Каналы управления в сетевых системах связи

Каналы управления в сетевых системах связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к каналам управления в сетевых системах связи и, в частности, к выделению и декодированию канала управления, например, в сетевых системах 3GPP (Проект Партнерства Третьего Поколения) LTE (В Долгосрочной Перспективе).

Область техники

Технология LTE, например, задает систему пакетной радиосвязи, где предполагается, что выделения всех каналов происходят в короткие периоды подкадров. В этом состоит отличие от более старых систем 3G, где назначенные каналы сигнализации необходимо устанавливать даже для пакетного трафика. Это также отличается от типа выделения WLAN (беспроводной локальной сети), где передача каждого IP (Протокол Internet) пакета содержит заголовок транспортного уровня.

Согласно технологии LTE, все выделения сигнализируются по совместно используемым каналам управления, которые присутствуют в первых символах множественных несущих субкадра, предшествующих символам множественных несущих каналов данных. Каналы управления кодируются раздельно. Таким образом, канал нисходящей линии связи (или восходящей линии связи) делится на две отдельные части, одна для управления и одна для данных. Часть для данных (PDSCH) переносит данные нисходящей линии связи (или восходящей линии связи) для одновременно диспетчеризованных пользователей, тогда как часть для управления (PDCCH) переносит (помимо прочего) информацию выделения для диспетчеризованных пользователей.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение предусматривает способы и устройства для снижения сложности декодирования каналов управления, которые заданы в прилагаемой формуле изобретения. Изобретение также может реализовать в виде компьютерного программного продукта.

Согласно изобретению, поиск по дереву для агрегированных каналов управления систематически сокращается, что позволяет добиться значительного сокращения количества попыток декодирования на стороне UE (пользовательского оборудования), но все же позволяет поддерживать, по большей части, гибкость диспетчеризации на eNB (усовершенствованный Узел B (Node B)), т.е. достичь компромисса между спектральной эффективностью системы и сложностью UE.

Согласно изобретению, предполагается, что немногие пользователи, имеющие одинаковые условия распространения, диспетчеризуются в одно и то же время. Сокращение дерева достигается путем наложения некоторых ограничений на древовидную структуру посредством спецификаций.

UE использует древовидную структуру для снижения сложности декодирования с целью экономии энергии. Согласно варианту осуществления изобретения, можно сократить энергопотребление при декодировании/детектировании канала управления L1/L2.

В целях настоящего изобретения, описанного ниже, следует заметить, что:

- пользовательское оборудование может, например, быть любым устройством, посредством которого пользователь может осуществлять доступ к сети связи; это предусматривает мобильные, а также немобильные устройства и сети, независимо от технологической платформы, на которой они базируются;

- пользовательское оборудование может выступать в качестве клиентской сущности или серверной сущности применительно к настоящему изобретению, или даже может иметь встроенные функции обеих сущностей;

- этапы способа, скорее всего реализуемые как части программного кода и работающие с использованием процессора на одной из: серверная/клиентская сущности, не зависят от программного кода и могут быть заданы с использованием любого известного или будущего языка программирования;

- этапы способа и/или устройства, скорее всего реализуемые как аппаратные компоненты на одной из: серверная/клиентская сущности, не зависят от аппаратных средств и могут быть реализованы с использованием любой известной или будущей аппаратной технологии или их гибридов, например, MOS, CMOS, BiCMOS, ECL, TTL и т.д., с использованием, например, компонентов ASIC или компонентов DSP;

- в общем случае, любой этап способа можно реализовать программными и аппаратными средствами без отхода от идеи настоящего изобретения;

- устройства могут быть реализованы как отдельные устройства, но не исключено, что их можно реализовать посредством распределения по системе, при условии сохранения функций устройства.

Настоящее изобретение не ограничивается сетевыми системами LTE, и его можно применять к любым другим системам связи, где требуется динамическое и быстрое выделение каналов, в том числе, к системам, где для каналов управления используются множественные кодовые скорости.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 показывает пример древовидной структуры с тремя выделенными узлами на разных уровнях дерева.

