Предоставление отчета о предельной мощности в системе связи, использующей агрегацию несущих

Предоставление отчета о предельной мощности в системе связи, использующей агрегацию несущих

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способам информирования eNodeB о состоянии мощности передачи пользовательского оборудования в системе мобильной связи, использующей агрегацию компонентных несущих. Кроме того, изобретение также относится к реализации/осуществлению этих способов в/посредством аппаратных средств, т.е. устройств, и их реализация в программных средствах. Изобретение дополнительно относится к заданию отчетов о запасе мощности для каждого UE для каждой компонентной несущей и их сигнализации посредством элементов управления MAC.

Уровень техники

Долгосрочное развитие систем связи (LTE)

Системы мобильной связи третьего поколения (3G) на основе технологии радиодоступа WCDMA получают все более широкое распространение по всему миру. Первый шаг в расширении или развитии этой технологии предусматривает внедрение высокоскоростного пакетного доступа нисходящей линии связи (HSDPA) и усовершенствованной восходящей линии связи, также именуемой высокоскоростным пакетным доступом восходящей линии связи (HSUPA), которые обеспечивают весьма конкурентоспособную технологию радиодоступа.

Чтобы соответствовать растущим потребностям пользователей и выдерживать конкуренцию с новыми технологиями радиодоступа 3GPP, предложена новая система мобильной связи, именуемая Long Term Evolution (Долгосрочное развитие систем связи, LTE). LTE призвана удовлетворять потребности в несущих для высокоскоростной передачи данных и мультимедиа, а также поддержки речевых каналов высокой плотности на следующее десятилетие. Способность обеспечивать высокие битовые скорости является ключевой особенностью LTE.

Спецификация рабочих элементов (WI) для долгосрочного развития систем связи (LTE), именуемая «усовершенствованный наземный радиодоступ UMTS» (UTRA) и «сеть наземного радиодоступа UMTS» (UTRAN), должна быть окончательно оформлена в выпуске 8 (LTE вып. 8). Система LTE представляет эффективный пакетный радиодоступ и сети радиодоступа, которые обеспечивают полные функциональные возможности на основе IP с малым временем ожидания и низкой стоимостью. В LTE масштабируемые множественные полосы передачи задаются равными, например, 1,4, 3,0, 5,0, 10,0, 15,0 и 20,0 МГц, для обеспечения гибкого развертывания системы с использованием данного спектра. На нисходящей линии связи применяется радиодоступ на основе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM) благодаря присущей ему невосприимчивости к многолучевым помехам (MPI) вследствие низкой символьной скорости, использованию циклического префикса (CP) и совместимости с различными компоновками полосы передачи. На восходящей линии связи применяется радиодоступ на основе множественного доступа с частотным разделением с одной несущей (SC-FDMA), поскольку обеспечение большой зоны покрытия имеет приоритет над повышением пиковой скорости передачи данных с учетом ограниченной мощности передачи пользовательского оборудования (UE). В LTE вып. 8/9 применяются многочисленные принципиальные подходы к пакетному радиодоступу, включающие в себя метод канальной передачи со многими входами и многими выходами (MIMO), и обеспечивается высокоэффективная структура сигнализации управления.

Архитектура LTE

На фиг.1 показана общая архитектура, и на фиг.2 более подробно представлена архитектура E-UTRAN. E-UTRAN состоит из eNodeB, обеспечивающего протокольные окончания плоскости пользователя (PDCP/RLC/MAC/PHY) и плоскости управления (RRC) E-UTRA к пользовательскому оборудованию (UE). На eNodeB (eNB) базируются физический (PHY) уровень, уровни управления доступом к среде (MAC), управления каналом радиосвязи (RLC), и протокола управления передачей пакетных данных (PDCP), которые включают в себя функциональные возможности уплотнения заголовков и шифрования в плоскости пользователя. Он также обеспечивает функциональные возможности управления радиоресурсами (RRC), соответствующие плоскости управления. Он осуществляет большое число функций, включая администрирование радиоресурсов, управление допуском, диспетчеризацию, обеспечение согласованного QoS (качества обслуживания) восходящей линии связи, вещание информации о сотах, шифрование/дешифрование данных плоскости пользователя и управления, и уплотнение/разуплотнение заголовков пакетов нисходящей линии связи/восходящей линии связи в плоскости пользователя. eNodeB (усовершенствованные узлы B) соединены друг с другом посредством интерфейса X2.

