Способ и устройство для адаптивного распределения несущих пилот-сигналов в системе множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов

Изобретение относится к системе связи с мультиплексированием на основе ортогонального частотного разделения каналов. Достигаемый технический результат - оценивание состояний подканалов абонентов для адаптивного принятия решения о числе несущих пилот-сигналов для каждого абонента на основе оценивания в системе связи с множественным доступом с ортогональным частотным разделением каналов (МДОЧР). Передатчик системы связи МДОЧР изменяет количество несущих пилот-сигналов для подканала в соответствии с состоянием подканала. Меньшее количество несущих пилот-сигналов распределяется абоненту подканала хорошего качества, что позволяет снизить потребляемую мощность, и большее количество несущих пилот-сигналов распределяется абоненту подканала низкого качества, что позволяет улучшить характеристику оценивания фазовой ошибки, несмотря на увеличение потребляемой мощности. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе связи с мультиплексированием на основе ортогонального частотного разделения каналов, более конкретно к способу и устройству для адаптивного распределения несущих пилот-сигналов для реализации множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (МДОЧР).

Предшествующий уровень техники

Типовая система связи МДОЧР передает параллельно данные на взаимно ортогональных N_used несущих частотах. В качестве защитных интервалов по обе стороны от общей полосы частот введены N_quard несущих с нулевыми данными. Следовательно, всего N_FFT (=N_used+N_quard) несущих используются для передачи данных. N_used несущих содержат N_pilot несущих пилот-сигналов и (N_used-N_pilot) несущих сигналов данных. Как в передатчике, так и в приемнике несущие пилот-сигналов известны. Каналы графика оцениваются из фазовых искажений несущих пилот-сигналов. Если фазовое искажение несущих пилот-сигналов мало, то оценка канала выполняется с использованием лишь малого числа несущих пилот-сигналов. Альтернативно, при больших фазовых искажениях несущих пилот-сигналов большее количество несущих пилот-сигналов используется для получения приемлемой оценки рабочих характеристик канала.

В системе МДОЧР N_used несущих подразделяются на N_subch подканалов. Один подканал представляет собой блок, в котором передает данные. Иными словами, абонент передает данные по одному или нескольким подканалам. Каждый подканал содержит N_subcarrier поднесущих, если каждый абонент связан с одним подканалом в системе МДОЧР, то подканалы могут быть предоставлены N (=N_subch) абонентам. В результате количество абонентов может быть увеличено.

Основываясь на данном преимуществе, беспроводные системы связи МДОЧР были разработаны для высокоскоростных передач данных, таких как трансляция цифровых аудиоданных (DAB), трансляция цифровых видеоданных (DVB), передачи цифровых наземных станций телевизионного вещания (DTTB), для беспроводных локальных сетей (LAN) и беспроводного асинхронного режима передачи (АТМ). Понятно, что методы распределения несущих пилот-сигналов для каждого абонента являются существенными для реализации таких систем связи МДОЧР.

Распределение поднесущих пилот-сигналов также важно для цифровых проводных систем связи, использующих дискретный многочастотный тональный сигнал (DMT), например, асимметричных цифровых абонентских линий (ADSL) и высокоскоростных цифровых абонентских линий (VDSL).

На фиг.1 представлена типовая структура символа системы МДОЧР в частотной области. В соответствии с фиг.1, определены три подканала 101, 192 и 103. Как указано выше, один подканал представляет собой блок, к которому подключается абонент, и N_sub подканалов содержат несущие сигналов данных и несущие пилот-сигналов. Защитные интервалы 104 плавно ослабляют сигнал в форме "кирпичной стенки", тем самым препятствуя взаимным помехам с соседними подсоединенными каналами. Поднесущая 105 постоянной составляющей представляет центр полосы частот.

Согласно фиг.1, полная канальная частота разделена логически на подканал 1 101, подканал 2 102 и подканал 3 103 с учетом максимально возможного количества абонентов для множественного доступа. Каждый подканал содержит различные несущие.

Фиг.2 иллюстрирует традиционный способ распределения несущих, показывая, каким образом несущие образуют подканал МДЧОР. Для образования подканала с несущими используется определенная формула. Сначала принимается решение о несущих 201 пилот-сигналов с переменными позициями и затем принимается решение о позициях несущих 202 сигналов данных в соответствии с упомянутой формулой. Несущая 203 пилот-сигнала с постоянной позицией вводится в предварительно определенной позиции между несущей 201 пилот-сигнала с переменной позицией и несущей 202 сигнала данных.

