополосные частотные сегменты, называемые поднесущими. Количество поднесущих, N, равно размеру N блока быстрого преобразования Фурье/обратного быстрого преобразования Фурье (FFT/IFFT), используемого в системе. Количество поднесущих, используемых для передачи данных, может быть меньше, чем N, если поднесущие на краю частотного спектра резервируются в качестве защитных поднесущих. На защитных поднесущих никакая информация не передается.
В системе OFDM/OFDMA сегмент ресурса может быть определен как одна или более заранее определенных поднесущих, которые могут быть непрерывными или распределенными. Набор ресурсов затем может быть определен как один или более сегментов ресурса. На фиг.4 показан пример многократного (повторного) использования частоты в соответствии с обычным вариантом осуществления сети беспроводной связи OFDM/OFDMA. На фиг.4 показаны три соседние соты - сота A, сота B и сота C - сети беспроводной связи OFDM/OFDMA. При подходе с многократным использованием частот, применяемом в предшествующем уровне техники, набор ресурсов назначается соте на постоянной основе. Таким образом, соте А выделяется набор ресурсов A, соте B выделяется набор ресурсов B и соте C выделяется набор ресурсов C.
Схемы многократного использования постоянной частоты, используемые в предшествующем уровне техники, постоянно резервируют полосу частот для использования в данной соте. При использовании подхода с многократным использованием постоянной частоты зарезервированные ресурсы, которые не используются в данной соте в данное время, не могут использоваться другими сотами. Таким образом, неиспользуемые частотные сегменты в наборе ресурсов A не могут использоваться в соте C. Это является неэффективным использованием ресурсов спектра.
Поэтому существует необходимость в усовершенствованных беспроводных сетях OFDM и OFDMA, которые делают эффективным использование доступного спектра. В частности, существует необходимость в сетях с несколькими несущими, которые не ограничиваются схемами многократного использования постоянной частоты.
Сущность изобретения
В одном варианте осуществления изобретения базовая станция обеспечивается для использования в сети беспроводной связи, выполненной с возможностью осуществления связи в соответствии с протоколом связи на нескольких несущих. Базовая станция осуществляет связь с абонентскими станциями, используя первый заранее определенный набор поднесущих. Базовая станция выполнена с возможностью определения, доступны ли в первом заранее определенном наборе поднесущих дополнительные поднесущие для связи с первой абонентской станцией. В ответ на определение, что никакие дополнительные поднесущие недоступны в первом заранее определенном наборе, базовая станция выбирает первую поднесущую во втором заранее определенном наборе поднесущих, используемом первой соседней базовой станцией, и назначает первую поднесущую во втором заранее определенном наборе для связи с первой абонентской станцией.
Базовая станция назначает первую поднесущую во втором заранее определенном наборе для связи с первой абонентской станцией на основании определения, что первая абонентская станция находится вблизи от базовой станции (то есть имеет высокое отношение "сигнал/помеха плюс шум"). Базовая станция затем использует пониженную мощность передачи на первой поднесущей во втором заранее определенном наборе по сравнению с уровнем мощности, используемым на поднесущих в первом заранее определенном наборе поднесущих. Это минимизирует взаимные помехи с первой соседней базовой станцией.
Предпочтительно первая поднесущая во втором заранее определенном наборе выбирается базовой станцией в соответствии с определением, что первая поднесущая во втором заранее определенном наборе наименее вероятно является поднесущей из второго заранее определенного набора поднесущих, которая будет необходима первой соседней базовой станции.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения обеспечивается способ, предназначенный для использования на базовой станции беспроводной сети, в котором базовая станция осуществляет связь с абонентскими станциями, используя первый заранее определенный набор поднесущих. Способ содержит этапы, на которых определяют, доступны ли дополнительные поднесущие в первом заранее определенном наборе поднесущих для связи с первой абонентской станцией, в ответ на определение, что никакие дополнительные поднесущие недоступны в первом заранее определенном наборе, выбирают первую поднесущую во втором заранее определенном наборе поднесущих, используемом первой соседней базовой станцией, и назначают первую поднесущую во втором заранее определенном наборе для связи с первой абонентской станцией.
В одном варианте осуществления этап назначения первой поднесущей во втором заранее определенном наборе содержит подэтап, на котором определяют, что первая абонентская станция имеет высокое отношение "сигнал/помеха плюс шум". Способ дополнительно содержит этап, на котором передают на первой поднесущей во втором заранее определенном наборе при более низком уровне мощности, чем уровень мощности, который базовая станция использует для передачи на поднесущих в первом заранее определенном наборе поднесущих.
Прежде чем перейти к приведенному ниже разделу "Подробное описание изобретения", целесообразно сформулировать определения некоторых слов и словосочетаний, используемых в этом патентном документе: термины "включают в себя" и "содержат", а также их производные, означают содержание без ограничения; термин "или" является включающим, означая "и/или"; выражения "связанный с" и "связанный с этим", а также их производные, могут означать "включающий в себя", "включенный в", "соединенный с", "содержать", "содержаться в", "соединяться с" или "присоединяться к", "связываться с" или "быть связанным с", "иметь возможность связи с", "взаимодействовать с", "чередоваться", "совмещаться", "соседствовать с", "граничить с", "иметь", "иметь в собственности" или тому подобное; и термин "контроллер" означает любое устройство, систему или ее часть, которые управляют, по меньшей мере, одной операцией, такое устройство может быть реализовано как аппаратное средство, программно-аппаратное средство или программное средство, или некоторая комбинации, по меньшей мере, двух из них. Следует отметить, что функциональные возможности, связанные с любым конкретным контроллером, могут быть централизованными или распределенными как локально, так и дистанционно. Определения некоторых слов и выражений приводятся в тексте этого патентного документа, и специалисты в данной области техники должны понимать, что во многих, если не в большинстве случаев, такие определения применяются к предшествующим, а также к будущим использованиям определенных таким образом слов и выражений.