eNodeB также подключены посредством интерфейса S1 к EPC (усовершенствованному пакетному ядру), в частности к MME (объекту управления мобильностью) посредством S1-MME и к обслуживающему шлюзу (SGW) посредством S1-U. Интерфейс S1 поддерживает отношение типа «множество-ко-множеству» между MME/обслуживающими шлюзами и eNodeB. SGW маршрутизирует и пересылает пользовательские пакеты данных, действуя также как якорь мобильности для плоскости пользователя в ходе хэндоверов между eNodeB и как якорь для мобильности между LTE и другими технологиями 3GPP (стоящий на конце интерфейса S4 и ретранслирующий трафик между системами 2G/3G и GW PDN). Для экземпляров пользовательского оборудования, находящихся в неактивном состоянии, SGW находится на конце тракта данных нисходящей линии связи и инициирует поисковый вызов, когда данные нисходящей линии связи поступают на пользовательское оборудование. Он администрирует и сохраняет контексты пользовательского оборудования, например параметры службы IP-канала передачи данных, информацию внутрисетевой маршрутизации. Он также осуществляет дублирование пользовательского трафика в случае узаконенного перехвата.

MME является ключевым узлом управления для сети доступа LTE. Он отвечает за процедуру слежения и поискового вызова пользовательского оборудования в неактивном состоянии, включающую в себя повторные передачи. Он участвует в процессе активации/деактивации канала передачи данных и также отвечает за выбор SGW для пользовательского оборудования при начальном подключении и во время хэндовера внутри LTE, предусматривающего смену местоположения узла базовой сети (CN). Он отвечает за аутентификацию пользователя (путем взаимодействия с HSS). Сигнализация Уровня Без Доступа (NAS) заканчивается на MME и также отвечает за генерацию и выделение временных идентификаторов для экземпляров пользовательского оборудования. Она обеспечивает проверку авторизации пользовательского оборудования для входа в сеть связи общего пользования наземных мобильных объектов (PLMN) поставщика услуг и обеспечивает соблюдение ограничений пользовательского оборудования по роумингу. MME является оконечной точкой в сети для шифрования/защиты целостности сигнализации NAS и отвечает за администрирование ключей безопасности. MME также поддерживает узаконенный перехват сигнализации. MME также обеспечивает функцию плоскости управления для мобильности между сетями доступа LTE и 2G/3G, причем SGSN соединена с MME интерфейсом S3. MME также соединен интерфейсом S6a с домашним HSS для экземпляров пользовательского оборудования, находящихся в роуминге.

Управление QoS

Эффективная поддержка качества обслуживания (QoS) является основным требованием, предъявляемым операторами к LTE. Для обеспечения лучшего в своем классе пользовательского восприятия и, при этом, оптимизации использования сетевых ресурсов усовершенствованная поддержка QoS должна быть неотъемлемой частью новой системы.

Аспекты поддержки QoS в настоящее время рассматриваются в рабочих группах 3GPP. По существу, механизм QoS для Развития Системной Архитектуры (SAE)/LTE основан на механизме QoS современной системы UMTS, отраженном в 3GPP TR 25.814, “Physical layer aspects for evolved Universal Terrestrial Radio Access (UTRA)”, v.7.1.0 (доступном на сайте http://www.3gpp.org и включенном в настоящее описание изобретения посредством ссылки). Согласованная архитектура службы канала передачи данных SAE изображена на фиг.5. Также можно применять определение службы канала передачи данных, приведенное в 3GPP TR 25.814:

“Служба канала передачи данных включает в себя все аспекты, позволяющие обеспечивать законтрактованное QoS. Эти аспекты представляют собой, помимо прочего, сигнализацию управления, транспорт плоскости пользователя и функциональные возможности администрирования QoS”.

В новой архитектуре SAE/LTE заданы следующие новые каналы передачи данных: служба канала передачи данных SAE между мобильным терминалом (пользовательским оборудованием - UE) и обслуживающим шлюзом, радиоканал передачи данных SAE на интерфейсе сети радиодоступ между мобильным терминалом и eNodeB, а также канал передачи данных доступа к SAE между eNodeB и обслуживающим шлюзом.

