Контроллер для suda-системы

Контроллер для suda-системы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к контроллеру для SUDA-системы (также называемой "совместно используемой распределенной антенной системой на стороне абонентского устройства"), к способу для управления SUDA-системой и к компьютерной программе.

Уже в ходе своего развертывания, существующие 4G-системы мобильной связи (как усовершенствованный стандарт LTE) зачастую страдают от нехватки скорости передачи данных, которая может предоставляться пользователям. Предполагается, что в будущем, скорость передачи данных, запрашиваемая пользователями, должна значительно расти, что в основном обусловлено приемом видеоконтента. Существует тенденция к возросшему потреблению нелинейного ТВ/видео, т.е. видеоконтента, который не передается в широковещательном режиме непосредственно в момент его потребления. Помимо широковещательного контента, который потребляется в некоторый последующий момент после передачи (к примеру, предложение медиацентров телеканалов) и который может сохраняться в кэше в абонентском устройстве (UE) до своего потребления, имеется обширная область контента, который не может распространяться просто посредством традиционных широковещательных систем (спутникового, наземного, кабельного телевидения), такая как YouTube-видео. Одновременно контент, потребляемый в домах, требует все более высокой скорости передачи данных, например, для телевидения сверхвысокой четкости (UHDTV) или трехмерного контента (с или без специальных трехмерных очков).

Кроме того, люди обмениваются, т.е. загружают и выгружают все более объемные файлы. Хотя в настоящее время это фотографии в несколько мегабайтов, в будущем люди планируют загружать полные фильмы во много гигабайтов из своих мобильных устройств. Для таких операций, люди заинтересованы в поддержании времени загрузки максимально возможно коротким, так что очень высокие скорости передачи данных порядка десяти гигабитов/сек являются реалистичным требованием для будущего. Поскольку люди собираются использовать облачные услуги в большей степени в будущем, возникает потребность в быстрой синхронизации контента на мобильном устройстве с облаком, когда люди выходят или входят в покрытие сети мобильной связи, т.е. до того, как они переходят в оффлайновый режим, и после того, как они возвращаются из оффлайнового состояния. Объем данных, которые должны синхронизироваться, может быть довольно большим. Все это демонстрирует то, что передача на очень высоких скоростях передачи данных в будущем должна представлять собой насущную потребность для многих (мобильных и стационарных) устройств.

Альтернатива использованию мобильной связи, такой как LTE, для загрузки таких больших файлов, заключается в использовании локальной вычислительной сети (LAN), будь она беспроводной (WLAN, Wi-Fi) или проводной (Ethernet). Тем не менее, последняя миля от магистральной сети до домов не может поддерживать требуемые высокие скорости передачи данных в диапазоне Гбит/с, за исключением случаев, когда используются оптоволокна (волоконно-оптическая сеть до дома, FTTH). Тем не менее, затраты на то, чтобы оснащать дома FTTH, являются очень высокими; например, только для Германии, затраты на то, чтобы оснащать каждое здание FTTH, оцениваются приблизительно в 93 миллиарда евро. Следовательно, последняя миля в конечном счете должна становиться главным образом беспроводным соединением. Это значительно уменьшает затраты на обеспечение широкополосной связи в каждом здании и в его помещениях.

Кроме того, большинство домов не обладает выделенной проводной LAN-инфраструктурой (Ethernet) для того, чтобы дальше распространять данные, принимаемые по последней миле, т.е. большинство домов используют Wi-Fi для того, чтобы соединять свои устройства с Интернетом посредством точки доступа (AP), при этом AP представляет терминальную точку последней мили. Следует отметить, что для достижения скоростей передачи данных в Гбит/с, Ethernet-гнездо или AP должна присутствовать в каждом помещении каждого дома или офисного здания. Следовательно, затраты на соединение каждого помещения каждого здания должны добавляться на чертеж, упомянутый выше для соединения зданий.

Фиг. 9a показывает типичный случай подхода предшествующего уровня техники для обмена сигналами данных между базовой станцией 10 и одним или более абонентских устройств 20a и 20b, которые располагаются в известном окружении, таком как дом. Как проиллюстрировано, абонентское устройство 20a и 20b может представлять собой смартфон, планшетный ПК или ноутбук. Обмен между абонентским устройством 20a/20b и базовой станцией 10 выполняется посредством базовой станции 30 небольшой соты.