Согласно фиг.2, для передачи символа 1 МДОЧР, выбираются несущие 201 пилот-сигналов с переменными позициями. Ссылочная позиция 205 обозначает индексы, указывающие позиции несущих для символа 1 МДОЧР. На практике, из используемых N_used несущих в предварительно определенной полосе частот выбираются N_{subch_data} несущих сигналов данных и N_{subch_pilot} несущих пилот-сигналов для формирования подканала. Здесь N_{subch_pilot} является результатом деления количества несущих пилот-сигналов на количество подканалов. Иными словами, подканал для пользователя содержит [N_{subch_data} И N_{subch_pilot}) несущих в полной полосе частот. Таким способом несущие 201 пилот-сигнала с переменными позициями распределяются согласно индексам 0, 13, 27 и 40, несущие 203 пилот-сигналов с постоянными позициями - согласно индексу 26, и несущие 202 сигналов данных - согласно остальным индексам для символа 1 МДОЧР. Если абоненты передают символ 1 МДОЧР, они делают это с использованием различных несущих в различных подканалах, имеющих несущие пилот-сигналов в тех же самых логических позициях. Поскольку формула для формирования подканалов является функцией количества абонентов, каждому абоненту присваивается подканал с различными несущими.

Поскольку абоненты МДОЧР передают данные по подканалам независимо от N_FFT, то количества несущих сигналов данных и несущих пилот-сигналов делятся на количество абонентов, чтобы получить распределение несущих. В данном случае количество несущих пилот-сигналов фиксировано. Это означает, что нет проблемы, когда подканал находится в хорошем состоянии, но фазовая ошибка канала графика не может быть точно оценена, если подканал находится в плохом состоянии, тем самым приводя к ухудшению рабочих характеристик оценивания канала.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства для оценивания состояний подканалов абонентов, одновременно соединенных со своими подканалами, с использованием их несущих пилот-сигналов и для адаптивного принятия решения о числе несущих пилот-сигналов для каждого абонента на основе оценивания в системе связи МДОЧР.

Также задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства для адаптивного распределения меньшего числа несущих пилот-сигналов для абонентов с хорошим состоянием подканала, снижая тем самым потребление мощности, и для распределения большего числа несущих пилот-сигналов для абонентов с плохим состоянием подканала, чтобы улучшить характеристику оценивания фазовой ошибки в системе связи МДОЧР.

Вышеуказанные результаты достигаются путем обеспечения способа и устройства для распределения несущих пилот-сигналов адаптивным образом в системе связи МДОЧР. Для улучшения характеристики оценивания фазовой ошибки и оптимизации количества несущих пилот-сигналов, распределяемых для каждого подканала, передатчик МДОЧР изменяет количество несущих пилот сигналов для подканала в соответствии с состоянием подканала.

Следовательно, больше несущих пилот-сигналов распределяется для подканала в плохом состоянии, сокращается потребление мощности и меньше несущих пилот-сигналов распределяется для подканала в хорошем состоянии, что позволяет улучшить характеристику оценивания канала, несмотря на увеличение потребления мощности.

Краткое описание чертежей

Указанные выше и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются в последующем детальном описании со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее:

Фиг.1 - обычная структура подканала МДОЧР в частотной области;

Фиг.2 - иллюстрация обычного способа распределения несущих для формирования подканала МДОЧР;

Фиг.3 - иллюстрация способа адаптивного распределения несущих пилот-сигналов для формирования подканала МДОЧР в соответствии с возможным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ адаптивного распределения несущих пилот-сигналов в соответствии с возможным вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая процедуру приема адаптивно распределенных несущих пилот-сигналов в соответствии с возможным вариантом осуществления настоящего изобретения, и

Фиг.6 - структурная схема устройства для адаптивного распределения несущих пилот-сигналов в соответствии с возможным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Детальное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения поясняется ниже со ссылками на иллюстрирующие чертежи. В последующем описании хорошо известные функции или структуры детально не описываются, чтобы не затемнять сущность изобретения несущественными деталями.

