RU2801310C2 - Способ установления соединения в системе связи - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к средствам установления беспроводного канала связи между двумя узлами инфраструктуры в системе беспроводной связи. Технический результат - обеспечение плотного и гибкого размещения радиосот поколения 5G. Осуществляют прием устройством пользователя сообщения с запросом на установление соединения, переданного первым узлом. Получают информацию о положении первого узла. Передают второму узлу сообщение, информирующее второй узел о положении первого узла с целью содействия в установлении канала связи между первым узлом и вторым узлом. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу настройки канала транспортной сети в системе мобильной связи. В частности, изобретение относится к установлению беспроводного соединения между двумя узлами в системе беспроводной связи. Изобретение реализует способ применения мобильного терминала (устройства пользователя - UE, User Equipment) для содействия в процедуре настройки соединения для направленной беспроводной линии связи между двумя узлами инфраструктуры.

Уровень техники

Плотное размещение узлов инфраструктуры жизненно важно для выполнения требований к высокой скорости передачи данных и малой задержке для перспективных систем связи поколения 5G.

Пример системы сотовой связи согласно стандарту LTE показан на рис. 4-1 технического стандарта 3GPP 36.300 V14.4.0. Беспроводное соединение между базовыми станциями (eNB) и мобильным терминалом (устройством UE) обычно называют «каналом доступа» («LTE Uu» по терминологии LTE). Интерфейсы на стороне инфраструктуры обычно называют «каналами транспортной сети» (backhaul links).

На упомянутом рисунке различные базовые станции подключены к опорной сети (CN, Core Network) оператора мобильной связи (MNO, Mobile Network Operator) через интерфейс S1. Сеть CN показана на том рисунке в упрощенном виде как один основной объект, являющийся единственной конечной точкой интерфейса S1 базовой станции, тогда как полная сеть CN состоит из нескольких объектов (таких как узел управления мобильностью (MME, Mobility Management Entity), отвечающий за обработку трафика плоскости управления, и обслуживающий шлюз (S-GW, Serving Gateway), отвечающий за обработку трафика плоскости данных пользователя). Интерфейс X2 соединяет различные базовые станции друг с другом на логическом уровне. В некоторых вариантах реализации соединение X2 может физически маршрутизироваться через сеть CN.

Соединение S1 (с дополнительным соединением X2 или без него) часто реализуется как проводное соединение (например, по оптоволоконной линии связи между опорной сетью оператора мобильной связи и местом установки базовой станции). Такие проводные соединения довольно дорого обходятся оператору мобильной связи и лишены гибкости. Тем не менее, в зависимости от сценария, существуют варианты его реализации, в которых соединения S1 и/или X2 реализуются как остронаправленные беспроводные соединения в зоне прямой видимости (например, между двумя вышками базовых станций, где преобладает прямая видимость) с помощью антенной системы, отличной от антенн, обслуживающих устройство UE. В большинстве случаев для этого вида соединения используется антенная система, представляющая собой статический параболический отражатель (т.н. «тарелку»), которая вручную ориентируется персоналом при настройке узла базовой станции (или ретрансляционного узла). В некоторых случаях это решение может быть менее затратным, но также не обладает гибкостью.

В документе 3GPP Rel-10 вводится понятие ретрансляционных узлов (RN, Relay Nodes) в составе системы «LTE-Advanced». Ретрансляционный узел, как определено 3GPP, представляет собой маломощную базовую станцию, обеспечивающую расширенное покрытие и пропускную способность на краях соты или в точках максимальной концентрации пользователей. Ретрансляционный узел обслуживается донорской станцией eNB (DeNB) по радиоинтерфейсу LTE Un, который является модификацией радиоинтерфейса LTE Uu. Следовательно, в донорской соте радиоресурсы распределяются между устройствами UE, обслуживаемыми непосредственно станцией DeNB и ретрансляционными узлами. Этот вид ретрансляционного узла должен быть расположен в зоне покрытия станции DeNB, поскольку ретрансляционный узел, находящийся за пределами покрытия станции DeNB, не может подключиться к станции DeNB и, следовательно, не может иметь канала транспортной сети.

Ретрансляционные узлы LTE типа 1 управляют своими сотами с помощью собственной идентификации сот, включающей в себя передачу собственных сигналов синхронизации и опорных символов. Для устройств UE ретрансляторы типа 1 выглядят аналогично станциям eNB. Это обеспечивает обратную совместимость. Когда ретрансляционный узел относится к типу 1, существует высокий риск возникновения помех в ретрансляционном узле при одновременном приеме по интерфейсу Uu и передаче по интерфейсу Un (или наоборот). Этого можно избежать, используя временнóе разделение между интерфейсами Uu и Un или размещая передатчик и приемник в разных местах. У этой категории есть два следующих подтипа.

Тип 1а - эти ретрансляционные узлы системы LTE являются внеполосными узлами RN, которые обладают теми же свойствами, что и базовые ретрансляционные узлы типа 1, но способны вести передачу и прием одновременно, т.е. работать в полнодуплексном режиме.

Тип 1б - эти ретрансляционные узлы системы LTE являются внутриполосными. В них обеспечивается достаточная развязка между антеннами, используемыми для каналов BS-RN и RN-UE. Эта развязка может обеспечиваться за счет пространственного разнесения и направленности антенн, а также специальных методов цифровой обработки сигналов, хотя их реализация требует дополнительных затрат. Ожидается, что характеристики таких узлов RN будут подобны характеристикам фемтосот.

Ретрансляционные узлы типа 2 системы LTE не используют собственной идентификации соты и выглядят аналогично основной соте. Никакое устройство UE в пределах дальности действия не может отличить ретранслятор от основной базовой станции eNB в соте. Управляющая информация может передаваться станцией eNB, а пользовательские данные - ретранслятором системы LTE.

