Мультиплексирование с частотным разделением для множественных потоков данных в системе беспроводной связи с несколькими несущими

Изобретение относится к системе связи, в частности к мультиплексированию множественных потоков данных в системе беспроводной связи с несколькими несущими. Технический результат - повышение помехозащищенности. В способах мультиплексирования множественных потоков данных используется мультиплексирование (FDM) с частотным разделением в системе OFDM. М непересекающихся перемежений формируют с наличием U используемых поддиапазонов. Причем каждое перемежение является отличающимся набором из S поддиапазонов. Поддиапазоны каждого перемежения перемежают поддиапазонами каждого из остальных перемежений. Могут быть заданы М временных интервалов для каждого интервала символа и назначены индексы от 1 до М для временного интервала. Индексы временного интервала могут быть отображены на перемежения так, что частотное разнесение выполняется для каждого индекса временного интервала, и используемые для передачи пилот-сигнала перемежения имеют изменяющиеся расстояния по отношению к перемежениям, используемым для каждого индекса временного интервала, что улучшает характеристику оценки канала. Каждый поток данных может быть обработан в виде пакетов данных установленного размера, и различные количества временных интервалов могут использоваться для каждого пакета данных в зависимости от схемы кодирования и модуляции, используемой для пакета данных. 6 н. и 41 з.п. ф-лы, 15 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к системе связи и более конкретно к способам мультиплексирования множественных потоков данных в системе беспроводной связи с несколькими несущими.

Уровень техники

Система связи с несколькими несущими использует несколько несущих для передачи данных. Эти несколько несущих могут быть обеспечены посредством мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов (МОЧР, OFDM), некоторыми другими способами модуляции на нескольких несущих или некоторым другим конструктивным компонентом. OFDM эффективно делит полную полосу частот системы на несколько (N) ортогональных поддиапазонов частот. Эти поддиапазоны обозначают также как тональные сигналы, несущие, элементы дискретизации и частотные каналы. При использовании OFDM каждый поддиапазон связан с соответствующей поднесущей, которая может быть модулирована данными.

Базовая станция в системе связи с несколькими несущими может одновременно передавать несколько потоков данных. Каждый поток данных может быть обработан (например, кодирован и модулирован) отдельно в базовой станции и таким образом может быть восстановлен (например, демодулирован и декодирован) устройством беспроводной связи независимо. Множественные потоки данных могут иметь постоянные или переменные скорости передачи данных и могут использовать одинаковые или различные схемы кодирования и модуляции.

Мультиплексирование множественных потоков данных для одновременной передачи может быть трудным, если эти потоки являются переменными по сути (например, имеют схемы кодирования скоростей передачи данных и модуляции, которые изменяются со временем). В одной простой схеме мультиплексирования множественным потокам данных выделяют различные временные интервалы или интервалы символа с использованием мультиплексирования с временным разделением (МВР, TDM). Для этой схемы TDM в любой заданный момент времени посылают только один поток данных, и этот поток данных использует все поддиапазоны, доступные для передачи данных. Эта схема TDM имеет некоторые нежелательные характеристики. Во-первых, количество данных, которые могут быть посланы в наименьшую единицу времени, выделяемую для данного потока данных, которая может рассматриваться в качестве "степени разбиения" потока данных, зависит от схемы кодирования и модуляции, используемой для потока данных. Различные схемы кодирования и модуляции затем могут быть связаны с различными степенями разбиения, которые могут усложнять выделение ресурсов для потоков данных и могут иметь следствием неэффективное использование ресурсов. Во вторых, если степень разбиения для данной схемы кодирования и модуляции является слишком высокой относительно возможности декодирования, соответствующей устройству беспроводной связи, то в устройстве беспроводной связи может потребоваться большой входной буфер, чтобы хранить принятые символы.

Следовательно, в области техники имеется потребность в способах эффективной мультиплексной передачи множественных потоков данных в системе связи с несколькими несущими.

Сущность изобретения

В документе описаны способы мультиплексной передачи множественных потоков данных с использованием мультиплексирования (FDM) с частотным разделением в системе беспроводной связи с несколькими несущими (например, OFDM). В варианте осуществления М непересекающихся или неперекрывающихся "перемежений" формируют с наличием U поддиапазонов, используемых для передачи, причем M>1 и U>1. Перемежения являются неперекрывающимися в том, что каждый используемый поддиапазон включен только в одно перемежение. Каждое перемежение является отличающимся набором из S поддиапазонов, причем U=M·S. S поддиапазонов в каждом перемежении могут быть выбраны из S' поддиапазонов, которые равномерно распределены по N общим поддиапазонам и равномерно разнесены на М поддиапазонов, причем N=M·S' и S'≥S. Такая перемеженная структура поддиапазонов может обеспечивать частотное разнесение и упрощать обработку в приемнике. Например, приемник может выполнять "частичное" S'-точечное быстрое преобразование (БПФ, FFT) Фурье для каждого рассматриваемого перемежения вместо полного N-точечного FFT. М перемежений могут использоваться для передачи множественных потоков данных способом FDM. В варианте осуществления каждое перемежение используется только одним потоком данных в каждом интервале символа, и в каждом интервале символа могут быть посланы до М потоков данных на М перемежениях.

В варианте осуществления множественным потокам данных выделяют "временные интервалы", причем каждый временной интервал является единицей (блоком) передачи, которая может быть равна одному перемежению в одном интервале символа. Тогда М временных интервалов являются доступными в каждом интервале символа и им могут быть назначены индексы временного интервала, от 1 до М. Каждый индекс временного интервала может быть отображен на одно перемежение в каждом интервале символа на основании схемы отображения "временной интервал - перемежение". Один или несколько индексов временного интервала могут использоваться для пилот-сигнала FDM, а остальные индексы временного интервала могут использоваться для передачи данных. Отображение "временной интервал - перемежение" может быть таким, что перемежения, используемые для передачи пилот-сигнала, имеют изменяющиеся расстояния по отношению к перемежениям, используемым для каждого индекса временного интервала в различные интервалы символов OFDM. Это позволяет всем индексам временного интервала, используемым для передачи данных, достичь сходной характеристики оценки канала.

Каждый поток данных может быть обработан в виде пакетов данных установленного размера. В этом случае могут использоваться различные количества временных интервалов для каждого пакета данных в зависимости от схемы кодирования и модуляции, используемой для пакета данных. В качестве альтернативы, каждый поток данных может быть обработан как пакеты данных с переменным размером. Например, размеры пакета могут быть выбраны так, что целое число пакетов данных посылают в каждом временном интервале. В любом случае, если в данном временном интервале посылают множество пакетов данных, то символы данных для каждого пакета данных могут быть распределены по всем поддиапазонам, используемым для временного интервала, с тем, чтобы достичь частотного разнесения для каждого пакета данных, посылаемого во временном интервале.

Различные аспекты и варианты осуществления изобретения описаны ниже с дополнительными подробностями.

Краткое описание чертежей

Признаки и сущность настоящего изобретения станут более очевидными из сформулированного ниже подробного описания, рассматриваемого вместе с чертежами, на которых одинаковые символы числовых позиций являются соответственной идентификацией по всему документу, и на которых:

Фиг. 1 - блок-схема базовой станции и устройства беспроводной связи;

Фиг. 2 - примерная структура суперкадра;

Фиг. 3 - структура перемеженных поддиапазонов;

Фиг. 4A и 4B - показ соответственно "ступенчатых" (расположенных в шахматном порядке) и "циклически повторяемых" пилот-сигналов FDM;

Фиг. 5 - примерное отображение индексов временных интервалов на перемежения;

Фиг. 6 - иллюстрация кодирования блока данных с помощью внешнего кода;

Фиг. 7A и 7B - передача пакетов для различных режимов;

Фиг. 8A и 8B - разбиение различных количеств пакетов на временные интервалы;

Фиг. 9A - блок-схема процессора передачи (TX) данных;

Фиг. 9B - блок-схема модулятора;

Фиг. 10A - блок-схема демодулятора; и

Фиг. 10B - блок-схема процессора приема (RX) данных.