Краткое описание чертежей
Для более полного понимания настоящего описания изобретения и его преимуществ ссылка здесь делается на следующее далее описание в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых одни и те же цифры представляют одни и те же части:
Фиг.1 - пример беспроводной сети, которая осуществляет многократное использование дробной частоты в соответствии с принципами настоящего изобретения;
Фиг.2А - структурная схема тракта передачи в системе многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA);
Фиг.2B - структурная схема тракта приема в системе многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA);
Фиг.3A и 3B - распределение поднесущих для планирования выбора частот при их использовании несколькими пользователями и разнос частот в примере беспроводной сети;
Фиг.4 - пример многократного использования частот в соответствии с традиционным вариантом осуществления беспроводной сети OFDM/OFDMA;
Фиг.5 - гибкое многократное использование дробной частоты в соответствии с принципами настоящего изобретения;
Фиг.6 - гибкое многократное использование дробной частоты в соответствии с принципами настоящего изобретения;
Фиг.7 - гибкое многократное использование дробной частоты в соответствии с принципами настоящего изобретения;
Фиг.8 - блок-схема последовательности операций для выполнения способа, показывающая распределение ресурсов в примере базовой станции в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; и
Фиг.9 - блок-схема последовательности операций для выполнения способа, показывающая распределение ресурсов в примере базовой станции в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Фиг.1-9, обсуждаемые ниже, и различные варианты осуществления, использованные для описания принципов настоящего изобретения в настоящем патентном документе, служат только для иллюстрации и не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения. Специалисты в данной области техники поймут, что принципы настоящего изобретения могут быть осуществлены в любой должным образом организованной системе связи.
В последующих описаниях в целом будет принято, что передатчики и приемники работают в режиме OFDMA. Однако этот вариант осуществления не должен рассматриваться как ограничивающий объем изобретения. В альтернативных вариантах осуществления передатчики и приемники могут работать в режиме OFDM или другом режиме с несколькими несущими, не отступая от принципов изобретения.
Здесь раскрывается способ гибкого многократного использования дробной частоты. Частотные ресурсы могут заимствоваться у соседних сот в соответствии с заранее определенным на базовой станции правилом, которое минимизирует конфликты поднесущих между соседними сотами. В идеале относительно низкая мощность передачи используется на заимствованном ресурсе, и заимствованный ресурс используется только для хороших (то есть надежно принимаемых) абонентских станций в соте.
На фиг.1 показан пример беспроводной сети 100, которая реализует многократное использование дробной частоты в соответствии с принципами настоящего изобретения. В показанном варианте осуществления беспроводная сеть 100 содержит базовую станцию (BS) 101, базовую станцию (BS) 102, базовую станцию (BS) 103 и другие подобные базовые станции (не показаны). Базовая станция 101 осуществляет связь с базовой станцией 102 и базовой станцией 103. Базовая станция 101 также осуществляет связь с сетью 130 Интернет или подобной сетью, основанной на IP-протоколе (не показана).
Базовая станция 102 обеспечивает беспроводной широкополосный доступ (через базовую станцию 101) к Интернет 130 и к первому множеству абонентских станций в пределах зоны 120 охвата базовой станции 102. Первое множество абонентских станций содержит абонентскую станцию 111, которая может быть расположена в мелком предприятии (SB), абонентскую станция 112, которая может быть расположена на предприятии (E), абонентскую станцию 113, которая может быть расположена в пункте (HS) беспроводного доступа по стандарту Wi-Fi, абонентскую станцию 114, которая может быть расположена в первом месте (R) жительства, абонентскую станцию 115, которая может быть расположена во втором месте (R) жительства, и абонентскую станцию 116, которая может быть мобильным устройством (M), таким как сотовый телефон, беспроводной портативный компьютер, беспроводной электронный секретарь (PDA) или тому подобное.
Базовая станция 103 обеспечивает беспроводной широкополосный доступ (через базовую станцию 101) к Интернет 130 и ко второму множеству абонентских станций внутри зоны охвата 125 базовой станции 103. Второе множество абонентских станций содержит абонентскую станцию 115 и абонентскую станцию 116. В примере варианта осуществления базовые станции 101-103 могут связываться друг с другом и с абонентскими станциями 111-116, используя способы OFDM или OFDMA.
Базовая станция 101 может осуществлять связь с большим или меньшим числом базовых станций. Кроме того, хотя на фиг.1 показаны только шесть абонентских станций, понимается, что беспроводная сеть 100 может обеспечивать беспроводной широкополосный доступ к дополнительным абонентским станциям. Заметим, что абонентская станция 115 и абонентская станция 116 расположены на краях как зоны охвата 120, так и зоны охвата 125. Как абонентская станция 115, так и абонентская станция 116 осуществляют связь с базовой станцией 102 и базовой станцией 103, и можно сказать, что они работают в режиме "передачи обслуживания", известном специалистам в данной области техники.