В таблице 1 представлен обзор различных типов ретрансляционных узлов системы LTE, определенных в документе 3GPP TR 36.814 (Release 9). Основным признаком, отличающим ретрансляционные узлы типа 1 от ретрансляционных узлов типа 2, является передача ретрансляционным узлом собственного идентификатора соты, сигналов синхронизации и опорных символов.

Таблица 1

Ретрансляционный узел LTE	Собственная идентификация соты	Дуплексный режим
Тип 1	Есть	Внутриполосный, полудуплексный
Тип 1а	Есть	Внеполосный, полнодуплексный
Тип 1б	Есть	Внутриполосный, полнодуплексный
Тип 2	Нет	Внутриполосный, полнодуплексный

Процедура запуска узла RN представляет собой двухэтапный процесс, основанный на обычной процедуре подключения устройства UE. На первом этапе узел RN подобно обычному устройству UE подключается к станции eNB, чтобы получить всю информацию, необходимую для подключения на втором этапе в качестве ретранслятора. Возможно подключение к любой станции eNB, независимо от того, обладает ли она возможностями станции DeNB. Основная цель состоит в подключении к центру эксплуатации и обслуживания (O&M, Operation and Maintenance) для получения списка исходных параметров, в котором самой важной частью является список станций DeNB. После этого узел RN отключается и переходит к следующему этапу - подключению для работы в качестве узла RN. В ходе этого второго подключения узел RN выбирает одну из станций DeNB, предоставляемых центром O&M. Процедуры аутентификации и обеспечения безопасности повторяются, поскольку теперь узел RN подключается для выполнения функций ретранслятора. Согласуются возможная потребность в специальных подкадрах и их структура, после чего центр O&M завершает конфигурирование узла RN. После настройки соединений S1/X2 узел RN может начинать работу. Узел RN, соответствующий документу 3GPP Rel-10, способен выполнять значительную часть функций станции eNB. Тем не менее, за выбор узла сети CN (узла MME) отвечает станция DeNB.

В перспективных системах сотовой связи поколения 5G частотный диапазон для канала доступа будет включать в себя полосы частот ниже 6 ГГц и выше 6 ГГц. Последнее требует управления диаграммой направленности радиосигналов для расширения зоны покрытия, которая в противном случае оказывается ограниченной. Предполагается, что будущие базовые станции и/или ретрансляционные узлы (узлы инфраструктуры) будут оснащены антенными системами, позволяющими концентрировать радиосигналы в определенном месте или в определенном направлении. Эти антенные системы называют фазированными антенными решетками. Обычно концентрация радиопередачи сопровождается уменьшением ширины диаграммы направленности. Направленность антенны обычно определяется главным лепестком, ориентированным в желаемом направлении усиления сигнала, и по меньшей мере одним боковым лепестком гораздо меньшей интенсивности. В некоторых случаях методы управления диаграммой направленности используются и в современных системах сотовой связи, работающих в «традиционных» полосах частот ниже 6 ГГц.

В этом контексте узлами инфраструктуры могут быть базовые станции, ретрансляционные узлы, выносные радиоузлы или любая их комбинация. Если функциональный узел сети, состоящий из центрального блока (CU, Central Unit) и распределенного блока (DU, Distributed Unit), определен как обсуждается в настоящее время в 3GPP для перспективной сети радиодоступа (RAN, Radio Access Network) поколения 5G, то узел инфраструктуры также может являться частью базовой станции, например центральным блоком (CU) или распределенным блоком (DU).

В состоянии RRC_CONNECTED установлено RRC-соединение для передачи данных устройству UE и от него, а мобильность устройства UE контролируется сетью и поддерживается устройством UE. Это означает, что на основе результатов измерений, собранных устройством UE и полученных от него, сторона инфраструктуры может инициировать хэндовер от одной базовой станции (eNB) к другой.

В состоянии RRC_IDLE мобильность находится под контролем только самого устройства UE. Это означает, что на основе результатов измерений, собранных устройством UE, само устройство UE постоянно проверяет, есть ли поблизости радиосоты, лучше подходящие для пребывания устройства UE в состоянии ожидания. От устройства UE в состоянии RRC_IDLE требуется время от времени информировать инфраструктуру об изменениях своей области отслеживания (чтобы гарантировать доступность в случае пейджинга).

Подробные сведения о состояниях устройства UE в системе LTE и о переходах между состояниями (включая аспекты перехода на другую технологию радиодоступа) можно найти в разделе 4.2 документа 3GPP TS 36.331.

Устройство UE, находящееся в режиме работы RRC_CONNECTED, способно управлять радиоресурсами (RRM, Radio Resource Management) по результатам измерений и критериям отчетности, чтобы базовая станция всегда была информирована о текущем качестве связи в отношении себя и альтернативных базовых станций. Функция RRM использует стратегии и алгоритмы для управления такими параметрами (в первую очередь физического уровня), как мощность передачи, критерии хэндовера, схема модуляции и кодирования, кодирование ошибок и т.д. Цель состоит в том, чтобы использовать ограниченные ресурсы радиочастотного спектра и инфраструктуру радиосети с максимально возможной эффективностью. Отчетность об измерениях может представлять собой непрерывный процесс или может инициироваться по событию.

Минимизация тестирования в движении (MDT, Minimization of Drive Tests) - возможность, введенная в документе 3GPP Rel-10, которая позволяет операторам использовать устройства пользователей для сбора данных радиоизмерений и соответствующей информации о местоположении для оценки производительности сети при одновременном снижении эксплуатационных расходов (OPEX, Operational Expenditure), связанных с традиционным тестированием в движении. С помощью функции MDT сеть может конфигурировать измерения, не относящиеся к поддержанию текущего соединения между станцией eNodeB и устройством UE (как в рамках функции RRM). Вместо этого процедура MDT настраивает устройство UE на сбор результатов измерений и соответствующую отчетность, что отвечает долгосрочным задачам оператора по управлению сетью. Целью функции MDT в документе 3GPP Rel-10 является оптимизация покрытия. Тем не менее, во все более сложных современных беспроводных сетях пакетной передачи данных на производительность влияет множество различных факторов и их нелегко оценить с помощью простых радиоизмерений. Поэтому в документе 3GPP Rel-11 для получения более полного представления о производительности сети функция MDT была усовершенствована путем добавления к ее основным задачам контроля качества обслуживания (QoS, Quality of Service).