Здесь, базовая станция 30 небольшой соты, также называемая "точкой доступа", соединяется с базовой станцией 10, обеспечивающей соединение с Интернет-магистралью посредством множества антенн. Подробно, базовая станция 10 имеет три антенны 12a, 12b и 12c, при этом точка 13 доступа имеет две антенны 32a и 32b. В такой конфигурации, базовая станция 10 и точка 30 доступа формируют MIMO-систему 3×2 (MIMO: со многими входами и многими выходами). Она имеет такое назначение, что двукратное пространственное мультиплексирование может быть использовано, как если оно реализуется или планируется для стандартов связи, таких как UMTS или LTE. Точка 30 доступа перенаправляет данные в абонентское устройство 20a и 20b, например, посредством использования стандартов ближней радиосвязи, таких как Wi-Fi. В показанном примере, абонентское устройство 20a и 20b обладает двумя антеннами (не помечены посредством ссылок с номерами), так что две MIMO-системы 2×2 вместе с точкой 30 доступа формируются таким образом, что также может использоваться двукратное пространственное мультиплексирование. Следует отметить, что такая Wi-Fi-система типично использует другую полосу частот по сравнению с системой мобильной связи (между 30 и 10).

Фиг. 10b показывает простую альтернативу, в которой точка доступа не присутствует в доме. Здесь, абонентское устройство 20a и 20b соединено непосредственно с базовой станцией 10. Две MIMO-системы 3×2 присутствуют вследствие того факта, что абонентское устройство 20a и 20b обладает, по меньшей мере, двумя антеннами, при этом базовая станция 30 обладает тремя антеннами 12a, 12b и 12c. Это обеспечивает возможность того, что может использоваться двукратное пространственное мультиплексирование.

К сожалению, существующие 4G- и Wi-Fi-системы не позволяют достигать высоких скоростей передачи данных, обоснованных выше. Пропускная способность, которая может передаваться для каждой передающей антенны базовой станции (или AP в случае Wi-Fi, соответственно), ограничена посредством используемого сигнального созвездия, и аналогично, пропускная способность, принимаемая для каждой приемной антенны, также ограничена посредством используемого сигнального созвездия. Например, использование 64-QAM-созвездий не позволяет достигать более высоких спектральных эффективностей, чем 6 бит/с/Гц, в расчете на передающую или приемную антенну. Следовательно, предусмотрено два способа увеличивать полную скорость передачи данных линии связи.

Во-первых: Увеличение доступной полосы пропускания частот: существующие системы работают главным образом в полосах частот до 6 ГГц (за исключением некоторых полос Wi-Fi-частот выше 6 ГГц); частоты в этом диапазоне предназначены для различных приложений и услуг и в силу этого имеют ограничения. Возможно, дополнительно цифровые дивиденды могут получаться из части спектра, которая в данный момент по-прежнему занимается посредством телевизионного вещания.

Во-вторых: Увеличение числа передающих и приемных антенн: возможно, число антенн на стороне базовой станции может значительно увеличиваться, например, с использованием распределенных антенных систем (DAS). Тем не менее, для стороны абонентского устройства (UE), физические размеры терминала ограничивают число антенн, которые могут быть встроены. Чтобы достигать достаточной декорреляции канальных коэффициентов между каждой передающей и каждой приемной антенной, разнесение между передающими антеннами, а также между приемными антеннами должно составлять, по меньшей мере, 0,5*λ [gesbert03], где λ является используемой длиной волны. Для несущей частоты в 1 ГГц, λ составляет 30 см, а для 6 ГГц, она составляет 5 см. Следовательно, существующие карманные абонентские устройства переносят типично только 2 антенны, и даже для абонентских устройств с размером планшетного компьютера или ноутбука, 4 антенны практически никогда не предоставляют четырехкратную пропускную способность относительно одной антенны вследствие результирующей корреляции между антеннами. Более 4 антенн не считается полезным для любого карманного абонентского устройства.

