СПОСОБ СООБЩЕНИЯ О ЗАПАСЕ МОЩНОСТИ

Область техники изобретения

Изобретение относится к области беспроводной связи. Более конкретно, настоящее изобретение относится к управлению мощностью.

Уровень техники

Отрасль передачи данных находится в процессе разработки нового поколения гибких и умеренных по стоимости средств связи, которые содержат высокоскоростной доступ и, в то же время, поддерживают также широкополосное обслуживание. Многочисленные признаки систем мобильной связи третьего поколения (3G) уже были установлены, но многие другие признаки все же еще нуждаются в совершенствовании. Проект Партнерства Третьего поколения (3GPP) был центральным в этих событиях.

Одной из систем в рамках мобильной связи третьего поколения является Универсальная система мобильной связи (UMTS), которая передает голосовую информацию, данные, мультимедийную информацию и широкополосную информацию как стационарным, так и мобильным клиентам. UMTS разработана таким образом, чтобы обеспечивать в себе как повышенную пропускную способность системы, так и поддержку передачи данных. Эффективное использование спектра электромагнитных волн жизненно важно для UMTS. Известно, что эффективность использования спектра может быть достигнута, используя схемы дуплексной связи с частотным разделением каналов (FDD) или дуплексной связи с временным разделением каналов (TDD). Дуплексная связь с пространственным разделением каналов (SDD) является третьим способом дуплексной передачи, используемым для беспроводной связи.

Как можно видеть на фиг.1, архитектура UMTS состоит из оборудования 102 пользователя (UE), наземной сети 104 радиодоступа к UMTS (UTRAN) и базовой сети 126 (CN). Радиоинтерфейс между UTRAN и UE называют Uu и интерфейс между UTRAN и базовой сетью называют Iu.

Высокоскоростной пакетный доступ в нисходящей линии связи (HSDPA) и высокоскоростной пакетный доступ в восходящей линии связи (HSUPA) являются дальнейшими развитиями протоколов мобильной телефонной связи 3-го поколения в семействе высокоскоростного мобильного доступа (HSPA). Они обеспечивают плавный эволюционный путь развития для сетей на основе UMTS, позволяя иметь более высокие скорости передачи данных.

Усовершенствованная сеть UTRAN (EUTRAN) является более поздним проектом, чем HSPA, и предназначена продвинуть проект 3G еще дальше в будущее. EUTRAN спроектирована так, чтобы улучшить стандарт мобильной телефонной связи UMTS и справиться с различными ожидаемыми требованиями. EUTRAN часто обозначают термином Long Term Evolution (LTE) (долгосрочная эволюция) и также связывают с терминами, подобными System Architecture Evolution (SAE) (системная эволюция архитектуры). Одной из целей EUTRAN является позволить всем системам, работающим по Интернет-протоколу (IP), эффективно передавать IP-данные. Система будет использовать только домен PS (с пакетной коммутацией) для речевого вызова и информационного вызова, то есть система будет содержать протокол речевой связи через Интернет, Voice Over Internet Protocol (VoIP).

Информацию о LTE можно найти в документе 3GPP TS 36.300 (V8.0.0, март 2007 г.), Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) - Overall description; Stage 2 (Release 8), который содержится здесь полностью посредством ссылки. UTRAN и EUTRAN будут теперь описаны с некоторыми дальнейшими подробностями, хотя следует понимать, что особенно E-UTRAN развивается со временем.

UTRAN состоит из ряда подсистем 128 радиосети (RNS), каждая из которых обладает географическим охватом некоторого количества ячеек 110 (C), как можно видеть на фиг.1. Интерфейс между подсистемами называют Iur. Каждая подсистема 128 радиосети (RNS) содержит контроллер 112 радиосети (RNC) и, по меньшей мере, один узел 114 (Node В), причем каждый узел В географически охватывает, по меньшей мере, одну ячейку 110. Как можно видеть на фиг.1, интерфейс между RNC 112 и узлом 114 В называют Iub, и Iub является скорее аппаратным интерфейсом, чем радиоинтерфейсом. Для любого узла 114 существует только один RNC 112. Узел 114 ответственен за радиопередачу к UE 102 и прием от UE 102 (антенны узла можно обычно видеть наверху башен или, предпочтительно, в менее видимых местах). RNC 112 обладает общим управлением логическими ресурсами каждого узла 114 в пределах RNS 128, и RNC 112 также ответственен за решения по переключению, которые влекут за собой переключение вызова с одной ячейки на другую или между радиоканалами в одной и той же ячейке.

