Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ И УСТРОЙСТВО БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к сетям беспроводной связи и, в частности, относится к подгонке несущих к сетям с определенными поднесущими частотами.

Уровень техники

Сеть беспроводной связи содержит по меньшей мере одну сеть радиодоступа (Radio Access Network, RAN), которая устанавливает беспроводные соединения между неподвижным сетевым узлом (известным как базовая станция, NodeB, или eNodeB) и множеством возможно мобильных беспроводных устройств, к которым могут относиться, например, устройства связи машинного типа (machine-type communication, MTC), устройства типа "машина-машина" (machine-to-machine, M2M) или терминалы связи пользователя, также известные как оборудование пользователя (User Equipment) или UE. Для простоты объяснения и без потери общности, RAN описывается здесь в контексте eNodeB, осуществляющей связь с UE, хотя, конечно, здесь содержатся и другие типы устройств.

RAN реализует эти каналы связи, модулируя информацию на сигнале с радиочастотной (RF) несущей, называемой "несущей" или "компонентной несущей". Сетевые операторы лицензируют спектры частот в регулирующих органах и используют RAN в пределах конкретных полос частот в определенных географических областях (ячейках). В пределах каждой полосы определяется растр несущих, имеющий заданный шаг частот между несущими; RF-несущие для связи по восходящим и нисходящим каналам ограничиваются частотами из этой сетки. В пределах каждой полосы действует ограниченное количество несущих, чтобы облегчить эффективный поиск для UE.

Когда UE впервые подключается к сети, оно не обладает знанием частот RF-несущей(-их) нисходящего канала, передаваемых сетью. UE выполняет поиск ячейки, сканируя возможные положения RF-несущих (то есть, положения частот в растре несущих) и пытается идентифицировать и синхронизироваться с любыми доступными несущими нисходящего канала. После подключения к сети, UE также должно периодически проводить поиск ячейки, чтобы обеспечить мобильность, так как это необходимо, чтобы обнаруживать и идентифицировать соседние ячейки, пригодные для передачи управления. Чем больше количество возможных положений несущих, тем большее время требуется для поиска ячейки. Поэтому количество положений несущих в растре несущих ограничивается.

Как пример, сеть RAN системы LTE (также называемая E-UTRA) имеет растр несущих внутри каждой рабочей полосы с шагом 100 кГц между возможными положениями частот несущих (f), как показано на фиг. 1. Смотрите также документы 3GPP TS 36.101 и TS 36.104, где содержащиеся в них раскрытия во всей их полноте включены сюда посредством ссылки. Эта сетка с шагом 100 кГц дает разумное количество точек, по которым осуществляется поиск, и, кроме того, совпадает с выделением блоков в лицензиях на спектры, предоставленных оператору, где шаг очень часто имеет величину 100 кГц.

Е-UTRA использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) в нисходящем канале и OFDM заранее кодируется посредством дискретного преобразования Фурье (Discrete Fourier Transform, DFT) в восходящем канале. Для целей настоящего раскрытия восходящий канал может также рассматриваться как канал OFDM. OFDM характеризуется передачей большого количества относительно узкополосных поднесущих, которые взаимно ортогональны. Полный набор поднесущих упоминается как "несущая" и взаимная ортогональность означает, что, в идеале, поднесущие не создают помех друг другу после демодуляции. Другое свойство OFDM состоит в том, что для него можно использовать вычислительно эффективный процесс быстрого преобразования Фурье для приемника и, соответственно, процесс обратного преобразования Фурье (Inverse FFT, IFFT) для передатчика.

На фиг. 2 показана репрезентативная структура частотной области для системы LTE, где поднесущие располагаются с шагом 15 кГц друг от друга. Условно, частотой несущих или поднесущих является их центральная частота. В нисходящем канале набор поднесущих центрируется на частоте нисходящей несущей. Центральная поднесущая обычно не используется, чтобы избежать помех со стороны, например, гетеродина на частоте DC в приемнике. Эта поднесущая, таким образом, упоминается как поднесущая DC. В восходящем канале несущая центрируется между двумя наиболее близкими к центральной поднесущими. Восходящий канал обычно имеет четное количество поднесущих за счет использования четного размера FFT в UE.

Потребность в более высоких пиковых скоростях передачи данных и общей производительности продолжает расти по мере того, как беспроводные сети и устройства UE становятся более сложными и пользователи требуют получения доступа к большему объему контента и услуг. Один из способов поддержания этой тенденции состоит в использовании RF-несущих, имеющих увеличенную полосу пропускания. Для OFDM, использующего то же самое определение поднесущей, это означает большее количество поднесущих и непрактично большие FFT. Альтернативный подход к получению более широкополосного сигнала должен состоять в использовании многочисленных компонентных несущих, которые объединяются и совместно используются для передачи. Этот способ называется агрегацией несущих.

На фиг. 3 представлен пример агрегации несущих. Все компонентные несущие должны быть размещены на одной и той же сетке с шагом 100 кГц, чтобы UE имело возможность использовать процедуры поиска ячейки для синхронизации с несущими нисходящего канала и для начального доступа и передачи управления. Дополнительное ограничение на шаг несущих, состоит в том, что он должен быть кратен шагу поднесущих (в примере с LTE это 15 кГц), потому что трансмиттер и приемник должны иметь возможность использовать одно и то же FFT для агрегированных несущих, и поддерживать ортогональность между поднесущими двух компонентных несущих.

Следовательно, шаг компонентной несущей должен быть кратен как шагу растра несущих (100 кГц), так и шагу поднесущих (15 кГц). В примере с LTE это приводит к шагу несущих, который должен быть кратен 300 кГц, что является наименьшим общим множителем шага растра несущих и шага сетки поднесущих. Пониженная степень свободы при выборе размещения компонентных несущих приводит в результате к неиспользуемому и, следовательно, нежелательному зазору между компонентными несущими, показанными на фиг. 3 как резервные поднесущие.