Подробное описание

Слово "примерный", используемое в документе, означает "служащий в качестве примера, варианта или иллюстрации". Любой вариант осуществления или конструктивное решение, описываемые при этом в качестве "примерных", не должны обязательно рассматриваться предпочтительными или преимущественными по отношению к другим вариантам осуществления или конструктивным решениям.

Способы мультиплексирования, описанные в документе, могут использоваться для различных систем беспроводной связи с несколькими несущими. Эти способы могут также использоваться для нисходящей линии связи, а также для восходящей линии связи. Нисходящая линия связи (или прямая линия связи) относится к линии связи от базовых станций на устройства беспроводной связи, и восходящая линия связи (или обратная линия связи) относится к линии связи от устройств беспроводной связи на базовые станции. Для ясности эти способы описаны ниже для нисходящей линии связи в системе на основе OFDM.

На Фиг. 1 показана блок-схема базовой станции 110 и устройства 150 беспроводной связи в системе 100 беспроводной связи, которая использует OFDM. Базовая станция 110 обычно является стационарной радиостанцией и может также обозначаться как приемопередатчик (BTS) базовой станции, точка доступа, передатчик или некоторой другой терминологией. Устройство 150 беспроводной связи может быть стационарным или мобильным и может обозначаться также как пользовательский терминал, мобильная станция, приемник или некоторой другой терминологией. Устройство 150 беспроводной связи может также быть портативным устройством, таким как сотовый телефон, переносное устройством, блок беспроводной связи, персональный цифровой ассистент (ПЦА, PDA) и так далее.

В базовой станции 110 TX-процессор 120 данных принимает множество (T) потоков данных (или данные "трафика") и обрабатывает (например, кодирует, осуществляет перемежение и отображение символов) каждый поток данных, чтобы сформировать символы данных. Используемый в документе "символ данных" является символом модуляции для данных трафика, "пилот-символ" является символом модуляции для пилот-сигнала (который является данными, априорно известными и базовой станции, и устройствам беспроводной связи), и символ модуляции является сложным значением для точки (знака) в комбинации сигналов для схемы модуляции (например, М-PSK (фазовая манипуляция, ФМн), М-QAM (квадратурная амплитудная модуляция) и так далее). TX-процессор 120 данных также мультиплексирует символы данных для T потоков данных и пилот-символов на надлежащие поддиапазоны и обеспечивает составной поток символов. Модулятор 130 выполняет модуляцию OFDM над мультиплексированными символами в сложном потоке символов, чтобы сформировать символы OFDM. Блок (TMTR) 132 передатчика преобразует символы OFDM в аналоговые сигналы и далее приводит в нужное состояние (например, усиливает, фильтрует и осуществляет преобразование частоты с повышением) аналоговые сигналы, чтобы сформировать модулированный сигнал. Базовая станция 110 затем передает модулированный сигнал от антенны 134 на устройства беспроводной связи в системе.

В устройстве 150 беспроводной связи переданный сигнал от базовой станции 110 принимается антенной 152 и подается на блок (RCVR) 154 приемника. Блок 154 приемника приводит в нужное состояние (например, фильтрует, усиливает и осуществляет преобразование частоты с понижением) принятый сигнал и переводит в цифровую форму приведенный в нужное состояние сигнал, чтобы сформировать поток входных выборок. Демодулятор 160 выполняет демодуляцию OFDM на входных выборках, чтобы получить принятые символы для одного или нескольких интересующих потоков данных, и далее выполняет детектирование (например, коррекцию или согласованную фильтрацию) принятых символов, чтобы получить детектированные символы данных, которые являются оценками символов данных, посланных базовой станцией 110. RX-процессор 170 данных затем обрабатывает (например, осуществляет обратное преобразование, обращенное перемежение и декодирование символов) детектированных символов данных для каждого выбранного потока данных и обеспечивает декодированные данные для этого потока. Обработка посредством демодулятора 160 и RX-процессора 170 данных является взаимно-дополняющей по отношению к обработке в базовой станции 110, выполняемой соответственно модулятором 130 и TX-процессором 120 данных.

Контроллеры 140 и 180 управляют действием, соответственно, в базовой станции 110 и устройстве беспроводной связи 150. Запоминающие устройства 142 и 182 обеспечивают хранилище программных кодов и данных, используемых контроллерами 140 и 180 соответственно. Контроллер 140 или планировщик 144 могут распределять ресурсы системы для T потоков данных.

Базовая станция 110 может передавать T потоков данных для различных услуг таких, как услуги широковещательной, многоадресной и/или одноадресной передачи. Широковещательную передачу посылают на все устройства беспроводной связи в пределах заданной зоны обслуживания, многоадресную передачу посылают на группу устройств беспроводной связи и одноадресную передачу посылают на конкретное устройство беспроводной связи. Например, базовая станция 110 может осуществлять широковещательную передачу ряда потоков данных для мультимедийных (например, телевидение) программ и для мультимедийного содержимого, такого как видео, аудио, телетекст, данные, видеоклипы и так далее. Одиночную мультимедийную программу можно передавать в виде трех отдельных потоков данных, предназначенных для видео, аудио и данных. Это дает возможность независимого приема устройством беспроводной связи порций видео, аудио и данных для мультимедийных программ.

На Фиг. 2 показана примерная структура 200 суперкадра, которая может использоваться для системы 100. T потоков данных могут быть передаваемыми в виде суперкадров, причем каждый суперкадр имеет заданную длительность времени. Суперкадр может также обозначаться как кадр, временной интервал или некоторой другой терминологией. Для варианта осуществления, показанного на Фиг. 2, каждый суперкадр включает в себя поле 212 для одного или нескольких пилот-сигналов TDM, поле 214 для данных и поле 216 для данных трафика. Пилот-сигнал(ы) TDM может использоваться устройством беспроводной связи для синхронизации (например, обнаружение кадра, оценка ошибок по частоте, вхождение в синхронизм и так далее). Данные могут указывать различные параметры для T потоков данных (например, схемы кодирования и модуляции, используемые для каждого потока данных, конкретное положение каждого потока данных внутри суперкадра и так далее). T потоков данных посылают в поле 216. Хотя на Фиг. 2 не показано, каждый суперкадр может быть разделен на несколько (например, четыре) кадров равного размера, чтобы содействовать передаче данных. Другие структуры кадра также могут использоваться для системы 100.

На Фиг. 3 показана структура 300 перемеженных поддиапазонов, которая может использоваться для системы 100. Система 100 использует структуру OFDM, имеющую N общих поддиапазонов. U поддиапазонов могут использоваться для передачи данных и пилот-сигнала и называются "используемыми" поддиапазонами, причем UN. Остальные G поддиапазонов не используются и называются "защитными" поддиапазонами, причем N=U+G. В качестве примера, система 100 может использовать структуру OFDM с N=4096 общим количеством поддиапазонов, U=4000 используемых поддиапазонов и G=96 защитных поддиапазонов.

U используемых поддиапазонов могут быть сгруппированы в М перемежений или непересекающихся наборов поддиапазонов. М перемежений являются непересекающимися или неперекрывающимися в том, что каждый из U используемых поддиапазонов принадлежит только одному перемежению. Каждое перемежение содержит S используемых поддиапазонов, причем U=M·S. Каждое перемежение может быть связано с отличающейся группой из S'=N/M поддиапазонов, которые равномерно распределены по N общим поддиапазонам так, что последовательные поддиапазоны в группе разнесены на М поддиапазонов. Например, группа 1 может содержать поддиапазоны 1, М и так далее, группа 2 может содержать поддиапазоны 2, M+2, 2M+2 и так далее, и группа может содержать поддиапазоны М, 2M, 3M и так далее. Для каждой группы S поддиапазонов из S' являются используемыми поддиапазонами, и остальные S'-S поддиапазонов являются защитными поддиапазонами. Каждое перемежение тогда может содержать S используемых поддиапазонов в группе, связанной с перемежением. Для примерной структуры OFDM, описанной выше, могут быть сформированы M=8 перемежений, причем каждое перемежение содержит S=500 используемых поддиапазонов, выбранных из числа S'=512 поддиапазонов, равномерно разнесенных на M=8 поддиапазонов. S используемых поддиапазонов в каждом перемежении являются, таким образом, перемеженными S используемыми поддиапазонами в каждом из остальных M-1 перемежений.