В качестве примера, допустим, что цель состоит в том, чтобы передавать в абонентское устройство на скорости передачи данных в 10 Гбит/с (следует отметить, что она представляет собой реалистичную цель, допускаемую в текущем обсуждении будущего 5G-стандарта). Допустим, что будущая базовая станция может выделять до 300 МГц (с использованием таких способов, как агрегирование несущих) в полосах частот до 6 ГГц, и что одному абонентскому устройству выделяется 50% полных частотно-временных ресурсов в нисходящей линии связи. Базовая станция может обладать достаточно большим числом антенн, тогда как абонентское устройство с размером телефона ограничено 2 антеннами. Следовательно, только два отдельных потока могут пространственно мультиплексироваться. Каждый из них должен достигать спектральной эффективности в . С учетом того, что требуется FEC-код, который добавляет некоторую избыточность, в этом примере, каждый пространственный поток должен использовать сигнальное созвездие, по меньшей мере, в 2³⁴ сигнальных точек. Очевидно, что такое высокое число элементов созвездия не может поддерживаться реалистично.

Следовательно, требуются другие решения для этой проблемы. В последние годы, исследователи начинают исследовать то, на что может быть похожей 5G-система мобильной связи следующего поколения. Одна из самых привлекательных идей состоит в том, чтобы расширять используемый спектр до миллиметрового диапазона, т.е. до частотного диапазона 30-300 ГГц. По-прежнему предусмотрены полосы частот в несколько сотен МГц или даже в несколько ГГц, которые могут задаваться доступными для мобильной связи. Это должно быть очень полезным для предоставления достаточной полосы пропускания, так что спектральная эффективность не должна обязательно быть настолько высокой, как показано в вышеприведенном примере. Тем не менее, диапазон покрытия для сигналов при таких высоких частотах гораздо меньше, чем в полосах частот до 6 ГГц. Например, молекула кислорода имеет резонансную частоту между 57 и 64 ГГц. В пределах этого частотного диапазона, кислород поглощает большую часть передаваемой мощности. Стены здания также являются серьезными препятствиями для сигналов миллиметрового диапазона, которые приводят к крупному ослаблению. Связь с миллиметровом диапазоне в достаточной степени напоминает оптическое распространение, которое практически вообще не предоставляет связь, когда линия связи находится вне зоны прямой видимости (NLOS).

Эти аргументы являются причиной, по которой для 5G, главным образом, рассматривается принцип двухуровневой сети. Этот принцип на самом деле является аналогичным тому, что показано на фиг. 10a, когда AP заменяется посредством базовой станции небольшой соты (SCBS), а Wi-Fi-соединения (сплошные линии) заменяются посредством линий связи в миллиметровом диапазоне. Поскольку AP для Wi-Fi-систем являются практически идентичными SCBS, оба представляются посредством термина "SCBS" далее, тогда как термин "базовая станция (BS)" представляет базовую станцию макросоты в этом документе. Название "двухуровневая сеть" исходит из того факта, что на первом уровне, данными обмениваются между базовой станцией и SCBS, тогда как на втором уровне, обмен данными возникает между SCBS и абонентскими устройствами.

Транзитная передача (по линиям проводной или микроволновой связи) для такой системы должна соединять только базовые станции, но не SCBS с магистралью, что обеспечивает относительно умеренные затраты всей системы.

Зачастую оба конца линии связи (источник и назначение) расположены в пределах идентичной небольшой соты (например, при загрузке видео из сервера в доме в абонентское устройство в идентичном здании), но в других случаях, пользователь требует предоставления высокой скорости передачи данных из/в базовую станцию (например, при загрузке видео из облака в абонентское устройство). В этом случае, аналогичные ограничения скорости передачи данных применяются для линии связи между базовой станцией и SCBS, как показано в примере выше. Допустим, что SCBS обладает 6 антеннами для связи в полосе частот до 6 ГГц с базовой станцией, что уже является большим числом антенн для относительно небольшого устройства, такого как SCBS, но что должно давать возможность вплоть до шестикратного пространственного мультиплексирования. Возвращаясь к вышеприведенному примеру, чтобы достигать 10 Гбит/с, каждый пространственный поток должен по-прежнему достигать спектральной эффективности приблизительно в 11,1 битов/символ. Это означает, что, по меньшей мере, 1024-QAM или 4096-QAM должна использоваться в каждом пространственном потоке. Такому большому созвездию для работы требуется очень высокое SNR, и его затруднительно корректно демодулировать (вследствие неидеальной оценки канала, фазового шума, нелинейностей передающего устройства и приемного устройства, квантования сигналов и т.д.). Кроме того, такая SCBS должна быть размещена практически в каждом помещении и должна быть довольно большой, чтобы в достаточной степени разделять свои 6 антенн в пространстве и в силу этого декоррелировать их соответствующие тракты распространения. С обеих точек зрения, связь в макросоте между базовой станцией макросоты и SCBS представляет определенное узкое место для общей системы связи.