Оператору MNO необходимо удостовериться в том, что узлы инфраструктуры (например, базовые станции, ретрансляционные узлы, выносные радиоузлы) подключены к соответствующим объектам того же уровня (например, к опорной сети, другим базовым станциям, другим ретрансляционным узлам) через соединение «передней» или «задней» транспортной сети (backhaul и/или fronthaul), подходящее для поддержки применяемой технологии радиодоступа (RAT, Radio Access Technology). В большинстве случаев узлы инфраструктуры интегрируются в инфраструктуру оператора мобильной связи с помощью кабелей. Если в прошлые годы (с ориентацией на голосовые вызовы) иногда было достаточно подключения по цифровой абонентской линии (DSL, Digital Subscriber Line), то в настоящее время (с ориентацией на мультимедийный контент и постоянно растущую потребность в высокоскоростной передаче данных) для обеспечения достаточно высокой скорости передачи данных между задействованными узлами инфраструктуры применяются главным образом волоконнооптические линии связи. Тем не менее, проводные каналы «передней» или «задней» транспортной сети дороги и лишены гибкости.

Если беспроводной канал «передней» или «задней» транспортной сети реализован в соответствии с современным уровнем развития техники, каналы доступа и каналы транспортной сети работают в разных частотных диапазонах и требуют отдельных антенных систем. Антенная система для беспроводного канала «передней» или «задней» транспортной сети обычно представляет собой остронаправленное устройство, работающее в зоне прямой видимости с использованием статического параболического отражателя (т.н. «тарелки»), ориентируемой вручную при настройке узла. В некоторых случаях беспроводное решение, соответствующее современному уровню техники, может быть менее дорогим, чем использование кабелей, но все же весьма негибким.

Если для крупных спортивных или развлекательных мероприятий требуется улучшить покрытие сети или увеличить ее пропускную способность, операторы мобильной связи могут временно размещать в соответствующих местах дополнительные мобильные базовые станции (по мере необходимости). Эти мобильные базовые станции, иногда оснащенные собственным источником питания (например, дизельным генератором), часто устанавливают на прицепах и доставляют в нужное место. Они могут быть подключены к инфраструктуре оператора мобильной связи через статический параболический отражатель (т.н. «тарелку»). Регулировка такой тарелки вручную представляет собой весьма трудоемкую и дорогостоящую задачу, выполняемую только человеком. Средства автоматизированной настройки и обслуживания беспроводных каналов «передней» или «задней» транспортной сети на сегодняшний день не известны.

Для соединения между узлом RN и обслуживающей его станцией DeNB в соответствии с 3GPP LTE существует ограничение, заключающееся в том, что узел RN не может располагаться за пределами зоны покрытия станции DeNB. Узел RN должен иметь возможность принимать сигнал нисходящего канала станции DeNB и запрашивать установление соединения по восходящему каналу. Несмотря на способность станции DeNB использовать методы управления диаграммой направленности, узел RN не может конфигурироваться как устройство с направленной антенной. В текущих сценариях 3GPP LTE узел RN всегда конфигурируется как всенаправленный приемник. В противном случае он не сможет принять сигнал по нисходящему каналу станции DeNB и впоследствии подключиться к станции DeNB. Предлагаемое решение снимает это ограничение.

В документах US20140092885A1 и US20140301270A1 описан способ установления связи устройства UE с устройством UE (т.е. прямой связи - D2D, Device-to-Device), при котором информацию для обнаружения близости предоставляет оборудование инфраструктуры.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение реализует способ установления беспроводного канала связи между двумя узлами инфраструктуры в системе беспроводной связи, включающий в себя прием устройством пользователя (UE) сообщения с запросом на установление канала связи, переданного первым узлом, получение информации о положении первого узла и передачу второму узлу сообщения, информирующего второй узел о положении первого узла, для содействия в установлении канала связи между первым и вторым узлами.

Изобретение также реализует способ установления беспроводного канала связи между двумя узлами инфраструктуры в системе беспроводной связи, включающий в себя передачу первым узлом сообщения с запросом на установление канала связи устройству пользователя (UE), прием вторым узлом сообщения от устройства UE, предоставляющего второму узлу информацию о положении первого узла, связанную с положением первого узла относительно устройства UE и определенную устройством UE, и использование информации о положении для содействия в установлении канала связи между первым и вторым узлами.

Недостатки уровня техники устраняются за счет использования устройства UE для содействия в процедуре настройки соединения для направленного беспроводного канала между двумя узлами инфраструктуры.

Узлы инфраструктуры, не имеющие беспроводного канала «передней» или «задней» транспортной сети, могут передавать «запрос помощи» в своем сигнале нисходящего канала по соответствующему каналу доступа, например при широковещательной передаче системной информации (SIB, System Information Broadcast).

Устройства UE могут быть настроены обслуживающим их узлом инфраструктуры на обнаружение или измерение «запроса помощи» от других (например, соседних) узлов инфраструктуры.

Обслуживающий узел инфраструктуры может выбирать подходящие для этой операции устройства UE, например устройства UE, находящиеся на границах соты обслуживающего узла инфраструктуры и узлов инфраструктуры, обращающихся за помощью. Выбор может быть основан (по меньшей мере частично) на сравнении результатов измерения потерь при распространении сигналов нисходящего канала.