В общем, система может использовать любую структуру OFDM с любым количеством для общих, используемых и защитных поддиапазонов. Любое количество перемежений также может быть сформировано. Каждое перемежение может содержать любое количество используемых поддиапазонов и любой из U используемых поддиапазонов. Перемежения могут также содержать одинаковое или различные количества используемых поддиапазонов. Для простоты нижеследующее описание предназначено для структуры перемеженных поддиапазонов, показанной на Фиг. 3, с наличием М перемежений и каждое перемежение содержит S равномерно распределенных используемых поддиапазонов. Эта структура перемеженных поддиапазонов обеспечивает несколько преимуществ. Во-первых, достигается частотное разнесение, поскольку каждое перемежение содержит используемые поддиапазоны, взятые по всей полосе частот системы. Во-вторых, устройство беспроводной связи может восстанавливать посылаемые на заданном перемежении символы данных/пилот-символы посредством выполнения частичного S'-точечного FFT вместо полного N-точечного FFT, что может упростить обработку устройством беспроводной связи.

Базовая станция 110 может передавать пилот-сигнал FDM на одном или нескольких перемежениях, чтобы давать возможность устройствам беспроводной связи выполнять различные функции, такие как, например, оценка канала, отслеживание частоты, отслеживание времени и так далее. Базовая станция 110 может передавать пилот-сигнал FDM и данные трафика различным образом.

На Фиг. 4A показана схема 400 передачи данных и пилот-сигнала со "ступенчатым" пилот-сигналом FDM. В этом примере M=8, одно перемежение используется для пилот-сигнала FDM в каждом интервале символа и остальные семь перемежений используются для данных трафика. Пилот-сигнал FDM посылают на двух обозначенных перемежениях чередующимся образом, так что пилот-символы посылают на одном перемежении (например, перемежении 3) в нечетно-нумерованных интервалах символа и на другом перемежении (например, перемежении 7) в четно-пронумерованных интервалах символа. Эти два перемежения, используемые для пилот-сигнала FDM, являются разнесенными или смещенными на M/2=4 перемежения. Это разнесение дает возможность устройствам беспроводной связи наблюдать отклик канала для большего количества поддиапазонов, что может улучшить рабочую характеристику.

На Фиг. 4B показана схема 410 передачи данных и пилот-сигнала с "циклически повторяемым" пилот-сигналом FDM. В этом примере M=8, одно перемежение используется для пилот-сигнала FDM в каждом интервале символа и остальные семь перемежений используются для данных трафика. Пилот-сигнал FDM пересылают на всех восьми перемежениях циклически повторяемым образом, так что символы пилот-сигнала посылают на различном перемежении в течение продолжительности каждого М-символьного интервала. Например, пилот-сигнал FDM может быть послан на перемежении 1 в интервале 1 символа, затем перемежении 5 в интервале 2 символа, затем перемежении 2 в интервале 3 символа и так далее, затем перемежении 8 в интервале 8 символа, затем вновь перемежении 1 в интервале 9 символа и так далее. Такое циклическое действие дает возможность устройствам беспроводной связи наблюдать отклик канала для всех используемых поддиапазонов.

В общем, пилот-сигнал FDM может быть послан на любом количестве перемежений, и на любом из М перемежений в каждом интервале символа. Пилот-сигнал FDM также может быть послан с использованием любой схемы, две из которых показаны на Фиг. 4A и 4B.

Базовая станция 110 может передавать T потоков данных на М перемежениях различным образом. В первом варианте осуществления каждый поток данных посылают на том же одном или нескольких перемежениях в каждом интервале символа, в котором посылают поток данных. Для этого варианта осуществления перемежения статически назначают каждому потоку данных. Во втором варианте осуществления каждый поток данных может быть послан на различных перемежениях в различные интервалы символа, в которые посылают поток данных. Для этого варианта осуществления перемежения назначают динамически каждому потоку данных, что может улучшить частотное разнесение, а также обеспечить то, что качество оценки канала является независимым от индекса или индексов временного интервала, назначенных потоку данных. Второй вариант осуществления может рассматриваться в виде скачкообразного изменения частоты и описан ниже с дополнительными подробностями.

Чтобы вычислять среднее значение оценки канала и характеристики детектирования для всех T потоков данных, может использоваться схема 410 передачи для первого варианта осуществления со статически назначаемыми перемежениями, и либо схема 400, либо схема 410 передачи могут использоваться для второго варианта осуществления с динамически назначаемыми перемежениями. Если пилот-сигнал FDM посылают на том же одном перемежении (который называют перемежением пилот-сигнала) в каждом интервале символа и используют, чтобы получать оценки канала для всех М перемежений, то оценка канала для перемежения, которое ближе к перемежению пилот-сигнала, обычно лучше оценки канала для перемежения, которое находится дальше от перемежения для пилот-сигнала. Характеристика детектирования для потока данных может ухудшиться, если потоку единообразно распределяют перемежения, которые находятся далеко от перемежения пилот-сигнала. Распределение перемежений с изменяющимися расстояниями (или разносом, или смещением) относительно перемежения пилот-сигнала может избежать этого ухудшения характеристики вследствие смещения оценки канала.

Для второго варианта осуществления М временных интервалов могут быть заданы для каждого интервала символа, и каждый временной интервал может быть отображен на одно перемежение в одном интервале символа. Временной интервал, используемый для данных трафика, называют также временным интервалом данных, а временной интервал, используемый для пилот-сигнала FDM, называют также временным интервалом пилот-сигнала. М временным интервалам в каждом интервале символа могут быть заданы индексы от 1 до М. Индекс временного интервала со значением 1 может использоваться для пилот-сигнала FDM, и индексы временного интервала со значениями от 2 до М могут использоваться для передачи данных. T потокам данных могут быть выделены временные интервалы с индексами от 2 до М в каждом интервале символа. Использование временных интервалов с фиксированными индексами может упростить выделение временных интервалов для потоков данных. М индексов временного интервала могут быть отображены на М перемежений в каждом интервале символа на основании любой схемы отображения, которая может достигать требуемых частотного разнесения и характеристики оценки канала.

В первой схеме отображения "временной интервал - перемежение" индексы временного интервала отображают на перемежения способом перестановки. Для схемы 400 передачи с M=8 и одним временным интервалом пилот-сигнала и семью временными интервалами данных в каждом интервале символа, отображение может быть выполнено, как изложено ниже. Эти восемь перемежений могут быть обозначены согласно исходной последовательности {I₁, I₂, I₃, I₄, I₅, I₆, I₇, I₈}. Перестановочная последовательность может быть сформирована в виде {I₁, I₅, I₃, I₇, I₂, I₆, I₄, I₈}. i-е перемежение в исходной последовательности помещают в i_br-ю позицию в перестановочной последовательности, причем i{1...8}, i_br{1...8} и (i_br-1) является битово-инвертированным индексом для (i-1). Для i и i_br используется смещение -1, поскольку эти индексы начинаются с 1, а не с 0. В качестве примера для i=7 (i-1)=6, битовым представлением является '110', битово-инвертированным индексом является '011', (i_br-1)=3 и i_br=4. 7-е перемежение в исходной последовательности, таким образом, помещают в 4-ю позицию в перестановочной последовательности. Эти два перемежения, используемые для пилот-сигнала FDM, затем объединяют в перестановочную последовательность, чтобы сформировать сокращенную последовательность перемежений {I₁, I₅, I_3/7, I₂, I₆, I₄, I₈}. k-й индекс временного интервала, используемый для передачи данных (или k-й индекс временного интервала данных), для k{2...8}, затем отображают на (k-1)-ое перемежение в сокращенной последовательности перемежений. После этого для каждого интервала передачи символа сокращенную последовательность перемежений циклически сдвигают вправо на две позиции и переносят влево. k-й индекс временного интервала данных вновь отображают на (k-1)-ое перемежение в циклически сдвинутой сокращенной последовательности перемежений.