Служба канала передачи данных SAE обеспечивает:

- агрегацию по QoS IP-потоков сквозного обслуживания;

- уплотнение IP-заголовков (и снабжение UE соответствующей информацией);

- шифрование плоскости пользователя (UP) (и снабжение UE соответствующей информацией);

- при необходимости приоритезированной обработки пакетов сигнализации сквозного обслуживания дополнительную службу канала передачи данных SAE можно добавить к IP-службе по умолчанию;

- снабжение UE информацией отображения/мультиплексирования;

- снабжение UE принятой информацией QoS.

Служба радиоканала передачи данных SAE обеспечивает:

- перенос единиц данных службы канала передачи данных SAE между eNodeB и UE согласно необходимому QoS;

- привязку службы радиоканала передачи данных SAE к соответствующей службе канала передачи данных SAE.

Служба канала передачи данных доступа к SAE обеспечивает:

- перенос единиц данных службы канала передачи данных SAE между обслуживающим шлюзом и eNodeB согласно необходимому QoS;

- предоставление eNodeB описания агрегатного QoS службы канала передачи данных SAE;

- привязку службы канала передачи данных доступа к SAE к соответствующей службе канала передачи данных SAE.

В 3GPP TR 25.814 взаимно однозначное отображение между каналом передачи данных SAE и радиоканалом передачи данных SAE. Кроме того, существует взаимно однозначное отображение между радиоканалом передачи данных (RB) и логическим каналом. Из этого определения вытекает, что канал передачи данных SAE, т.е. соответствующий радиоканал передачи данных SAE и канал передачи данных доступа к SAE, является степенью разбиения для управления QoS в системе доступа SAE/LTE. Потоки пакетов, отображаемые в один и тот же канал передачи данных SAE, принимают одну и ту же обработку.

Для LTE предусмотрено два разных типа канала передачи данных SAE: канал передачи данных SAE по умолчанию с профилем QoS по умолчанию, который конфигурируется в ходе начального доступа, и специальный канал передачи данных SAE (каналы передачи данных SAE также можно именовать службами канала передачи данных SAE), который установлен для служб, требующих профиля QoS, отличающегося от профиля по умолчанию.

Канал передачи данных SAE по умолчанию находится “всегда на” канале передачи данных SAE, который можно использовать сразу после перехода из состояния LTE_IDLE в состояние LTE_ACTIVE. Он несет все потоки, которые не сигнализируются шаблоном потока трафика (TFT). Шаблон потока трафика используется обслуживающим шлюзом для различения разных пользовательских полезных нагрузок. Шаблон потока трафика включает в себя пакетные фильтры, например QoS. Используя пакетные фильтры, обслуживающий шлюз отображает входные данные в правильный контекст PDP (контекст протокола передачи пакетных данных). Для канала передачи данных SAE по умолчанию можно мультиплексировать несколько потоков данных обслуживания. В отличие от канала передачи данных SAE по умолчанию специальные каналы передачи данных SAE предназначены для поддержки идентифицированных служб специальным образом, обычно для обеспечения гарантированной битовой скорости. Специальные каналы передачи данных SAE устанавливаются обслуживающим шлюзом на основании информации QoS, принятой в правилах Управления Политикой и Оплатой (PCC) из усовершенствованного пакетного ядра при запросе новой службы. Специальный канал передачи данных SAE связан с пакетными фильтрами, где фильтры согласуют лишь определенные пакеты. Канал передачи данных SAE по умолчанию связан с пакетными фильтрами, “согласующими все”, для восходящей линии связи и нисходящей линии связи. Для обработки восходящей линии связи обслуживающий шлюз строит фильтры шаблона потока трафика для специальных каналов передачи данных SAE. UE отображает потоки данных обслуживания в правильный канал передачи данных на основании шаблона потока трафика, который сигнализируется при установлении канала передачи данных. Как и для канала передачи данных SAE по умолчанию, можно также мультиплексировать несколько потоков данных обслуживания для особого канала передачи данных SAE.