Возможны также другие критерии выбора, например, на основе возможностей радиосвязи устройства UE или текущей скорости, местоположения, загруженности устройства UE. В некоторых случаях может быть полезным предоставление обслуживающему узлу инфраструктуры возможности выбирать стационарное (или медленно движущееся) устройство UE.

«Запрос помощи» может быть командой для устройства UE на временное подключение к запрашивающему помощь узлу инфраструктуры и получение набора данных о положении либо этот запрос или соответствующая системная информация может непосредственно содержать данные о положении. Согласно изобретению, данные о положении определяют точное местоположение соответствующего узла инфраструктуры.

Если рассматриваемый узел инфраструктуры не сообщает свое местоположение, устройства UE могут выполнять измерения характеристик сигналов и геометрические расчеты для получения информации об угле прихода (AoA, Angle of Arrival) и/или информации о расстоянии.

Информация о положении, полученная от запрашивающего помощь узла инфраструктуры или определенная в устройстве UE, сообщается обслуживающему узлу инфраструктуры в соответствии с конфигурацией устройства UE.

Обслуживающий узел инфраструктуры использует информацию о местоположении и/или информацию об угле AoA и/или информацию о расстоянии, полученную от по меньшей мере одного устройства UE, для настройки направленного беспроводного канала связи «передней» или «задней» транспортной сети с другим узлом инфраструктуры, передавшим «запрос помощи». Обслуживающий узел инфраструктуры соответствующим образом изменяет параметры управления своей антенной.

Запрашивающий помощь узел инфраструктуры может получать информацию о положении обслуживающего узла инфраструктуры через устройство UE, например, во время соединения, устанавливаемого устройством UE для приема данных о местоположении от этого узла.

Доставка информации о положении между двумя узлами инфраструктуры через устройство UE может быть прозрачной для устройства UE, т.е. информация может ретранслироваться устройством UE без ее интерпретации или изменения, информация также может зашифроваться и доставляться в виде прозрачного контейнера.

В этом контексте узлами инфраструктуры могут быть две базовые станции, два ретрансляционных узла, два выносных радиоузла или их сочетание. Если для данного узла определено функциональное разделение на центральный блок (CU) и распределенный блок (DU), как в настоящее время обсуждается в 3GPP для перспективной сети радиодоступа (RAN) поколения 5G, то узел инфраструктуры также может быть частью базовой станции, например, центральным блоком (CU) или распределенным блоком (DU).

Настоящее изобретение обеспечивает плотное и гибкое размещение радиосот поколения 5G и не требует пропорционального уплотнения транспортной сети.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения узлами инфраструктуры являются базовые станции. В другом варианте осуществления настоящего изобретения один сетевой узел является базовой станцией, а другой сетевой узел - ретрансляционным узлом или выносным радиоузлом.

В изобретении описан способ начальной настройки канала «передней» или «задней» транспортной сети для подключения узла инфраструктуры, у которого отсутствует соединение с опорной сетью системы сотовой связи.

В связи с ожидаемым появлением приемопередающих пунктов (TRP, Transmission and Reception Point), способных поддерживать одновременное формирование нескольких диаграмм направленности для систем сотовой связи в соответствии с принципами 5G, появляется возможность разработки и реализации каналов доступа, интегрированных с каналами транспортной сети. Это может упростить реализацию компактной сетевой топологии и автоматическое формирование канала транспортной сети сот поколения 5G в более интегрированном виде с использованием большого количества каналов и процедур управления и передачи данных, определенных для обеспечения доступа к устройствам UE.

Пункт TRP обычно связан с узлом инфраструктуры и может быть реализован в виде антенной системы, позволяющей гибко концентрировать радиосигналы в определенном месте или в определенном направлении, например, в виде фазированной антенной решетки.

Настоящее изобретение позволяет реализовать самоорганизующиеся узлы инфраструктуры за пределами зоны всенаправленного покрытия обслуживающих базовых станций. Таким образом, расширяется зона досягаемости для малых узлов инфраструктуры, расширяется зона покрытия сети оператора и снижаются затраты на ее строительство.

Далее, лишь в качестве примера, описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения со ссылкой на приложенные чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана базовая станция, запрашивающая установление соединения по каналу «задней» транспортной сети.

На фиг. 2 показан выносной радиоузел, запрашивающий установление соединения по каналу «передней» транспортной сети.

На фиг. 3 представлена блок-схема обмена сообщениями, иллюстрирующая этапы установления соединения.

На фиг. 4 представлена схема, иллюстрирующая измерение угла прихода, выполняемое устройством UE.

На фиг. 5 показаны углы, измеренные в соответствии с фиг. 4.

На фиг. 6 показаны различные части полосы пропускания (BWP, Bandwidth Parts), расположенные в сетке частотно-временных ресурсов системы связи поколения 5G согласно документу 3GPP TS 38.300.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан пример организации сети, в котором устройство UE, подключенное к первой базовой станции (A), принимает запрос на установление соединения (LER, Link Establishment Request) от второй базовой станции (Б) для организации канала «задней» транспортной сети между базовыми станциями A и Б.

На фиг. 2 показан пример организации сети, в котором устройство UE, подключенное к первой базовой станции (A), принимает запрос LER от пункта TRP (R) выносного радиоузла (RRH, Remote Radio Head) для организации канала «передней» транспортной сети между базовой станцией A, действующей в качестве низкочастотного блока (BBU, Base Band Unit) для радиоузла RRH, и самим радиоузлом RRH.

Обслуживающий узел инфраструктуры (например, базовая станция A) может настраивать устройство UE, находящееся в режиме работы RRC_CONNECTED, на выполнение измерений с целью обнаружения и уведомления о получении запроса LER от других узлов инфраструктуры, которым требуется содействие для настройки направленного беспроводного канала «передней» или «задней» транспортной сети. Например, запрос LER может быть получен от другого узла инфраструктуры при передаче SIB.

