Базовая станция, мобильная станция и способ связи

Базовая станция, мобильная станция и способ связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к базовой станции, мобильной станции и к способу связи, используемым в системе мобильной связи.

Уровень техники

По сравнению с традиционными схемами радиодоступа в схеме нового поколения, разработка которой ведется в настоящее время, требуется обеспечить большую эффективность связи. Особенно необходимо увеличить скорость и емкость нисходящей линии связи. Таким образом, следует ожидать применения схем радиодоступа со множеством несущих (multicarrier scheme), таких как мультиплексирование с ортогональным разделением по частоте (OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing). С другой стороны, в восходящих линиях связи, в отличие от нисходящих, не столь велика потребность в увеличении скорости и емкости линии связи, и мощность передачи мобильной станции существенно ограничена по сравнению с мощностью передачи базовой станции и другого подобного оборудования. Поэтому схема со множеством несущих, в которой следует опасаться повышения отношения пиковой мощности к средней мощности (PAPR, Peak to Average Power Ratio), не подходит для связи в восходящем направлении. Скорее, с точки зрения снижения PAPR и увеличения зоны покрытия соты, для восходящей линии связи желательно применение схемы с одной несущей.

Кроме того, в схеме радиодоступа следующего поколения выделяется широкая полоса частот системы и предполагается, что мобильные станции осуществляют связь с использованием всей полосы частот или ее части. Для должного снижения PAPR в разных полосах частот восходящего направления и снижения влияния на смежные полосы необходимо должным образом обеспечить ограничение полосы, известное также как формирование формы сигнала (wave shaping) или формирование спектра (spectrum shaping).

Однако в традиционных схемах радиодоступа полоса частот системы фиксируется равной 5 МГц, например, и схема ограничения полосы также зафиксирована. Применение традиционной технологии в схеме радиодоступа следующего поколения может привести к ограничению функциональных возможностей системы из-за того, что наллежашее упоавление формой сигнала не выполняется.

Например, в непатентном документе 3GPP, TS25.101, "User Equipment (UE) radio transmission and reception (FDD)" показано, что применение после расширения спектра посредством кода фильтра Найквиста с характеристикой типа корень из приподнятого косинуса (raised root cosine Nyquist filter) с коэффициентом скругления (roll-off factor или коэффициент сглаживания), равным 0,22, ограничивает полосу частот цифрового сигнала до ширины 5 МГц.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является создание базовой станции, мобильной станции и способа увеличения функциональной емкости системы при радиодоступе в восходящем направлении с использованием схемы с одной несущей.

В настоящем изобретении предлагается базовая станция в системе мобильной связи, использующей схему с одной несущей в восходящей линии связи. Базовая станция включает в себя средства, выполненные с возможностью осуществления связи с мобильной станцией, использующей всю полосу частот системы или часть указанной полосы частот; средства хранения, выполненные с возможностью хранения отношения соответствия между радиопараметрами, включающими полосу частот, схему модуляции и кодовую скорость канала восходящей линии связи, и параметрами фильтра, включающими по меньшей мере коэффициент скругления фильтра, ограничивающего полосу частот; и средства определения, выполненные с возможностью определения радиопараметров и параметров фильтра для каждой мобильной станции на основании отношения соответствия в зависимости от состояния канала в восходящей линии связи. Радиопараметры и параметры фильтра, определенные в средствах определения, передаются в мобильную станцию.

Настоящее изобретение позволяет увеличить функциональную емкость системы при радиодоступе в восходящей линии связи с использованием схемы с одной несущей.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 иллюстрирует систему мобильной связи в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 иллюстрирует АЧХ (амплитудно-частотную характеристику) фильтра с плавным спадом.

Фиг.3 иллюстрирует АЧХ фильтра с плавным спадом.

Фиг.4 иллюстрирует примеры комбинаций схем модуляции и кодовых скоростей канала.

Фиг.5 изображает таблицу, задающую отношения соответствия между радиопараметрами и параметрами фильтра.

Фиг.6 изображает положение до и после обновления радиопараметров и параметров фильтра (центральная частота не изменяется).

Фиг.7 изображает положение до и после обновления радиопараметров и параметров фильтра (центральная частота может изменяться).

