Результат интеллектуальной деятельности: УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОВМЕСТНОЙ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ ПЕРЕДАЧ В БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устройству и способу совместной диспетчеризации передач абонентских устройств. Изобретение является подходящим для использования в беспроводных сетях и, более конкретно, для использования в базовых станциях беспроводных сетей.

Уровень техники

В беспроводных сетях уделяется большое внимание диспетчеризации передач во временной и в частотной областях из абонентских устройств (UE) в базовые станции. Если UE находятся пространственно близко друг к другу и существует значительное перекрытие во времени и по частоте, с которым передачи по восходящей линии связи из UE отправляются в базовую станцию, между передачами UE возникают помехи. Эти помехи могут означать, что объем информации в расчете на пакет передачи из каждого UE, который может быть успешно декодирован, является небольшим (т.е. они, возможно, должны выбирать алфавит модуляции низшего порядка).

Традиционно, чтобы преодолевать этот недостаток, сети назначают каждому UE, передающему в базовую станцию, различный блок частотно-временных ресурсов, в котором можно передавать. Поскольку UE в соте теперь не создают помехи друг другу, каждое из них может передавать больше информации в расчете на пакет передачи (например, посредством выбора алфавита модуляции высшего порядка).

Тем не менее, назначение отдельных (неиспользуемых совместно) блоков частотно-временных ресурсов ограничивает ресурс, выделяемый пакету передачи UE, поскольку полный ресурс в беспроводной среде, в общем, справедливо совместно используется между пользователями.

Одна технология, которая используется для того, чтобы более эффективно использовать доступные ресурсы, заключает в себе совместную диспетчеризацию пар UE в идентичном блоке частотно-временных ресурсов. В этой технологии UE совместно диспетчеризуются только в том случае, когда сигналы из UE считаются в достаточной степени разделенными пространственно. Тем не менее, когда совместная диспетчеризация реализуется таким образом, остаточные помехи по-прежнему могут возникать в приемном устройстве, например, вследствие оставшегося перекрытия между сигналами UE, уменьшая объем информации в расчете на пакет передачи из каждого UE, который может быть успешно декодирован. Изобретение, описанное в данном документе, относится к технологиям для оптимального выбора UE для совместной передачи, так что все оставшиеся остаточные помехи минимизируются.

Сущность изобретения

Согласно аспекту изобретения предусмотрен способ выбора абонентских устройств для совместной диспетчеризации в беспроводной сети, причем беспроводная сеть включает в себя приемное устройство, включающее в себя множество антенн, и множество абонентских устройств, причем каждое абонентское устройство включает в себя одну антенну, при этом способ содержит определение признака для каждой передачи из абонентского устройства в приемное устройство, сравнение признака передачи каждого абонентского устройства с признаком передачи другого абонентского устройства, чтобы определять ортогональность признаков, и выбор пары абонентских устройств с наибольшей ортогональностью для одновременной передачи. Посредством определения ортогональности признаков абонентские устройства, которые с наименьшей вероятностью должны создавать помехи, могут быть идентифицированы и совместно диспетчеризованы.

Необязательно, признаком может быть управляющий вектор для передачи абонентского устройства, который обеспечивает идентификацию UE с наибольшим пространственным разделением. Ортогональность может быть вычислена с использованием сопряженного транспонирования признака.

UE для совместной диспетчеризации предпочтительно передают через канал, в котором изменение фазы и амплитуды тона во время передачи является по существу согласованным. Это означает то, что существует минимальное изменение в признаках передачи во время передачи, и, следовательно, взаимодействия между передачами UE являются относительно постоянными.

Предпочтительно каждая дополнительная пара абонентских устройств совместно диспетчеризуется при уменьшении уровней ортогональности. Это означает то, что пары абонентских устройств совместно диспетчеризуются в порядке, обратном тому порядку, в котором они с наибольшей вероятностью должны создавать помехи.