Настоящее изобретение касается планирования несущих пилот-сигналов, то есть распределения несущих пилот-сигналов на каждый подканал для улучшения характеристики оценивания фазовой ошибки реализации МДОЧР в системе связи с мультиплексированием на основе ортогонального частотного разделения каналов. Как описано выше, в традиционной схеме МДОЧР, фиксированное количество несущих пилот-сигналов присваивается каждому подканалу независимо от его статуса. В результате подканал в хороших канальных условиях обуславливает избыточное потребление мощности, в то время как подканал в плохих канальных условиях испытывает недостаток в несущих пилот-сигналов для обеспечения оценивания канала. В соответствии с настоящим изобретением несущие пилот-сигналов распределяются адаптивным образом в соответствии с канальными условиями для каждого подканала. Передатчик МДОЧР распределяет меньше несущих пилот-сигналов подканалу в хорошем состоянии и больше несущих пилот-сигналов подканалу в плохом состоянии так, чтобы подканал, находящийся в плохом состоянии, также мог иметь улучшенную характеристику оживания фазовой ошибки. Настоящее изобретение применимо к проектированию сигналов передач и стандартизации протоколов физических уровней беспроводной сети связи в системе связи с мультиплексированием на основе ортогонального частотного разделения каналов.

Признаки адаптивного распределения несущих пилот-сигналов в настоящем изобретении включают в себя следующее:

(1) несущие пилот-сигналов распределяются каждому абоненту адаптивным образом в соответствии с состоянием подканала абонента;

(2) количество несущих пилот-сигналов изменяется в соответствии с состоянием подканала независимо от размера (N_FFT) FFT (быстрого преобразования Фурье), способов распределения каналов и позиций и количества несущих пилот-сигналов, доступных для системы;

(3) количество несущих пилот-сигналов, которые должны быть распределены для подканала, определяется путем сравнения частоты ошибок в битах (ЧОБ) подканала, оцениваемого с использованием несущих пилот-сигналов в базовой станции, с порогом;

(4) вместо ЧОБ с порогом может сравниваться энергия или мощность несущих пилот-сигналов и

(5) с ЧОБ могут сравниваться один или несколько порогов.

Хотя настоящее изобретение предназначено для адаптивного распределения несущих пилот-сигналов для каждого подканала в МДОЧР, оно также применимо к системе с множеством дискретных тональных сигналов (МДТ) и другим системам с модификациями.

Фиг.3 иллюстрирует способ адаптивного распределения несущих пилот-сигналов в системе связи МДОЧР, соответствующий возможному варианту осуществления настоящего изобретения. Согласно фиг.3 определены 4 подканала, каждому из которых назначено по 2 несущие пилот-сигналов. Таким образом, в системе используется всего 6 несущих пилот-сигналов. Полное число несущих пилот-сигналов является суммой несущих сигналов данных и несущих пилот-сигналов (N_data+N_pilot). Для ясности описания, хотя несущие 302, 303, 304 и 305 пилот-сигналов показаны по отдельности в соответствии с подканалами, несущие 301 сигналов данных не разделяются по подканалам на фиг.3. Хотя в основном на каждый подканал распределяется по 2 несущих пилот-сигналов, количество несущих пилот-сигналов изменяется в соответствии с состоянием подканала. Если ЧОБ несущих 304 пилот-сигналов для канала 3, например, меньше, чем пороговое значение, то количество несущих 304 пилот-сигналов уменьшается до 1 для канала 3. Если ЧОБ несущих 305 пилот-сигналов для подканала 4 больше, чем пороговое значение, то количество несущих 305 пилот-каналов увеличивается до 3 для подканала 4. Если ЧОБ несущих 302 и 303 пилот-сигналов для подканалов 1 и 2 находится в пределах предварительно определенного диапазона, то 2 несущие пилот-сигналов сохраняются для каждого из подканалов 1 и 2.

На фиг.4 представлена блок-схема, иллюстрирующая осуществляемую в базовой станции процедуру распределения несущих пилот-сигналов адаптивным образом в соответствии с информацией обратной связи о несущих пилот-сигналов прямой линии связи от мобильных станций в системе связи МДОЧР в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Здесь описывается вариант осуществления, в котором пользователь 1 использует L_user подканал, и предполагается, что 2 несущих пилот-сигналов распределены на каждый подканал, и соотношение между полным количеством несущих пилот-сигналов, доступных в системе, и количеством несущих пилот-сигналов, доступных для каждого подканала, предварительно установлено и известно мобильным станциям и базовой станции. Поэтому количество несущих пилот-сигналов не может непрерывно увеличиваться для подканала в плохом состоянии, и оно также не может уменьшаться непрерывно для подканала в хорошем состоянии.