Можно рассмотреть два следующих случая.

I. Обращающийся за помощью узел инфраструктуры не знает своего положения.

В этом случае запрос LER, переданный обращающимся за помощью узлом инфраструктуры, содержит только запрос помощи, а от устройств UE, принявших этот запрос LER, требуется выполнить измерение характеристик сигналов от этого узла и некоторые геометрические операции для получения оценочного значения угла прихода, что подробно описано ниже.

В общем случае, в процессе настройки нужного канала связи «передней» или «задней» транспортной сети между задействованными узлами инфраструктуры полезно использовать несколько устройств UE. При этом обслуживающий узел инфраструктуры (базовая станция A на фиг. 1 и 2) для повышения точности оценки положения может соответствующим образом настраивать несколько устройств UE, а затем делать выбор с учетом результатов, полученных от разных устройств UE.

Кроме того, полезно выбирать устройства UE, основываясь на определенных критериях (таких как состояние устройства UE, скорость устройства UE, местоположение устройства UE, возможности устройства UE и т.д.). Например, обслуживающий узел инфраструктуры (базовая станция A на фиг. 1 и 2) при реализации этого способа может выбирать устройства UE, находящиеся на границе соты. Для выбора подходящих устройств UE на границе соты может использоваться измерение величины потерь на пути распространения сигнала или сравнение его результатов.

II. Обращающийся за помощью узел инфраструктуры знает свое положение.

Запрос LER, передаваемый обращающимся за помощью узлом инфраструктуры, может содержать данные о положении вместе с запросом помощи (см. базовую схему обмена сообщениями на фиг. 3). Данные о положении могут быть прозрачными для устройства UE, т.е. содержаться в том виде, в котором они не могут быть прочитаны устройством UE, например, они могут быть зашифрованы.

В альтернативном варианте сигнал запроса LER, принятый от обращающегося за помощью узла инфраструктуры в передаче SIB, на первом этапе инициирует попытку «установить RRC-соединение» в канале доступа этого узла, чтобы дополнительный контент, связанный с запросом LER, например, данные о положении, можно было передать по выделенному сигнальному каналу на втором этапе (см. «опциональный» прямоугольник, показанный штриховой линией на фиг. 3). Для передачи нужной информации от обращающегося за помощью узла инфраструктуры к устройству UE подходят сообщения протокола RRC, например, сообщение «RRC connection setup» (Настройка RRC-соединения) или сообщение «RRC connection reject» (Отказ от RRC-соединения) (возможно, с указанием причины отказа «ожидание настройки транспортного канала»), сообщение «RRC DL information transfer» (Передача информации RRC по нисходящему каналу) или новый вид сообщения RRC, еще не определенный в стандарте. Обмен этими фрагментами информации на уровне RRC является предпочтительным вариантом осуществления изобретения. Тем не менее, также могут использоваться другие уровни протокола и/или другие сообщения.

Установленное соединение может также использоваться устройством UE для предоставления обращающемуся за помощью узлу инфраструктуры данных о положении обслуживающего узла инфраструктуры. Эта информация может быть получена от обслуживающего узла инфраструктуры вместе с данными о конфигурации, например, конфигурации, предписывающей устройству UE в первую очередь реагировать на сигналы о помощи. Информация о местоположении показана на фиг. 3 как опциональная.

В обоих альтернативных вариантах данные о положении одного или обоих узлов инфраструктуры могут (частично или полностью) быть защищены от изменения и/или зашифрованы и/или передаваться в виде прозрачного для устройства UE контейнера. Прозрачность в этом контексте означает, что устройство UE не должно понимать или обрабатывать содержимое прозрачного контейнера. Данные о положении передаются соответствующему принимающему узлу инфраструктуры без изменений.

На фиг. 3 показан пример схемы обмена сообщениями для способа согласно изобретению. Первый узел инфраструктуры соответствует базовой станции A на фиг. 1 и 2. Устройство UE подключается к первому узлу инфраструктуры по меньшей мере во время выполнения действий, связанных с конфигурированием и отчетностью и показанных на фиг. 3. Второй узел инфраструктуры может соответствовать базовой станции Б на фиг. 1, ретрансляционному узлу, или радиоузлу RRH на фиг. 2.

На первом этапе первый узел инфраструктуры определяет одно или несколько подходящих устройств UE. На втором этапе первый узел инфраструктуры конфигурирует выбранные устройства UE. Эта конфигурация может быть частью обычной измерительной конфигурации функции RRM и/или частью процедуры MDT. Конфигурация может предусматривать предоставление информации о местоположении первого узла инфраструктуры для доставки ее второму узлу инфраструктуры с помощью устройства UE. Конфигурация также может предусматривать предоставление дополнительной информации, которая должна использоваться вторым узлом инфраструктуры для установления соединения с первым узлом инфраструктуры, например параметров канала, частотной информации, информации о полосе BWP (определяемой для систем поколения 5G, см. фиг. 6) и текущей информации о нагрузке. Конфигурация также может предусматривать сообщение местоположения и иной информации о соседних узлах инфраструктуры, которые потенциально способны обслуживать второй узел инфраструктуры. Местоположение и другая информация, предоставляемая устройству UE для доставки второму узлу инфраструктуры, может быть прозрачной для устройства UE.

Все устройства UE, настроенные на информирование о запросе LER (если они получены от соседних сот), соответственно, дополняют свои отчеты о результатах измерений. Если второй узел инфраструктуры не знает своего местоположения, запрос LER служит для устройства UE командой на измерение характеристик сигнала запроса LER или других сигналов от второго узла инфраструктуры и выполнение геометрических операций для определения угла AoA и/или информации о расстоянии, которая будет отправлена первому узлу инфраструктуры. Таким образом, результаты этих операций могут быть частью обычных отчетов о результатах измерений функции RRM и/или частью механизмов информирования процедуры MDT.