Дополнительно, предпочтительно, чтобы каждая пара абонентских устройств совместно диспетчеризовалась только в том случае, если коэффициент ортогональности ниже порогового значения, поскольку это означает, что только передачи с достаточно низкими помехами между собой совместно диспетчеризуются. Коэффициент ортогональности предпочтительно является коэффициентом, измеряемым между 0 и 1, и коэффициент ортогональности, равный нулю, означает то, что передачи являются абсолютно ортогональными, а коэффициент ортогональности, равный единице, означает, что передачи являются коллинеарными.

Необязательно, модифицированный коэффициент ортогональности может быть вычислен посредством умножения коэффициента ортогональности на поправочный коэффициент. Поправочным коэффициентом может быть, например, большее SINR из SINR для каждого абонентского устройства в паре абонентских устройств, Log₁₀(SINR_MAX) или наибольшая функция SINR для каждого абонентского устройства в паре абонентских устройств. Это предотвращает совместную диспетчеризацию зашумленного сигнала и уменьшает вероятность помех между передачами двух абонентских устройств. Дополнительный коэффициент также может быть введен, чтобы предпочитать диспетчеризацию абонентских устройств почти с равным SINR. Примером этого дополнительного коэффициента должно быть отношение "SINR_MAX к SINR_MIN".

Способ может включать в себя дополнительные этапы определения пропускной способности для абонентских устройств и, если комбинированная пропускная способность меньше порогового значения, отдельной диспетчеризации абонентских устройств. Примером порогового значения является пороговое значение, равное пропускной способности, когда две передачи абонентских устройств диспетчеризуются по отдельности.

Пропускная способность для каждого абонентского устройства по отдельности и пропускная способность для каждой пары комбинированных абонентских устройств может быть вычислена, и абонентское устройство или пара абонентских устройств, имеющих наибольшую пропускную способность, диспетчеризуются первыми. Это предоставляет возможность использования пропускной способности канала в максимально возможной степени.

Согласно другому аспекту изобретения предусмотрен планировщик восходящей линии связи для того, чтобы совместно диспетчеризовать абонентские устройства в беспроводной сети, включающий в себя вход, чтобы принимать признак передачи абонентского устройства, модуль сравнения, чтобы сравнивать признак передачи из каждого абонентского устройства, чтобы определять ортогональность признаков, и процессор, чтобы выбирать пару абонентских устройств с наибольшей ортогональностью для одновременной передачи.

Необязательно, признаком может быть управляющий вектор для передачи из абонентского устройства, принимаемый в базовой станции.

Планировщик восходящей линии связи дополнительно может включать в себя модуль выбора каналов, чтобы выбирать канал, в котором изменение фазы и амплитуды тона во время передачи является по существу согласованным во временном и в частотном измерениях. Абонентские устройства, формирующие группу, из которой абонентские устройства совместно диспетчеризуются, выбираются из абонентских устройств, которые могут передавать через канал.

Модифицированным коэффициентом ортогональности может быть "признак × большее SINR" из SINR для каждого абонентского устройства в паре абонентских устройств.

Предпочтительно процессор вычисляет пропускную способность для каждого абонентского устройства по отдельности и пропускную способность для каждой пары комбинированных абонентских устройств и выбирает подход, который максимизирует пропускную способность. Например, это может достигаться посредством совместной диспетчеризации первыми абонентского устройства или пары абонентских устройств, имеющих наибольшую пропускную способность. Дополнительные пары абонентских устройств или отдельные абонентские устройства совместно диспетчеризуются при уменьшении уровней пропускной способности.

Согласно дополнительному аспекту изобретения предусмотрена базовая станция, включающая в себя планировщик восходящей линии связи для того, чтобы совместно диспетчеризовать абонентские устройства в беспроводной сети, включающий в себя приемное устройство, чтобы принимать передачу из абонентского устройства, и планировщик восходящей линии связи, включающий в себя модуль сравнения, чтобы сравнивать признак передачи для передачи из каждого абонентского устройства, чтобы определять ортогональность признаков, и процессор, чтобы выбирать пару абонентских устройств с наибольшей ортогональностью для одновременной передачи.