Следовательно, существует потребность в усовершенствованном подходе. Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставлять универсально применимую систему связи, обеспечивающую, на основе ресурсов современных базовых станций, высокие скорости передачи данных при недопущении вышеописанных недостатков, а также способ для эффективной организации системы связи.

Эта цель разрешается посредством предмета независимых пунктов формулы изобретения.

Вариант осуществления предоставляет контроллер SUDA-системы, причем SUDA-система содержит первую сетевую группу базовых станций и вторую сетевую группу базовых станций, по меньшей мере, первый SUDAC (SUDA-компонент, который может проще описываться в качестве конфигурируемого ретранслятора, перенаправляющего данные), а также первое абонентское устройство, назначаемое первой сетевой группе базовых станций, и второе абонентское устройство, назначаемое второй сетевой группе базовых станций (например, оба принадлежат идентичному поставщику услуг связи). Каждый SUDAC сконфигурирован с возможностью использовать ультравысокую частоту (например, до 6 ГГц) для того, чтобы передавать, по меньшей мере, один внутренний сигнал связи (между SUDAC и BS, например, через 5G или LTE) в первую и/или вторую сетевую группу базовых станций, и использовать крайне высокую частоту (например, 60 ГГц) для того, чтобы передавать, по меньшей мере, один внешний сигнал связи (между UE и SUDAC с использованием так называемой ближней связи) в первое и/или второе абонентское устройство и перенаправлять сигнал рабочих данных, принимаемый через внутренний сигнал связи, который должен передаваться через внешний сигнал связи при преобразовании частоты из ультравысокой частоты в крайне высокую частоту, и перенаправлять сигнал рабочих данных, принимаемый через внешний сигнал связи, который должен передаваться через внутренний сигнал связи при преобразовании частоты из крайне высокой частоты в ультравысокую частоту. Первое абонентское устройство сконфигурировано с возможностью обмениваться данными через первый внешний сигнал связи с первым SUDAC и через второй внешний сигнал связи со вторым SUDAC или через прямой сигнал связи непосредственно с первой сетевой группой базовых станций, при этом первый внешний сигнал связи преобразуется в первый внутренний сигнал связи, используемый для связи с первой сетевой группой базовых станций посредством первого SUDAC, и при этом второй внешний сигнал связи преобразуется во второй внутренний сигнал связи, используемый для связи с первой сетевой группой базовых станций посредством второго SUDAC. Второе абонентское устройство сконфигурировано с возможностью обмениваться данными через первый внешний сигнал связи с первым SUDAC и через второй внешний сигнал связи со вторым SUDAC или прямой сигнал связи непосредственно со второй сетевой группой базовых станций, при этом первый внешний сигнал связи преобразуется в первый внутренний сигнал связи, используемый для связи со второй сетевой группой базовых станций посредством второго SUDAC, и при этом второй внешний сигнал связи преобразуется во второй внутренний сигнал связи, используемый для связи со второй сетевой группой базовых станций посредством первого SUDAC. Первое и второе абонентское устройство сконфигурировано с возможностью агрегировать первые и вторые внешние сигналы связи или первые внешние сигналы связи и прямые сигналы связи, чтобы увеличивать доступную скорость передачи данных, при этом контроллер сконфигурирован с возможностью выбирать первые ресурсы, при этом первая часть первых ресурсов характеризует настройки первого внешнего сигнала связи и соответствующего первого внутреннего сигнала связи, и при этом вторая часть первых ресурсов характеризует настройки второго внешнего сигнала связи и соответствующего второго внутреннего сигнала связи для первого абонентского устройства, и выбирать вторые ресурсы, при этом первая часть вторых ресурсов характеризует настройки первого внешнего сигнала связи и соответствующего первого внутреннего сигнала связи, и при этом вторая часть вторых ресурсов характеризует настройки второго внешнего сигнала связи и соответствующего второго внутреннего сигнала связи для второго абонентского устройства таким образом, что первые внешние сигналы связи первого и второго абонентского устройства, а также вторые внешние сигналы связи первого и второго абонентского устройства являются отличимыми друг от друга, и/или таким образом, что доступные скорости передачи данных назначаются каждому абонентскому устройству согласно требованиям и/или характеристикам абонентских устройств, SUDAC и/или сетевых групп базовых станций, чтобы поддерживать данные несущие частоты, разнесения несущих, полосы пропускания, мощности и т.д., и/или регулирование политики, заданной посредством операторов сети относительно приоритезации предоставления указанных скоростей передачи данных данным пользователям, и/или таким образом, что уменьшаются потери при передаче, вызываемые помехами в первом внешнем сигнале связи и втором внешнем сигнале связи первого и второго абонентского устройства. Преимущественно, контроллер обеспечивает то, что одна SUDA-система, содержащая множество SUDAC, служит в качестве ретрансляционной сети для множества абонентских устройств, принадлежащих различным поставщикам связи.