Абонентские станции 111-116 могут иметь доступ к голосовым услугам, услугам передачи данных, видеоданных, видеоконференции и/или другим широкополосным услугам через Интернет 130. В примере варианта осуществления одна или более абонентских станций 111-116 могут быть связаны с пунктом доступа (AP) беспроводной локальной сети по стандарту Wi-Fi. Абонентская станция 116 может быть любым из множества мобильных устройств, в том числе портативным компьютером с возможностью работы в беспроводной сети, личным секретарем, ноутбуком, карманным устройством или другим устройством, способным работать в беспроводной сети. Абонентские станции 114 и 115 могут, например, быть персональным компьютером, способным работать в беспроводной сети, портативным компьютером, шлюзом или другим устройством.
На фиг.2A показана структурная схема тракта передачи в системе многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA). На фиг.2B показана структурная схема тракта приема в системе многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA). На фиг.2A и 2B тракт передачи системы OFDMA реализуется на базовой станции 102 (BS), а тракт приема системы OFDMA реализуется на абонентской станции 116 (SS) только для цели иллюстрации и объяснения. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что тракт приема системы OFDMA может быть также реализован на BS 102 и тракт передачи системы OFDMA может быть реализован на SS 116.
Тракт передачи на BS 102 содержит блок 205 кодирования и модуляции канала, блок 210 последовательно-параллельного преобразования (S-P), блок 215 обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT) размера N, блок 220 параллельно-последовательного преобразования (P-S), блок 225 добавления циклического префикса, преобразователь 230 с повышением частоты (UC) и основной контроллер и планировщик 235 (здесь и далее, просто основной контроллер 235). Тракт приема на SS 116 содержит преобразователь 255 с понижением частоты (DC), блок 260 удаления циклического префикса, блок 265 последовательно-параллельного преобразования (S-P), блок 270 быстрого преобразования Фурье (FFT) размера N, блок 275 параллельно-последовательного преобразования (P-S), блок 280 декодирования и демодуляции канала и основной контроллер 285.
По меньшей мере, некоторые из компонент, показанных на фиг.2A и 2B, могут быть реализованы в программном обеспечении, тогда как другие компоненты могут быть реализованы с помощью оборудования с изменяемой конфигурацией или путем сочетания программного обеспечения и оборудования и изменяемой конфигурацией. В частности, заметим, что блоки FFT и блоки IFFT, описанные в этом документе описания изобретения, могут быть реализованы в виде программных алгоритмов с изменяемой конфигурацией, где значение размера N может изменяться в соответствии с реализацией.
Кроме того, хотя настоящее описание направлено на вариант осуществления, который реализует быстрое преобразование Фурье и обратное быстрое преобразование Фурье, оно служит только для иллюстрации и не должно считаться ограничивающим объем изобретения. Следует принять во внимание, что в альтернативном варианте осуществления изобретения функции быстрого преобразования Фурье и функции обратного быстрого преобразования Фурье могут быть легко заменены функциями дискретного преобразования Фурье (DFT) и функциями обратного дискретного преобразования Фурье (IDFT) соответственно. Следует учесть, что для функций DFT и IDFT значение переменной N может быть любым целым числом (то есть 1, 2, 3, 4 и т.д.), в то время как для функций FFT и IFFT значение переменной N может быть любым целым числом, которое является степенью числа два (то есть 1, 2, 4, 8, 16 и т.д.).
На BS 102 блок кодирования и модуляции канала принимает набор информационных битов, применяет кодирование (например, турбокодирование) и модулирует (например, QPSK, QAM) входные биты, чтобы создать последовательность символов модуляции в частотной области. Блок 210 последовательно-параллельного преобразования преобразует (то есть демультиплексирует) последовательные модулированные символы в параллельные данные, чтобы создать N параллельных потоков символов, где N - размер IFFT/FFT, используемый на BS 102 и SS 116. Блок 215 IFFT размера N затем выполняет операцию IFFT на N параллельных потоках символов, чтобы создать выходные сигналы во временной области. Блок 220 параллельно-последовательного преобразования преобразует (то есть мультиплексирует) параллельные выходные символы во временной области, поступающие от блока 215 IFFT размера N, чтобы создать последовательный сигнал во временной области. Блок 225 добавления циклического префикса затем вставляет циклический префикс в сигнал во временной области. Наконец, преобразователь 230 с повышением частоты модулирует (то есть преобразует с повышением частоты) выходной сигнал блока 225 добавления циклического префикса в частоту радиосигнала для передачи по каналу беспроводной связи. Перед преобразованием в частоту радиосигнала сигнал может быть также отфильтрован в полосе пропускания группового спектра (в основной полосе частот) сигнала.