Согласно еще одному другому аспекту изобретения предусмотрен компьютерный программный продукт, включающий в себя машиноиспользуемый носитель, имеющий сохраненную компьютерную программную логику, чтобы предоставлять возможность планировщику восходящей линии связи: принимать признак для каждой передачи из абонентского устройства в приемное устройство, сравнивать признак передачи каждого абонентского устройства с признаком передачи другого абонентского устройства, чтобы определять ортогональность признаков, и выбирать пару абонентских устройств с наибольшей ортогональностью для одновременной передачи между абонентскими устройствами и приемным устройством.

Краткое описание чертежей

Другие аспекты и признаки настоящего изобретения должны становиться очевидными для специалистов в данной области техники при изучении последующего описания конкретных вариантов осуществления изобретения в сочетании с прилагаемыми чертежами.

Фиг. 1 иллюстрирует соту в беспроводной сети, в которой может быть реализовано настоящее изобретение;

фиг. 2 иллюстрирует приемное устройство и абонентские устройства, в которых может быть реализовано изобретение;

фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций способа совместной диспетчеризации UE в беспроводной сети; и

фиг. 4 и 5 являются блок-схемами последовательности операций альтернативных способов совместной диспетчеризации UE в беспроводной сети.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Фиг. 1 иллюстрирует соту 2 в сети, в которой может быть реализовано настоящее изобретение. Изобретением предпочтительно является OFDM-сеть, включающая в себя множество UE 4 и приемную станцию 6. UE 4 имеют по одной антенне, а приемная станция 6, к примеру базовая станция, имеет две приемных антенны, как проиллюстрировано на фиг. 2.

Базовая станция 6 включает в себя планировщик восходящей линии связи для диспетчеризации передач по восходящей линии связи из UE 4 в базовую станцию 6. Планировщик восходящей линии связи определяет то, какой блок частотно-временных ресурсов UE 4 может использоваться для того, чтобы передавать данные. В настоящем изобретении планировщик восходящей линии связи дополнительно выполнен с возможностью определять то, могут или нет два или более UE 4 передавать одновременно в одном временном кванте канала восходящей линии связи без значительного снижения качества сигналов из UE 4.

Во-первых, как проиллюстрировано на этапе 10 по фиг. 3, планировщик восходящей линии связи выбирает канал, в котором может применяться совместная диспетчеризация. Выбранный канал может быть любой группой тонов, в которых изменение фазы и амплитуды тона является по существу согласованным как во временном, так и в частотном измерениях во время передачи. После того как канал определен, UE, которые могут передавать в канале, могут быть идентифицированы, как проиллюстрировано на этапе 12.

После того как UE идентифицированы, пилотные тона для каждого из UE в группе анализируются, чтобы оценивать управляющие векторы для каждого из UE, как проиллюстрировано на этапе 14. Пилотные тона могут быть из недавних передач по восходящей линии связи из этих UE или из специально диспетчеризованных "зондирующих пакетов" восходящей линии связи. Любой подходящий способ оценки канала может быть использован для того, чтобы оценивать управляющие векторы для каждого из UE.

Для каждого UE, передающего из одной антенны в базовую станцию с двумя антеннами, передача UE должна иметь управляющий вектор. Управляющий вектор, включающий в себя один (комплексный) элемент для каждой антенны, представляется следующим образом:

.

Таким образом, для простой реализации в канале с двумя абонентскими устройствами, UE1 и UE2, антенные векторы H1 и H2 для каждого из UE1 и UE2 соответственно следующие:

После того как управляющие векторы для каждого UE определены, на этапе 14, коэффициент ортогональности между управляющими векторами UE1 и UE2 вычисляется, на этапе 16, с использованием сопряженного транспонирования:

где .

После того как коэффициент ортогональности определен, планировщик восходящей линии связи может определять то, ниже или нет коэффициент ортогональности предварительно определенного порогового значения, как проиллюстрировано на этапе 18. Если коэффициент ортогональности ниже порогового значения, то передачи посредством двух UE могут быть совместно диспетчеризованы, как проиллюстрировано на этапе 20. Тем не менее, если коэффициент ортогональности выше порогового значения, то передачи посредством двух UE должны создавать слишком сильные помехи друг другу, и UE вместо этого диспетчеризуются по отдельности, как проиллюстрировано на этапе 22.