Если второй узел инфраструктуры знает свое местоположение, запрос LER может содержать нужный набор данных о положении, или же запрос LER может инициировать получение устройством UE требуемых данных о положении от второго узла инфраструктуры при дальнейшей работе. Это может потребовать, чтобы устройство UE прошло процедуру произвольного доступа и установило (временное) соединение со вторым узлом инфраструктуры. После этого потенциально сконфигурированный набор данных о местоположении и другая информация первого узла инфраструктуры могут быть переданы устройством UE второму узлу инфраструктуры. Набор данных о положении и, при необходимости, другие данные второго узла инфраструктуры могут быть переданы от второго узла инфраструктуры к устройству UE, а от него - к первому узлу инфраструктуры (например, после разрыва соединения со вторым узлом инфраструктуры). Обмен этой информацией может происходить на уровне RRC стека протоколов канала доступа (например, если второй узел инфраструктуры является базовой станцией или ретрансляционным узлом). В альтернативном варианте во втором узле инфраструктуры и в устройстве UE используется другой протокол или упрощенный протокол уровня RRC. Например, если вторым узлом инфраструктуры является радиоузел RRH, то в таком узле не реализованы функциональные возможности уровня RRC соответствующего радиоинтерфейса, поскольку протокол уровня RRC используется только в базовой станции, управляющей выносным радиоузлом. Таким образом, для реализации способа в соответствии с настоящим изобретением радиоузел RRH, помимо своих обычных функций, должен поддерживать набор сообщений, которыми обмениваются радиоузел RRH и базовая станция, управляющая этим радиоузлом RRH.

В альтернативном варианте запрос LER (полностью или частично содержащий набор данных о положении) принимается от второго узла инфраструктуры по каналу широковещательной сигнализации (например, при передаче SIB в системе сотовой связи) или по выделенному каналу сигнализации.

В одном варианте осуществления изобретения обнаружение запроса LER, полученного от соседней соты, может быть для устройств UE, находящихся в режиме работы RRC_CONNECTED, моментом запуска быстрой передачи отчета о результатах измерений (содержащего набор данных о положении, относящихся ко второму узлу инфраструктуры) для обслуживающей его соты.

В другом варианте осуществления изобретения прием отчета о результатах измерений, содержащего информацию о сигнале запроса LER, принятом устройством UE, может служить командой для первого узла инфраструктуры дать инструкцию устройству UE (не обязательно тому же самому устройству UE) на разрыв соединения с первым узлом инфраструктуры, подключение ко второму узлу инфраструктуры, получение данных о положении и/или другой информации о втором узле инфраструктуры и, при необходимости, предоставление информации о положении и/или другой информации о первом узле инфраструктуры, разрыв этого соединения и повторное подключение к первому узлу инфраструктуры для предоставления ему полученных данных о положении и/или другой информации.

В еще одном варианте осуществления изобретения обнаружение запроса LER, полученного от соседней соты, может быть для устройств UE, находящихся в режиме работы RRC_IDLE, моментом запуска быстрого запроса на установление соединения с первым узлом инфраструктуры для разрешения передачи отчета о результатах измерений.

В еще одном варианте осуществления изобретения обнаружение запроса LER, полученного от соседней соты, может быть для устройств UE, находящихся в режиме работы RRC_IDLE, моментом запуска быстрого запроса на установление соединения со вторым узлом инфраструктуры для разрешения отправки сохраненных данных о положении по меньшей мере первого узла инфраструктуры и/или получения данных о положении от второго узла инфраструктуры, после чего это соединение должно быть разорвано и установлено соединение с первым узлом инфраструктуры для передачи отчета о результатах измерений.

В варианте осуществления изобретения, аналогичном описанному выше, устройство UE, имеющее возможность подключения ко второму узлу инфраструктуры при сохранении подключения к первому узлу инфраструктуры, может выполнять описанные выше варианты осуществления изобретения без разрыва соединения с первым узлом инфраструктуры.

В другом аспекте изобретения второй узел инфраструктуры, широковещательно передающий сигнал запроса LER, использует заранее определенный сигнал из числа своих физических сигналов передачи, например из числа своих сигналов синхронизации, свой идентификатор соты или другой подобный, который указывает, что у данного узла нет соединения транспортной сети и, таким образом, он не является потенциальным обслуживающим узлом для обычных устройств UE. Это можно реализовать с помощью специального сигнала синхронизации, используемого только данным видом узла инфраструктуры. Цель заключается в лишении обычных устройств UE, конфигурация которых не предусматривает оказание содействия в настройке канала инфраструктуры, возможности выбирать соответствующую соту в качестве кандидата для (повторного) выбора соты или для выполнения обычных измерений характеристик соседних сот.

В этом разделе рассматривается случай, когда второй узел инфраструктуры не передает никакой информации о своем местоположении. Здесь запрос LER служит для устройства UE командой на выполнение геометрических операций для определения угла AoA и/или информации о расстоянии, которая должна быть отправлена первому узлу инфраструктуры.

Если у первого узла инфраструктуры есть информация о собственном положении и информация о положении устройства UE, то полученных от устройства UE результатов точного измерения устройством UE угла AoA и расстояния достаточно для точного определения положения второго узла инфраструктуры. Если измерения, выполняемые устройством UE, неточны и могут иметь значительную погрешность, на выполнение того же самого измерения можно настроить несколько устройств UE. Усреднение результатов измерений, полученных разными устройствами UE, повышает точность оценки положения.

При этом если положение устройства UE не известно первому узлу инфраструктуры, выполнение указанных ниже измерений и вычислений позволяет получить достаточно точную оценку положения второго узла инфраструктуры. Несмотря на отсутствие необходимости исключать портативные устройства UE, в приведенном ниже подробном примере устройство UE представлено транспортным средством (например, автомобилем), оснащенным фазированной антенной решеткой. На фиг. 4 показана схема размещения, а на фиг. 5 - упрощенный вид сверху той же системы. Транспортное средство может двигаться или может не двигаться в направлении своей оси крена (Х).