Профиль QoS канала передачи данных SAE сигнализируется от обслуживающего шлюза на eNodeB в процедуре установления канала передачи данных SAE. Затем eNodeB использует этот профиль для получения набора параметров QoS уровня 2, которые будут определять обработку QoS на радиоинтерфейсе. Параметры QoS уровня 2 вводятся в функциональные возможности диспетчеризации. Параметры, включенные в профиль QoS, сигнализируемый на интерфейсе S1 от обслуживающего шлюза на eNodeB, в настоящее время находятся на рассмотрении. Наиболее вероятно, следующие параметры профиля QoS сигнализируются для каждого канала передачи данных SAE: приоритет обработки трафика, максимальная битовая скорость, гарантированная битовая скорость. Кроме того, обслуживающий шлюз сигнализирует на eNodeB приоритет выделения и удержания для каждого пользователя в ходе начального доступа.

Схема доступа восходящей линии связи для LTE

Для передачи по восходящей линии связи необходима энергосберегающая передача пользовательского терминала для максимизации зоны покрытия. Передача на одной несущей совместно с FDMA (множественного доступа с частотным разделением) с динамическим выделением полосы была выбрана в качестве схемы передачи «усовершенствованный UTRA» восходящей линии связи. Основной причиной отдания предпочтения передаче на одной несущей является более низкое отношение пиковой мощности к средней мощности (PAPR) по сравнению с сигналами множественных несущих (OFDMA - множественного доступа с ортогональным частотным разделением), и соответствующий повышенный КПД усилителя мощности и предполагаемая увеличенная зона покрытия (более высокие скорости передачи данных для пиковой мощности заданного терминала). В течение каждого интервала времени eNodeB назначает пользователям уникальный временной/частотный ресурс для передачи пользовательских данных, тем самым гарантируя внутрисотовую ортогональность. Ортогональный доступ на восходящей линии связи обеспечивает повышенную спектральную эффективность, устраняя внутрисотовую помеху. Помеха, обусловленная многолучевым распространением, обрабатывается на базовой станции (eNodeB) путем включения циклического префикса в передаваемый сигнал.

Основной физический ресурс, используемый для передачи данных, состоит из частотного ресурса размером BW_grant (Полоса_{предоставленная}) в течение одного интервала времени, например подкадра 0,5 мс, на который отображаются биты кодированной информации. Заметим, что подкадр, также именуемый интервалом времени передачи (TTI), является наименьшим интервалом времени для передачи пользовательских данных. Однако можно назначать пользователю частотный ресурс BW_grant в течение периода времени, превышающего один TTI, путем конкатенации подкадров.

Частотный ресурс может располагаться в локализованном или распределенном спектре, как показано на фиг.3 и фиг.4. Как явствует из фиг.3, локализация на одной несущей отличается тем, что передаваемый сигнал имеет непрерывный спектр, который занимает часть всего доступного спектра. Разные символьные скорости (соответствующие разным скоростям передачи данных) передаваемого сигнала означают разные полосы сигнала, локализованного на одной несущей.

С другой стороны, согласно фиг.4, распределение на одной несущей отличается тем, что передаваемый сигнал имеет прерывистый (“гребенчатый”) спектр, который распределен по полосе системы. Заметим, что хотя сигнал, распределенный на одной несущей, распределен по полосе системы, полная величина занятого спектра, в сущности, такая же, как у сигнала, локализованного на одной несущей. Кроме того, при увеличении/уменьшения символьной скорости, количество “зубьев гребенки” увеличивается/уменьшается, тогда как “полоса” каждого “зуба гребенки” остается одинаковой.

На первый взгляд спектр на фиг.4 производит впечатление сигнала множественных несущих, где каждый зуб гребенки соответствует “поднесущей”. Однако, из генерации сигнала во временной области для сигнала, распределенного на одной несущей, явствует, что в действительности генерируется сигнал на одной несущей с соответствующим низким отношением пиковой мощности к средней мощности. Основное различие между сигналом, распределенным на одной несущей, от сигнала множественных несущих, например OFDM (мультиплексирования с ортогональным частотным разделением), состоит в том, что, в первом случае, каждая “поднесущая” или “зуб гребенки” не несет единичный символ модуляции. Вместо этого каждый “зуб гребенки” несет информацию обо всех символах модуляции. Это создает зависимость между разными зубьями гребенки, которая обуславливает характеристики с низким PAPR. Это та же зависимость между “зубьями гребенки”, которая приводит к необходимости в коррекции, если канал не является неизбирательным по частоте по всей полосе передачи. Напротив, для OFDM коррекция не требуется при условии, что канал является неизбирательным по частоте по полосе поднесущей.