Специалисты в данной области техники должны понимать, что любое другое подходящее уравнение может быть использовано для того, чтобы определять коэффициент ортогональности, и коэффициент ортогональности является представлением ортогональности передач двух UE.

Если имеется более двух UE в канале, который выбирается на этапе 10, то аналогичное сравнение может выполняться между каждой парой UE в группе UE в канале. Сравнение определяет то, какая пара UE имеет наименьший коэффициент ортогональности и, следовательно, какая пара UE в группе больше всего подходит для совместной диспетчеризации. Например, когда имеется пять UE, передающих в определенном канале в базовую станцию со следующими управляющими векторами:

Коэффициенты ортогональности между каждой парой UE затем вычисляются с использованием сопряженного транспонирования, как описано выше, с учетом матрицы коэффициентов ортогональности:

Как можно видеть, коэффициент ортогональности между UE 2 и 4 является наименьшим при 0,127. Таким образом, планировщик восходящей линии связи совместно диспетчеризует передачи UE 2 и 4. UE 2 и 4 затем удаляются из группы UE, рассматриваемых посредством планировщика восходящей линии для совместной диспетчеризации.

Наименьший коэффициент ортогональности между оставшимися UE, UE 1, 3 и 5 - это между UE 1 и UE 5. Планировщик восходящей линии связи, следовательно, совместно диспетчеризует передачи UE 1 и UE 5. UE 1 и 5 также исключаются из дополнительного рассмотрения для совместной диспетчеризации. UE 3 вообще не диспетчеризуется совместно с другими UE, и ему, следовательно, назначается собственный временной квант.

Необязательно, планировщик восходящей линии связи может применять пороговое значение к коэффициенту ортогональности и предотвращать совместную диспетчеризацию пары UE, имеющих коэффициент ортогональности выше порогового значения. Например, в примере, приведенном выше в отношении пяти UE, пороговое значение может задаваться равным 0,5. Если пороговое значение задастся на этом уровне, то планировщик восходящей линии связи не диспетчеризует совместно UE 1 и UE 5, поскольку их коэффициент ортогональности (0,53) выше порогового значения. В этом случае планировщик восходящей линии связи совместно диспетчеризует UE 2 и 4, поскольку их коэффициент ортогональности ниже порогового значения, и UE 1, 3 и 5 диспетчеризуются отдельно.

Необязательно, коэффициент ортогональности может быть модифицирован так, что он учитывает другие коэффициенты. Например, SINR (отношение "сигнал-к-помехам-и-шуму") может учитываться. Это обусловлено тем, что если существует сигнал с высоким SINR, должно быть преимущественным использовать модуляцию высшего порядка, которая может быть уязвимой для помех от совместно диспетчеризованного пользователя. Один способ для учета SINR теперь описывается со ссылкой на фиг. 4.

Способ является идентичным способу, описанному ранее со ссылкой на фиг. 3, за исключением того, что после вычисления коэффициента ортогональности для пары UE на этапе 16, коэффициент ортогональности умножается на большее SINR каждого из двух UE, используемых для того, чтобы вычислять ортогональность, как проиллюстрировано на этапе 24. "Коэффициент ортогональности × наибольшее SINR" для каждой пары UE в группе UE, передающих в канале, сравнивается. Пара UE с наименьшим "OF × SINR" совместно диспетчеризуется, как проиллюстрировано на этапе 28. Дополнительные пары UE совместно диспетчеризуются посредством сравнения этого "OF × SINR" оставшихся пар UE до тех пор, пока все пары UE не диспетчеризуются совместно.

Помимо умножения коэффициента ортогональности на SINR, коэффициент ортогональности может быть умножен на функцию от наибольшего SINR, принадлежащего одному из UE. Одним примером этой функции является Log₁₀(SINR_MAX), хотя специалисты в данной области техники должны понимать, что любая подходящая функция может быть использована.