Ось крена транспортного средства выбрана произвольно и служит в качестве ориентира (или базовой линии) системы при рассмотрении всех вопросов, связанных с угловым положением в приведенном ниже описании. Для получения информации об угле AoA в рамках настоящего изобретения можно использовать любое другое определение. Следует отметить, что приведенные здесь соображения относятся к двумерной плоскости проекции на поверхность Земли, поэтому на фиг. 5 показан вид сверху. Вопросы, связанные с высотой (трехмерные расчеты), здесь подробно не рассматриваются для краткости изложения.

Устройство UE принимает сигналы нисходящего канала от обоих узлов инфраструктуры, с помощью своей антенной решетки анализирует принятые сигналы и определяет соответствующие углы AoA сигналов от обоих узлов. На фиг. 5 эти измеренные углы равны α и γ(или 180°-γ). Разностный угол β вычисляется без труда. Для определения расстояния устройство UE может использовать измерения уровня сигнала известной (постоянной) мощности, например сигнала RSRP. Эти измерения дают оценку расстояния от устройства UE до узла L₁ и узла L₂, соответственно. В частности, сравнение результатов измерения уровня сигнала RSRP дает отношение расстояний, которое совместно с результатами измерения углов позволяет получить достаточно точную оценку углового направления, под которым второй узел инфраструктуры виден из первого узла инфраструктуры. В соответствии с известным триангуляционным алгоритмом можно получить

откуда очевидно, что направление луча от узла 1 к узлу 2 можно вычислить по разностному углу β и по отношению r для двух каналов приема, оцениваемому по отношению уровней двух соответствующих принимаемых сигналов.

Если эта оценка выполняется несколькими устройствами UE, находящимися в соответствующей области, позволяя им участвовать в оценке, то результат такой оценки направления позволяет первому узлу инфраструктуры достаточно точно настраивать свою антенную решетку для формирования диаграммы направленности передачи и приема сигналов в направлении второго узла инфраструктуры.

Эта оценка или результаты измерений также могут быть предоставлены второму узлу инфраструктуры в виде отчета о результатах измерений, при этом оба узла инфраструктуры могут ориентировать диаграммы направленности своих антенн друг на друга. В одном варианте осуществления изобретения такие отчеты могут быть частью процедуры установления соединения между устройством UE и вторым узлом инфраструктуры, т.е. операция оценки, описанная выше, выполняется после приема указателя запроса LER (т.е. запускается им), но до того, как устройство UE начнет подключаться ко второму узлу инфраструктуры (или передавать отчеты первому узлу инфраструктуры).

Дополнительным аспектом изобретения является передача информации о втором узле инфраструктуры (например, набора данных о положении, относящихся ко второму узлу инфраструктуры) в сочетании с данными о положении и, возможно, с другой информацией от первого узла инфраструктуры, другим соседним узлам инфраструктуры через соединения сети CN. Это предоставляет множеству узлов инфраструктуры возможность выполнять функции обслуживающего узла в отношении второго узла инфраструктуры и предотвращает необходимость выполнения описанных процедур для каждого потенциально возможного обслуживающего узла. Для этой цели первый узел инфраструктуры информирует своих соседей или подмножество узлов, находящихся в соответствующей области, о сигнале запроса LER и предоставляет набор данных о положении, относящихся ко второму узлу инфраструктуры.

Благодаря вышеупомянутому указателю запроса LER от второго узла инфраструктуры и предоставлению данных о положении устройством UE первому и, при необходимости, также второму узлу, эти узлы имеют информацию о положении друг друга или, по меньшей мере, о направлении друг на друга.

При этом следует различать два случая в зависимости от того, подключился второй запрашивающий помощь узел инфраструктуры к устройству UE во время предыдущей процедуры или нет.

Если оценка положения была выполнена только устройством UE и обслуживающим его узлом инфраструктуры, второй узел инфраструктуры не знает о содействии со стороны устройства UE. В результате только первый узел инфраструктуры или какой-либо из его дополнительно информированных соседних узлов могут реагировать на полученную информацию.

Первый узел инфраструктуры (или какой-либо из его информированных соседей) ориентирует диаграмму направленности приемной антенны на определенное при оценке положение второго узла инфраструктуры, чтобы иметь возможность принимать любую информацию, передаваемую этим узлом. Кроме того, диаграммы направленности передающих антенн ориентируются в том же направлении, первоначально для передачи широковещательных сигналов соты, т.е. сигналов синхронизации и передачи SIB, чтобы второй узел инфраструктуры мог обнаружить первый узел (или его соседей).

Первый узел инфраструктуры может также инициировать установление соединения, попытавшись осуществить произвольный доступ ко второму узлу инфраструктуры по радиоканалу с диаграммой направленности, ориентированной на второй узел инфраструктуры. Для этого первый узел инфраструктуры должен действовать подобно устройству UE при начальном установлении соединения.

Если второй узел инфраструктуры участвовал в процедуре оценки положения и получил информацию о положении первого узла инфраструктуры, то он может ориентировать свою диаграмму направленности на первый узел инфраструктуры, обнаружить первый узел инфраструктуры, получить данные о попытках произвольного доступа со стороны первого узла инфраструктуры, ответить на попытки произвольного доступа со стороны первого узла инфраструктуры или инициировать попытки произвольного доступа второго узла инфраструктуры к первому. Последний вариант осуществления изобретения является предпочтительным, поскольку второй узел инфраструктуры в любом случае может действовать подобно устройству UE. С момента установления соединения между двумя узлами инфраструктуры должны использоваться хорошо известные механизмы автоматического регулирования с прямой или обратной связью для формирования более острых диаграмм направленности радиоантенн двух задействованных узлов инфраструктуры и повышения качества связи. Тем не менее, без содействия устройства UE между двумя узлами инфраструктуры установление соединения было бы невозможно.