Распределенная передача может обеспечивать более высокий выигрыш от разнесения по частоте, чем локализованная передача, тогда как локализованная передача облегчает осуществление канально-зависимой диспетчеризации. Заметим, что во многих случаях решение по диспетчеризации может состоять в предоставлении всей полосы одному экземпляру пользовательского оборудования для достижения высоких скоростей передачи данных.

Схема диспетчеризации восходящей линии связи для LTE

Схема восходящей линии связи позволяет осуществлять как запланированный доступ, т.е. доступ под управлением eNodeB, так и доступ на состязательной основе.

В случае запланированного доступа пользовательскому оборудованию выделяется определенный частотный ресурс в течение определенного времени (т.е. временной/частотный ресурс) для передачи данных по восходящей линии связи. Однако некоторые временные/частотные ресурсы могут выделяться для осуществления доступа на состязательной основе. В этих временных/частотных ресурсах экземпляры пользовательского оборудования могут передавать без первоначальной диспетчеризации. Один сценарий, в котором пользовательское оборудование осуществляет доступ на состязательной основе, предусматривает, например, произвольный доступ, т.е. когда пользовательское оборудование осуществляет начальный доступ к соте, или для запрашивания ресурсов восходящей линии связи.

Для осуществления запланированного доступа диспетчер eNodeB назначает пользователю уникальный частотный/временной ресурс для передачи данных восходящей линии связи. В частности, диспетчер определяет

- какому(им) экземпляру(ам) пользовательского оборудования позволено передавать,

- (частотные) ресурсы физического канала,

- транспортный формат (размер транспортного блока (TBS) и схему модуляции и кодирования (MCS)), подлежащий использованию мобильным терминалом для передачи.

Информация выделения сигнализируется пользовательскому оборудованию через предоставление диспетчеризации, передаваемое по так называемому каналу управления L1/L2. Для простоты этот канал нисходящей линии связи в дальнейшем называется “каналом предоставления восходящей линии связи”.

Сообщение предоставления диспетчеризации (также именуемое здесь назначением ресурсов) содержит, по меньшей мере, информацию, какую часть частотной полосы позволено использовать пользовательскому оборудованию, срок действия предоставления и транспортный формат, который должно использовать пользовательское оборудование для предстоящей передачи по восходящей линии связи. Наименьшим сроком действия является один подкадр. В сообщение предоставления также может быть включена дополнительная информация в зависимости от выбранной схемы. Только предоставления “для каждого пользовательского оборудования” используются для предоставления права передавать по совместно используемому каналу восходящей линии связи UL-SCH (т.е. не существует предоставления “для каждого пользовательского оборудования для каждого RB”). Поэтому пользовательское оборудование должно распределять выделенные ресурсы между радиоканалами передачи данных согласно некоторым правилам, которые будут подробно описаны в следующем разделе.

Напротив, в HSUPA, выбор транспортного формата на основе пользовательского оборудования не производится. Базовая станция (eNodeB) определяет транспортный формат на основании некоторой информации, например предоставленной в отчете информации диспетчеризации и информации QoS, и пользовательское оборудование должно следовать выбранному транспортному формату. В HSUPA eNodeB назначает максимальный ресурс восходящей линии связи, и пользовательское оборудование соответственно выбирает фактический транспортный формат для передач данных.

Для передач данных позволено использовать только временно-частотные ресурсы восходящей линии связи, назначенные пользовательскому оборудованию через предоставление диспетчеризации. Если пользовательское оборудование не имеет действительного предоставления, ему не позволено передавать никаких данных по восходящей линии связи. Напротив, в HSUPA, где каждому пользовательскому оборудованию всегда выделяется специальный канал, существует только один канал данных восходящей линии связи, совместно используемый множественными пользователями (UL-SCH) для передач данных.