Фиг. 2 показывает три выделенных узла на фиг. 1, отображаемые в ресурсы поднесущих в распределенном режиме.

Фиг. 3 показывает объединение элементов канала управления для создания агрегированных кандидатов в каналы управления.

Фиг. 4 показывает пример, иллюстрирующий сокращение возможных вариантов агрегации для кандидатов в каналы управления согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг. 5 показывает упрощенную блок-схему, иллюстрирующую функции пользовательского оборудования и сетевого устройства согласно варианту осуществления изобретения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Физический совместно используемый канал управления нисходящей линии связи (PDSCCH), который переносит (помимо прочего) информацию выделения для одновременно диспетчеризованных пользователей сетевой системы связи, построен в виде древовидной структуры, состоящей из множественных элементов канала управления, как показано на фиг. 1. В ходе декодирования, UE (пользовательское оборудование) объединяет или агрегирует элементы канала управления для создания разных кодовых блоков или кандидатов в каналы управления. Каждый кодовый блок называется кандидатом в канал управления, поскольку он потенциально переносит информацию для одного MAC (Управление доступом к среде передачи данных) ID. MAC ID используется UE или группой UE для детектирования канала. На каждом уровне дерева, каждый узел представляет один канал управления кодового блока. Количество каналов управления на самом низком уровне дерева определяется полосой пропускания системы и количеством n символов OFDM, доступных для наибольших кодовых блоков, а также размером элементов канала управления. В примере, показанном на фиг. 1, n=3. Любой узел дерева, который не занят каналом управления на этом уровне, доступен для следующего уровня дерева в качестве двух каналов управления, каждый из которых имеет вдвое меньший размер, чем канал управления на родительском узле.

Полосу пропускания системы, состоящую из данного количества ресурсов поднесущих, можно разделить на целое кратное наибольших каналов управления. Данный узел дерева, т.е. набор поднесущих может состоять из одного канала управления наибольшего кодового блока, до двух каналов управления вторых наибольших кодовых блоков или до четырех каналов управления наименьших кодовых блоков.

Каждый канал управления полностью охватывает первые n символов OFDM, которые доступны для каналов управления. Каналы управления можно распределить по поднесущим в полосе пропускания системы для максимизации частотного разнесения. Например, существует 4 распределенных набора ресурсов поднесущих, выделяемых для каждого кодового блока. Это показано на фиг. 2.

На фиг. 1 показаны три выделенных узла CB1, CB2, CB3 на разных уровнях древовидной структуры. На фиг. 2 показаны три выделенных узла CB1, CB2, CB3, отображаемых в ресурсы поднесущих в распределенном режиме. Следует заметить, что эти отображения являются лишь примерами, и что отображение, в целом, должно обеспечивать частотное разнесение путем распределения по полосе пропускания системы.

Поскольку каждый канал управления должен уникально идентифицироваться посредством MAC ID, его можно объединять с CRC (Циклический Избыточный Код), частично маскируя биты CRC идентификатором MAC-ID. Поскольку MAC ID используется для адресации как каналов управления конкретных UE, так и общих каналов управления, разумно задавать MAC ID совместимым образом. Таким образом, прием любого канала управления возможен посредством фильтрации каналов управления с соответствующим MAC ID. Обнаружение ошибок доступно из CRC, замаскированного MAC ID. Длина MAC ID совпадает с длиной C-RNTI (Временный идентификатор Сотовой Радиосети).