В радиосетях UMTS UE с различным качеством обслуживания может поддерживать многочисленные приложения, работающие одновременно. На уровне MAC многочисленные логические каналы могут быть мультиплексированы в единый транспортный канал. Транспортный канал может определять, как трафик от логических каналов обрабатывается и посылается на физический уровень. Основной блок данных, обмен которыми производится между MAC и физическим уровнем, называют транспортным блоком (TB). Он состоит из протокольного блока данных (PDU) RLC и заголовка MAC. В течение промежутка времени, называемого интервалом времени передачи (TTI), несколько транспортных блоков и некоторые другие параметры передаются на физический уровень.

Вообще говоря, префиксная буква "E", заглавная или строчная, означает Long Term Evolution (LTE) (долгосрочная эволюция). E-UTRAN состоит из узлов eNB (узлы В E-UTRAN), обеспечивающих завершения протокола плоскости пользователя E-UTRA (RLC/MAC/PHY) и плоскости управления (RRC) в направлении UE. Узлы eNB сопрягаются с шлюзом доступа (aGW) через S1 и взаимосвязаны через X2.

Пример архитектуры E-UTRAN показан на фиг.2. Этот пример E-UTRAN состоит из узлов eNB, обеспечивающих завершения плоскости пользователя E-UTRA (RLC/MAC/PHY) и плоскости управления (RRC) в направлении UE. Узлы eNB соединяются посредством интерфейса S1 с EPC (развитое пакетное ядро), которое составлено из объектов управления мобильной связью (MME) и/или шлюзов, таких как шлюз доступа (aGW). Интерфейс S1 поддерживает отношения "многих со многими" между объектами MME и узлами eNB. Протокол конвергенции пакетных данных (PDCP) расположен в eNB.

В этом примере существует интерфейс X2 между узлами eNB, которые нуждаются в связи друг с другом. Для исключительных случаев (например, переключение внутри сети связи наземных мобильных объектов общего пользования, PLMN) мобильная связь между узлами LTE_ACTIVE поддерживается посредством изменения местоположения объекта MME через интерфейс S1.

Узел eNB может иметь функции ведущего, такие как управление радиоресурсами (радиоуправление однонаправленным каналом, радиоуправление доступом, управление соединениями мобильной связи, динамическое распределение ресурсов по UE как в восходящей, так и в нисходящей линиях связи), выбор объекта управления мобильной связи (MME) на приставке UE, планирование и передача пейджинговых сообщений (берущих начало от MME), планирование и передача широковещательной информации (берущей начало от MME или O&M) и измерение и конфигурация отчетности по измерениям для осуществления мобильной связи и планирования. MME может иметь функции ведущего, такие как: распространение пейджинговых сообщений по узлам eNB, управление безопасностью, сжатие и кодирование IP-заголовков потоков данных пользователей; завершение пакетов в U-плоскости по причинам пейджинга; переключение U-плоскости для поддержки мобильной связи UE, управление мобильной связью в незанятом состоянии, управление однонаправленным каналом System Architecture Evolution (SAE) и защита и шифрование целостности при передаче сигналов NAS.