Для запрашивания ресурсов пользовательское оборудование передает сообщение запроса ресурсов на eNodeB. Это сообщение запроса ресурсов может, например, содержать информацию о состоянии буфера, состоянии мощности пользовательского оборудования и некоторую информацию, относящуюся к качеству обслуживания (QoS). Эта информация, которая будет далее называться информацией диспетчеризации, позволяет eNodeB осуществлять надлежащее выделение ресурсов. В данном документе предполагается, что состояние буфера предоставляется в отчете для группы радиоканалов передачи данных. Конечно, возможны и другие конфигурации для предоставления отчета о состоянии буфера. Поскольку диспетчеризация радиоресурсов является наиболее важной функцией в сети доступа на основе совместно используемого канала для определения качества обслуживания, существует ряд требований, которым должна удовлетворять схема диспетчеризации восходящей линии связи для LTE для обеспечения эффективного администрирования QoS (см. 3GPP RAN WG#2 Tdoc. R2- R2-062606, “QoS operator requirements/use cases for services sharing the same bearer”, by T-Mobile, NTT DoCoMo, Vodafone, Orange, KPN; доступный на сайте http://www.3gpp.org/ и включенный в настоящее описание изобретения посредством ссылки):

- следует избегать зависания низкоприоритетных служб,

- схема диспетчеризации должна поддерживать чистую дифференциацию QoS для радиоканалов передачи данных/служб,

- предоставление отчета по восходящей линии связи должно обеспечивать отчеты буфера с точной степенью разбиения (например, для каждого радиоканала передачи данных или для каждой группы радиоканалов передачи данных), чтобы диспетчер eNodeB мог идентифицировать, для какого радиоканала передачи данных/службы нужно передавать данные,

- должна существовать возможность осуществления чистой дифференциации QoS между службами разных пользователей,

- должна существовать возможность обеспечения минимальной битовой скорости для каждого радиоканала передачи данных.

Как явствует из вышеприведенного списка, один существенный аспект схемы диспетчеризации LTE состоит в обеспечении механизмов, позволяющих оператору управлять разбиением своей совокупной емкости сот между радиоканалами передачи данных разных классов QoS. Класс QoS радиоканала передачи данных идентифицируется профилем QoS соответствующего канала передачи данных SAE, сигнализируемым от обслуживающего шлюза на eNodeB, как описано выше. Затем оператор может выделить определенную величину своей совокупной емкости сот для агрегированного трафика, связанного с радиоканалами передачи данных определенного класса QoS.

Главной задачей применения этого подхода на основе классов является обеспечение дифференциации обработки пакетов в зависимости от класса QoS, которому они принадлежат. Например, с увеличением нагрузки в соте, оператор должен иметь возможность реагировать на это, дросселируя трафик, принадлежащий низкоприоритетному классу QoS. На этой стадии высокоприоритетный трафик по-прежнему будет находиться в ситуации низкой нагрузки, поскольку агрегированных ресурсов, выделенных этому трафику, достаточно, чтобы обслуживать его. Эта возможность должна существовать как на восходящей линии связи, так и на нисходящей линии связи.

Одно преимущество использования такого подхода состоит в том, что оператор может полностью распоряжаться политиками, управляющими разбиением полосы. Например, одна политика оператора позволяет, даже при экстремально высоких нагрузках, избегать зависания трафика, принадлежащего его классу QoS с самым низким приоритетом. Избежание зависания низкоприоритетного трафика является одним из основных требований к схеме диспетчеризации восходящей линии связи в LTE. В современном механизме диспетчеризации UMTS выпуск 6 (HSUPA) схема абсолютной приоритезации может приводить к зависанию низкоприоритетных приложений. Выбор E-TFC (выбор усовершенствованной комбинации транспортных форматов) производится только в соответствии с абсолютными приоритетами логических каналов, т.е. передача высокоприоритетных данных максимизируется, и это означает, что низкоприоритетные данные могут зависать из-за высокоприоритетных данных. Во избежание зависания диспетчер eNodeB должен иметь возможность решать, из каких радиоканалов передачи данных пользовательское оборудование должно передавать данные. Это влияет, в основном, на конструкцию и использование предоставлений диспетчеризации, передаваемых по каналу управления L1/L2 на нисходящей линии связи. Ниже подробно описана процедура управления скоростью восходящей линии связи в LTE.