Идеи, раскрытые в данном документе, связаны с SUDA-системой, содержащей множество SUDAC (конфигурируемых ретрансляционных станций), обеспечивающих возможность улучшать соединение между абонентским устройством, таким как мобильный телефон или смартфон, и группой базовых станций, например, базовыми станциями поставщика услуг связи, посредством установления двух каналов связи параллельно, здесь называемых посредством "первой связи" и "второй связи", с тем чтобы повышать доступную скорость передачи данных. Подробно, из одного абонентского устройства, множеством сигналов связи (а именно, первым сигналом связи и вторым сигналом связи) обмениваются через внешнюю связь со множеством SUDAC, которые перенаправляют сигналы связи в качестве внутренних сигналов связи в соответствующую группу базовых станций. Улучшения относительно скорости передачи данных достигаются вследствие того факта, что внешний интерфейс использует технологию ближней связи (например, связи при 60 ГГц), тогда как внутренняя связь основана на традиционных системах MIMO-связи (как LTE), но выполняется посредством SUDAC, которые разнесены друг от друга таким образом, что увеличенное число каналов параллельной связи может устанавливаться более легко. SUDA-система должна эффективно управляться, чтобы обеспечивать хорошее использование SUDA-системы для множества абонентских устройств. Следовательно, идеи, раскрытые в данном документе, предусматривают контроллер для управления SUDA-системой таким образом, что множество SUDAC может использоваться посредством различных абонентских устройств, назначаемых различным группам базовых станций, например, различных поставщиков услуг связи. Управление выполняется таким образом, что соответствующие каналы (первый канал связи и второй канал связи) различных абонентских устройств, передаваемые через SUDAC одной SUDA-системы, разделяются друг от друга.

Согласно варианту осуществления, разделение может выполняться посредством назначения различных ресурсов, например, ресурсов во времени либо ресурсов по частоте, либо ресурсов относительно используемого кода (расширения спектра), различным каналам связи. Подробно, контроллер, согласно варианту осуществления, сконфигурирован с возможностью управлять посредством управляющего сигнала временными ресурсами первого и второго абонентского устройства и первого и второго SUDAC, содержащего запоминающее устройство, посредством назначения соответствующих временных квантов первым и вторым внешним сигналам связи и/или первому и второму внутреннему сигналу связи, чтобы выполнять TDM/TDMA-модуляцию. Согласно дополнительному варианту осуществления, контроллер сконфигурирован с возможностью управлять посредством управляющего сигнала частотными ресурсами первого и второго абонентского устройства и первого и второго SUDAC, содержащего преобразователь частоты и мультиплексирования, посредством назначения соответствующих несущих частот первым и вторым внешним сигналам связи и/или первому и второму внутреннему сигналу связи, чтобы выполнять FDM/FDMA-модуляцию. Согласно другому варианту осуществления, контроллер сконфигурирован с возможностью управлять посредством управляющего сигнала кодовыми ресурсами первого и второго абонентского устройства и первого и второго SUDAC, содержащего процессор, посредством назначения соответствующих специальных схем кодирования первым и вторым внешним сигналам связи и/или первому и второму внутреннему сигналу связи, чтобы выполнять CDM/CDMA-модуляцию. Кроме того, контроллер согласно варианту осуществления сконфигурирован с возможностью управлять посредством управляющего сигнала пространственными ресурсами первого и второго абонентского устройства с использованием первого и второго SUDAC в качестве виртуальных антенн посредством передачи соответствующих первых и/или вторых внешних сигналов связи в соответствующие SUDAC, чтобы выполнять SDM/SDMA-модуляцию. Кроме того, контроллер может быть сконфигурирован с возможностью управлять посредством управляющего сигнала дополнительными ресурсами, содержащими переменные факторы, из группы, содержащей несущую частоту, разнесение несущих, мощность сигнала, тип поляризации, индексы антенного элемента, параметры формирования диаграммы направленности и/или параметры DSSS-кодирования с расширением спектра.