Переданный радиочастотный сигнал поступает на SS 116 после прохождения через беспроводной канал и выполнения операций, обратных тем, которые были выполнены на BS 102. Преобразователь 255 с понижением частоты преобразует с понижением частоты принятый сигнал в частоту группового спектра сигнала и удаляет циклический префикс 260, чтобы создать последовательный сигнал группового спектра во временной области. Блок 265 преобразования последовательного сигнала в параллельный преобразует сигнал группового спектра во временной области в параллельные сигналы во временной области. Блок 270 FFT размера N затем выполняет алгоритм FFT, чтобы создать N параллельных сигналов в частотной области. Блок 275 преобразования параллельного сигнала в последовательный преобразует параллельные сигналы в частотной области в последовательность модулированных символов данных. Блок 280 декодирования и демодуляции канала демодулирует и затем декодирует модулированные символы, чтобы восстановить первоначальный поток входных данных.
Компоненты тракта передачи и тракта приема, описанные здесь и показанные на фиг.2A и 2B, являются устройствами с изменяемой конфигурацией, которые могут перепрограммироваться и управляться основным контроллером 235 на BS 102 или основным контроллером 285 на SS 116. Таким образом, например, основной контроллер 235 может быть выполнен с возможностью создания конфигурации блока 205 модуляции таким образом, чтобы применяться к различным методам модуляции (например, BPSC, QPSK, QAM и т.д.). Точно также основной контроллер 285 может быть выполнен с возможностью создания подобным образом конфигурации блока 280 демодуляции. Основные контроллеры 235 и 285 также могут быть выполнены с возможностью изменения значения размера N.
Кроме того, основные контроллеры 235 и 285 могут быть выполнены с возможностью осуществления способов многократного использования дробной частоты, описанных здесь. Для примера, основной контроллер 235 может быть выполнен с возможностью изменения набора ресурсов (то есть сегментов ресурса или поднесущих), используемого BS 102, чтобы гибко распределять сегменты ресурса в соответствии с уровнями трафика. Таким образом, основной контроллер 235 может быть выполнен с возможностью приема, например, индикатора качества канала (CQI) или информации RSSI для SS 116 и других абонентских станций. Основной контроллер 235 дополнительно выполняется с возможностью выполнения операций способа, показанных на блок-схемах и описанных ниже, чтобы осуществлять многократное использование дробной частоты.
В звене связи использование канала многолучевого распространения приводит в результате к частотно-зависимому замиранию. Кроме того, в мобильной беспроводной среде использование канала также приводит к изменяющемуся во времени замиранию. Поэтому в беспроводной мобильной системе, использующей доступ на основе OFDM, общие характеристики системы и эффективность могут быть улучшены путем использования, в дополнение к планированию во временной области, многопользовательского планирования с выбором частот. В изменяющемся во времени частотно-избирательном канале мобильной связи также возможно улучшить надежность канала, распределяя и/или кодируя информацию по поднесущим.
На фиг.3А показано назначение поднесущих при частотно-избирательном многопользовательском планировании в примере беспроводной сети. На фиг.3B показано назначение поднесущих для разноса частот в примере беспроводной сети. При частотно-избирательном многопользовательском планировании постоянный набор поднесущих (заштрихованных на фиг.3A), потенциально подвергаемых замиранию в восходящем звене связи, назначается для передачи одной абонентской станции (например, SS 116). Общая ширина полосы делится на поддиапазоны, в которых группируются непрерывные поднесущие, как показано на фиг.3A, где поднесущие F1, F2, F3 и F4 (заштрихованы) сгруппированы в поддиапазон для передачи к SS 116 в режиме частотно-избирательного многопользовательского планирования. На фиг.3A поднесущие (или сегменты ресурса) F1, F2, F3 и F4 составляют набор ресурсов.
Однако при передаче с разносом частот назначенные поднесущие (заштрихованы на фиг.3B) предпочтительно распределяются равномерно по всему спектру, как в случае поднесущих F1, F5, F9 и F13. На фиг.3B поднесущие (или сегменты ресурса) F1, F5, F9 и F13 составляют набор ресурсов. Частотно-избирательное многопользовательское планирование обычно выгодно для пользователей с низкой мобильностью, для которых можно следить за качеством канала. Однако для высокомобильных устройств обычно за качеством канала следить не удается, особенно в дуплексной системе с частотным разделением каналов (FDD), где замирание между нисходящим и восходящим звеньями связи независимо из-за задержек обратной связи для качества канала. Таким образом, режим передачи с разносом частот является предпочтительным.
На фиг.5 показано гибкое многократное использование дробной частоты в соответствии с принципами настоящего изобретения. Полный спектр поднесущих сети 100 беспроводной связи разделен на множество сегментов. На фиг.5 используются три сегмента, но это только для примера. Могут также использоваться больше трех сегментов или меньше трех сегментов.
Тремя сегментами являются сегмент A, сегмент B и сегмент C. Сегмент А содержит множество наборов ресурсов, назначенных соте A, а именно наборы ресурсов A1, A2, A3, A4 и A5. Сегмент B содержит множество наборов ресурсов, назначенных соте B, а именно набор ресурсов B1, B2, B3, B4 и B5. Сегмент C содержит множество наборов ресурсов, назначенных соте C, а именно набор ресурсов C1, C2, C3, C4 и C5. Соты A, B и C, в целом, представляют любую из сот в сети 100 беспроводной связи, в том числе соты, связанные с базовыми станциями 101, 102 и 103. Соты A, B и C считаются соседними сотами.