Уровень управления доступом к среде (MAC) и элементы управления MAC

Уровень MAC является самым низким подуровнем в архитектуре уровня 2 стека протоколов радиосвязи LTE (см. 3GPP TS 36.321, “Medium Access Control (MAC) protocol specification”, версия 8.7.0, в частности разделы 4.2, 4.3, 5.4.3 и 6, доступный на сайте http//www.3gpp.org и включенный в настоящее описание изобретения в полном объеме посредством ссылки). Подключение к физическому уровню ниже осуществляется через транспортные каналы, и подключение к уровню RLC выше осуществляется через логические каналы. Уровень MAC осуществляет мультиплексирование и демультиплексирование между логическими каналами и транспортными каналами. Уровень MAC на передающей стороне (в нижеследующих примерах, пользовательском оборудовании) строит PDU MAC, также именуемые транспортными блоками, из SDU MAC, принятых через логические каналы, и уровень MAC на принимающей стороне восстанавливает SDU MAC из PDU MAC, принятых через транспортные каналы.

В объекте мультиплексирования и демультиплексирования данные из нескольких логических каналов могут (де)мультиплексироваться в/из одного транспортного канала. Объект мультиплексирования генерирует PDU MAC из SDU MAC при наличии радиоресурсов для новой передачи. Этот процесс включает в себя приоритезацию данных из логических каналов для определения, какой объем данных и из какого(их) логического(их) канала(а) нужно включить в каждую PDU MAC. Заметим, что процесс генерации PDU MAC на пользовательском оборудовании также относится к приоритезации логических каналов (LCP) в терминологии 3GPP.

Объект демультиплексирования повторно собирает SDU MAC из PDU MAC и распределяет их на соответствующие объекты RLC. Кроме того, для связи между равноправными устройствами между уровнями MAC, в PDU MAC могут быть включены сообщения управления, именуемые 'элементами управления MAC'.

PDU MAC, в основном, состоит из заголовка MAC и полезной нагрузки MAC (см. 3GPP TS 36.321, раздел 6). Заголовок MAC дополнительно состоит из подзаголовков MAC, тогда как полезная нагрузка MAC состоит из элементов управления MAC, SDU MAC и заполнения. Каждый подзаголовок MAC состоит из ID логического канала (LCID) и поля длины (L). LCID указывает, является ли соответствующая часть полезной нагрузки MAC элементом управления MAC, и если нет, какому логическому каналу принадлежит соответствующая SDU MAC. Поле L указывает размер соответствующей SDU MAC или элемента управления MAC. Как уже упомянуто выше, элементы управления MAC используются для сигнализации между равноправными устройствами уровня MAC, включающей в себя доставку информации BSR и отчетов о доступной мощности UE на восходящей линии связи, и команд DRX и команд опережения по времени на нисходящей линии связи. Для каждого типа элементов управления MAC выделяется один специальный LCID. Пример PDU MAC показан на фиг.6.

Управление мощностью

Управление мощностью передатчика восходящей линии связи в системе мобильной связи служит для достижения компромисса между необходимостью в достаточной энергии передатчика для каждого бита для обеспечения необходимого QoS и необходимостью в минимизации помехи для других пользователей системы и максимизации времени действия аккумулятора пользовательского оборудования. С этой целью управление мощностью восходящей линии связи должно адаптироваться к характеристикам канала распространения радиосигнала, включающим в себя потери в тракте, затенение и быстрое затухание, а также подавление помехи от других пользователей в той же соте и в соседних сотах. Управление мощностью (PC) приобретает решающее значение для обеспечения необходимого SINR (отношение сигнала к помехе плюс шуму) с одновременным управлением помехой, создаваемой для соседних сот. Идея классических схем PC на восходящей линии связи состоит в том, что все пользователи принимают с одинаковым SINR, что называется полной компенсацией. Альтернативно, в 3GPP предусмотрено использование дробного управления мощностью (FPC) для LTE вып. 8/9. Эти новые функциональные возможности позволяют пользователям с более высокими потерями в тракте работать при более низком требовании к SINR, благодаря чему они, вероятно, будут создавать меньшую помеху для соседних сот.