Согласно дополнительному варианту осуществления, контроллер управляет первым и вторым SUDAC, которые являются конфигурируемыми и содержат преобразователь частоты и мультиплексирования, сконфигурированный с возможностью перенаправлять сигнал рабочих данных из первого абонентского устройства в первую группу базовых станций или из первой группы базовых станций в первое абонентское устройство в зависимости от настроек для первого абонентского устройства, выбранного посредством контроллера, при изменении типа мультиплексирования относительно времени, частоты и/или кода; и при этом первый и второй SUDAC содержат преобразователь частоты и мультиплексирования, сконфигурированный с возможностью перенаправлять сигнал рабочих данных из второго абонентского устройства во вторую группу базовых станций или из второй группы базовых станций во второе абонентское устройство в зависимости от настроек для второго абонентского устройства, выбранного посредством контроллера, при изменении типа мультиплексирования относительно времени, частоты и/или кода.

Согласно дополнительному варианту осуществления, контроллер может реализовываться в абонентском устройстве или может реализовываться как совместно используемый контроллер, т.е. контроллер реализуется как алгоритм управления, выполняемый посредством множества объектов, таких как множество абонентских устройств.

Согласно дополнительному варианту осуществления, способ для управления SUDA-системой содержит этапы выбора первых и вторых ресурсов таким образом, что первые внешние сигналы связи первого и второго абонентского устройства, а также вторые внешние сигналы связи первого и второго абонентского устройства являются отличимыми друг от друга, и/или таким образом, что уменьшаются потери при передаче, вызываемые помехами в первом внешнем сигнале связи и втором внешнем сигнале связи первого и второго абонентского устройства.

Согласно дополнительному варианту осуществления, контроллер управляет системой, содержащей первую сетевую группу базовых станций, по меньшей мере, первый SUDAC и, по меньшей мере, первый BS-SUDAC, а также первое абонентское устройство, при этом BS-SUDAC представляет SUDAC для базовой станции, которая здесь может представлять собой собственную базовую станцию.

Согласно дополнительному варианту осуществления, предусмотрена компьютерная программа для этого способа.

Ниже поясняются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1a показывает принципиальную блок-схему системы, содержащей систему базовой станции, SUDA-систему и, по меньшей мере, абонентское устройство;

Фиг. 1b показывает усовершенствованную реализацию системы по фиг. 1a, управляемой посредством контроллера согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 1c показывает дополнительный вариант использования контроллера по фиг. 1b согласно варианту осуществления;

Фиг. 1d показывает усовершенствованную реализацию системы, описанной посредством фиг. 1a;

Фиг. 2 показывает принципиальную схему, иллюстрирующую внешнюю нисходящую линию связи для двух SUDAC, передающих на различных подполосах частот в абонентское устройство;

Фиг. 3a-3d показывают принципиальные блок-схемы, иллюстрирующие различные сценарии (комбинацию UE, SUDAC и BS) вышеописанных вариантов осуществления.