Это ограничение на размещение RF-несущей, то есть, что центр RF-несущей должен приходиться на растр несущих, а также иметь поднесущие, установленные между компонентными несущими, создает несколько проблем. Для такой системы, как LTE, которая использует агрегацию несущих, это будет серьезным ограничением расположения RF-несущих, так как обе центральные несущие частоты должны приходиться как на растр RF-несущих, так и соответствовать общему шагу поднесущих.

При разработке системы и выборе RF-параметров эти ограничения также ограничивают выбор шага поднесущих. Шаг поднесущих не может быть выбран так, чтобы иметь слишком большое "наименьшее общее кратное", поскольку это должно сильно ограничивать размещение компонентных несущих.

В разделе "Уровень техники" настоящего документа представлены варианты осуществления настоящего изобретения в технологическом и операционном контексте, чтобы помочь специалистам в данной области техники в понимании их объема и полезности. Подходам, описанным в разделе "Уровень техники", можно следовать, но они не обязательно являются подходами, которые были разработаны ранее или которым следовали ранее. Если такое явно не идентифицировано, то никакое утверждение, содержащееся здесь, не должно признаваться предшествующим уровнем техники просто из-за его включения в раздел "Уровень техники".

Раскрытие сущности изобретения

Ниже представлена упрощенная сущность раскрытия, которая имеет целью обеспечить базовое понимание для специалистов в данной области техники. Этот раздел "Сущность изобретения" не является расширенным обзором раскрытия и не предназначен идентифицировать ключевые/критические элементы вариантов осуществления изобретения или формировать объем изобретения. Единственной целью раздела "Сущность изобретения" является представление некоторых концепций, раскрытых в нем в упрощенной форме, в качестве введения к более подробному описанию, которое представляется дальше.

В соответствии с одним или более вариантами осуществления, описанными и заявленными здесь, выбор размещения несущих улучшается при разделении растра несущих с сеткой поднесущих. Во-первых, заметим, что обозначение размещения несущей посредством ее центральной частоты является искусственной конструкцией, оно переопределяется и вместо этого размещение несущей определяется положением несущей, которое находится на растре несущей (например, 100 кГц), но, в целом, оно не должно быть центром несущей. Во-вторых, сетка (или сетки) поднесущих определяется как общая для всех RF-несущих и охватывающая диапазон частот (по меньшей мере, внутри рабочей полосы), обеспечивая ортогональность поднесущих в пределах всех RF-несущих независимо от положения несущей. В-третьих, определяется уникальное преобразование из положения несущей (на растре RF-несущей) в исходное положение поднесущей (например, поднесущей DC), которое, в свою очередь, определяет точное место RF-несущей на сетке поднесущих. Определенное исходное положение поднесущей, в целом, не должно находиться на поднесущей DC или на какой-либо "центральной поднесущей(-их)" RF-несущей, а должна быть заданной опорной точкой, идентифицирующей размещение RF-несущей на сетке поднесущих.

Один из вариантов осуществления относится к способу определения компонентной несущей в сети беспроводной связи. Положение несущей определяется как частота на растре несущей с заданным частотным шагом, причем положение несущей не обязательно соответствует центру несущей. Определяются сетка поднесущих, содержащая заданный шаг поднесущих, начальная частота и соотношение с другими поднесущими в растре относительно опорного положения. RF-несущая состоит из набора поднесущих, расположенных на сетке поднесущих, где размещение набора поднесущих определяется опорной точкой. Положение несущей уникальным образом преобразуется в опорную точку. В случае агрегации несущих минимальное расстояние между двумя положениями компонентных несущих не ограничивается общим наименьшим кратным шага частот растра несущей и шага поднесущих частот.

Другой вариант осуществления относится к способу поиска ячейки в сети беспроводной связи. Задается номер частоты N_DL. Основываясь на номере частоты N_DL, вычисляется положение F_P несущей. Положение F_P несущей преобразуется в опорную частоту f_SC0 поднесущих. Сигналы передаются или принимаются на поднесущих, связанных с опорной частотой поднесущих.

Еще один вариант осуществления относится к сетевому узлу, действующему в сети беспроводной связи. Узел является, например, базовой станцией и содержит схему обработки, оперативно соединенную со схемой приемопередатчика. Схема обработки выполнена с возможностью определения положения несущей как частоты на растре несущих с заданным шагом частот; определения сетки поднесущих, содержащей заданный шаг поднесущих частот, частоты опорной поднесущей и взаимосвязи других поднесущих в растре с положением опорной поднесущей; и уникального преобразования положения несущей в положение частоты опорной поднесущей. Когда это определено, минимальное расстояние между двумя положениями компонентных поднесущих не ограничивается наименьшим общим кратным шага частот растра несущей и шага поднесущих частот.

В примерной реализации схема обработки на базовой станции или на другом сетевом узле выполнена с возможностью преобразования номинальной несущей частоты в частоту опорной поднесущей в соответствии с функцией преобразования. Номинальная частота несущей находится в числе множества номинальных несущих частот, определяемых растром несущей частоты, который определяет положения номинальных несущих частот в пределах интересующей полосы частот. Функция преобразования уникальным образом преобразует каждую номинальную несущую частоту в соответствующую опорную поднесущую частоту сетки поднесущих частот, которая определяет допустимые положения поднесущих частот в пределах полосы частот. Схема обработки дополнительно выполнена с возможностью определения несущей мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), которая определяется на основе опорной поднесущей частоты и содержит набор поднесущих в соответствующих разрешенных положениях поднесущих частот, как они определены сеткой поднесущих частот, и приема или передачи на несущей OFDM.

Еще один вариант осуществления относится к оборудованию пользователя (User Equipment, UE), действующему в сети беспроводной связи. UE содержит схему обработки, оперативно соединенную со схемой приемопередатчика. Схема обработки выполнена с возможностью получения номера частоты N_DL; вычисления положения несущей F_P, основываясь на номере частоты N_DL; преобразования положения несущей F_P в положение опорной поднесущей частоты f_SC0; и передачи или приема сигналов на поднесущих, связанных с опорной частотой поднесущей.