На Фиг. 5 показано отображение индексов временного интервала на перемежения для первой схемы отображения, описанной выше. Соответствующий временному интервалу индекс 1, который используется для пилот-сигнала FDM, отображают на перемежения 3 и 7 на чередующиеся интервалы символа для схемы 400 передачи. Соответствующие временному интервалу данных индексы 2-8 отображают на эти семь перемежений в сокращенной последовательности перемежений {I₁, I₅, I_3/7, I₂, I₆, I₄, I₈} для первого интервала передачи символа на сдвигаемую по кругу или циклически сокращенную последовательность {I₄, I₈, I₁, I₅, I_3/7, I₂, I₆} перемежений для второго интервала передачи символа и так далее. Как показано на Фиг. 5, каждый индекс временного интервала данных отображен на семь различных перемежений в семи последовательных интервалах символа, причем одно из этих семи перемежений является либо перемежением 3, либо 7. Все семь индексов временного интервала данных должны затем достичь подобной характеристики.

В второй схеме отображения "временной интервал - перемежение" индексы временного интервала отображены на перемежения псевдослучайным образом. Может использоваться генератор псевдослучайных чисел (PN), чтобы формировать числа PN, которые используются, чтобы отображать индексы временного интервала на перемежения. Генератор PN может быть осуществлен с помощью линейного регистра (ЛРСОС, LFSR) сдвига с обратными связями, который реализует конкретный порождающий многочлен, например, g(x)=x¹⁵+x¹⁴+1. Для каждого интервала j передачи символа LFSR обновляется и V младших битов (LSB) в LFSR могут быть обозначены в виде PN(j), причем j=1, 2... и V=log₂M. k-й индекс временного интервала данных для k={2...М} может быть отображен на перемежения [(PN(j)+k)mod М]+1, если это перемежение не используется для пилот-сигнала FDM, и на перемежения [(PN(j)+ k+1)mod М] +1 в противном случае.

В третьей схеме отображения "временной интервал - перемежение" индексы временного интервала отображены на перемежения по кругу. Для каждого интервала j передачи символа k-й индекс временного интервала данных, для k{2...М}, может быть отображен на перемежения [(j+k) mod M]+1, если это перемежение не используется для пилот-сигнала FDM, и перемежения [(j+k+1) mod М]+1 в противном случае.

М индексов временного интервала, таким образом, могут быть отображены на М перемежений различными способами. Некоторые примерные схемы отображения "временной интервал - перемежение" был описаны выше. Другие схемы отображения также могут использоваться, и это находится в рамках объема изобретения.

Временные интервалы могут быть распределены T потокам данных различным образом. В первой схеме распределения временных интервалов каждому потоку данных выделяют достаточное число временных интервалов в каждом кадре, чтобы передавать неотрицательное целое число пакетов данных (то есть нуль или несколько пакетов данных). Для этой схемы пакеты данных могут быть заданы имеющими фиксированный размер (то есть заданное число информационных битов), что для пакетов данных может упростить кодирование и декодирование. Каждый пакет данных фиксированного размера может быть кодирован и модулирован, чтобы сформировать кодированный пакет, имеющий переменный размер, который зависит от схемы кодирования и модуляции, используемой для пакета. Количество временных интервалов, необходимое для передачи кодированного пакета, тогда зависит от схемы кодирования и модуляции, используемой для пакета.

Во второй схеме распределения временных интервалов каждому потоку данных может быть выделено неотрицательное целое число временных интервалов в каждом кадре, и целое число пакетов данных может быть послано в каждом выделенном временном интервале. Может использоваться одинаковая схема кодирования и модуляции для всех пакетов данных, посылаемых в любом заданном временном интервале. Каждый пакет данных может иметь размер, который зависит (1) от числа пакетов данных, посылаемых во временном интервале и (2) схемы кодирования и модуляции, используемой для этого временного интервала. Для этой схемы пакеты данных могут иметь переменные размеры.

Временные интервалы также могут быть распределены потокам данных другими способами. Для ясности, нижеследующее описание предполагает, что система использует первую схему распределения временных интервалов.

Каждый поток данных может быть кодирован различным образом. В варианте осуществления каждый поток данных кодирован с помощью каскадного кода, составленного из внешнего кода и внутреннего кода. Внешний код может быть блочным кодом, таким как код Рида-Соломона (RS) или некоторым другим кодом. Внутренний код может быть турбо-кодом, сверточным кодом или некоторым другим кодом.

На Фиг.6 показана примерная схема внешнего кодирования, использующая внешний код Рида-Соломона. Поток данных разбит на пакеты данных. В варианте осуществления каждый пакет данных имеет фиксированный размер и содержит заданное число информационных битов, или L информационных байтов (например, 1000 битов, или 125 байтов). Пакеты данных для потока данных записаны в строки памяти, один пакет на (одну) строку. После того как K_rs пакетов данных были записаны в K_rs строк, выполняют постолбцовое блочное кодирование, по одному столбцу за раз. В варианте осуществления каждый столбец содержит K_rs байтов (один байт на одну строку), и кодирован с помощью (N_rs, K_rs) кода Рида-Соломона для формирования соответствующего кодового слова, которое содержит N_rs байтов. Первые K_rs байтов кодового слова являются байтами данных (которые также называют систематическими байтами)? и последние N_rs-K_rs байтов являются байтами четности (которые могут быть использованы устройством беспроводной связи для исправления ошибок). Кодирование кодом Рида-Соломона формирует N_rs-K_rs байтов четности для каждого кодового слова, которые записывают в памяти в строки от N_rs-K_rs до N_rs после K_rs строк данных. Блок RS содержит K_rs строк данных и N_rs-K_rs строк четности. В варианте осуществления N_rs=16 и K_rs является изменяемым параметром, например K_rs{12,14,16}. Код Рида-Соломона отключают, если K_rs=N_rs. Каждый пакет данных/четности (или каждая строка) блока RS затем кодируют посредством внутреннего Турбо кода, чтобы сформировать соответствующий кодированный пакет. Блок кода содержит N_rs кодированных пакетов для N_rs строк блока RS.

N_rs кодированных пакетов для каждого блока кода могут быть посланы различными способами. Например, каждый блок кода может быть переданным в одном кадре. Каждый суперкадр может быть разбит на несколько (например, четыре) кадров. Каждый блок кода затем может быть разбит на несколько (например, четыре) подблоков, и каждый подблок блока кода может быть послан в одном кадре суперкадра. Передача каждого блока кода в виде многих частей по всему суперкадру может обеспечивать временное разнесение.

Каждый поток данных может быть передан с использованием иерархического кодирования или без него, причем термин "кодирование" в этом контексте относится предпочтительнее к канальному кодированию, чем к кодированию данных в передатчике. Поток данных может быть составлен из двух потоков, которые называют основным потоком и потоком расширения. Основной поток может нести основную информацию и может быть послан на все устройства беспроводной связи в пределах зоны обслуживания базовой станции. Поток расширения может нести дополнительную информацию и может быть послан на устройства беспроводной связи, наблюдающие лучшие состояния канала. С помощью иерархического кодирования основной поток кодируют и модулируют, чтобы сформировать первый поток символов модуляции, и поток расширения кодируют и модулируют, чтобы сформировать второй поток символов модуляции. Одинаковые или различные схемы кодирования и модуляции могут использоваться для основного потока и потока расширения. Два потока символов модуляции затем могут быть масштабированы и объединены, чтобы получить один поток символов данных.