Необязательно, пороговое значение может задаваться так, что если коэффициент ортогональности, умноженный на максимальное SINR, выше порогового значения, UE с максимальным SINR не диспетчеризуется совместно с другим UE. Альтернативно, SINR для каждого UE может быть определено, и SINR для каждого UE затем сравнивается с пороговым SINR. Для любого UE, в котором SINR превышает пороговое SINR, планировщик восходящей линии связи определяет то, что UE вообще не должно быть совместно диспетчеризовано с другими UE, и диспетчеризовать UE отдельно. Для UE, в которых SINR ниже порогового значения, коэффициенты ортогональности определяются, и передачи совместно диспетчеризуются, как описано со ссылкой на фиг. 2.

Альтернативные коэффициенты могут учитываться вместо или в дополнение к SINR. Например, пропускная способность пары UE.

В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения планировщик восходящей линии связи может определять то, диспетчеризовать совместно или нет UE, с использованием способа, проиллюстрированного на фиг. 5. Как пояснено со ссылкой на фиг. 2, канал определяется (не показан), и пул UE, которые передают данные по каналу, также определяется, этап 30.

Для каждой пары пользователей минимальная среднеквадратическая ошибка (MMSE) передач UE вычисляется посредством комбинирования набора весовых коэффициентов, как проиллюстрировано на этапе 34. С использованием наборов весовых коэффициентов для MMSE потенциальное SINR для каждого пользователя может вычисляться, как определено на этапе 36. Пропускная способность комбинированных передач двух UE затем может быть определена, как указано этапе 38. Пропускная способность может быть вычислена с использованием набора кодов Шеннона или набора модулирующих кодов (MCS) либо любого другого подходящего способа.

Одновременно пропускная способность для отдельного каждого UE также вычисляется, этап 40. Эта пропускная способность может быть вычислена с использованием любого подходящего способа.

Пропускные способности каждого отдельного UE и каждой пары UE сравниваются, и UE или пара UE с наибольшей пропускной способностью диспетчеризуются первыми, этап 42. Это UE или пара UE затем удаляются из пула UE, которые должны диспетчеризоваться, и процесс повторяется до тех пор, пока все UE не диспетчеризуются либо по отдельности, либо в сочетании с другим UE, этап 44.

Любая подходящая технология может быть использована для того, чтобы разделять совместно диспетчеризованные передачи двух абонентских устройств, например вместо MMSE подход SIC (последовательного подавления помех) может быть использован. Дополнительно, любые альтернативные критерии, отличные от пропускной способности, могут быть использованы для того, чтобы определять то, какие UE диспетчеризуются. Например, равная пропускная способность (EQT) для каждого пользователя может вычисляться и затем сравниваться.

Дополнительно, планировщик восходящей линии связи может совместно диспетчеризовать UE только в том случае, если полная пропускная способность передач совместно диспетчеризованных UE ниже порогового значения. Альтернативно, коэффициент ортогональности для каждой пары UE может быть определен и использован для того, чтобы определять то, диспетчеризовать совместно или нет UE в паре, или то, если они не должны быть совместно диспетчеризованы.

Как указано выше, сравнение UE и пар UE продолжается до тех пор, пока все пользователи не диспетчеризованы.

Предпочтительно, чтобы постоянная времени диспетчеризации для UE составляла меньший период времени, чем постоянная времени изменения мелкомасштабного затухания (SSF) в канале. Следовательно, предпочтительно, чтобы UE, которые совместно диспетчеризуются, были мобильными или стационарными, так что изменения вследствие SSF являются медленными вследствие низких уровней доплеровского уширения. Планировщик восходящей линии связи может быть выполнен с возможностью определять то, является UE мобильным, например сотовым телефоном, либо мобильным или стационарным, к примеру переносным компьютером.

Совместная диспетчеризация может применяться к одной или более полос частот в канале передачи. За пределами этих полос частот UE диспетчеризуются традиционным способом. Любой другой подходящий способ для вычисления ортогональности может быть использован.

Любой из способов может применяться к сети или части сети, имеющей приемную станцию и несколько передающих станций, при этом приемная станция имеет большее или равное число антенн по сравнению с общим числом передающих антенн UE для UE, которые могут быть совместно диспетчеризованы в идентичном блоке частотно-временных ресурсов.