В примерной реализации схема обработки UE выполнена с возможностью преобразования номинальной несущей частоты в опорную частоту поднесущей в соответствии с функцией преобразования. Номинальная несущая частота находится среди множества номинальных несущих частот, определяемых растром несущих частот, который определяет положения номинальных несущих частот в пределах интересующей полосы частот, и функция преобразования уникальным образом преобразует каждую номинальную несущую частоту в соответствующую опорную частоту поднесущей на сетке поднесущих частот, которая определяет допустимые положения поднесущих частот в пределах полосы частот. Схема обработки UE дополнительно выполнена с возможностью определения несущей частоты OFDM, которая определяется опорной поднесущей частотой и содержит набор поднесущих в соответствующих разрешенных положениях поднесущих частот, как это определено сеткой поднесущих частот, и приема или передачи на несущей частоте OFDM.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение здесь далее будет описано более полно со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых показаны варианты осуществления изобретения. Однако, настоящее изобретение не должно рассматриваться как ограничивающееся изложенными здесь вариантами осуществления. Эти варианты осуществления обеспечиваются, скорее, для того, чтобы настоящее раскрытие было полным и завершенным, и полностью представляло контекст изобретения специалистам в данной области техники. Схожие номера повсеместно относятся к схожим элементам.

Фиг. 1 - схема частот сигнала с широкополосной RF-несущей.

Фиг. 2 - схема частот для взаимосвязи между несущей частотой и поднесущими частотами для восходящего и нисходящего каналов системы LTE.

Фиг. 3 - схема частот, показывающая резервные (неиспользуемые) поднесущие частоты, расположенные между компонентными несущими, положение которых ограничивается положениями на сетке, удовлетворяющими наименьшему общему кратному между растром несущих и шагом поднесущих.

Фиг. 4 - схема частот, показывающая преобразование положения поднесущей в опорное положение поднесущей, являющейся частотой DC-поднесущей.

Фиг. 5 - блок-схема последовательности осуществления операций способа определения компонентной несущей в сети беспроводной связи.

Фиг. 6 - блок-схема способа преобразования номинальной несущей частоты в частоту опорной поднесущей и, соответственно, определения частоты несущей OFDM, которая устанавливается в соответствии с сеткой поднесущих частот, содержащей опорную поднесущую частоту.

Фиг. 7 - блок-схема последовательности выполнения операций способа поиска RF-несущей, когда количество частот неизвестно.

Фиг. 8 - функциональная блок-схема узла, выполненного с возможностью действия в качестве eNodeB или другой базовой радиостанции в сети беспроводной связи.

Фиг. 9 - функциональная блок-схема узла, выполненного с возможностью действия в качестве UE или другого устройства беспроводной связи в сети беспроводной связи.

Фиг. 10 - функциональная блок-схема сети беспроводной связи, содержащая базовую радиостанцию, например, eNodeB, соответствующую фиг. 8, и устройство беспроводной связи, например, UE, соответствующее фиг. 9.

Фиг. 11 - логическая блок-схема одного из вариантов осуществления способа, реализуемого в базовой радиостанции, такой как eNodeB.

Фиг. 12 - логическая блок-схема одного из вариантов осуществления способа, реализуемого в устройстве беспроводной связи, таком как UE.

Осуществление изобретения

Для целей простоты и иллюстрации настоящее изобретение описывается со ссылкой, главным образом, на его примерный вариант осуществления. В последующем описании излагаются многочисленные конкретные подробности, чтобы обеспечить всестороннее понимание настоящего изобретения. Однако специалистам в данной области техники должно быть совершенно очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано на практике без ограничения этими конкретными подробностями. В настоящем описании известные способы и структуры не описывались подробно, чтобы ненужным образом не затруднять понимание настоящего изобретения.

В частности, варианты осуществления изобретения описываются в контексте передач по нисходящему каналу в системе LTE, использующей агрегацию несущих. Изобретение, однако, не ограничивается этим контекстом, а также найдет применение в передачах по восходящему каналу и в других протоколах беспроводных сетей, которые используют OFDM или его разновидности, а также в других схемах передачи на многочисленных несущих. Не подразумевая ограничения для таких примеров, изложенные здесь принципы применяются к системам беспроводной связи, основанным на OFDM, функции разброса дискретного преобразования Фурье (Discrete Fourier Transform Spread, DFTS, OFDM, мультинесущей и предварительно кодированной мультинесущей.

Варианты осуществления представленного изобретения связывают размещение компонентной RF-несущей с массивом поднесущих. Структура, размещение, шаг и т. п. поднесущих упоминаются здесь как сетка поднесущих. Определенная сетка поднесущих может быть одной и той же для всех компонентных несущих, по меньшей мере, во всей рабочей полосе частот, чтобы сохранить ортогональность поднесущих между различными компонентными несущими. Альтернативно, может быть определено более одной сетки поднесущих. Отделяя размещение RF-несущих от сетки поднесущих, можно получить большую гибкость и более эффективное использование спектра по сравнению с ограниченным размещением RF-несущих на предшествующем уровне техники.

Параметром, определяющим размещение несущей на растре несущей, является положение несущей частоты F_P. Положение несущей частоты F_P всегда находится в одной из точек растра несущей, соответствуя, таким образом, номеру частоты N_DL в пределах рабочей полосы. Эти заданные положения частот можно назвать “номинальными положениями несущей”. Преобразование из частоты с номером N_DL в положение номинальной несущей частоты F_P представляется следующим образом:

F_p = F_{DL_LOW} + ΔF·(N_DL - N_{offset_DL})

где F_{DL_LOW}, N_{offset_DL} и ΔF являются конкретными параметрами рабочей полосы, определяющими растр RF-несущей в пределах рабочей полосы. В частности, F_{DL_LOW} определяет начальную точку растра несущей, N_{offset_DL} определяет номер частоты в начальной точке и ΔF - шаг растра несущей или дискретность.

Другим параметром, определяющим размещение несущих, является опорная поднесущая частота f_SC0 на сетке поднесущих. В одном примере нисходящего канала это может быть поднесущая частота DC. Заметим, что опорная поднесущая частота является единственным значением частоты. Это значение может находиться между двумя поднесущими, как показано в примере восходящего канала на фиг. 2, или может быть центровано на поднесущей, как показано в примере нисходящего канала на фиг. 2. Как используется здесь, когда опорная поднесущая частота приравнивается к поднесущей, предполагается, что она должна иметь значение центральной частоты этой поднесущей. Опорная поднесущая частота f_SC0 служит в качестве опорной точки для всех поднесущих в RF-несущей. В одном из вариантов осуществления опорная поднесущая частота f_SC0 определяет положение DC-поднесущей.