В Таблице 1 показан примерный набор из восьми "режимов", которые могут быть поддержаны системой 100. Этим восьми режимам заданы индексы от 1 до 8. Каждый режим связан с конкретной схемой модуляции (например, QPSK или 16-QAM) и конкретной внутренней кодовой скоростью (например, 1/2 или 2/3). Первые пять режимов предназначены для "регулярного" кодирования только основного потока, и три последних режима предназначены для иерархического кодирования основного потока и потока расширения. Для простоты используют одинаковые схему модуляции и внутреннюю кодовую скорость и для основного потока, и для потока расширения для каждого режима иерархического кодирования.

Таблица 1
Режим	Схема модуляции	Внутренняя кодовая скорость	Число временных интервалов/пакетов
1	QPSK	1/3	3
2	QPSK	1/2	2
3	16-QAM	1/3	1,5
4	16-QAM	1/2	1
5	16-QAM	2/3	0,75
6	QPSK/QPSK	1/3	3
7	QPSK/QPSK	1/2	2
8	QPSK/QPSK	2/3	1,5

Четвертый столбец Таблицы 1 указывает число временных интервалов, необходимых для передачи одного пакета данных фиксированного размера для каждого режима. В Таблице 1 предполагается, что размер пакета данных соответствует 2·S информационным битам, и в одном временном интервале S используемых поддиапазонов (например, S=500). Каждый временной интервал имеет емкость S символов данных, поскольку временной интервал отображают на одно перемежение с наличием S используемых поддиапазонов, и каждый поддиапазон может нести один символ данных. Для режима 1 пакет данных с 2·S информационными битами кодируют со скоростью 1/3 внутреннего кода, чтобы сформировать 6·S битов кода, которые затем отображают на к 3·S символов данных, используя QPSK. 3·S символов данных для пакета данных могут быть посланы в трех временных интервалах, причем каждый временной интервал несет S символов данных. Подобная обработка может быть выполнена для каждого из остальных режимов из Таблицы 1.

В Таблице 1 показано примерное конструктивное решение. Пакеты данных, имеющие другие размеры (например, 500 информационных битов, 2000 информационных битов и так далее), могут также использоваться. Могут также использоваться несколько размеров пакета, например, с тем, чтобы каждый пакет мог быть послан в целом числе временных интервалов. Например, размер пакета, соответствующий 1000 информационных битам, может использоваться для режимов 1, 2 и 4, и размер пакета, соответствующий 1333 информационным битам, может использоваться для режимов 3 и 5. В целом, система также может поддерживать произвольное число режимов для любого числа схем кодирования и модуляции, любого числа размеров пакета данных и любого размера пакета.

На Фиг. 7A показана передача минимального целого числа пакетов данных с использованием одного временного интервала в каждом из целого числа интервалов передачи символа, для каждого из первых пяти режимов, приведенных в Таблице 1. Один пакет данных может быть послан с использованием одного временного интервала в (1) трех интервалах символа для режима 1, (2) двух интервалах символа для режима 2, и (3) одном интервале символа для режима 4. Два пакета данных могут быть посланы с использованием одного временного интервала в трех интервалах символа для режима 3, поскольку каждый пакет данных использует 1,5 временных интервала для посылки. Четыре пакета данных могут быть посланы с использованием одного временного интервала в трех интервалах символа для режима 5, поскольку каждый пакет данных использует 0,75 временного интервала для посылки.

На Фиг. 7B показана передача минимального целого числа пакетов данных с использованием целого числа временных интервалов в одном интервале символа, для каждого из первых пяти режимов, приведенных в Таблице 1. Один пакет данных может быть послан в одном интервале символа, используя (1) три временных интервала для режима 1, (2) два временных интервала для режима 2 и (3) один временной интервал для режима 4. Два пакета данных могут быть посланы в одном интервале символа, используя три временных интервала для режима 3. Четыре пакета данных могут быть посланы в одном интервале символа, используя три временных интервала для режима 5.

Как показано на Фиг.7A и 7B, минимальное число пакетов данных может быть передано несколькими способами для каждого режима (кроме режима 4). Передача минимального числа пакетов данных в более короткий период времени уменьшает количество времени "включено", требуемого для приема пакетов данных, но обеспечивает меньшее временное разнесение. Обратное справедливо для передачи минимального числа пакетов данных в течение более длительного промежутка времени.

На Фиг.8A показано разбиение одиночного кодированного пакета на три временных интервала для режима 1. Эти три временных интервала могут быть предназначены для трех различных перемежений в одном интервале символа или одного перемежения в трех различных интервалах символа. Эти три временных интервала могут наблюдать различные состояния канала. Биты в кодированном пакете могут быть перемеженными (то есть повторно упорядоченными) прежде разделения на три временных интервала. Перемежение для каждого кодированного пакета может рандомизировать отношения сигнал-шум для битов по кодированному пакету, что может улучшить характеристику декодирования. Перемежение может быть выполнено различным образом, как является известным в данной области техники. Перемежение также может быть таким, что смежные биты в кодированном пакете не посылают в одинаковом символе данных.

На Фиг.8B показано разбиение четырех кодированных пакетов на три временных интервала для режима 5. Эти три временных интервала могут быть последовательно заполнены четырьмя кодированными пакетами, как показано на Фиг. 8B. Если множественные кодированные пакеты совместно используют временной интервал (так, как для режимов 3 и 5), все биты, которые будут посланы во временном интервале, могут быть перемеженными так, что биты для каждого кодированного пакета, посланного во временном интервале, распределены по поддиапазонам, используемым для временного интервала. Перемежение по каждому временному интервалу обеспечивает частотное разнесение для каждого кодированного пакета, посылаемого во временном интервале, и может улучшать характеристику декодирования.

Перемежение по временному интервалу может быть выполнено различным образом. В варианте осуществления, биты для всех кодированных пакетов, которые будут посланы в данном временном интервале, сначала отображают на символы данных, и символы данных затем отображают на поддиапазоны, используемые для временного интервала перестановочным образом. Для отображения "символ - поддиапазон" первоначально формируют первую последовательность с наличием S' последовательных значений, от 0 до S'-1. Вторую последовательность из S' значений затем создают так, что i-е значение во второй последовательности является равным обратному представлению битов i-го значения в первой последовательности. Все значения, которые равны или больше S' во второй последовательности, удаляют, чтобы получить третью последовательность с наличием S значений в пределах от 0 до S-1. Каждое значение в третьей последовательности затем увеличивают на единицу, чтобы получить последовательность из S перестановочных значений индексов в пределах от 1 до S, что обозначено в виде F(j). (j)-й символ данных во временном интервале может быть отображен на F(j)-й поддиапазон в перемежении, используемом для временного интервала. Например, если S=500 и S'=512, то первой последовательностью является {0, 1, 2, 3..., 510, 511}, второй последовательностью является {0, 256, 128, 384..., 255, 511}, и третьей последовательностью является {0, 256, 128, 384...255}. Последовательность F(j) должна быть вычислена только однажды и может использоваться для всех временных интервалов. Другие схемы отображения также могут использоваться для отображения "символ - поддиапазон", чтобы достигать перемежения по каждому временному интервалу.