Только для примера, в каждом сегменте используются пять наборов ресурсов. Могут также использоваться больше пяти наборов ресурсов или меньше пяти наборов ресурсов. Кроме того, количество наборов ресурсов, назначаемых различным сотам, может быть различным. Каждый из наборов ресурсов A1-A5, B1-B5, C1-C5 содержит один или более сегментов ресурсов, которые могут быть назначены абонентской станции, причем каждый сегмент ресурса содержит одну или более поднесущих. Для примера, набор ресурсов A1 может содержать 16 поднесущих (непрерывных или распределенных), которые могут быть назначены SS 116, набор ресурсов A2 может содержать 16 поднесущих (непрерывных или распределенных), которые могут быть назначены SS 115, набор ресурсов A3 может содержать 16 поднесущих (непрерывных или распределенных), которые могут быть назначены SS 111, и т.д.
Имеющиеся в наличии наборы ресурсов для данной соты (например, BS 102) назначаются или планируются основным контроллером 235 в соответствии с самым низким номером набора ресурсов и далее в порядке возрастания, как указано стрелкой 501, стрелкой 503 и стрелкой 505 на фиг.5. Например, в соте A наборы ресурсов распределяются в следующем порядке: A1, A2, A3, A4, A5, предполагая, что не станет доступен никакой набор ресурсов с более низким номером. Точно также в соте B наборы ресурсов распределяются в следующем порядке: B1, B2, B3, B4, B5, и в соте C наборы ресурсов распределяются в следующем порядке: C1, C2, C3, C4, C5.
Поскольку основной контроллер 235 всегда назначает доступный набор ресурсов, имеющий самый низкий номер, если первоначально используются наборы ресурсов A1, A2 и A3 и становится доступным набор ресурсов A2, то следующей абонентской станцией, которая должна планироваться, будет назначаться набор ресурсов A2, а не набор ресурсов A4. Таким образом, алгоритм планирования и назначения, раскрытый здесь, не является алгоритмом кругового обслуживания.
Если базовая станция исчерпала назначенные ей ресурсы, основной контроллер 235 может начать назначение ресурсов из наборов сегментов ресурсов, зарезервированных для других сот, в соответствии с заранее определенными правилами. В частности, основной контроллер 235 может назначать доступные наборы ресурсов, обычно зарезервированные для других сот, в соответствии с наивысшим номером набора ресурсов и в убывающем порядке назначения, как указано стрелкой 502, стрелкой 504 и стрелкой 506 на фиг.5.
Например, если сота А использовала свои наборы ресурсов, то соте А могут быть назначены ресурсы из набора соты B и соты C на альтернативной основе. В примере, показанном на фиг.5, после того, как ее собственные ресурсы исчерпаны, сота А назначает наборы ресурсов новым абонентским станциям в соте А в следующем порядке: B5, C5, B4, C4, B3, C3 и так далее, как указано стрелками 504 и 506. Точно также, если сота B исчерпала наборы ресурсов, то сота B назначает наборы ресурсов новым абонентским станциям в соте B в следующем порядке: A5, C5, A4, C4, A3, C3 и так далее, как указано стрелками 502 и 506.
Описанная выше стратегия назначения сегментов ресурса минимизирует вероятность использования несколькими сотами одних и тех же сегментов ресурса, когда система полностью не загружена. Поскольку каждая сота назначает первым набор ресурсов с самым низким номером набора ресурсов, то наборы ресурсов A1, B1 и C1 являются наборами ресурсов, которые наиболее вероятно должны использоваться сотами A, B и C соответственно. По той же самой причине наборы ресурсов A5, B5 и C5 являются наборами ресурсов, которые наименее вероятно будут использоваться сотами A, B и C соответственно. Поскольку заимствующие соты заимствуют наборы ресурсов, соответствующие наивысшему номеру набора ресурсов (то есть A5, B5, C5), заимствующие соты преимущественно заимствуют наборы ресурсов, которые наименее вероятно будут использоваться соседней (или дающей взаймы) сотой. Таким образом, алгоритм заимствования, раскрытый здесь, уменьшает взаимные помехи между соседними сотами.
На фиг.6 показано гибкое многократное использование дробной частоты в соответствии с принципами настоящего изобретения. Сота А использует все свои собственные наборы ресурсов, как указано штриховкой наборов ресурсов A1-A5, и заимствует два дополнительных набора ресурсов, как указано штриховкой наборов ресурсов B5 и C5. Сота B использует только два сегмента ресурса, как указано штриховкой наборов ресурсов B1 и B2, поскольку она не заимствует наборы ресурсов у соты А или соты C. Однако сота C загружена полностью. Таким образом, сота C использует все свои собственные наборы ресурсов и заимствует все наборы ресурсов соты А и соты B, как указано штриховкой наборов ресурсов A1-A5, B1-B5 и C1-C5.
На фиг.7 показано гибкое многократное использование дробной частоты в соответствии с принципами настоящего изобретения. На фиг.7 мощность передачи, используемая на наборах ресурсов, заимствованных у других сот, ниже, чем мощность передачи, используемая на назначенных наборах ресурсов, обычно назначенных заимствующей соте. Например, когда сота А заимствует наборы ресурсов B5 и C5 в соте B и соте C соответственно, базовая станция в соте А ведет передачу с более низким уровнем мощности на поднесущих в наборах ресурсов B5 и C5, как указано частичной штриховкой наборов ресурсов B5 и C5 на фиг.7. Точно также сота C ведет передачу на более низком уровне мощности на сегментах ресурсов A1-A5 и B1-B5, заимствованных у соты А и соты B.