Полная сетка поднесущих частот определяется следующим образом:

f_SC = f_offset + Δf(u_SC - u_offset)

где f_offset, Δf и u_offset являются параметрами, определяющими сетку поднесущих. Эти значения могут быть универсальными для всей сети RAN или могут быть конкретными для каждой рабочей полосы, группы рабочих полос или для каждого диапазона частот. Один и тот же диапазон(-ы) частот может также покрываться множеством сеток поднесущих частот. Параметр f_offset определяет начальную точку сетки поднесущих, u_offset устанавливает номер поднесущей для начальной точки и Δf является шагом поднесущих.

В соответствии с вариантами осуществления представленного изобретения, определяется уникальное преобразование между положением F_P RF-несущей и опорной поднесущей частотой f_SC0 (например, поднесущей DC). Смещение между положением номинальной несущей или частотой F_P и f_SC0 необязательно является постоянным и иногда может даже быть нулевым. В одном из вариантов осуществления, показанном на фиг. 4, это преобразование является функцией "floor" (пол) (подразумевающей f_offset = 0 Гц и u_offset = 0). Эта функция определяется как floor(x) = наибольшее целое число, не более, чем x. Преобразование в этом варианте осуществления производится следующим образом:

.

В другом варианте осуществления преобразование может использовать функцию "ceiling" (потолок), в которой ceiling(x) = самое малое целое число, но не меньше, чем x. Другой возможностью является ближайшая поднесущая; специалисты в данной области техники могут с легкостью разработать другие функции для уникального преобразования F_P в f_SC0.

В этом варианте осуществления универсальная сетка поднесущих, задаваемая частотами, определяется от 0 Гц (F_offset = 0 Гц, u_S = 0) до любой заданной частоты. Растр может затем стать общим для всех RF-несущих во всех рабочих полосах с заданным шагом поднесущих Δf. Если в системе возможны различные шаги поднесущих, каждый шаг поднесущих может иметь свою собственную сетку поднесущих, давая, таким образом, множество перекрывающихся сеток поднесущих.

На фиг. 5 показан способ 100 определения компонентной несущей в сети беспроводной связи. Положение F_P несущей определяется как частота на растре несущих с заданным шагом частот (этап 102). Положение несущей не обязательно может быть центральной частотой несущей. Определяется сетка поднесущих (этап 104). Положение F_P несущей затем уникальным образом преобразуется в опорную частоту поднесущей f_SC0 (этап 106), которая определяет, какие поднесущие на растре составляют RF-несущую. Это может делаться через функцию "floor", функцию "ceiling" и т. п. В соответствии с этим способом 100, минимальное расстояние между двумя положениями компонентных несущих не ограничивается наименьшим общим кратным шага частоты растра несущей и шага поднесущей частоты.

На фиг. 6 показан способ 200 определения размещения RF-несущих и преобразования размещения несущих в сетку поднесущих. Предположим, что UE знает номер N_DL частоты для несущей (этап 202). Например, в системе LTE UE или eNodeB может получать абсолютный номер частоты радиоканала Absolute Radio Frequency Channel Number (EARFCN) E-UTRA из системной конфигурации eNodeB, где она устанавливается для использования определенной частоты или частот RF-несущей на растре несущих. UE может принять EARFCN из сообщения сигнализации, которое может, например, быть частью сообщения передачи управления. eNodeB может альтернативно использовать механизм доступа к каналу, который в качестве гипотезы, какую RF-несущую использовать, пытается использовать несущую, взятую из набора возможных RF-несущих в растре несущих, используя механизм “Listen-before-talk” (слушать перед разговором), или какой-либо другой тип динамического выбора частот, где прежде, чем произвести попытку передачи, пригодность несущей сначала исследуется, оценивая объем помех, принимаемых на частоте RF-несущей.

Когда N_DL становится известен (этап 202) за счет любого из этих механизмов, поднесущие, которые должны использоваться для передачи и/или приема идентифицируются с помощью способа 200, показанного на фиг. 6. Сначала, исходя из номера несущей N_DL вычисляется номинальная несущая частота F_P (этап 204). Затем номинальная несущая частота преобразуется в опорную частоту поднесущей f_SC0, используя уникальное преобразование, такое как функция floor (этап 206). Поднесущая частота f_SC0 определяет положение, например, центра или нижнего края несущей, и передача и/или прием выполняются, используя поднесущие, связанные с опорной частотой поднесущей (этап 208).

На фиг. 7 показан способ 300 определения расположения RF-несущей и преобразования расположения несущих в сетку поднесущих, когда номер частоты N_DL не известен (этап 304). Возможные номера несущих, скорее всего, находятся в известном ограниченном наборе {N_DL(k)}. Это знание набора несущих может быть получено из заранее конфигурированного набора несущих, который следует искать в определенной рабочей полосе, или из сообщения служебной сигнализации, полученного UE. Это сообщение служебной сигнализации содержит возможные номера несущих {N_{DL (k)}} для их поиска на растре несущих. Это может быть “список соседних ячеек”, для которого на UE дана команда контролировать. Затем UE выдвинет гипотезу возможного номера RF-несущей и попытается вести прием на этой частоте. Как показано на фиг. 6, UE циклически проходит по набору номеров несущих {N_DL(k)}, начиная с k=1 (этап 306). Для каждого номера несущей N_DL(k), выбранного из набора (этап 308), вычисляется соответствующее положение F_P несущей (этап 310). Это положение несущей преобразуется в частоту f_SC0 опорной поднесущей, которая идентифицирует RF-несущую (этап 312). Приемник затем пытается осуществить прием и синхронизацию с RF-несущей в положении, определяемом посредством f_SC0 (этап 314).