Условные обозначения:

UE: мобильная станция (User Equipment, пользовательское оборудование)

BS: базовая станция (Base Station)

α: коэффициент скругления

Осуществление изобретения

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения базовая станция хранит отношение соответствия между радиопараметрами, включающими ширину полосы частот, схему модуляции и кодовую скорость канала в восходящей линии связи, с одной стороны, и параметрами фильтра, включающими по меньшей мере коэффициент скругления фильтра, ограничивающего полосу частот, с другой стороны. Радиопараметры и параметры фильтра определяются для каждой мобильной станции на основании отношения соответствия в зависимости от состояния канала в восходящей линии связи и передаются в мобильную станцию. Соответственно в мобильную станцию передаются радиопараметры и параметры фильтра, которые подходят для фактического состояния канала, так что эффективность передачи в восходящей линии связи повышается, а функциональная емкость системы увеличивается.

Отношение соответствия может связывать радиопараметр более высокой скорости передачи данных с меньшим коэффициентом скругления, и связывать радиопараметр менее высокой скорости передачи данных с большим коэффициентом скругления.

Отношение соответствия может связывать более широкую полосу частот с большим коэффициентом скругления, и связывать более узкую полосу частот с меньшим коэффициентом скругления.

При обновлении информации о назначении радиоресурсов в восходящей линии связи, когда изменяется схема модуляции или кодовая скорость канала, или то и другое, центральная частота полосы частот может оставаться неизменной. В этом случае может быть изменена ширина полосы частот. Это желательно с точки зрения упрощения перестройки фильтра.

При обновлении информации о назначении радиоресурсов в восходящей линии связи, когда изменяется схема модуляции или кодовая скорость канала, или то и другое, может быть разрешено изменение центральной частоты полосы частот. В этом случае может быть изменена ширина полосы частот. Это желательно с точки зрения дальнейшего повышения эффективности передачи и увеличения функциональной емкости системы.

Фиг.1 иллюстрирует систему мобильной связи в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг.1 изображает базовую станцию BS и мобильную станцию (или пользовательское оборудование) UE. В настоящем варианте осуществления в восходящей линии связи применена схема с одной несущей, благодаря чему эффективно снижается PAPR. Мобильная станция осуществляет связь, используя всю полосу частот системы или ее часть. Например, при полосе частот системы в 20 МГц мобильная станция осуществляет связь, используя полосу частот шириной 1,25 МГц, 5 МГц, 10 МГц и т.д. Кроме того, для повышения эффективности радиопередачи применяется управление адаптивной модуляцией и канальным кодированием (АМС, Adaptive Modulation and Coding), так что схема модуляции и кодовая скорость канала адаптивно изменяются в соответствии с состоянием канала.

Базовая станция определяет радиопараметры, используемые мобильной станцией, включая полосу частот, схему модуляции и кодовую скорость канала, в соответствии с состоянием канала в восходящей линии связи. Определение радиопараметров осуществляет планировщик, определяющий радиоресурсы, которые должны быть назначены каждой мобильной станции (осуществляет планирование). В настоящем варианте осуществления базовая станция определяет не только радиопараметры, используемые мобильной станцией в восходящей линии связи, но и параметры фильтра, включая коэффициент скругления и полосу пропускания фильтра с плавным спадом (roll-off filter), ограничивающего полосу частот. Информация о назначении радиоресурсов, радиопараметры и параметры фильтра, определенные в базовой станции, передаются в мобильную станцию посредством канала управления. Мобильная станция принимает канал управления и идентифицирует радиопараметры и параметры фильтра. Мобильная станция осуществляет модуляцию и канальное кодирование передаваемого сигнала в соответствии с переданными ей радиопараметрами. После модуляции и канального кодирования мобильная станция осуществляет формирование формы сигнала (ограничение полосы частот). Ограничение полосы частот производится в соответствии с переданными ей параметрами фильтра. Сигнал, для которого было произведено ограничение полосы частот, передается в базовую станцию с использованием полосы частот, заданной радиопараметрами.

Далее описана взаимосвязь между радиопараметрами и параметрами фильтра.

Фиг.2 изображает АЧХ фильтра с плавным спадом, представляющего собой фильтр, ограничивающий полосу частот. В верхней части фиг.2 представлена АЧХ при коэффициенте α скругления, равном 0, что соответствует идеальному фильтру нижних частот, в котором полоса пропускания и полоса подавления изменяются на частоте Найквиста резко, ступенькой. В нижней части фиг.2 представлена АЧХ фильтра с коэффициентом α скругления, равным 0,2. Коэффициент α скругления принимает значения в диапазоне от 0 до 1 включительно. Как видно из фиг.2, на участке между полосой пропускания (полосой сигнала перед применением фильтра с плавным спадом) и полосой подавления происходит постепенное изменение. По сравнению со случаем, когда α=0, полосу N₂ пропускания приходится делать уже, чем полосу N₁ пропускания, чтобы занимаемая полоса оставалась той же. То есть необходимо устанавливать N2 так, чтобы выполнялось соотношение N₁=N₂(1+0,2). Такая тенденция становится заметной по мере увеличения коэффициента скругления. Далее рассмотрена взаимосвязь коэффициента скругления с различными параметрами.