В одном варианте осуществления изобретения данные, которыми осуществляется обмен при подготовке процедуры установления соединения между двумя узлами инфраструктуры согласно принципам этого изобретения, могут содержать информацию об использовании отдельной части полосы пропускания (BWP), резервируемой в сетке радиоресурсов системы беспроводной связи для исключительного использования каналами «передней» или «задней» транспортной сети. Например, эта отдельная часть BWP может быть частью сетки частотно-временных ресурсов системы беспроводной связи поколения 5G, как показано на фиг. 6, и в некоторых случаях может иметь нумерацию, отличную от нумерации частей полосы пропускания, используемой в каналах доступа.

В настоящем изобретении часто упоминается устройство пользователя (UE) как пример устройства, оказывающего содействие в процедуре установления соединения для направленного радиоканала между двумя узлами инфраструктуры в системе беспроводной связи. Этот выбор терминологии не означает общего ограничения применением мобильных терминалов, сотовых телефонов или аналогичных портативных устройств. Напротив, используемый здесь термин «устройство UE» скорее следует понимать как любое промежуточное устройство, способное помогать нескольким узлам инфраструктуры в выполнении описанных процедур. Например, в различных вариантах осуществления настоящего изобретения им может быть мобильное или стационарное устройство, работающее от батареи или подключенное к электросети, управляемое пользователем или оператором сети, обычный сотовый телефон или сотовый модем, встроенный в какое-либо устройство Интернета вещей (IoT, Internet of Things) или транспортное средство. Им может быть даже третий узел инфраструктуры (например, находящийся в домене оператора мобильной связи), поддерживающий множество проводных и/или беспроводных интерфейсов.

Claims (26)

1. Способ установления беспроводного канала связи между двумя узлами в системе беспроводной связи, включающий в себя следующие действия в устройстве пользователя (UE):

- прием сообщения с запросом на установление канала связи, передаваемого первым узлом инфраструктуры;

- получение информации о положении первого узла инфраструктуры; и

- передача второму узлу инфраструктуры сообщения, информирующего его о положении первого узла инфраструктуры, с целью способствовать установлению канала связи между первым и вторым узлами инфраструктуры.

2. Способ по п. 1, в котором устройство UE принимает информацию о местоположении от первого узла инфраструктуры.

3. Способ по п. 2, в котором устройство UE принимает информацию о местоположении в сообщении с запросом на установление канала связи.

4. Способ по п. 2, в котором устройство UE принимает информацию о местоположении после установления соединения между устройством UE и первым узлом инфраструктуры.

5. Способ по любому из пп. 2-4, в котором информация о местоположении принимается в контейнере сообщений, пересылаемом устройством UE второму узлу инфраструктуры.

6. Способ по п. 1, в котором устройство UE определяет информацию о положении первого узла инфраструктуры путем анализа сигналов, принятых от первого узла инфраструктуры.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором устройство UE передает первому узлу инфраструктуры информацию о положении второго узла инфраструктуры.

8. Способ по п. 1, в котором второй узел инфраструктуры способен указывать при передаче по нисходящему каналу, является ли он узлом инфраструктуры, у которого в настоящее время нет соединения с опорной сетью оператора.

9. Способ по п. 8, в котором второй узел инфраструктуры способен указывать с помощью сигналов физического уровня, является ли он узлом инфраструктуры, у которого в настоящее время нет соединения с опорной сетью оператора.

10. Способ по п. 1, в котором канал связи между первым узлом инфраструктуры и вторым узлом инфраструктуры устанавливается в заранее определенной части полосы частот сетки частотно-временных ресурсов.

11. Способ установления беспроводного канала связи между двумя узлами инфраструктуры в системе беспроводной связи, включающий в себя:

- передачу первым узлом инфраструктуры сообщения с запросом на установление канала связи устройству пользователя (UE);

- получение вторым узлом инфраструктуры сообщения от устройства UE, предоставляющего второму узлу инфраструктуры информацию о положении первого узла инфраструктуры, связанную с положением первого узла инфраструктуры относительно устройства UE и определенную устройством UE; и

- использование информации о положении с целью способствовать установлению канала связи между первым и вторым узлами инфраструктуры.

12. Способ по п. 11, в котором первый узел инфраструктуры передает информацию о местоположении устройству UE.

13. Способ по п. 12, в котором первый узел инфраструктуры передает информацию о местоположении в сообщении с запросом на установление канала связи.

14. Способ по п. 12, в котором первый узел инфраструктуры передает информацию о местоположении после установления соединения между устройством UE и первым узлом инфраструктуры.

15. Способ по любому из пп. 12-14, в котором информация о местоположении передается в контейнере сообщений для ее пересылки устройством UE второму узлу инфраструктуры.

16. Способ по п. 11, в котором устройство UE способно определять положение первого узла инфраструктуры путем анализа сигналов, принятых от первого узла инфраструктуры.

17. Способ по п. 16, в котором второй узел инфраструктуры принимает информацию о положении от множества устройств UE и исходя из нее определяет положение первого узла инфраструктуры.

18. Способ по п. 11, в котором второй узел инфраструктуры способен указывать при передаче по нисходящему каналу, является ли он узлом инфраструктуры, у которого в настоящее время нет соединения с опорной сетью оператора.

19. Способ по п. 18, в котором второй узел инфраструктуры способен указывать с помощью сигналов физического уровня, является ли он узлом инфраструктуры, у которого в настоящее время нет соединения с опорной сетью оператора.

20. Способ п. 11, в котором канал связи между первым узлом инфраструктуры и вторым узлом инфраструктуры устанавливается в заранее определенной части полосы частот сетки частотно-временных ресурсов.