Приемник, например UE, включает в себя средство для приема символов части субкадра совместно используемого канала управления нисходящей линии связи, до приема и обработки символов на совместно используемых каналах данных нисходящей и восходящей линий связи. Приемник демодулирует и декодирует поднесущие символов OFDM, в которых приемник может искать набор наибольших кодовых блоков, например, CB1 на фиг. 1. Поскольку кодовый блок имеет известный размер, и полоса пропускания системы известна, приемник знает целое кратное позиций поднесущих для поиска CB1. Прием, независимо от правильности его детектирования, может распознаваться детектором циклического избыточного кода, фильтруемого конкретной для приемника идентичностью c-RNTI. Для каждого совпадения CRC, с которым c-RNTI для UE не совпадает, приемник знает, что следующий более высокий уровень дерева замаскирован и не доступен. Для каждого несовпадения CRC, UE будет продолжать декодирование кодовых блоков (CB2) на следующем более высоком уровне дерева, в поиске совпадения на двух дочерних узлах относительно родительского узла. Далее, для каждого несовпадения CRC, UE будет продолжать декодирование кодовых блоков (CB3) на следующем более высоком уровне дерева, в поиске совпадения на двух дочерних узлах относительно родительского узла. Поиск продолжается, пока UE не детектирует и правильно не декодирует все каналы управления, предназначенные для своего приема.

Помимо поиска сигнализирующих входов по его собственному конкретному для приемника c-RNTI, UE может понадобиться искать общие сигнализирующие входы по общим идентификаторам.

Поиск по дереву может проходить в любом другом порядке, чем от узла самого низкого уровня к узлам более высокого уровня. В зависимости от применяемой схемы кодирования, приемник может обрабатывать узлы от наивысшего уровня узлов к более низкому уровню узлов. Далее, приемник может обрабатывать узлы в другом произвольном (или систематическом) порядке на основании некоторых мер, например, величины SINR (отношения сигнала к помехе и шуму) кодового(ых) блока(ов) кандидатов.

Ниже предполагается, что для данной полосы пропускания в соте задается только один размер узла (т.е. канала управления) на наивысшем уровне древовидной структуры (уровне 3 на фиг. 1). Узел наивысшего уровня называется "элементом канала управления". Агрегацию множественных элементов канала управления можно использовать для обеспечения более высокой полезной нагрузки и/или более низкой скорости кодирования.

Однако агрегация элементов канала управления может требоваться большое количество попыток декодирования от всех UE, которые прослушивают возможное выделение. Пример агрегации каналов управления показан на фиг. 3.

Из фиг. 3 можно видеть, что агрегация даже относительно малого количества элементов канала управления будет приводить к достаточно большому количеству попыток декодирования для UE, слушающих выделения ресурсов, и каждый UE будет слушать выделения нисходящей линии связи, а также выделения восходящей линии связи. В примере, показанном на фиг. 3, существует 6 элементов канала управления, тогда как агрегация с использованием древовидной структуры, показанной на фиг. 1, приводит к 10 потенциальным кандидатам в каналы управления. Эта агрегация является субоптимальной относительно сложности UE, поскольку UE придется декодировать полное количество кандидатов в каналы управления, даже если некоторые из них не диспетчеризованы.

Далее, вариант осуществления изобретения будет описан более подробно.

На фиг. 4 показана разновидность плоской древовидной структуры, происходящей из фиг. 3. На фиг. 4 показаны потенциальные кандидаты в каналы управления для разных возможностей агрегации (как белые так и серые области). Как можно видеть из фиг. 4, всего существует 24 элемента канала управления (CCE), которые, по умолчанию инициируют 45 попыток декодирования для каждого выделения направления линии связи (т.е. нисходящей/восходящей линии связи). Другими словами, на уровне 1 агрегации каждый из 24 элементов канала управления может формировать канал управления. На уровне 2 агрегации, два элемента канала управления могут быть агрегированы для формирования канала управления, на уровне 4 агрегации, четыре элемента канала управления могут быть агрегированы для формирования канала управления, и на уровне 8 агрегации, восемь элементов канала управления могут быть агрегированы для формирования канала управления.