(1) Взаимосвязь между объемом данных и коэффициентом скругления.

Как видно из фиг.2, полоса N пропускания сужается при увеличении коэффициента α скругления. С точки зрения передачи большего объема данных, желательно иметь широкую полосу пропускания. Следовательно, с точки зрения увеличения объема передаваемых данных, желательно, чтобы коэффициент α скругления был мал (в идеале α=0).

(2) Взаимосвязь между PAPR и коэффициентом скругления.

Как видно из фиг.2, чем меньше коэффициент α скругления, тем резче меняется АЧХ между полосой пропускания и полосой подавления. Это означает, что при малом коэффициенте скругления вклад боковых лепестков в амплитудно-временной характеристике становится большим, что увеличивает PAPR. Следовательно, с точки зрения снижения PAPR, коэффициент скругления желательно устанавливать большим для сглаживания границы между полосой пропускания и полосой подавления.

(3) Взаимосвязь между помехами в смежных полосах частот и коэффициентом скругления.

Фиг.2 изображает АЧХ идеального фильтра в диапазоне частоты Найквиста. Однако в реальности, как показано на фиг.3, нельзя пренебрегать частью АЧХ за частотой f_N Найквиста, поскольку это приводит к появлению помех в смежных полосах частот. При этом чем выше частота f_N Найквиста, тем больше помехи в смежных полосах частот, и напротив, чем ниже частота f_N Найквиста, тем ниже уровень помех в смежных полосах частот. Как видно из фиг.3, если занимаемая полоса частот f_N после применения фильтра с плавным спадом остается той же, то чем меньше коэффициент скругления, тем больше помехи, и напротив, чем больше коэффициент скругления, тем меньше помехи. Поскольку при α=0,2 АЧХ занимает более узкую частотную область, нежели чем при α=0, уровень помех в смежных полосах частот также мал. Следовательно, с точки зрения снижения помех в смежных полосах частот, коэффициент скругления желательно устанавливать большим.

(4) Взаимосвязь между MCS и коэффициентом скругления. При осуществлении управления АМС радиопередача выполняется с различными скоростями передачи данных в зависимости от состояния канала. Скорость передачи информации определяется предварительно заданной комбинацией (называемой номером MCS, Modulation and Coding Scheme) схемы модуляции и кодовой скорости канала. На фиг.4 представлены примеры комбинаций схем модуляции и кодовых скоростей канала. В представленных примерах высокие значения скорости передачи информации соответствуют большим номерам MCS, и напротив, низкие значения скорости передачи информации соответствуют малым номерам MCS. В целом, состояние канала описывается информацией о состоянии канала (CQI, Channel Quality Indicator, указатель качества канала). При плохом состоянии канала для повышения надежности передачи данных применяется малый номер MCS. Напротив, при хорошем состоянии канала для повышения пропускной способности передачи данных применяется большой номер MCS.

При большом номере MCS (когда велико число уровней модуляции и/или высока кодовая скорость канала), поскольку скорость передачи информации высока, бессмысленно еще более увеличивать скорость передачи путем применения фильтра, ограничивающего полосу частот. В этом случае, скорее, желательно уменьшить помехи другим пользователям и снизить PAPR. Напротив, при малом номере MCS (когда число уровней модуляции мало и/или низка кодовая скорость канала), поскольку скорость передачи информации низка, желательно увеличить пропускную способность применением фильтра, ограничивающего полосу частот. Поэтому, когда в соответствии с управлением АМС, установлена высокая скорость передачи информации, желательно устанавливать большой коэффициент скругления. Кроме того, когда в соответствии с управлением АМС, установлена низкая скорость передачи информации, желательно устанавливать небольшой коэффициент скругления.

(5) Взаимосвязь между полосой частот передачи и коэффициентом скругления.

Мобильная станция осуществляет связь, используя для связи всю полосу частот системы или ее часть. Как показано выше со ссылкой на фиг.3, чем выше частота f_N Найквиста, тем больше возникает помех для смежных полос частот, и напротив, чем ниже частота f_N Найквиста, тем меньше возникает помех для смежных полос частот. Поэтому мобильная станция, осуществляющая связь с использованием сравнительно узкой полосы частот (например, 1,25 МГц из 20 МГц), вызывает не столь сильные помехи в смежных полосах частот. Напротив, мобильная станция, использующая для связи сравнительно широкую полосу частот (например, 10 МГц из 20 МГц), вызывает сильные помехи в смежных полосах частот. Следовательно, при узкой полосе частот передачи мобильной станции для увеличения объема передачи данных желательно устанавливать небольшой коэффициент скругления. При широкой полосе частот передачи мобильной станции для снижения помех в смежных полосах частот желательно устанавливать большой коэффициент скругления.