При мобильной передаче данных существуют два основных типа управления мощностью - это разомкнутый контур и замкнутый контур. При управлении мощностью в разомкнутом контуре (OLPC) мобильный терминал измеряет принятую мощность пилот-сигнала, соответственно устанавливает плотность мощности передачи (PDS) согласно этому измеренному значению и основывается на мощности переданного пилот-сигнала, целевом значении отношения "сигнал (помеха)/шум", S(I)NR, и уровне помех (эти последние значения обычно широковещательно передаются базовой станцией). При управлении мощностью в замкнутом контуре измерения делаются на другом конце соединения, на базовой станции, и результаты затем отсылаются обратно на мобильный терминал так, чтобы мобильный терминал мог регулировать свою мощность передачи. Заметим, что термин "базовая станция" в этой заявке используется широко и может относиться к узлу В или узлу eNodeB или тому подобному.

Текущая тенденция в технике состоит в том, что управление мощностью в восходящей линии связи должно содержать: (i) механизм управления мощностью в разомкнутом контуре на терминале, а также (ii) варианты для узла eNode-В, чтобы посылать на терминал команды коррекции управления мощностью в замкнутом контуре. Настоящее изобретение решает проблемы, которые возникают с управлением мощностью в восходящей линии связи и с сопутствующей передачей сигналов от терминала к базовой станции (eNode-В), чтобы облегчить решения по эффективному управлению радиоресурсами в восходящей линии связи на узле eNode-В.

Для такой заданной схемы управления мощностью узлу eNode-В может быть неизвестен уровень мощности передачи, с которым работают различные терминалы. Эта информация важна для узла eNode-В, потому что это знание необходимо для оптимальных решений по управлению радиоресурсами, таким как распределение MCS (схема модуляции и кодирования) и ширины полосы передачи для различных терминалов. По этой причине в 3GPP прошло обсуждение, что терминалы должны иметь возможность предоставлять на узел eNode-B сообщения о запасе управления мощностью. Сообщение о запасе управления мощностью, в основном, обеспечивает меру того, насколько спектральная плотность мощности (PSD) терминала близка к максимальному предельному значению PSD. Максимальное значение PSD может быть получено из максимальной мощности передачи UE (обычно предполагается равной порядка 24 дБм) и минимальной ширины полосы (обычно 1 PRB).

К сожалению, 3GPP пока еще было не в состоянии найти удовлетворительные критерии для отправки сообщения о запасе управления мощностью от терминала пользователя на узел eNode-B. В восходящей линии (UL) связи LTE узел eNode-В принимает решения о планировании и управлении радиоресурсами, такими как выбор UE для передачи, распределение ширины полосы передачи для UE и (как упомянуто выше) выбор MCS, которые они должны использовать. Эти решения затем передаются на терминал(-ы) с помощью служебных сигналов (например, сообщение о предоставлении планирования UL). И для того, чтобы должным образом принять эти решения, узел eNode-В должен знать уровень мощности, с которым терминалы ведут передачи, или некоторую эквивалентную информацию, такую как информация о запасе мощности, поскольку из этой информации узел eNodeB определяет, какие MCS могут поддерживаться в будущем с планируемой частотой появления ошибочных блоков (BLER), что в противном случае было бы невозможно. Знание на узле eNode-В спектральной плотности мощности, используемой мобильными терминалами, особенно важно при выборе ширины полосы передачи (а не MCS). Отсутствие знания с высокой точностью PSD, используемой мобильным терминалом, при выборе MCS оказывает большое влияние только в случае медленного AMC (когда PSD "автоматически" увеличивается/уменьшается при изменении MCS).

Следовательно, сообщение о запасе мощности или некоторой эквивалентной информации необходимо. Однако сообщение о запасе для управления мощностью является компромиссом между непроизводительными издержками на передачу служебной информации по восходящей линии связи и улучшениями показателей, являющимся результатом наличия этой информации, легко доступной на узле eNode-В.