Согласно варианту осуществления изобретения, на структуру канала управления, показанную белыми и серыми областями на фиг. 4, налагаются ограничения, благодаря чему только белые агрегированные кандидаты в каналы управления доступны для диспетчеризации. При таком ограничении количество попыток декодирования сокращается до 15 (серые области не декодируются при поиске кандидата в канал управления), что соответствует сокращение в 3 раза. Другими словами, существует четыре кандидата в каналы управления на уровне 1 агрегации, четыре кандидата в каналы управления на уровне 2 агрегации, четыре кандидата в каналы управления на уровне 4 агрегации, и три кандидата в каналы управления на уровне 8 агрегации.

При наложении ограничений на древовидную структуру, гибкость диспетчеризации значительно не снижается, на основании следующих аргументов:

- если имеется большое количество единиц пользовательского оборудования вблизи eNB, диспетчеризующих каналы управления, причем единицы пользовательского оборудования требуют только уровень 1 агрегации, элементы уровня 2 агрегации со сниженной мощностью можно использовать, чтобы иметь больше пользователей в силу возможности осуществления выравнивания мощности; в примере, показанном на фиг. 4, 9, благоприятные условные пользователи могут диспетчеризоваться с использованием этого подхода. Другими словами, можно диспетчеризовать четыре канала управления на уровне 1 агрегации, два канала управления на уровне 2 агрегации, два канала управления на уровне 4 агрегации, и один канал управления на уровне 8 агрегации;

- если множество диспетчеризованных пользователей присутствует на границе соты (уровень 8 агрегации), дополнительные пользователи никак не могут диспетчеризоваться в силу ограниченного количества доступных элементов канала управления;

- поскольку разница между уровнями агрегации является фактором 2, и при использовании выравнивания мощности, до некоторой степени существует гибкость для согласования агрегации и мощности друг с другом.

Следует заметить, что, хотя вышеприведенное описание приведено в отношении дерева выделения для одного направления линии связи, изобретение также применимо к случаю наличия двух деревьев, для восходящей и нисходящей линии связи, соответственно.

Кроме того, следует заметить, что количество возможных каналов управления на каждом уровне несущественно.

Согласно варианту осуществления изобретения, с использованием правила выделения, использование наименьшего канала управления на всех элементах канала управления запрещено, но, в то же время, меньшие каналы управления разрешено объединять в агрегированные каналы управления с лучшим покрытием.

Согласно вышеописанному подходу, количество попыток декодирования, необходимых для каждого UE, можно сократить. Ограничение дерева возможно вследствие частотного разделения, применяемого для всех элементов канала управления, благодаря чему каждый CCE находится в одинаковых или сходных канальных условиях.

На фиг. 5 показана блок-схема, иллюстрирующая пользовательское оборудование 10 и сетевое устройство 20, например eNB, согласно варианту осуществления изобретения.

Пользовательское оборудование 10 содержит секцию 11 приема/передачи и секцию 12 декодирования. Секция 11 приема/передачи принимает символы от сетевого устройства 20, которое содержит секцию 21 приема/передачи, передающий символы, и секцию 22 выделения.

Секция 22 выделения выделяет каналы управления, представленные узлами древовидной структуры, причем каждый из каналов управления содержит, по меньшей мере, один элемент канала управления, несущий информацию для соответствующего идентификатора, используемого для детектирования канала управления из каналов управления, в котором выделение выполняется путем ограничения выделения каналов управления наивысшего уровня из каналов управления, причем каналы управления наивысшего уровня представлены узлами древовидной структуры на наивысшем уровне древовидной структуры. Например, на фиг. 1 наивысший уровень показан как уровень 3. На фиг. 4 наивысший уровень представлен как уровень 1 агрегации.

Секция 22 выделения может увеличивать выделение каналов управления более низкого уровня из каналов управления, причем каналы управления более низкого уровня представлены узлами древовидной структуры на более низких уровнях древовидной структуры. Например, на фиг. 1 более низкие уровни показаны как уровни 2 и 1. На фиг. 4 более низкие уровни представлены как уровни 2, 4 и 8 агрегации.

Секция 21 приема/передачи может передавать выделенные каналы управления в виде символов на единицы пользовательского оборудования, включая пользовательское оборудование 10, путем распределения выделенных каналов управления на поднесущие по полосе пропускания системы.