В варианте осуществления настоящего изобретения приведенные отношения соответствия между полосой частот передачи, номером MCS и параметрами фильтра установлены в соответствии с взаимосвязями (1)-(5).

Фиг.5 представляет отношения соответствия в табличной форме. В примере, представленном на фиг.5, три номера MCS заданы для полосы BW₁ частот передачи, и с каждым номером MCS связаны соответствующий коэффициент α скругления и ширина N полосы пропускания. Критерии соответствия представляют собой описанные выше (1)-(5), а таблица готовится заранее с применением моделирования и других способов. Количество схем MCS для каждой полосы BW частот не обязательно должно быть равным трем, оно может быть больше или меньше. Кроме того, таблица может формироваться с учетом ширины полосы частот передачи и информации о MCS, используемой одновременно находящимися на связи пользователями. В приведенном примере, хотя коэффициент скругления и число поднесущих установлены совместно, количество поднесущих (занимаемая полоса частот после фильтрации) может быть увеличено согласно обстоятельствам, в зависимости от полосы частот передачи и информации о MCS, используемой одновременно находящимися на связи пользователями (особенно в случае реализации варианта осуществления изобретения в соответствии с фиг.7).

Базовая станция определяет состояние канала в восходящей линии связи для каждой мобильной станции, чтобы определить радиопараметры и параметры фильтра для каждой мобильной станции (для каждой мобильной станции, в отношении которой производится планирование) при назначении радиоресурсов. Определенная таким образом информация о назначении радиоресурсов, радиопараметры и параметры фильтра передаются в мобильную станцию посредством канала управления. Мобильная станция принимает канал управления для осуществления модуляции и канального кодирования в соответствии с переданными ей радиопараметрами. После осуществления модуляции и канального кодирования сигнала мобильная станция осуществляет формирование формы указанного сигнала. Это ограничение полосы частот производится в соответствии с полученными параметрами фильтра. После ограничения полосы частот сигнал передается в базовую станцию с использованием полосы частот, заданной радиопараметрами. После этого, когда выполняется передача в восходящей линии связи, подобные действия повторяются, так что по мере необходимости обновляются радиопараметры и параметры фильтра.

Фиг.6 изображает положение до и после обновления радиопараметров, и параметров фильтра, передаваемых базовой станцией в каждую мобильную станцию. В некоторый момент времени до обновления в мобильную станцию UE1 передаются радиопараметры (именно BW₁, MCS3) и параметры фильтра (именно α₃, N₃), а в некоторый момент времени после обновления в мобильную станцию UE1 передаются радиопараметры (именно BW₁, MCS1) и параметры фильтра (именно α₁, N₁). В результате АЧХ фильтра существенно изменяется. Для второй и третьей мобильных станций UE2 и UE3 параметры до и после обновления не изменены. Как видно из фиг.6, если после обновления радиопараметров и параметров фильтра полоса частот передачи не изменяется, то центральные частоты f_c1, f_c2 и f_c3 остаются неизменными. Поэтому перестройка фильтра при обновлении параметров происходит просто.

Фиг.7 также изображает положение до и после обновления радиопараметров и параметров фильтра. В некоторый момент времени до обновления в первую мобильную станцию UE1 передаются параметры фильтра (именно α₃, N₃). В некоторый момент времени после обновления передаются параметры фильтра (именно α₄, N₄). В результате после обновления АЧХ фильтра изменяется. Хотя радиопараметры также могут обновляться, это не показано на фиг.7 с целью упрощения чертежа. В некоторый момент времени до обновления во вторую мобильную станцию UE2 передаются параметры фильтра (именно α₁, N₁). В некоторый момент времени после обновления передаются параметры фильтра (именно α₂, N₂). В результате после обновления АЧХ фильтра изменяется. В некоторый момент времени до обновления в третью мобильную станцию UE3 передаются параметры фильтра (именно α₅, N₅), а в некоторый момент времени после обновления передаются параметры фильтра (именно α₆, N₆). В результате после обновления АЧХ фильтра изменяется. В примере на фиг.7 до и после обновления радиопараметров и параметров фильтра могут изменяться центральные частоты f_c1, f_c2 и f_c3. Поэтому, хотя перестройка фильтра заметно усложняется, эффективность использования полосы частот может быть увеличена.