В соответствии с принципами настоящего изобретения сегменты ресурса, заимствованные у других сот, предпочтительно назначаются надежным (то есть имеющим надежный прием) абонентским станциям в заимствующей соте. Для примера, на фиг.7 сота А назначает заимствованные наборы ресурсов B5 и C5 абонентским станциям, которые надежно принимают базовую станцию в соте A. Надежные абонентские станции обычно располагаются ближе к базовой станции и имеют более высокое отношение "сигнал/помеха плюс шум" (SINR).
Этот способ назначения и управления мощностью передачи позволяет базовой станции обслуживать абонентские станции с надежным приемом при пониженной мощности передачи на частотах заимствованного набора ресурсов. Пониженная мощность передачи на заимствованном наборе ресурсов также гарантирует более низкие взаимные помехи внутри соты. Таким образом, более низкая мощность передачи, используемая сотой А на поднесущих в заимствованных наборах ресурсов B5 и C5, создает меньшие помехи в наборе ресурсов B5 в соте B и в наборе ресурсов C5 в соте C.
Дополнительно, даже если сота не использует все наборы ресурсов, обычно назначенные соте, сота все еще может оставаться служить в качестве надежной абонентской станции с пониженной мощностью передачи. Таким образом, сота B может использовать полную мощность передачи на поднесущих в наборе ресурсов B2, чтобы обслуживать абонентскую станцию, имеющую низкое отношение SINR в базовой станции, и может использовать пониженную мощность передачи на поднесущих в наборе ресурсов B1, чтобы обслуживать абонентскую станцию, имеющую высокое отношение SINR на базовой станции.
На фиг.8 показана блок-схема 800 последовательности операций выполнения способа, которая поясняет назначение ресурсов на базовой станции (BS) 102 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. На блок-схеме 800 предполагается, что BS 102 является сотой А. Первоначально BS 102 выбирает новую абонентскую станцию (например, SS 116) для распределения сегментов ресурсов (то есть поднесущих) в соте А (этап 805 процесса). Затем BS 102 определяет, имеется ли в наличии, по меньшей мере, один набор ресурсов (то есть группа поднесущих) в соте А (этап 810 процесса).
Если в соте А сегменты ресурса доступны (например, набор ресурсов A1), то BS 102 назначает имеющиеся в наличии сегменты ресурса станции SS 116 (этап 815 процесса) и затем определяет, получают ли еще какие-либо абонентские станции доступ к BS 102 (этап 820 процесса). Если к BS 102 пытаются получить доступ еще какие-либо абонентские станции, процесс возвращается на этап 805. Если никакие другие абонентские станции не пытаются получить доступ к BS 102, то процесс останавливается.
Если сегменты ресурса недоступны в соте А (то есть NO (нет) на этапе 810), то BS 102 выбирает соседнюю соту (например, BS 101) для заимствования доступных сегментов ресурса (этап 825 процесса). BS 102 затем заимствует (т.e. выбирает для назначения) сегмент ресурса, имеющий наибольший номер набора ресурсов (индекс), который, вероятно, не будет использоваться в соседней соте и уже не используется (то есть заимствован) в соте А (этап 830 процесса).
BS 102 затем определяет, требуются ли для SS 116 еще сегменты ресурса (этап 835 процесса). Если для SS 116 необходимы еще сегменты ресурса, то BS 102 возвращается на этап 825 и выбирает другую соседнюю соту (например, BS 103) для заимствования. Этапы 825, 830 и 835 повторяются до тех пор, пока у соседних сот не будет заимствовано достаточное количество сегментов ресурса (то есть выбранных для назначения), чтобы удовлетворить SS 116. Когда SS 116 не нужны никакие дополнительные сегменты ресурса (то есть NO (нет) на этапе 835), BS 102 назначает для SS 116 заимствованные сегменты ресурса (этап 840 процесса).
BS 102 затем определяет, имеются ли еще абонентские станции, требующие доступа к BS 102 (этап 845 процесса). Если к BS 102 пытаются получить доступ еще абонентские станции, процесс возвращается на этап 805. Если никакие абонентские станции не пытаются получить доступ к BS 102, процесс останавливается. Заметим, что возможно, чтобы для SS 116 были назначены несколько сегментов ресурсов из общего фонда сегментов ресурсов, обычно назначаемых для BS 102, и несколько заимствованных сегментов ресурсов были назначены из соседней соты.
На фиг.9 показана блок-схема 900 последовательности выполнения операций способа, которая иллюстрирует назначение ресурсов на базовой станции (BS) 102 согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.9 ресурсы из соседней соты (заимодателя) выбираются случайным образом, а не по наивысшему номеру индекса, как объяснялось выше. Блок-схема 900 во многих отношениях подобна блок-схеме 800 последовательности выполнения операций способа. Первоначально BS 102 выбирает новую абонентскую станцию (например, SS 116), которой должны быть назначены сегменты ресурса (то есть поднесущие) в соте А (этап 905 процесса). Затем BS 102 определяет, имеется ли, по меньшей мере, один набор ресурсов (то есть группа поднесущих), доступный в соте А (этап 910 процесса).