Каналы управления более высокого уровня можно объединять с каналами управления более низкого уровня. Другими словами, меньшие каналы управления разрешено объединять в агрегированные каналы управления с лучшим покрытием.

Секция 22 выделения может увеличивать выделение тем больше, чем ниже уровень древовидной структуры.

Секция 12 поиска пользовательского оборудования 10 ведет поиск канала управления путем декодирования каналов управления, представленных узлами древовидной структуры, с использованием идентификатора, например, MAC ID, CRC или c-RNTI, причем каждый из каналов управления содержит, по меньшей мере, один элемент канала управления, несущий информацию для соответствующего идентификатора, используемого для детектирования канала управления из каналов управления, в котором секция 12 поиска ограничивает поиск каналов управления наивысшего уровня из каналов управления, причем каналы управления наивысшего уровня представлены узлами древовидной структуры на наивысшем уровне древовидной структуры.

Секция 12 поиска может увеличивать поиск каналов управления более низкого уровня из каналов управления, причем каналы управления более низкого уровня представлены узлами древовидной структуры на более низких уровнях древовидной структуры.

Секция 11 приема/передачи может принимать каналы управления в виде символов от сетевого устройства 20.

Секция 11 поиска может начинать поиск с каналов управления самого низкого уровня, представленных узлами древовидной структуры на самом низком уровне древовидной структуры. Например, на фиг. 1 самый низкий уровень показан как уровень 1. На фиг. 4 самый низкий уровень представлен как уровень 8 агрегации.

Следует заметить, что сетевое устройство 20 и пользовательское оборудование 10, показанные на фиг. 5, могут иметь дополнительные функции для работы, например, в качестве eNodeB и UE. Здесь функции сетевого устройства и пользовательского оборудования, связанные с пониманием принципов изобретения описаны с использованием функциональных блоков, показанных на фиг. 5. Расположение функциональных блоков сетевого устройства и пользовательского оборудования не призвана ограничивать изобретение, и функции могут выполняться одним блоком или дополнительно делиться на подблоки.

Согласно варианту осуществления изобретения, на передающей стороне, выделяются каналы управления, представленные узлами древовидной структуры, причем каждый из каналов управления содержит, по меньшей мере, один элемент канала управления, несущий информацию для соответствующего идентификатора, используемого для детектирования канала управления из каналов управления. Выделение выполняется путем ограничения выделения каналов управления наивысшего уровня из каналов управления, причем каналы управления наивысшего уровня представлены узлами древовидной структуры на наивысшем уровне древовидной структуры. На принимающей стороне, ведут поиск канала управления путем декодирования выделенных каналов управления, в котором поиск ограничен для каналов управления наивысшего уровня.

Следует понимать, что вышеприведенное описание иллюстрирует изобретение и не призвано ограничивать изобретение. Специалисты в данной области техники могут предложить различные модификации и применения без отхода от объема изобретения, который задан прилагаемой формулой изобретения.

1. Способ выделения каналов управления, содержащий этап, на котором: выделяют каналы управления, представленные узлами древовидной структуры, причем узлы древовидной структуры на наивысшем уровне древовидной структуры представляют элементы канала управления, и при этом каждый канал управления из каналов управления содержит, по меньшей мере, один из элементов канала управления, несущих информацию для соответствующего идентификатора, используемого для детектирования канала управления, отличающийся тем, что выделение выполняют путем ограничения выделения каналов управления наивысшего уровня, причем каналы управления наивысшего уровня представлены узлами древовидной структуры на наивысшем уровне древовидной структуры, посредством чего обеспечивают возможность выделения каналов управления более низкого уровня, при этом каналы управления более низкого уровня представлены узлами древовидной структуры на более низких уровнях древовидной структуры.

2. Способ по п.1, содержащий этап, на котором передают выделенные каналы управления на единицы пользовательского оборудования путем распределения выделенных каналов управления на поднесущие по полосе пропускания системы.