Как указано выше, хотя здесь описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, настоящее изобретение ими не ограничивается, и в нем могут быть произведены различные изменения и модификации без выхода за рамки изобретения. Хотя настоящее изобретение разделено на отдельные варианты осуществления для удобства объяснения, такое разделение не принципиально для настоящего изобретения, и при необходимости может быть использован один вариант или же более одного варианта.

Данная заявка основана на приоритетной заявке Японии №2006-077822, поданной в патентное ведомство Японии 20 марта 2006 года, содержание которой целиком включено в настоящий документ посредством ссылки.

1. Базовая станция в системе мобильной связи, использующей схему с одной несущей в восходящей линии связи, включающая в себя средства, выполненные с возможностью осуществления связи с мобильной станцией, использующей всю полосу частот системы или часть указанной полосы частот; средства хранения, выполненные с возможностью хранения отношения соответствия между радиопараметрами, включающими полосу частот, схему модуляции и кодовую скорость канала восходящей линии связи, и параметрами фильтра, включающими по меньшей мере коэффициент скругления фильтра, ограничивающего полосу частот; и средства определения, выполненные с возможностью определения радиопараметров и параметров фильтра для каждой мобильной станции на основании отношения соответствия в зависимости от состояния канала в восходящей линии связи, при этом обеспечена возможность передачи радиопараметров и параметров фильтра, определенных таким образом в средствах определения, в мобильную станцию.

2. Базовая станция по п.1, отличающаяся тем, что отношение соответствия связывает радиопараметр более высокой скорости передачи данных с большим коэффициентом скругления.

3. Базовая станция по п.1, отличающаяся тем, что отношение соответствия связывает радиопараметр менее высокой скорости передачи данных с меньшим коэффициентом скругления.

4. Базовая станция по п.1, отличающаяся тем, что отношение соответствия связывает более широкую полосу частот с большим коэффициентом скругления.

5. Базовая станция по п.1, отличающаяся тем, что отношение соответствия связывает более узкую полосу частот с меньшим коэффициентом скругления.

6. Базовая станция по п.1, отличающаяся тем, что при обновлении информации о назначении радиоресурсов в восходящей линии, когда изменяется схема модуляции и/или кодовая скорость канала, центральная частота полосы частот остается неизменной.

7. Базовая станция по п.1, отличающаяся тем, что при обновлении информации о назначении радиоресурсов в восходящей линии связи, когда изменяется схема модуляции и/или кодовая скорость канала, возможно изменение центральной частоты полосы частот.

8. Мобильная станция в системе мобильной связи, использующей схему с одной несущей в восходящей линии связи, включающая в себя средства, выполненные с возможностью осуществления связи с базовой станцией с использованием всей полосы частот системы или части указанной полосы частот; средства хранения, выполненные с возможностью хранения отношения соответствия между радиопараметрами, включающими полосу частот, схему модуляции и кодовую скорость канала восходящей линии связи, и параметрами фильтра, включающими по меньшей мере коэффициент скругления фильтра, ограничивающего полосу частот; и средства определения, выполненные с возможностью определения радиопараметров и параметров фильтра для восходящей линии связи на основании сигнала управления из базовой станции и указанного отношения соответствия.

9. Способ увеличения функциональной емкости системы при радиодоступе в восходящей линии связи с использованием схемы с одной несущей, используемый в базовой станции системы мобильной связи, использующей схему с одной несущей в восходящей линии связи, включающийхранение отношения соответствия между радиопараметрами, включающими полосу частот, схему модуляции и кодовую скорость канала восходящей линии связи, и параметрами фильтра, включающими по меньшей мере коэффициент скругления фильтра, ограничивающего полосу частот;определение радиопараметров и параметров фильтра для каждой мобильной станции на основании отношения соответствия в зависимости от состояния канала в восходящей линии связи; ипередачу определенных таким образом радиопараметров и параметров фильтра в мобильную станцию, использующую всю полосу частот системы или часть указанной полосы частот.

10. Способ увеличения функциональной емкости системы при радиодоступе в восходящей линии связи с использованием схемы с одной несущей, используемый в мобильной станции системы мобильной связи, использующей схему с одной несущей в восходящей линии связи, включающийхранение отношения соответствия между радиопараметрами, включающими полосу частот, схему модуляции и кодовую скорость канала восходящей линии связи, и параметрами фильтра, включающими по меньшей мере коэффициент скругления фильтра, ограничивающего полосу частот;прием сигнала управления из базовой станции;определение радиопараметров и параметров фильтра для восходящей линии связи на основании сигнала управления и указанного отношения соответствия; ипередачу сигнала в базовую станцию с использованием всей полосы частот системы или части указанной полосы частот.