Если сегменты ресурсов доступны в соте А (например, набор ресурсов A1), то BS 102 назначает имеющиеся в наличии сегменты ресурсов для станции SS 116 (этап 915 процесса) и затем определяет, требуют ли еще какие-либо абонентские станции доступа к BS 102 (этап 920 процесса). Если к BS 102 пытаются получить доступ еще какие-либо абонентские станции, процесс возвращается к этапу 905. Если никакие абонентские станции больше не пытаются получить доступ к BS 102, процесс останавливается.
Если в соте А нет доступных сегментов ресурсов (то есть NO (нет) на этапе 910), то BS 102 выбирает соседнюю соту (например, BS 101), чтобы заимствовать имеющиеся в наличии сегменты ресурсов (этап 925 процесса). Соседняя сота может быть выбрана случайным образом. BS 102 затем случайно выбирает для заимствования один или более сегмент ресурса, которые маловероятно будут использоваться в соседней соте и которые уже не используются (то есть заимствованы) в соте А (этап 930 процесса). BS 102 затем назначает для SS 116 выбранные сегменты ресурсов (этап 940 процесса).
BS 102 затем определяет, требуют ли еще какие-либо абонентские станции доступа к BS 102 (этап 945 процесса). Если к BS 102 пытаются получить доступ еще какие-либо абонентские станции, процесс возвращается к этапу 905. Если никакие абонентские станции больше не пытаются получить доступ к BS 102, процесс останавливается.
В преимущественном варианте осуществления изобретения выбор сегментов ресурсов, которые должны быть заимствованы у соседних сот, может быть основан на качестве канала, определенном опытным путем выбранными абонентскими станциями на выбранных сегментах ресурсов. Например, если SS 116 сообщает хорошие данные по CQI на наборе ресурсов B3 и C1, то сота А может заимствовать наборы ресурсов B3 и C1 для обслуживания SS 116, даже при том, что наборы ресурсов B3 и C1 могут не иметь наивысших номеров индексов наборов ресурсов для имеющихся в наличии наборов ресурсов в соседних сотах.
В еще одном варианте осуществления изобретения некоторые сегменты ресурсов могут эксклюзивно резервироваться для использования в соте. Зарезервированные сегменты ресурса могут резервироваться для обслуживания абонентских станций со слабым приемом, расположенных вблизи краев соты, таким образом избегая любых потенциальных конфликтов на этих сегментах ресурсов. Таким образом, например, наборы ресурсов A1, B1 и C1 могут быть эксклюзивно зарезервированы для использования в соте A, соте B и соте C соответственно. Такое размещение гарантирует высокое отношение SINR на зарезервированных сегментах ресурсов за счет пониженного уровня взаимных помех между сотами, поскольку эти наборы ресурсов не используются в соседних сотах. Хотя настоящее описание изобретения было описано со ссылкой на пример варианта осуществления, специалистам в данной области техники могут быть предложены различные изменения и модификации. Предполагается, что настоящее изобретение охватывает такие изменения и модификации, которые попадают в пределы объема прилагаемой формулы изобретения.
1. Базовая станция, предназначенная для использования в сети беспроводной связи, выполненной с возможностью осуществления связи в соответствии с протоколом связи на нескольких несущих, выполненная с возможностью осуществления связи с абонентскими станциями, используя первый заранее определенный набор поднесущих, причем базовая станция определяет, доступны ли дополнительные поднесущие в первом заранее определенном наборе поднесущих, для осуществления связи с первой абонентской станцией, и при этом базовая станция, в ответ на определение, что никакие дополнительные поднесущие недоступны в первом заранее определенном наборе, выбирает первую поднесущую во втором заранее определенном наборе поднесущих, используемом первой соседней базовой станцией, и назначает первую поднесущую во втором заранее определенном наборе для связи с первой абонентской станцией.
2. Базовая станция по п.1, причем базовая станция назначает первую поднесущую во втором заранее определенном наборе для осуществления связи с первой абонентской станцией на основании определения, что первая абонентская станция имеет высокое отношение "сигнал/помеха плюс шум".
3. Базовая станция по п.2, причем базовая станция передает на первой поднесущей во втором заранее определенном наборе при более низком уровне мощности, чем тот, на котором базовая станция передает на поднесущих в первом заранее определенном наборе поднесущих.
4. Базовая станция по п.1, причем первая поднесущая во втором заранее определенном наборе выбирается базовой станцией в соответствии с определением, что первая поднесущая во втором заранее определенном наборе является наименее вероятной поднесущей из второго заранее определенного набора поднесущих, которая будет использоваться первой соседней базовой станцией.
5. Базовая станция по п.1, причем первая поднесущая во втором заранее определенном наборе выбирается базовой станцией случайным образом.
6. Базовая станция по п.1, причем базовая станция в ответ на определение, что в первом заранее определенном наборе никакие дополнительные поднесущие недоступны, выбирает первую поднесущую в третьем заранее определенном наборе поднесущих, используемом второй соседней базовой станцией, и назначает первую поднесущую в третьем заранее определенном наборе для связи с первой абонентской станцией.