3. Способ по п.1, в котором каналы управления более высокого уровня объединяют с каналами управления более низкого уровня.

4. Способ по п.1, в котором выделение увеличивают тем больше, чем ниже уровень древовидной структуры.

5. Способ поиска канала управления, содержащий этап, на котором: ведут поиск канала управления путем декодирования каналов управления, представленных узлами древовидной структуры, с использованием идентификатора, причем узлы древовидной структуры на наивысшем уровне древовидной структуры представляют элементы канала управления, и при этом каждый канал управления из каналов управления содержит, по меньшей мере, один из элементов канала управления, несущих информацию для соответствующего идентификатора, используемого для детектирования канала управления, отличающийся тем, что поиск ограничивают для каналов управления наивысшего уровня, причем каналы управления наивысшего уровня представлены узлами древовидной структуры на наивысшем уровне древовидной структуры, посредством чего обеспечивают возможность поиска каналов управления более низкого уровня, при этом каналы управления более низкого уровня представлены узлами древовидной структуры на более низких уровнях древовидной структуры.

6. Способ по п.5, в котором каналы управления принимают от сетевого устройства.

7. Способ по п.5 или 6, в котором поиск выполняют, начиная с каналов управления самого низкого уровня, представленных узлами древовидной структуры на самом низком уровне древовидной структуры.

8. Устройство (20) для выделения каналов управления, содержащее: блок (22) выделения, выполненный с возможностью выделять каналы управления, представленные узлами древовидной структуры, причем узлы древовидной структуры на наивысшем уровне древовидной структуры представляют элементы канала управления, и при этом каждый канал управления из каналов управления содержит, по меньшей мере, один из элементов канала управления, несущих информацию для соответствующего идентификатора, используемого для детектирования канала управления, отличающееся тем, что блок (22) выделения выполнен с возможностью ограничивать выделение каналов управления наивысшего уровня, причем каналы управления наивысшего уровня представлены узлами древовидной структуры на наивысшем уровне древовидной структуры, посредством чего обеспечивает возможность выделения каналов управления более низкого уровня, при этом каналы управления более низкого уровня представлены узлами древовидной структуры на более низких уровнях древовидной структуры.

9. Устройство по п.8, содержащее блок (21) передачи, выполненный с возможностью передавать выделенные каналы управления на единицы пользовательского оборудования путем распределения выделенных каналов управления на поднесущие по полосе пропускания системы.

10. Устройство по п.8 или 9, в котором устройство содержит усовершенствованный узел В.

11. Устройство (10) для поиска канала управления, содержащее блок (12) декодирования, выполненный с возможностью поиска канала управления путем декодирования каналов управления, представленных узлами древовидной структуры, с использованием идентификатора, причем узлы древовидной структуры на наивысшем уровне древовидной структуры представляют элементы канала управления, и при этом каждый канал управления из каналов управления содержит, по меньшей мере, один из элементов канала управления, несущих информацию для соответствующего идентификатора, используемого для детектирования канала управления, отличающееся тем, что блок (12) декодирования выполнен с возможностью ограничивать поиск каналов управления наивысшего уровня, причем каналы управления наивысшего уровня представлены узлами древовидной структуры на наивысшем уровне древовидной структуры, посредством чего обеспечивает возможность поиска каналов управления более низкого уровня, при этом каналы управления более низкого уровня представлены узлами древовидной структуры на более низких уровнях древовидной структуры.

12. Устройство по п.11, содержащее блок (11) приема, выполненный с возможностью принимать каналы управления от сетевого устройства (20).

13. Устройство по п.11 или 12, в котором устройство содержит пользовательское оборудование.

14. Считываемый компьютером носитель, на котором хранится программа для устройства обработки, содержащая части программного кода для выполнения этапов по любому из пп.1-7, когда программа работает на устройстве обработки.

15. Считываемый компьютером носитель по п.14, в котором программа является непосредственно загружаемой во внутреннюю память устройства обработки.