В целом, каждый поток данных может нести любое число пакетов данных в каждом кадре, в зависимости от скорости передачи данных для потока. Каждому потоку данных выделяют достаточное число временных интервалов в каждом суперкадре на основании его скорости передачи данных, с учетом доступности временных интервалов и возможно других факторов. Например, каждый поток данных может быть ограничен до указанного максимального числа временных интервалов в каждом интервале символа, что может зависеть от режима, используемого для потока данных. Каждый поток данных может быть ограничен указанной максимальной скоростью передачи данных, которая является максимальным числом информационных битов, которые могут быть переданы в каждом интервале символа для потока данных. Максимальную скорость передачи данных обычно устанавливают согласно возможностям декодирования и буферизации устройств беспроводной связи. Ограничение, что каждый поток данных должен находиться в пределах максимальной скорости передачи данных, обеспечивает, что поток данных может быть восстановлен устройствами беспроводной связи, имеющими предписанные возможности декодирования и буферизации. Максимальная скорость передачи данных ограничивает число пакетов данных, которые могут быть переданы в каждом интервале символа для потока данных. Максимальное число временных интервалов может быть затем определено согласно максимальному числу пакетов данных и режиму, используемому для потока данных.

В варианте осуществления каждому потоку данных может быть выделено целое число временных интервалов в любом заданном интервале символа, и множественные потоки данных совместно не используют перемежение.

Для этого варианта осуществления может быть послано до M-1 потоков данных на M-1 временных интервалах данных в каждом интервале символа при условии, что один временной интервал используется для пилот-сигнала FDM. В другом варианте осуществления множественные потоки данных могут совместно использовать перемежение.

На Фиг. 9A показана блок-схема варианта осуществления TX-процессора 120 данных в базовой станции 110. TX-процессор 120 данных включает в себя T TX-процессоров 910a-910t потоков данных, предназначенных T потоков данных, TX-процессор 930 служебных данных для служебных/управляющих данных, процессор 932 пилот-сигнала для пилот-сигналов TDM и FDM и мультиплексор (Mux) 940. Каждый TX-процессор 910 потока данных обрабатывает соответствующий поток данных {d_i}, чтобы сформировать соответствующий поток символов данных {Y_i}, для i{1 ... T}.

В пределах каждого TX-процессора 910 потока данных кодер (кодирующее устройство) 912 принимает и кодирует пакеты данных для своего потока {d_i} данных и обеспечивает кодированные пакеты. Кодер 912 выполняет кодирование в соответствии с, например, каскадным кодом, составленным из внешнего кода Рида-Соломона и внутреннего либо турбо-кода, либо сверточного кода. В этом случае кодер 912 кодирует каждый блок из K_rs пакетов данных, чтобы сформировать N_rs кодированных пакетов, как показано на Фиг. 6. Кодирование повышает надежность передачи потока данных. Кодер 912 также может формировать и добавлять к каждому кодированному пакету значение для проверки циклическим избыточным кодом (ЦИК, CRC), которое устройство беспроводной связи может использовать для обнаружения ошибок (то есть определять, декодирован ли пакет корректно или с ошибкой). Кодер 912 также может "тасовать" кодированные пакеты.

Устройство 914 перемежения принимает кодированные пакеты от кодера 912 и перемежает биты в каждом кодированном пакете, чтобы сформировать перемеженный пакет. Перемежение обеспечивает для пакета частотно-временное разнесение. Буфер 916 временного интервала затем заполняют перемеженными пакетами для всех временных интервалов, выделенных потоку данных, например, как показано на Фиг. 8A или 8B.

Скремблер 918 принимает и скремблирует биты для каждого временного интервала с помощью PN-последовательности, чтобы рандомизировать биты. М различных PN-последовательностей может использоваться для М индексов временного интервала. Может быть сформировано М PN-последовательностей, например, с помощью линейного регистра (LFSR) сдвига с обратными связями, который реализует конкретный порождающий многочлен, например, g(x)=x¹⁵+x¹⁴+1. LFSR может быть загружен различным 15-битовым начальным значением для каждого индекса временного интервала. Кроме того, LFSR может быть повторно загружен в начале каждого интервала символа. Скремблер 918 может выполнять ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ над каждым битом во временном интервале и битами из PN-последовательности, чтобы сформировать скремблированный бит.

Блок 920 отображения бит - символ принимает от скремблера 918 скремблированные биты для каждого временного интервала, отображает эти биты на символы модуляции в соответствии со схемой модуляции (например, QPSK или 16-QAM), выбранной для потока данных, и обеспечивает символы данных для временного интервала. Отображение символа может быть выполнено посредством (1) группирования наборов из B битов, чтобы сформировать B-битовые двоичные значения, причем B≥1, и (2) отображения каждого B-битового двоичного значения на сложное значение для точки в комбинации сигнала для схемы модуляции. Внешние и внутренние коды для кодера 912 и схему модуляции для блока 920 отображения определяют согласно режиму, используемому для потока данных.

Если поток данных посылают с использованием иерархического кодирования, то основной поток может быть обработан одним набором блоков 912-920 обработки, чтобы сформировать первый поток символов модуляции, и поток расширения может быть обработан другим набором блоков 912-920 обработки, чтобы сформировать второй поток символов модуляции (для простоты не показано на Фиг. 9). Одна и та же схема кодирования и модуляции может использоваться и для основного потока, и для потока расширения, как показано в Таблице 1, или могут использоваться различные схемы кодирования и модуляции для этих двух потоков. Объединитель затем может принимать и объединять первый и второй потоки символов модуляции, чтобы сформировать символы данных для потока данных. Иерархическое кодирование также может быть выполнено другими способами. Например, скремблированные биты и для основного потока, и потока расширения можно поставлять на одиночный блок отображения "бит - символ", который обеспечивает символы данных для потока данных.

Блок 922 отображения "временной интервал - перемежение" отображает каждый временной интервал, выделенный потоку {d_i} данных, на надлежащее перемежение на основании схемы отображения "временной интервал - перемежение", используемой системой (например, как показано на Фиг. 5). Блок 924 отображения "символ - поддиапазон" затем отображает S символов данных в каждом временном интервале на надлежащие поддиапазоны в перемежении, на которое отображают временной интервал. Отображение "символ - поддиапазон" может быть выполнено таким образом, чтобы распределять S символов данных по S поддиапазонам, используемым для временного интервала, как описано выше. Блок 924 отображения обеспечивает символы данных для потока {d_i} данных, которые отображают на надлежащие поддиапазоны, используемые для потока данных.

TX-процессор служебных данных обрабатывает служебные/управляющие данные в соответствии со схемой кодирования и модуляции, используемой для данных, и обеспечивает служебные символы. Процессор 932 пилот-сигнала выполняет обработку пилот-сигналов TDM и FDM и обеспечивает пилот-символы. Мультиплексор 940 принимает отображенные символы данных для T потоков данных от TX-процессоров 910a-910t потоков данных, служебные символы от TX-процессора 930 служебных данных, пилот-символы от процессора 932 пилот-сигнала и защитные символы. Мультиплексор 940 поставляет символы данных, служебные символы, пилот-символы и защитные символы на надлежащие поддиапазоны и интервалы передачи символа на основании управления MUX_TX от контроллера 140 и выводит составной поток символов, {Y_c}.

На Фиг. 9B показана блок-схема варианта осуществления модулятора 130 в базовой станции 110. Модулятор 130 включает в себя блок обратного быстрого преобразования (ОБПФ, IFFT) Фурье 950 и генератор 952 циклического префикса. Для каждого интервала символа блок 950 IFFT преобразует N символов для N общих поддиапазонов во временную область с помощью N-точечного IFFT, чтобы получить "преобразованный" символ, который содержит N выборок временной области. Для борьбы с межсимвольными помехами (ISI), которые вызваны частотно-избирательным замиранием, генератор 952 циклического префикса повторяет порцию (или C выборок) каждого преобразованного символа, чтобы сформировать соответствующий символ OFDM, который содержит N+C выборок. Повторяемую часть обычно называют циклическим префиксом или защитным интервалом. Например, длина циклического префикса может быть C=512 для N=4096. Каждый символ OFDM передают в одном интервале символа OFDM (или просто интервале символа), которым является N+C интервалов выборок. Генератор 952 циклического префикса обеспечивает выходной поток {y} выборок для составного потока символов {Y_c}.