Фиг. 4 иллюстрирует нисходящую MIMO-линию связи 3×3 для одного SUDAC и две прямых линии связи из базовой станции в абонентское устройство;

Фиг. 5a иллюстрирует определение, выполняемое посредством базовой станции, того, как диспетчеризовать частотно-временные ресурсы во внутреннем интерфейсе (в нисходящей линии связи и в восходящей линия связи);

Фиг. 5b иллюстрирует выделение ресурсов между базовой станцией и SUDAC для двух абонентских устройств и двумя SUDAC (допустимое для нисходящей линии связи и восходящей линии связи);

Фиг. 6 иллюстрирует нисходящую линию связи для системы с несколькими базовыми станциями, несколькими SUDAC и несколькими абонентскими устройствами, в которой прямые линии связи существуют из базовой станции в абонентские устройства;

Фиг. 7 показывает общее представление множества SUDAC и/или UE, имеющих перекрывающиеся покрытия приема;

Фиг. 8a показывает принципиальную блок-схему MU-MIMO-системы согласно варианту осуществления;

Фиг. 8b показывает принципиальную схему, иллюстрирующую перекрестное влияние двух UE на результирующую скорость передачи данных для варианта осуществления 8a;

Фиг. 9a является принципиальной блок-схемой SUDAC-системы, содержащей первый и второй BS-SUDAC, сконфигурированные с возможностью установления взаимной внутренней линии связи с базовой станцией с использованием крайне высокой частоты;

Фиг. 9b является принципиальной блок-схемой SUDAC-системы, содержащей два абонентских устройства и два SUDAC, при этом внутренняя линия связи из SUDAC в базовую станцию является неактивной;

Фиг. 10a показывает принципиальную блок-схему ретрансляционной системы предшествующего уровня техники, содержащей базовую станцию небольшой соты; и

Фиг. 10b показывает принципиальную блок-схему подхода предшествующего уровня техники для увеличения скорости передачи данных между базовой станцией и абонентским устройством через прямую линию связи.

Ниже подробно поясняются варианты осуществления настоящего изобретения, в которых идентичные ссылки с номерами предоставляются для объектов, имеющих идентичные или аналогичные функции, так что их описание является взаимозаменяемым или взаимно применимым.

Во-первых, поясняется SUDA-система и ее функциональность перед описанием механизма управления, используемого для управления SUDA-системой и, в частности, контроллера.

Фиг. 1a показывает систему 40, содержащую систему 100 базовой станции, SUDA-систему 200 и абонентское устройство 20.

Система 100 базовой станции, например, группа базовых станций одного поставщика услуг связи, может содержать множество базовых станций 10a или 10b или альтернативно может формироваться посредством одиночной базовой станции 10a, содержащей, по меньшей мере, две антенны 12a и 12b. Следует отметить, что также или предпочтительно, может быть возможной комбинация двух конфигураций, а именно, системы 100 базовой станции, содержащей две базовых станции 10a и 10b, причем каждая базовая станция содержит, по меньшей мере, две антенны 12a и 12b. Эта система 100 базовой станции, которая сконфигурирована с возможностью принимать и передавать данные, по меньшей мере, через две отдельных антенны, имеет цель предоставлять режимы передачи, такие как пространственное мультиплексирование, пространственно-временное кодирование и формирование диаграммы направленности, которые обеспечивают увеличенные скорости передачи данных. Подробно, вследствие двух антенн, причем каждая антенна сконфигурирована с возможностью использовать ультравысокие частоты (т.е. частоты в диапазоне между 0,1 и 6 ГГц, далее называемые "полосой 1 частот"), могут передаваться два внутренних сигнала связи (содержащие внутренние сигналы восходящей линии связи и/или внутренние сигналы нисходящей линии связи) в SUDA-систему 200.

Ультравысокочастотные сигналы первых и вторых внутренних сигналов связи типично создают помехи друг другу, так что первые и вторые внутренние сигналы связи представлены посредством наложения ультравысокочастотных сигналов, передаваемых через первую и вторую несущую. Два внутренних сигнала связи передаются посредством системы 100 базовой станции таким образом, что параллельные потоки данных могут быть разбиваемыми в состоянии, в котором известны оба ультравысокочастотных сигнала. Эта технология независимой и отдельной передачи кодированных сигналов данных называется "пространственным мультиплексированием".