Проблематично иметь терминал, который периодически сообщает о запасе для управления мощностью с частотой, более высокой, чем регулировки фактической спектральной плотности (PSD) мощности терминала. Дополнительно, цель этих регулировок мощности на терминале, в основном, (частично или полностью) состоит в компенсации потерь в тракте (в том числе, за счет диаграммы направленности антенны, потери в тракте в зависимости от дальности и затенения) между узлом eNode-В и терминалом, и измерение потерь в тракте делается, основываясь на DL (например, канала пилот-сигнала DL). Даже если частота потенциальных регулировок на терминале высокая, но измеренные потери в тракте не меняются, передача служебных сигналов по UL будет являться тратой ресурсов; единственной проблемой для передачи сообщений в этом случае может быть то, что если команды управления мощностью в замкнутом контуре будут исходить от узла eNodeB, то некоторые из этих команд могут быть неправильно интерпретированы в UE. Тогда возникает проблема, что узел eNodeB не знает используемой мощности передачи. Проблема с командами управления мощностью, неправильно интерпретируемыми на мобильном терминале, является проблемой, только когда используются команды относительного управления мощностью в замкнутом контуре (что также является рабочим предположением в 3GPP).

В HSUPA запас по мощности на UE (UPH) является частью информации планирования (SI), которую передает UE как часть заголовка MAC-e. Если UE не выделены ресурсы для передачи запланированных данных, то информация планирования может передаваться периодически и/или на основе определенных событий для запуска (то есть, когда данные попадают в буфер). В противном случае поддерживается только периодическая передача сообщений.

Сущность изобретения

Хотя настоящее изобретение применимо в контексте E-UTRAN (LTE или 3.9G), его принципы не ограничиваются такой средой и помимо этого могут быть также применимы к различным другим, существующим и будущим системам беспроводной связи и технологиям доступа. Настоящее изобретение обеспечивает конкретные критерии сообщения, которые являются привлекательным компромиссом между непроизводственными издержками на передачу служебных сигналов и общими показателями восходящей линии связи для LTE. Сделаны выводы, что указанные ниже критерии запуска должны быть очень эффективны для посылки сообщения о запасе для управления мощностью в восходящей линии связи при оптимизации показателей восходящей линии связи и минимизации непроизводственных издержек на передачу служебных сигналов.

Первый критерий запуска состоит в том, что когда терминалом были приняты "n" коррекций мощности в замкнутом контуре (посланных от узла eNode-В), то запас для управления мощностью измеряется терминалом на следующих "m" интервалах времени передачи (TTI) и после этого сообщается узлу eNode-В. Причина этого первого критерия, как уже упоминалось выше, состоит в том, что команды в замкнутом контуре могут быть неправильно интерпретированы на терминале, и поэтому слежение за состоянием мощности на узле eNodeB должно привести к накоплению таких ошибок. Проблема с командами управления мощностью, неправильно интерпретируемыми на мобильном терминале, является проблемой только тогда, когда используются команды относительного управления мощностью в замкнутом контуре (что является также рабочим предположением в 3GPP).

Второй критерий запуска состоит в том, что после того как алгоритм управления мощностью в разомкнутом контуре терминала изменяет значение PSD, терминал будет измерять запас для управления мощностью в последующих "m" TTI и после этого сообщать о нем на узел eNode-В.

Третий критерий запуска состоит в том, что для дальнейшего ограничения передачи служебной информации о запасе для управления мощностью в восходящей линии связи терминал будет посылать новое сообщение о запасе для управления мощностью, только если время после последнего сообщения превышает "k" TTI.

И четвертый критерий запуска состоит в том, что вместо третьего критерия запуска другой вариант осуществления изобретения заключается в том, что терминал должен посылать новое сообщение о запасе для управления мощностью, только если абсолютная разность между текущим и самыми последними результатами измерения потерь в тракте выше заданного порога "p".

Три упомянутых выше величины "n", "m", "k" (или "p", если используется четвертый, а не третий критерий запуска) являются параметрами, которые конфигурируются узлом eNode-В. Для примера, эти параметры могут быть конфигурированы через передачу служебных сигналов RRC от узла eNode-В на терминал. Эти описанные критерии запуска могут быть объединены (например, используя логическую комбинацию "ИЛИ").

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - сеть UTRAN.

Фиг.2 - архитектура LTE.

Фиг.3 - блок-схема последовательности выполнения операций способа, соответствующего настоящему изобретению.