На Фиг. 10A показана блок-схема варианта осуществления демодулятора 160 в устройстве беспроводной связи 150. Демодулятор 160 включает в состав блок 1012 удаления циклического префикса, блок 1014 преобразования Фурье, блок 1016 оценки канала и детектор 1018. Блок 1012 удаления циклического префикса удаляет циклический префикс в каждом принятом символе OFDM и обеспечивает последовательность из N входных выборок, {x(n)}, для принятого символа OFDM. Блок 1014 преобразования Фурье выполняет частичное преобразование Фурье на последовательности {x(n)} входных выборок для каждого выбранного перемежения m и обеспечивает набор из S принятых символов {X_m(k)} для этого перемежения, причем m=1... М. Блок 1016 оценки канала вычисляет оценку канального усиления {H_m(k)} для каждого выбранного перемежения m на основании последовательности входных выборок {x(n)}. Детектор 1018 выполняет детектирование (например, коррекцию или согласованную фильтрацию) на наборе из S принятых символов для каждого выбранного перемежения вместе с оценкой канального усиления {H_m(k)} для этого перемежения, и обеспечивает S детектированных символов данных для перемежения {Y_m(k)}.

На Фиг. 10B показана блок-схема варианта осуществления RX-процессора 170 данных в устройстве беспроводной связи 150. Мультиплексор 1030 принимает от детектора 1018 детектированные символы данных для всех перемежений, выполняет на основании управления MUX_RX для каждого интервала символа мультиплексирование символов детектированных данных и служебных, поставляет каждый представляющий интерес поток детектированных символов данных на соответствующий RX-процессор 1040 потока данных и поставляет поток детектированных служебных символов на RX-процессор 1060 служебных данных.

В пределах каждого RX-процессора 1040 потока данных блок 1042 обратного отображения "поддиапазон - символ" отображает на надлежащую позицию внутри временного интервала принятый символ на каждом поддиапазоне в выбранном перемежении. Блок 1044 обратного отображения "перемежение - временной интервал" отображает на надлежащий временной интервал каждое выбранное перемежение. Блок 1046 обратного отображения "символ - бит" отображает на биты кода принятые символы для каждого временного интервала. Дескремблер 1048 осуществляет обратное скремблирование (дескремблирует) биты кода для каждого временного интервала и обеспечивает дескремблированные данные. Буфер 1050 временного интервала осуществляет буферизацию одного или нескольких временных интервалов для дескремблированных данных, выполняет повторную сборку пакетов, как необходимо, и обеспечивает дескремблированные пакеты. Обращенный перемежитель 1052 осуществляет обращенное перемежение каждого дескремблированного пакета и обеспечивает обращенно перемеженный пакет. Декодер 1054 декодирует обращенно перемеженные пакеты и обеспечивает декодированные пакеты данных для потока {d_i} данных. В целом, обработка, выполняемая блоками в пределах RX-процессора 1040 потоков данных, является взаимно дополняющей для обработки, выполняемой соответствующими блоками в пределах TX-процессора 910 потока данных по Фиг. 9A. Обратное отображение "символ - бит" и декодирование выполняют в соответствии с режимом, используемым для потока данных. RX-процессор 1060 служебных данных обрабатывает принятые служебные символы и обеспечивает декодированные служебные данные.

Вследствие регулярной структуры для М перемежений блок 1014 преобразования Фурье может выполнять частичное S'-точечное преобразование Фурье для каждого выбранного перемежения m, чтобы получать набор из S принятых символов {X_m(k)} для этого перемежения. Преобразование Фурье для S' поддиапазонов, которые включают в состав все S поддиапазонов перемежения m, причем m=1... М, может быть выражено в виде:

причем x(n) является входной выборкой для периода n дискретизации,

и N=M·S'. Могут быть определены нижеследующие элементы:

, для n=1... N и (2)

, для n=1... S', (3)

причем является круговой выборкой, получаемой вращением (циклическим сдвигом) входной выборки x(n)

которая является вектором, который изменяется от выборки к выборке (-1 для элементов m-1 и n-1 в экспоненте - вследствие схемы нумерации индексов, которая начинается с 1, а не с 0); и

g_m(n) является значением временной области, получаемым накоплением М круговых выборок, которые разнесены на S' выборок.

Уравнение (1) затем может быть выражено в виде:

Частичное S'-точечное преобразование Фурье для перемежениия m может быть выполнено, как изложено ниже. Каждую из N входных выборок в последовательности в течение одного интервала символа сначала вращают на , как показано в уравнении (2), чтобы получить последовательность из N круговых выборок {}. Круговые выборки затем накапливают в S' наборах из М круговых выборок, чтобы получить S' значений временной области {g_m(n)}, как показано в уравнении (3). Каждый набор содержит каждую S'-ю круговую выборку в последовательности {} с S' наборами, связываемыми с различными начальными круговыми выборками в последовательности {}. Обычное S'-точечное преобразование Фурье затем выполняют на S' значениях временной области {g_m(n)}, чтобы получить S' принятых символов для перемежения m. Принятые символы для S используемых поддиапазонов сохраняют, и принятые символы для S'-S неиспользованных поддиапазонов отвергают.

Для оценки канала частичное S'-точечное преобразование Фурье может быть выполнено на N входных выборках для перемежения p, используемого для пилот-сигнала FDM, чтобы получить набор из S принятых пилот-символов, {X_p(k)} или X(M·k+p). Модуляцию на принятых символах пилот-сигнала затем удаляют, чтобы получить оценки канального усиления {H_p(k)} для поддиапазонов в перемежении p, как изложено ниже:

причем P(M·k+p) является известным пилот-символом для k-го поддиапазона в перемежении p и "*" является комплексно сопряженным. В уравнении (5) предполагается, что все S' поддиапазонов используются для передачи пилот-сигнала. S'-точечное преобразование IFFT затем выполняют на оценках канального усиления {H_p(k)}, чтобы получить последовательность из S' модулированных значений канального усиления во временной области, {h_p(n)}, которое может быть выражено как: h_p(n)=h(n)·, для n=1...S'. Значения канального усиления в последовательности {h_p(n)} затем "вращают" обратно умножением на , чтобы получить последовательность из S' "повернутых" значений канального усиления во временной области, h(n)=h_p(n· для n=1 ... S'.

Оценки канального усиления для поддиапазонов в перемежении m затем могут быть выражены в виде:

Как указано в уравнении (6), оценки канального усиления для поддиапазонов в перемежении m могут быть получены посредством сначала умножения на каждого повернутого значения канального усиления во временной области в последовательности {h(n)}, чтобы получить последовательность из S' повернутых значений канального усиления, {}. Обычное S'-точечное преобразование FFT затем выполняют на последовательности {}, чтобы получить S' оценок канального усиления для поддиапазонов в перемежении m. Обратное "вращение" h_p(n) на и вращение h(n) на могут быть объединены, так что повернутые значения канального усиления для перемежения m могут быть получены в виде h_m(n)=h_p(n)· для n=1...S'.

Примерная схема оценки канала была описана выше. Оценка канала также может быть выполнена другими способами. Например, оценки канала, полученные для различных перемежений, используемых для передачи пилот-сигнала, могут быть отфильтрованы (например, по времени), пройти постобработку (например, на основании оценки импульсной характеристики {h(n)}) методом наименьших квадратов в более точной оценке канала для каждого представляющего интерес перемежения.

Способы мультиплексирования, описанные в документе, могут быть осуществлены различными средствами. Например, эти способы могут быть осуществлены в виде аппаратных средств, программного обеспечения или их комбинации. Для аппаратного осуществления блоки обработки, используемые для выполнения мультиплексирования в базовой станции, могут быть осуществлены в рамках одной или нескольких специализированных интегральных схем (ASIC), цифровых процессоров (ЦПС, DSP) сигналов, программируемых логических устройств (ПЛУ, PLD) обработки цифровых сигналов, программируемых вентильных матриц (FPGA), процессоров, контроллеров, микроконтроллеров, микропроцессоров, других электронных модулей, предназначенных для исполнения описанных в документе функций или их комбинации. Модули обработки, используемые для выполнения дополнительной обработки в устройстве беспроводной связи, также быть осуществлены в рамках одного или нескольких ASIC, DSP и так далее.