Если попытка принять несущую на частоте f_SC0 успешна, то несущая найдена (этап 316). Если попытка безуспешна (этап 314), и несущая N_DL(k) не является последней несущей в наборе несущих {N_DL(k)} (этап 318), k увеличивается (этап 320) и из набора выбирается следующая несущая (этап 308). В случае, если N_DL(k) является последней несущей в наборе (этап 318), процедура завершается, не найдя несущей (этап 322).

Сетка поднесущих, описанная в предыдущих вариантах осуществления, была определена от 0 Гц до любой заданной частоты. Растр при этом может быть общим для всех RF-несущих во всех рабочих полосах для данного шага поднесущих Δf. В других вариантах осуществления может быть определено множество сеток поднесущих. Они могут быть конкретными для рабочей полосы, группы полос, поддиапазонов, группы или групп несущих или для любого другого определенного поднабора частот.

При наличии множества сеток поднесущих, они могут иметь один и тот же или различный шаг поднесущих Δf. Многочисленные растры также могут быть разделенными или накладывающимися друг на друга. В случае, когда сетки поднесущих накладываются, в каждом устройстве должна быть доступна информация, указывающая, какие сетка и шаг поднесущих должны применяться при преобразовании положения несущей F_P в частоту опорной поднесущей f_SC0. Такая информация может быть доступна в виде таблицы поиска, системной конфигурации, посредством служебной сигнализации от базовой станции или других средств, известных в технике.

Обычно для RF-несущих существует только один растр несущих, как описано представленном выше варианте осуществления. В другом варианте осуществления могут существовать многочисленные растры RF-несущих и сетки могут иметь различный шаг RF-несущих или начальную частоту (F_{DL_low}) в различных рабочих полосах или других частотных диапазонах. Могут также иметься различные накладывающиеся друг на друга растры RF-несущих, где каждая сетка связывается с определенной технологией радиодоступа (Radio Access Technology, RAT) или с набором параметров RAT, таких как ширина полосы RF-канала, модуляция, шаг поднесущих или частота RF-несущей.

В предыдущем варианте осуществления опорная поднесущая частота f_SC0 идентифицирует поднесущую DC в несущей нисходящего канала. В других вариантах осуществления опорная поднесущая частота идентифицирует центральную поднесущую в восходящем канале. Если существует четное количество поднесущих, опорная поднесущая частота f_SC0 может находиться между двумя поднесущими. Альтернативно, любая точка, уникально определяющая расположение RF-несущей на сетке поднесущих, может быть идентифицирована опорной частотой поднесущей f_SC0, такой как наивысшая поднесущая, наинизшая поднесущая или любая другая четко определенная точка, которая может служить в качестве опорной точки для полной RF-несущей. Способ определения опорной точки должен последовательно идентифицировать поднесущие на одной и той же сетке поднесущих, так чтобы любые две RF-несущие могли иметь все свои поднесущие на одной и той же сетке поднесущих. Это является условием поддержания ортогональности между двумя компонентными RF-несущими при агрегации.

В представленном выше варианте осуществления, функция преобразования является функцией floor. В других вариантах осуществления это может быть функция ceiling, функция округления (задающая ближайшее целое число, то есть, ближайшую поднесущую) или это может быть любое другое уникальное преобразование из заданного положения F_P несущей в уникальную точку на сетке поднесущих.

На фиг. 8 показан сетевой узел 10, выполненный с возможностью действия в вариантах осуществления представленного изобретения. В одном из вариантов осуществления, узел 10 реализует функциональные возможности базовой станции, такой как eNodeB в системе LTE. Узел 10 содержит схему 12 связи, выполненную с возможностью обмена данными с другими сетевыми узлами, а также со схемой 14 обработки и присоединенной памятью 16. Присоединенная память 16 может быть внешней по отношению к схеме 14 обработки, внутренней по отношению к схеме 14 обработки или может содержать смесь внешней и внутренней памяти или устройств хранения. Сетевой узел 10 дополнительно содержит радиосхемы, такие как схема 18 приемопередатчика, одну или более антенн 20 и т. п., чтобы осуществлять беспроводную связь через радиоинтерфейс с одним или более UE. В соответствии с вариантами осуществления представленного изобретения, память 16 обладает возможностью хранения, а схема 14 обработки выполнена с возможностью исполнения программного обеспечения 22, которое, когда исполняется, обладает возможностью принуждения узла 10 выбирать положения RF-несущих и, как здесь описано, преобразования положений несущих в сетку поднесущих.

Таким образом, в примерной реализации схема 14 обработки выполнена с возможностью преобразования номинальной несущей частоты в частоту опорной поднесущей в соответствии с функцией преобразования. Номинальная несущая частота находится в числе множества номинальных несущих частот, определяемых растром несущих частот, который определяет положения номинальной несущей частоты в пределах интересующей полосы частот, и функция преобразования уникальным образом преобразует каждую номинальную несущую частоту в соответствующую частоту опорной поднесущей на сетке поднесущих частот, которая определяет допустимые положения поднесущих частот в пределах полосы частот. Соответственно, схема 14 обработки выполнена с возможностью определения несущей OFDM, которая определяется опорной частотой поднесущей и содержит набор поднесущих в соответствующих разрешенных положениях поднесущих частот, как они определяются сеткой поднесущих частот, чтобы вести прием или передачу на несущей OFDM. В некоторых вариантах осуществления сигналы, передаваемые на несущей OFDM, заранее кодируются. По меньшей мере в одном таком варианте осуществления предварительное кодирование выполняется, используя предварительный кодер с дискретным преобразованием Фурье (Discrete Fourier Transform, DFT).

На фиг. 9 показано беспроводное устройство, такое как, UE 30, но не ограничиваясь только им, выполненное с возможностью действия в вариантах осуществления представленного изобретения. Как известно специалистам в данной области техники, UE 30 является устройством, которое может иметь батарейное электропитание и, следовательно, быть мобильным устройством, способным действовать в пределах сети беспроводной связи. В одном или более вариантах осуществления UE 30 содержит интерфейс 32 пользователя (дисплей, сенсорный экран, клавиатура или клавиатурная панель, микрофон, громкоговоритель и т. п.), зависящий от его функций и намеченного использования. Однако, в одном или более других вариантах осуществления в UE 30 интерфейс 32 пользователя отсутствует.