Согласно альтернативному подходу, система 100 базовой станции использует, по меньшей мере, три антенны для того, чтобы выполнять формирование диаграммы направленности для формирования двух лучей, с тем чтобы передавать внутренний сигнал связи в первую позицию, например, в позицию SUDAC (см. ссылку с номером 210) и дополнительный внутренний сигнал связи во вторую позицию, например, в UE 20 через два разделенных луча. Каждый луч формируется посредством наложения, по меньшей мере, двух ультравысокочастотных сигналов, передаваемых через три антенны. Как поясняется, формирование диаграммы направленности может использоваться для нисходящей линии связи (BS 100 -> UE 20), при этом формирование диаграммы направленности для восходящей линии связи также является возможным, когда, например, восходящий внутренний сигнал (UE 20 -> BS 100), передается через множество SUDAC, например, 10 SUDAC, формируя один или более лучей в качестве наложения множества ультравысокочастотных сигналов, выводимых посредством SUDAC.

Согласно альтернативному подходу, UE 20 использует свою встроенную антенну плюс, по меньшей мере, один SUDAC для того, чтобы выполнять формирование диаграммы направленности, с тем чтобы устанавливать внутреннюю линию связи в BS 100 через луч, который формируется посредством наложения двух ультравысокочастотных сигналов, передаваемых из встроенной антенны UE и SUDAC.

Согласно альтернативному подходу, UE 20 использует свою встроенную антенну плюс, по меньшей мере, один SUDAC для того, чтобы выполнять пространственно-временное кодирование, с тем чтобы достигать более высокой устойчивости и в силу этого более высоких достижимых скоростей передачи данных для внутренней линии связи в BS 100, которая формируется посредством наложения двух ультравысокочастотных сигналов, передаваемых из встроенной антенны UE и SUDAC.

Описанная система использует преимущество того факта, что множество передающих антенн в базовой станции (т.е., по меньшей мере, частично независимых трактов распространения из базовой станции в кластер ретрансляторов) может быть ассоциировано с множеством каналов (например, подполос частот) из кластера ретрансляторов в абонентское устройство (снова независимых трактов распространения). Таким образом, разрешается одновременная передача нескольких сигналов, т.е. использование пространственного мультиплексирования.

Увеличение скорости передачи данных посредством использования пространственного мультиплексирования требует не только двух антенн в передающем устройстве, но также и двух антенн в приемном устройстве, при этом антенны предпочтительно должны размещаться разнесенно друг от друга. Увеличение скорости передачи данных посредством использования пространственно-временного кодирования или формирования диаграммы направленности требует двух антенн в передающем устройстве и, по меньшей мере, одной антенны в приемном устройстве (известно как MISO). Система 200, образующая эквивалент для системы 100 базовой станции, содержит также, по меньшей мере, две антенны, так что обмен данными может выполняться, например, посредством использования пространственного мультиплексирования между двумя системами 100 и 200, при этом обмен означает передачу и/или прием (т.е. режимы передачи, такие как пространственное мультиплексирование, пространственно-временное кодирование и формирование диаграммы направленности, могут использоваться для нисходящей линии связи и для восходящей линии связи).

Эквивалентная система 200, называемая "SUDA-системой 200", содержит, по меньшей мере, два SUDAC 210 и 220, каждый SUDAC 210, 220 содержит преобразователь 212 и 222 частоты и мультиплексирования. Преобразователи 212 и 222 частоты и мультиплексирования соединяются с отдельными антеннами 216 и 226. Здесь, антенны 216 и 226 могут быть встроены в первый и второй SUDAC 210 и 220 или могут представлять собой внешние антенны, соединенные с преобразователями 212 и 222 частоты и мультиплексирования через соответствующие антенные интерфейсы 214 и 224. SUDAC 210 и 220 и в силу этого SUDA-система 200 имеют цель перенаправления сигналов данных, принимаемых через внутренние линии связи, в абонентское устройство 20 или передачи сигналов данных, принимаемых из абонентского устройства 20, в систему 100 базовой станции через внутренние линии связи. Чтобы обмениваться сигналами данными, которые должны приниматься или передаваться через SUDA-систему 200, SUDA-система 200 или, подробнее, два SUDAC 210 и 220 соединяются с абонентским устройством 20 через так называемые внешние линии связи (как видно из абонентского устройства) с использованием внешних сигналов связи. Следовательно, каждый преобразователь 212 и 220 частоты и мультиплексирования соединяется с соответствующей радиоантенной 218 и 228 ближнего действия, соответств