Схема управления мощностью, предусмотренная в LTE вып. 8/9, использует комбинацию управления без обратной связи и с обратной связью. Режим работы предусматривает грубое задание рабочей точки для спектральной плотности мощности передачи с помощью средства без обратной связи на основании оценочных потерь в тракте. В этом случае вокруг рабочей точки без обратной связи посредством управления мощностью с обратной связью работа будет осуществляться быстрее. Это позволяет управлять помехой и точно регулировать мощность в соответствии с условиями на канале, включающими в себя быстрое затухание.

Благодаря этой комбинации механизмов, схема управления мощностью в LTE вып. 8/9 обеспечивает поддержку более чем одного режима работы. Это можно рассматривать как инструментарий для разных стратегий управления мощностью в зависимости от сценария развертывания, нагрузки системы и предпочтения оператора.

Формулы управления мощностью подробно описаны в LTE вып. 8/9 для физического совместно используемого канала восходящей линии связи (PUSCH), физического канала управления восходящей линии связи (PUCCH) и опорных сигналов окружения (SRS) в разделе 5.1 в 3GPP TS 36.213, “Physical layer procedures”, версия 8.8.0, доступном на сайте http://www.3gpp.org и включенном в настоящее описание изобретения посредством ссылки. Формула для каждого из этих сигналов восходящей линии связи следует одним и тем же основным принципам; в любом случае их можно рассматривать как сумму двух основных величин: базовой рабочей точки без обратной связи, полученной из статических или полустатических параметров, сигнализируемых от eNodeB, и динамического смещения, обновляемого от подкадра к подкадру.

Базовая рабочая точка без обратной связи для мощности передачи для каждого блока ресурсов зависит от ряда факторов, включающих в себя межсотовую помеху и нагрузку соты. Ее можно дополнительно разбить на два компонента: полустатический базовый уровень P₀, дополнительно состоящий из общего уровня мощности для всех экземпляров пользовательского оборудования в соте (измеряемого в дБм) и смещения, характерного для UE, и компонент компенсации потерь в тракте без обратной связи. Динамическую часть смещения мощности для каждого блока ресурсов также можно дополнительно разбить на два компонента: компонент, зависящий от MCS, и команду явного управления мощностью передатчика (TPC).

MCS-зависимый компонент (обозначаемый в спецификациях LTE как Δ_TF, где TF означает “транспортный формат”) позволяет адаптировать передаваемую мощность для каждого блока ресурсов к скорости передачи данных для передаваемой информации.

Другой компонент динамического смещения является командами TPC, характерными для UE. Они могут работать в двух разных режимах: накопительные команды TPC (доступные для PUSCH, PUCCH и SRS) и абсолютные команды TPC (доступные только для PUSCH). Для PUSCH переключение между двумя этими режимами конфигурируется полустатически для каждого UE посредством сигнализации RRC, - т.е. режим не может изменяться динамически. Благодаря накопительным командам TPC, каждая команда TPC сигнализирует шаг изменения мощности относительно предыдущего уровня. Управление мощностью передатчика восходящей линии связи в системе мобильной связи служит для достижения компромисса между необходимостью в достаточной энергии передатчика для каждого бита для обеспечения необходимого QoS и необходимостью в минимизации помехи для других пользователей системы и максимизации времени разряда аккумулятора пользовательского оборудования.

С этой целью управление мощностью восходящей линии связи должно адаптироваться к характеристикам канала распространения радиосигнала, включающим в себя потери в тракте, затенение и быстрое затухание, а также подавление помехи от других пользователей в той же соте и в соседних сотах.

Настройка мощности передачи UE P P U S C H [дБм] для передачи PUSCH в опорном подкадре ι ˙ задается в виде (см. раздел 5.1.1.1 3GPP TS 36.213):

Уравнение 1

P C M A X - максимальная мощность передачи UE, выбранная UE в данном диапазоне (см. ниже); M P U S C H - количество выделенных блоков физических ресурсов (PRB). Чем больше выделяется PRB, тем больше выделяемая мощность передачи восходящей линии связи.

− P 0 _ P U S C H ( j ) обозначает базовую мощность передачи, сигнализируемую посредством RRC. Для полупостоянной диспетчеризации (SPS) и динамической диспетчеризации это сумма характерного для соты номинального компонента и характерного для UE компонента . Для сообщения 3 RACH: смещение от мощности передачи преамбулы

− α обозначает параметр, характерный для соты (который вещается в системной информации). Этот параметр указывает степень компенсации потерь в тракте