UE 30 дополнительно содержит схему 34 обработки и присоединенную память 36. Память 36 может быть внешней по отношению к схеме 34 обработки, внутренней по отношению к схеме 36 обработки или может быть смесью внутренней памяти и внешней памяти. Также дополнительно, UE 30 содержит радиосхемы, такие как схема 38 приемопередатчика, одна или более антенн 40 и т. п., чтобы через радиоинтерфейс осуществлять беспроводную связь с одним или более узлами 10. UE 30 может дополнительно содержать такие признаки, как камера, съемный интерфейс памяти, интерфейс связи в ближней зоне (Wi-Fi, Bluetooth и т.п.), проводной интерфейс (USB), порт заряда батареи и т. п. (не показано на фиг. 9).

По меньшей мере в некоторых вариантах осуществления UE 30 является устройством связи машинного типа (Machine Type Communication, MTC) и не содержит схему и компоненты интерфейса пользователя или реализует только очень ограниченный интерфейс пользователя. В общем, следует понимать, что термин "UE", как он используется здесь, охватывает, по существу, любой тип устройства беспроводной связи и конкретные подробности реализации любого заданного UE 30 будут зависеть от его набора признаков и намеченного использования.

В соответствии с вариантами осуществления представленного изобретения, память 36 выполнена с возможностью хранения и схема 34 обработки выполнена с возможностью исполнения программного обеспечения 42, которое выполнено с возможностью принуждения, при его исполнении, UE 30 искать RF-несущие и преобразовывать несущие в сетку поднесущих, как здесь описано.

Таким образом, в примерной реализации схема 34 обработки выполнена с возможностью преобразования номинальной несущей частоты в опорную частоту поднесущей согласно функции преобразования. Номинальная несущая частота находится в числе множества номинальных несущих частот, определяемых растром несущей частоты, который определяет положения номинальных несущих частот в пределах интересующей полосы частот, и функция преобразования уникальным образом преобразует каждую номинальную несущую частоту в соответствующую частоту опорной поднесущей на сетке поднесущих частот, определяющей допустимые положения поднесущих частот в пределах полосы частот. Соответственно, схема 34 обработки выполнена с возможностью определения несущей частоты OFDM, которая определяется опорной поднесущей частотой и содержит набор поднесущих в соответствующих разрешенных положениях поднесущих частот, определяемых сеткой поднесущих частот, и приема или передачи на несущей частоте OFDM.

Схема 14, 34 обработки может содержать любой последовательный конечный автомат для исполнения машинных команд, хранящихся в виде машиночитаемых компьютерных программ в памяти, такой как один или более конечные автоматы, реализуемые аппаратными средствами (например, в дискретной логике, FPGA, ASIC, и т. д.); программируемую логику вместе с соответствующим встроенным микропрограммным обеспечением; одну или более хранящихся программ, универсальные процессоры, такие как микропроцессор или цифровой сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP), вместе с соответствующим программным обеспечением; или любое сочетание вышесказанного.

Память 16, 36 может содержать любые непередаваемые машиночитаемые носители, известные в технике или которые могут быть разработаны, в том числе, но не ограничиваясь только этим, магнитные носители (например, дискета, жесткий диск и т. д.), оптические носители (например, CD-ROM, DVD-ROM и т. д.), твердотельные носители (например, SRAM, DRAM, DDRAM, ROM, PROM, EPROM, флэш-память, твердотельный диск и т. д.) и т. п.

Схема 18, 38 приемопередатчика в одном или более вариантах осуществления выполнена с возможностью соответствующей работы с определенным радиоинтерфейсом, используемым сетью радиодоступа, такой как IEEE 802.xx, CDMA, WCDMA, GSM, LTE, UTRAN, WiMax и т. п. Схема 18, 38 приемопередатчика реализует функциональные возможности передатчика и приемника, соответствующие каналам сети радиодоступа (например, распределения частот и т. п.). Функции передатчика и приемника могут совместно использовать элементы схемы и/или программное обеспечение или альтернативно могут быть реализованы отдельно.

Схема 12 связи может содержать интерфейс приемника и передатчика, используемый для связи с одним или более другими узлами в системе связи в соответствии с одним или более протоколами связи, известными в технике или которые могут быть разработаны, такими как Ethernet, TCP/IP, SONET, ATM и т. п. Схема 12 связи реализует функциональные возможности приемника и передатчика, соответствующие каналам сети связи (например, оптические, электрические и т. п.). Функции передатчика и приемника могут совместно использовать элементы схемы и/или программное обеспечение или альтернативно могут быть реализованы раздельно.

Варианты осуществления представленного изобретения демонстрируют многочисленные преимущества перед соотношениями между RF-несущей и массивом поднесущих на предшествующем уровне техники. Когда многочисленные компонентные несущие объединяются для агрегации несущих, несущие могут быть размещены в любом положении на растре несущих и не ограничиваются положениями, которые находятся как на растре несущих, так и на сетке поднесущих. Шаг между двумя компонентными несущими (то есть, разность между положениями несущих) может быть выбран в виде некоторого множителя шага растра RF-несущих и не ограничивается наименьшим общим кратным шага растра несущих и шага поднесущих. Это означает, что дискретность шага несущих между несущими будет намного лучше (то есть, такой же, как у растра несущих). Это также минимизирует количество зарезервированных поднесущих (неиспользуемый спектр) в зазоре между RF-несущими. При определении характеристик для новой RAT варианты осуществления представленного изобретения обеспечивают гораздо более высокую гибкость при выборе RF-параметров, чем в решениях на предшествующем уровне техники. Например, можно свободно выбрать любой шаг поднесущих, не подгоняя его каким-либо образом к растру несущих, так как эти два параметра независимы.