Фиг.4 - блок-схема системы, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Далее будет описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. Он должен просто проиллюстрировать один из способов осуществления изобретения, не ограничивая объем или охват того, что описано где-либо в другом месте в этой заявке. В этом предпочтительном варианте осуществления критерии сообщения осуществляются в терминале. Однако, протокол передачи служебных параметров "n", "m", "k" и/или "p" требует осуществления как на узле eNode-В, так и на терминале. Этот вариант осуществления изобретения обеспечивает привлекательный компромисс между непроизводственными издержками на передачу служебной информации и показателями.

Как видно на фиг.3, способ 300 может начинаться с регулирования на этапе 307 на базовой станции одного или более порогов "n", "m", "k" и/или "p" на оборудовании пользователя (UE) посредством передачи служебных сигналов на UE. В некоторой последующей по времени точке UE на этапе 315 определяет, что критерий запуска был удовлетворен, поскольку один из этих порогов был достигнут (или достигнута некоторая комбинация этих порогов). Это будет переключать UE на обеспечение на этапе 325 сообщения о запасе для управления мощностью в восходящей линии связи. Когда на этапе 335 это сообщение будет принято базовой станцией, базовая станция будет затем использовать это сообщение, чтобы на этапе 370 помочь предоставить на оборудование пользователя команду коррекции управления мощностью в замкнутом контуре.

Далее, на фиг.4 показана система 400, соответствующая варианту осуществления изобретения, содержащая элемент 492 сети и оборудование 405 пользователя. В элементе сети устройство 468 регулировки порога дает команду на приемопередатчик 454 послать сигнал регулировки порога на оборудование пользователя. В некоторой последующей точке устройство 413 запуска на оборудовании пользователя определяет, что порог достигнут, и поэтому дает команду на приемопередатчик 411 предоставить сообщение о запасе для управления мощностью элементу сети, который обрабатывает сообщение в устройстве 463 приема сообщений. Устройство 463 приема сообщений, таким образом, будет помогать элементу сети обеспечивать команду коррекции управления мощностью в замкнутом контуре для оборудования 405 пользователя.

Каждый из вариантов осуществления, описанных выше, может быть реализован, используя универсальную или специализированную компьютерную систему со стандартным программным обеспечением операционной системы, соответствующим описанному здесь способу. Программное обеспечение предназначено для управления работой конкретного аппаратного оборудования системы и должно быть совместимо с другими элементами системы и контроллерами ввода-вывода. Компьютерная система для этого варианта осуществления содержит процессор центрального процессора (CPU), содержащего единый процессор, многочисленные устройства обработки, способные работать параллельно, или CPU может быть распределен по одному или более процессорам в одном или более местах, например, у клиента и на сервере. Запоминающее устройство может содержать любой известный тип устройства хранения данных и/или носителя для передачи, в том числе магнитные носители, оптические носители, оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), кэш данных, объект данных и т.д. Кроме того, подобно CPU, запоминающее устройство может постоянно находиться в едином физическом месте, содержащем один или более типов устройств хранения данных, или быть распределено по множеству физических систем в различных формах.

Следует понимать, что приведенные здесь чертежи и сопровождающие комментирующие обсуждения наилучших вариантов осуществления не подразумевают, что они являются абсолютно строгими средствами осуществления рассматриваемых способа, системы, мобильного устройства, элемента сети и программного продукта. Специалист в данной области техники должен понимать, что этапы и сигналы в настоящей заявке представляют общие соотношения причины и следствия, которые не исключают промежуточных взаимодействий различных типов, и дополнительно должен понимать, что различные этапы и структуры, описанные в настоящей заявке, могут быть осуществлены с помощью множества других последовательностей и конфигураций, используя различные другие комбинации оборудования и программного обеспечения, которые нет необходимости конкретизировать здесь подробно.

Изобретение содержит множество концепций, которые могут быть кратко описаны, как указано ниже, в любом случае не ограничивая то, что будет заявлено в будущем в отношении этой предварительной заявки. Следует понимать, что приведенные далее концепции могут быть дополнительно объединены друг с другом любыми многочисленными зависимыми способами, не отступая от объема изобретения.