7. Базовая станция по п.6, причем первая поднесущая в третьем заранее определенном наборе выбирается базовой станцией в соответствии с определением, что первая поднесущая в третьем заранее определенном наборе является наименее вероятной поднесущей из третьего заранее определенного набора поднесущих, которая будет использоваться второй соседней базовой станцией.
8. Базовая станция по п.6, причем первая поднесущая в третьем заранее определенном наборе выбирается базовой станцией случайным образом.
9. Сеть беспроводной связи, содержащая множество базовых станций, каждая из которых осуществляет связь с абонентскими станциями в соответствии с протоколом связи на нескольких несущих, используя первый заранее определенный набор поднесущих, причем каждая базовая станция определяет, доступны ли дополнительные поднесущие в первом заранее определенном наборе поднесущих для связи с первой абонентской станцией, и при этом каждая базовая станция в ответ на результат определения, что никакие дополнительные поднесущие недоступны в первом заранее определенном наборе, выбирает первую поднесущую во втором заранее определенном наборе поднесущих, используемом первой соседней базовой станцией, и назначает первую поднесущую во втором заранее определенном наборе для связи с первой абонентской станцией.
10. Сеть беспроводной связи по п.9, в которой каждая базовая станция назначает первую поднесущую во втором заранее определенном наборе для связи с первой абонентской станцией на основании определения, что первая абонентская станция имеет высокое отношение "сигнал/помеха плюс шум".
11. Сеть беспроводной связи по п.10, в которой каждая базовая станция передает на первой поднесущей во втором заранее определенном наборе при более низком уровне мощности, чем тот, при котором каждая базовая станция передает на поднесущих в первом заранее определенном наборе поднесущих.
12. Сеть беспроводной связи по п.9, в которой первая поднесущая во втором заранее определенном наборе выбирается каждой базовой станцией в соответствии с определением, что первая поднесущая во втором заранее определенном наборе является наименее вероятной поднесущей из второго заранее определенного набора поднесущих, которая будут использоваться первой соседней базовой станцией.
13. Сеть беспроводной связи по п.9, в которой первая поднесущая во втором заранее определенном наборе выбирается каждой базовой станцией случайным образом.
14. Сеть беспроводной связи по п.9, в которой каждая базовая станция в ответ на определение, что никакие дополнительные поднесущие недоступны в первом заранее определенном наборе, выбирает первую поднесущую в третьем заранее определенном наборе поднесущих, используемом второй соседней базовой станцией, и назначает первую поднесущую в третьем заранее определенном наборе для связи с первой абонентской станцией.
15. Сеть беспроводной связи по п.14, в которой первая поднесущая в третьем заранее определенном наборе выбирается каждой базовой станцией в соответствии с определением, что первая поднесущая в третьем заранее определенном наборе является наименее вероятной поднесущей из третьего заранее определенного набора поднесущих, которая будет использоваться второй соседней базовой станцией.
16. Сеть беспроводной связи по п.14, в которой первая поднесущая в третьем заранее определенном наборе выбирается каждой базовой станцией случайным образом.
17. Способ, предназначенный для использования на базовой станции сети беспроводной связи, в котором базовая станция осуществляет связь с абонентскими станциями, используя первый заранее определенный набор поднесущих, содержащий этапы, на которых определяют, доступны ли дополнительные поднесущие в первом заранее определенном наборе поднесущих для связи с первой абонентской станцией;
выбирают, в ответ на определение, что никакие дополнительные поднесущие недоступны в первом заранее определенном наборе, первую поднесущую во втором заранее определенном наборе поднесущих, используемом первой соседней базовой станцией; и
назначают первую поднесущую во втором заранее определенном наборе для связи с первой абонентской станцией.
18. Способ по п.17, в котором этап назначения первой поднесущей во втором заранее определенном наборе содержит подэтап, на котором определяют, что первая абонентская станция имеет высокое отношение "сигнал/помеха плюс шум".
19. Способ по п.18, дополнительно содержащий этап, на котором передают на первой поднесущей во втором заранее определенном наборе на более низком уровне мощности, чем уровень мощности, который базовая станция использует для передачи на поднесущих в первом заранее определенном наборе поднесущих.
20. Способ по п.17, в котором этап выбора первой поднесущей во втором заранее определенном наборе содержит подэтап, на котором определяют, что первая поднесущая во втором заранее определенном наборе является наименее вероятной поднесущей из второго заранее определенного набора поднесущих, которая будет использоваться первой соседней базовой станцией.
21. Способ по п.17, в котором первая поднесущая во втором заранее определенном наборе выбирается базовой станцией случайным образом.
22. Способ по п.17, дополнительно содержащий этапы, на которых выбирают, в ответ на определение, что никакие дополнительные поднесущие недоступны в первом заранее определенном наборе, первую поднесущую в третьем заранее определенном наборе поднесущих, используемом второй соседней базовой станцией; и назначают первую поднесущую в третьем заранее определенном наборе для связи с первой абонентской станцией.
23. Способ по п.22, в котором этап выбора первой поднесущей в третьем заранее определенном наборе содержит подэтап, на котором определяют, что первая поднесущая в третьем заранее определенном наборе является наименее вероятной поднесущей из третьего заранее определенного набора поднесущих, которая будет использоваться второй соседней базовой станцией.
24. Способ по п.22, в котором первая поднесущая в третьем заранее определенном наборе выбирается базовой станцией случайным образом.