На фиг. 10 представлена примерная сеть беспроводной связи 50, например, сеть LTE или другой системы сотовой связи 3GPP. Чертеж упрощен так, чтобы выделить интересующие элементы и на нем видны сеть 54 радиодоступа (RAN), которая содержит один или более узлов 10, действующих в качестве базовых станций, например, eNodeB в контексте LTE. Дополнительные показанные элементы содержат базовую сеть 56 (Core Network, CN), которая в контексте LTE упоминается как "Evolved Packet Corp." или EPC. Хотя CN 56 может содержать многочисленные узлы, такие как пакетные шлюзы или другие узлы маршрутизации данных и управления, на фиг. 10 показан только узел 58 эксплуатации и технического обслуживания (Operations and Maintenance, O&M), который средствами связи прямо или косвенно соединяется с узлом 10 в RAN 54.

На фиг. 11 показан вариант осуществления способа (220) действия на узле 10, выполненном с возможностью работы в качестве базовой радиостанции в сети 50 беспроводной связи. Способ 220 содержит узел 10, преобразующий (этап 222) номинальную несущую частоту в частоту опорной поднесущей согласно функции преобразования. Номинальная несущая частота находится в числе множества номинальных несущих частот, определяемых растром несущих частот, который определяет номинальные положения несущих частот в пределах интересующей полосы частот, и функция преобразования уникальным образом преобразует каждую номинальную несущую частоту в соответствующую опорную поднесущую частоту на сетке поднесущих частот, определяющей допустимые положения поднесущих частот в пределах полосы частот.

Способ 220 дополнительно содержит определение (этап 224) несущей при мультиплексировании с ортогональным частотным разделением каналов (Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM), которая определяется опорной поднесущей и содержит набор поднесущих в соответствующих разрешенных положениях поднесущих частот, определяемых сеткой поднесущих частот. Дополнительно, далее способ 220 содержит прием или передачу (этап 226) на несущей OFDM. Как было замечено ранее, в некоторых вариантах осуществления сигналы, передаваемые на несущей OFDM, предварительно кодируются. По меньшей мере в одном таком варианте осуществления предварительное кодирование выполняется, используя предварительный кодер с дискретным преобразованием Фурье, Discrete Fourier Transform, DFT.

Рассмотрим, чем способ 220 отличается от "традиционных" подходов к определению несущих OFDM. Сначала полагаем, что примерная несущая OFDM содержит много поднесущих с фиксированным шагом частот. Таким образом, фактические, абсолютные положения поднесущих частот определяются центральной частотой или начальной несущей частотой OFDM. Традиционные подходы к определению несущей OFDM содержат выбор начальной или центральной частоты и затем фиксацию поднесущих частот, соответственно. Напротив, в контексте способа 220 допустимые поднесущие частоты уже определены и узел 10 смещает номинальную несущую частоту так, чтобы поднесущие частоты подгонялись к допустимым положениям поднесущих частот.

В дополнительных подходах к определению (этап 224) несущей OFDM узел 10, по меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления определяет количество поднесущих, содержащихся в наборе поднесущих в соответствии с конфигурированной шириной полосы несущей OFDM. Здесь, и в любом другом месте, "определение" несущей OFDM содержит конфигурирование, как в логическом, так и в физическом смысле, например, RF-настройки и т. д., узла 10, чтобы работать с набором поднесущих на разрешенных поднесущих частотах.

Определение (этап 224) несущей OFDM в одном или более вариантах осуществления содержит логически организуемый набор поднесущих для приема или передачи, соответствующий заданной структуре сигнала OFDM. Соответственно, функция преобразования может быть выполнена с возможностью обработки номинальной несущей частоты, как приблизительной центральной частоты несущей OFDM, и преобразования, в качестве опорной поднесущей частоты, в поднесущую частоту на сетке поднесущих частот, являющейся ближайшей к номинальной несущей частоте. Такой процесс дополнительно содержит выбор поднесущих частот по обе стороны от опорной поднесущей частоты в соответствии с разрешенными положениями поднесущих, как они определяются сеткой поднесущих частот, для введения в набор поднесущих, содержащий несущую OFDM. Заметим, что если опорная поднесущая частота соответствует нижнему или верхнему краю диапазона частот несущей, выбор поднесущих частот будет направлен на поднесущие выше или ниже опорной поднесущей частоты.

Альтернативно, функция преобразования обрабатывает номинальную несущую частоту как приблизительную центральную частоту несущей OFDM и преобразует, в качестве опорной поднесущей частоты, поднесущую частоту на сетке поднесущих частот, расположенных сразу ниже или сразу выше номинальной несущей частоты. Как и ранее, способ 220 дополнительно содержит выбор поднесущих частот по обе стороны от опорной поднесущей частоты в соответствии с разрешенными положениями поднесущих, как они определяются сеткой поднесущих частот, для введения в набор поднесущих, содержащий несущую OFDM.

По меньшей мере в одном из вариантов осуществления рассмотренного преобразования номинальная частота несущей F_P представляется следующим образом:

F_p = F_{DL_LOW} + ΔF·(N_DL - N_{offset_DL})

где F_{DL_LOW} - начальная точка растра несущих частот, ΔF - шаг сетки растра несущей, N_DL - номер частоты, соответствующий номинальной несущей частоте F_p, и N_{offset_DL} - номер частоты в начальной точке растра несущей частоты, где каждая поднесущая частота на сетке поднесущих частот представляется следующим образом:

f_SC = f_offset + Δf (u_SC - u_offset), и

где f_offset определяет начальную точку сетки поднесущих частот, u_offset устанавливает номер поднесущей начальной точки сетки поднесущих частот, u_SC - номер позиции поднесущей частоты на сетке поднесущих частот, и Δf - шаг сетки для сетки поднесущих частот. Соответственно, определенная функция преобразования представляется как:

где f_SC0 - опорная поднесущая частота, Δf - шаг поднесущих, F_p - номинальная несущая частота, и floor(x) - наибольшее целое число, не более x.