В соответствии с фиг.4 приемник на этапе 401 оценивает подканал с использованием несущих пилот-сигналов, распределенных каждому подканалу, и вычисляет ЧОБ подканала и на этапе 402 устанавливает индекс L подканала на 1. Как будет показано ниже при описании этапов 408 и 409, значение L меньше L_user1. Если на этапе 403 определено, что ЧОБ (ЧОБ₁) L-го подканала больше, чем первый порог (ЧОБ_ТН1), то на этапе 404 количество (P_L) несущих пилот-сигналов для L-го подканала увеличивается на 1. Если на этапах 403 и 405 определено, что ЧОБ_L находится между значением ЧОБ_ТН1 и вторым порогом (ЧОБ_ТН2), то P_L на этапе 406 сохраняется прежним. Если на этапе 405 определено, что ЧОБ_L меньше, чем ЧОБ_ТН2, то на этапе 407 P_L уменьшается. Этапы 403-407 выполняются до тех пор, пока на этапе 408 не будет определено, что L равно или больше, чем 4. Если на этапе 408 определено, что меньше, чем L_user1, то на этапе 409 L увеличивается на 1, и процедура возвращается к этапу 403.

После того как ЧОБ всех подканалов вычислены и несущие пилот-сигналов соответственно распределены по подканалам, на этапе 410 принимается решение о позициях несущих пилот-сигналов, на этапе 411 осуществляется передача подканалов, содержащих распределенные несущие пилот-сигналов и несущие сигналов данных, с информацией о количестве и позициях несущих пилот-сигналов для каждого абонента.

На фиг.5 приведена блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая процедуру приема несущих пилот-сигналов в мобильной станции в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Эта процедура выполняется с использованием информации о количестве и позициях несущих пилот-сигналов для мобильной станции, полученной от базовой станции в процедуре, представленной на фиг.4.

Согласно фиг.5, мобильная станция на этапе 501 принимает подканалы, содержащие данные и информацию о количестве и станциях несущих пилот-сигналов, выделенных для мобильной станции, и на этапе 502 устанавливает индекс L подканала на 1. На этапе 503 определяются количество и позиции несущих пилот-сигналов, что повторяется до тех пор, пока на этапе 504 L не станет равным или большим, чем L_user1. Здесь L_user1 является количеством частот, распределенных одному абоненту, находясь в пределах от 1 до 4. Если на этапе 504 установлено, что L меньше, чем L_user1, то на этапе 505 L увеличивается на 1, и процедура возвращается к этапу 503. После завершения этапа 503 для всех подканалов, распределенных для мобильной станции, мобильная станция на этапе 506 принимает несущие пилот-сигналов с использованием информации о количестве и позициях несущих пилот-сигналов.

На фиг.6 представлена структурная схема устройства адаптивного распределения несущих пилот-сигналов в базовой станции в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Согласно фиг.6, базовая станция принимает пилот-сигналы от мобильных станций посредством распределенных несущих пилот-сигналов с помощью приемника 601. Блок 602 измерения ЧОБ измеряет значения ЧОБ для L подкналов от мобильных станций.

Компаратор 604 ЧОБ сравнивает каждое значение ЧОБ с порогами (ЧОБ_ТН1 и ЧОБ_ТН2) и определяет состояния подканалов мобильных станций в соответствии с результатами сравнения. Затем блок 605 определения количества и позиций пилот-сигналов определяет количество и позиции несущих пилот-сигналов, которые должны быть распределены на каждый подканал, в соответствии с состоянием подканалов. Блок 606 распределения пилот-сигналов распределяет несущие пилот-сигналов по подканалам в соответствии с информацией о количестве и позициях пилот-сигналов, принятой от блока 605 определения количества и позиций пилот-сигналов. Затем базовая станция передает с помощью передатчика 607 несущие сигналов данных и распределенные несущие пилот-сигналов вместе с информацией о количестве и позициях пилот-сигналов к каждому абоненту.