Примечательно, что такие операции преобразования могут выполняться узлом 10 при конфигурации несущей нисходящего канала для узла 10, чтобы использовать ее для передачи по нисходящему каналу, и при конфигурации несущей восходящего канала для узла 10, чтобы использовать ее для приема по восходящему каналу. Дополнительно, UE или другое устройство 30 беспроводной связи могут быть выполнены с возможностью исполнения того же самого алгоритма преобразования, для конфигурации его самого, чтобы работать с несущей нисходящего канала, которая была преобразована таким образом базовой станцией, и для конфигурации его самого, чтобы работать с несущей восходящего канала, которая, как ожидается, должна быть преобразована таким способом. Другими словами, каждая из базовых станций и UE могут реализовывать одни и те же виды преобразования и алгоритмы определения несущих, так чтобы они выполняли комплементарные операции передачи и приема на поднесущих частотах, содержащихся в определенном наборе разрешенных положений поднесущих частот - смотрите, например, этап 226 на фиг. 11.

Возвращаясь к подробностям способа 220, показанного на фиг. 11, рассмотрим случай, в котором несущая OFDM является несущей нисходящего канала. Здесь, опорная поднесущая частота может быть поднесущей “DC” несущей нисходящего канала. Конечно, несущая может быть определен или структурирована так, чтобы не иметь поднесущей DC. В любом случае, способ 220 содержит передачу сигналов на несущей частоте нисходящего канала одному или более устройствам 30 беспроводной связи, работающим в сети 50 беспроводной связи.

В случаях, где несущая OFDM является несущей восходящего канала, опорная поднесущая частота является центральной поднесущей для несущей восходящего канала. Здесь, способ 220 содержит прием сигналов, передаваемых на несущей восходящего канала одним или более устройствами 30 беспроводной связи в сети 50 беспроводной связи.

По меньшей мере в одном варианте осуществления несущая OFDM содержит первую несущую OFDM и способ 220 содержит определение одной или более дополнительных несущих OFDM, основываясь на преобразовании одной или более дополнительных номинальных частот несущей в соответствующие опорные поднесущие частоты на сетке поднесущих частот, как это определено функцией преобразования, так что первая и одна или более дополнительных несущих OFDM подгоняются под сетку поднесущих частот. В таких вариантах осуществления способ 220 дополнительно содержит использование первой и одной или более дополнительных несущих OFDM в качестве как агрегированных несущих OFDM, в соответствии с конфигурацией агрегации несущих. Более подробно, по меньшей мере в одном варианте осуществления способ 220 содержит узел 10, выбирающий номинальную несущую частоту в качестве одной из двух или более номинальных несущих частот, которые должны использоваться для агрегации несущих, основываясь на шагах между несущими, которые являются кратными шагу поднесущей частоты, используемому для определения сетки поднесущих частот, определяющий несущую OFDM как одну из двух или более несущих OFDM, определяемых на сетке поднесущих частот в соответствии с функцией преобразования, и действующий в конфигурации агрегации несущих в отношении двух или более несущих OFDM.

Кроме того, дополнительно, способ 220 в одном или более примерных вариантах осуществления содержит узел 10, выбирающий номинальную несущую частоту, основываясь на приеме назначения несущей частоты от другого узла в сети 50 беспроводной связи. По меньшей мере в одном таком варианте осуществления другой узел является узлом 58 O&M.

На фиг. 12 показан способ 230 действия, выполняемый устройством 30 беспроводной связи в сети 50 беспроводной связи. Способ 230 обычно соответствует или отражает способ 220, выполняемый узлом 10, действующим в качестве базовой радиостанции в сети 50 беспроводной связи. Способ 230 содержит устройство 30, преобразующее (этап 232) номинальную несущую частоту в опорную поднесущую частоту в соответствии с функцией преобразования, причем номинальная несущая частота находится в числе множества номинальных несущих частот, определяемых растром несущих частот, который определяет положения номинальных несущих частот в пределах интересующей полосы частот, и функция преобразования уникальным образом преобразует каждую номинальную несущую частоту в соответствующую опорную поднесущую частоту на сетке поднесущих частот, которая определяет допустимые положения поднесущих частот в пределах полосы частот. Способ 230 дополнительно содержит определение (этап 234) несущей мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM), которая определяется опорной поднесущей частотой и содержит набор поднесущих в соответствующих разрешенных положениях поднесущих частот, определяемых сеткой поднесущих частот, и осуществляет прием или передачу (этап 236) на несущей OFDM.

Устройство 30 беспроводной связи может выполнять способ 230 в отношении несущей нисходящего канала, на которой оно принимает сигналы, или в отношении несущей восходящего канала, которая будет использоваться для передачи узлу 10.

Как общее предложение, способ 230 содержит, по меньшей мере, некоторые из вариаций, расширений, реализаций и усовершенствований, описанных выше для способа 220. Однако, по меньшей мере, некоторые подходы способа 230 являются конкретными для реализации в устройстве 30 беспроводной связи. Например, когда несущая OFDM является несущей для нисходящего канала, опорная поднесущая частота может быть поднесущей DC несущей нисходящего канала и способ 230 содержит устройство 30 беспроводной связи, принимающее сигналы на несущей нисходящего канала от базовой радиостанции 10, работающей в сети 50 беспроводной связи. Когда несущая OFDM является несущей восходящего канала, опорная поднесущая частота может быть центральной поднесущей для несущей восходящего канала и способ 230 содержит устройство 30 беспроводной связи, передающее сигналы на несущей восходящего канала к базовой радиостанции 10, работающей в сети 50 беспроводной связи.

В дополнительном примере способ 230 содержит выбор номинальной несущей частоты в сочетании с выполнением операции поиска ячейки и поиск сигналов синхронизации ячейки на поднесущих частотах, известный как функция опорной поднесущей частоты, в которую была преобразована номинальная несущая частота, и допустимые положения поднесущих частот, определяемые сеткой поднесущих частот. Этот пример может быть понятен как представление случая, в котором устройство 30 беспроводной связи знает или предполагает, что узел 10 будет вести передачу на несущей нисходящего канала, которая была преобразована и определена в соответствии со способом 220, так что устройство 30 беспроводной связи знает, какие положения из числа определенных положений поднесущих частот будут использоваться упомянутой несущей нисходящего канала/ячейкой.

Представленное изобретение может, конечно, быть выполнено и другими способами, отличными от тех, которые конкретно изложены здесь, не отступая от существенных характеристик изобретения. Представленные варианты осуществления во всех отношениях должны рассматриваться как иллюстративные и не создающие ограничений.