В соответствии со способом адаптивного распределения пилот-сигналов для системы МДОЧР, соответствующим настоящему изобретению, меньшее количество несущих пилот-сигналов распределяется абоненту подканала хорошего качества, что позволяет снизить потребляемую мощность, и большее количество несущих пилот-сигналов распределяется абоненту подканала низкого качества, что позволяет улучшить характеристику оценивания базовой ошибки, несмотря на увеличение потребляемой мощности. Потому в целом характеристика оценивания канала улучшается.

Хотя изобретение представлено и описано со ссылками на некоторый вариант его осуществления, специалистам в данной чести техники должно быть понятно, что различные изменения по форме и в деталях могут быть осуществлены без отклонения от сущности и объема изобретения, как определено в формуле изобретения.

1. Способ распределения несущих пилот-сигналов в базовой станции в системе связи множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов, в которой каждая из множества мобильных станций связана с базовой станцией посредством, по меньшей мере, одного подканала, включающий в себя этапы, на которых определяют канальные состояния (качество) подканалов, связанных с мобильными станциями, с использованием заданного порога, уменьшают количество заданных несущих пилот-сигналов для распределения подканалу в соответствии с канальными состояниями, определенными как хорошее состояние, и увеличивают количество заданных несущих пилот-сигналов для распределения подканалу в соответствии с канальными состояниями, определенными как плохое состояние.

2. Способ распределения несущих пилот-сигналов по п.1, отличающийся тем, что канальные состояния подканалов определяют путем измерения частот ошибок в битах подканалов, принимаемых от мобильных станций.

3. Способ распределения несущих пилот-сигналов по п.1, отличающийся тем, что канальные состояния подканалов определяют путем измерения мощностей несущих пилот-сигналов, принимаемых от мобильных станций.

4. Способ распределения несущих пилот-сигналов в базовой станции в системе связи множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов, в которой каждая из множества мобильных станций связана с базовой станцией посредством, по меньшей мере, одного подканала, включающий в себя этапы, на которых определяют канальные состояния (качество) подканалов, связанных с мобильными станциями, с использованием заданного порога, уменьшают количество заданных несущих пилот-сигналов для распределения подканалу в соответствии с канальными состояниями, определенными как хорошее состояние, увеличивают количество заданных несущих пилот-сигналов для распределения подканалу в соответствии с канальными состояниями, определенными как плохое состояние, определяют позиции для распределения несущих пилот-сигналов соответственно увеличенному или уменьшенному количеству несущих пилот-сигналов для подканалов и осуществляют передачу подканалов, содержащих распределенные несущие пилот-сигналов и несущие сигналов данных с информацией о количестве и позициях несущих пилот-сигналов для мобильных станций.

5. Способ распределения несущих пилот-сигналов по п.4, отличающийся тем, что канальные состояния подканалов определяют путем измерения частот ошибок в битах подканалов, принимаемых от мобильных станций.

6. Способ распределения несущих пилот-сигналов по п.4, отличающийся тем, что канальные состояния подканалов определяют путем измерения мощностей несущих пилот-сигналов, принимаемых от мобильных станций.

7. Устройство для распределения несущих пилот-сигналов в базовой станции в системе связи множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов, в которой каждая из множества мобильных станций связана с базовой станцией посредством, по меньшей мере, одного подканала, содержащее блок измерения для измерения канальных состояний (качества) подканалов, связанных с мобильными станциями, с использованием заданного порога, блок определения для уменьшения количества заданных несущих пилот-сигналов для распределения подканалу в соответствии с канальными состояниями, определенными как хорошее состояние, и увеличения количества заданных несущих пилот-сигналов для распределения подканалу в соответствии с канальными состояниями, определенными как плохое состояние, и блок распределения для определения позиций для распределения несущих пилот-сигналов в соответствии с увеличенным или уменьшенным количеством несущих пилот-сигналов для подканалов, и передачи подканалов, содержащих распределенные несущие пилот-сигналов и несущие сигналов данных с информацией о количестве и позициях несущих пилот-сигналов для мобильных станций.

8. Устройство для распределения несущих пилот-сигналов по п.7, отличающееся тем, что блок измерения определяет канальные состояния подканалов путем измерения частот ошибок в битах подканалов, принимаемых от мобильных станций.

9. Устройство для распределения несущих пилот-сигналов по п.7, отличающееся тем, что блок измерения определяет канальные состояния подканалов путем измерения мощностей несущих пилот-сигналов, принимаемых от мобильных станций.