Для программной реализации способы мультиплексирования могут быть осуществлены с помощью модулей (например, процедур, функций и так далее), которые выполняют функции описанные в документе. Программные коды могут храниться в запоминающем устройстве (например, запоминающим устройством 142 или 182 по Фиг. 1) и исполняться процессором (например, контроллером 140 или 180). Запоминающее устройство может быть реализованным внутри процессора или внешне для процессора, в каком случае оно может быть соединено с процессором посредством различных средств, как известно в данной области техники.

Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления представлено, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники создавать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления будут без труда очевидны специалистам в данной области техники, и родовые принципы, определенные в документе, могут быть применимы к другим вариантам осуществления без выхода за рамки сущности или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления, показанными в документе, но должно соответствовать самому широкому объему, совместимому с принципами и новыми признаками, раскрытыми в документе.

1. Способ передачи данных в системе беспроводной связи с, несколькими несущими, заключающийся в том, что

выделяют временные интервалы каждому из множества потоков символов данных, при этом каждый временной интервал является единицей передачи, и множество временных интервалов мультиплексированы с частотным разделением в каждом интервале символа;

мультиплексируют символы данных в каждом потоке символов данных на временные интервалы, выделенные потоку символов данных; и

формируют составной поток символов мультиплексированными символами данных для множества потоков символов данных, при этом множество потоков символов данных независимо восстанавливают посредством приемника.

2. Способ по п.1, в котором дополнительно формируют множество неперекрывающихся перемежений с наличием U поддиапазонов частот, используемых для передачи, причем U>1 и каждое перемежение является отличающимся набором поддиапазонов частот, выбранных из U поддиапазонов частот; и отображают множество временных интервалов в каждом интервале символа на множество перемежений.

3. Способ по п.1, в котором дополнительно формируют 2^N неперекрывающихся перемежений с наличием множества поддиапазонов частот, используемых для передачи, причем N≥1, при этом каждое перемежение является отличающимся набором поддиапазонов частот, выбранных из множества поддиапазонов частот; и отображают на 2^N перемежений множество временных интервалов в каждом интервале символа.

4. Способ по п.3, в котором N является равным 1, 2, 3 или 4.

5. Способ по п.2, в котором формирование множества неперекрывающихся перемежений включает в себя этап, на котором формируют множество перемежений с равным числом поддиапазонов частот.

6. Способ по п.2, в котором формирование множества неперекрывающихся перемежений включает в себя этап, на котором формируют множество перемежений с наличием поддиапазонов частот в каждом перемежений, перемежаемых поддиапазонами частот в каждом из оставшихся перемежений.

7. Способ по п.2, в котором формирование множества неперекрывающихся перемежений включает в себя этапы, на которых формируют множество групп поддиапазонов частот, причем каждая группа включает в себя поддиапазоны частот, равномерно распределенные по Т общим поддиапазонам частот в системе, причем T≥U, и формируют каждое перемежение с наличием поддиапазонов частот, выбранных из соответствующей группы поддиапазонов частот.

8. Способ по п.2, в котором выделение временных интервалов для каждого из множества потоков символов данных включает в себя этап, на котором выделяют каждое из множества перемежений одному потоку символов данных, если таковой имеется, в каждом интервале символа.

9. Способ по п.2, в котором множество временных интервалов в каждом интервале символа идентифицируют индексами временного интервала, при этом дополнительно для каждого интервала символа отображают индексы временного интервала на множество перемежений на основании схемы отображения.

10. Способ по п.9, в котором отображение индексов временного интервала на множество перемежений включает в себя этап, на котором отображают каждый индекс временного интервала, используемый для передачи данных, на различные перемежения из множества перемежений в различные интервалы символа.

11. Способ по п.2, в котором дополнительно распределяют символы данных, мультиплексированные на каждый выделенный временной интервал, по поддиапазонам частот в перемежении, на которое отображен временной интервал.

12. Способ по п.11, в котором распределение символов данных, мультиплексированных на каждый выделенный временной интервал, включает в себя этап, на котором распределяют символы данных для каждого пакета данных, посылаемого во временном интервале, по поддиапазонам частот в перемежений, на которое отображен временной интервал.

13. Способ по п.2, в котором дополнительно выбирают временные интервалы для передачи пилот-сигнала из множества временных интервалов в каждом интервале символа; и мультиплексируют пилот-символы на временные интервалы, используемые для передачи пилот-сигнала.

14. Способ по п.13, в котором дополнительно отображают временные интервалы, используемые для передачи пилот-сигнала, на различные перемежения в различных интервалах символа.

15. Способ по п.13, в котором дополнительно отображают на множество перемежений множество временных интервалов в каждом интервале символа так, что перемежения, используемые для передачи пилот-сигнала, имеют изменяющиеся расстояния по отношению к перемежениям, используемым для передачи данных.

16. Способ по п.9, в котором дополнительно выделяют, по меньшей мере, один индекс временного интервала для передачи пилот-сигнала; и выделяют остальные индексы временных интервалов для передачи данных.

17. Способ по п.16, в котором дополнительно отображают, по меньшей мере, один индекс временного интервала, используемый для передачи пилот-сигнала, по меньшей мере, на одно заданное перемежение; и отображают каждый индекс временного интервала, используемый для передачи данных, на различные перемежения в различных интервалах символа.

18. Способ по п.1, в котором дополнительно обрабатывают множество потоков данных для получения множества потоков символов данных, один поток символов данных для каждого потока данных.

19. Способ по п.1, в котором выделение временных интервалов каждому потоку из множества потоков символов данных включает в себя этап, на котором выделяют конкретное число временных интервалов для каждого потока символов данных на основании, по меньшей мере, одного размера пакета и, по меньшей мере, одной схемы кодирования и модуляции, используемой для потока символов данных.

20. Способ по п.18, в котором обработка множества потоков данных включает в себя этап, на котором

кодируют пакеты данных для каждого потока данных в соответствии со схемой кодирования для формирования кодированных пакетов для потока данных; и

модулируют кодированные пакеты для каждого потока данных в соответствии со схемой модуляции для формирования символов данных для соответствующего потока символов данных.

21. Способ по п.20, в котором кодирование пакетов данных для каждого потока данных включает в себя этап, на котором кодируют целое число пакетов данных для каждого потока данных в каждом кадре заданного интервала времени, и выделение временных интервалов каждому из множества потоков символов данных включает в себя этап, на котором выделяют целое число временных интервалов каждому потоку символов данных в каждом кадре на основании числа пакетов данных, передаваемых в кадре для соответствующего потока данных.

22. Способ по п.1, в котором выделение временных интервалов каждому из множества потоков символов данных включает в себя этап, на котором каждому потоку символов данных выделяют конкретное число временных интервалов, определяемое согласно ограничению декодирования и схеме кодирования и модуляции, используемой для потока символов данных.

23. Устройство для передачи данных в системе беспроводной связи с несколькими несущими, содержащее

контроллер, выполненный с возможностью выделения временных интервалов каждому из множества потоков символов данных, при этом каждый временной интервал является единицей передачи, и множество временных интервалов мультиплексированы с частотным разделением в каждом интервале символа; и

процессор данных, выполненный с возможностью мультиплексирования символов данных в каждом потоке символов данных на временные интервалы, выделенные потоку символов данных, и формирования составного потока символов мультиплексированными символами данных для множества потоков символов данных, при этом множество потоков символов данных являются независимо восстанавливаемыми посредством приемника.

24. Устройство по п.23, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью формирования множества неперекрывающихся перемежений с наличием U поддиапазонов частот, используемых для передачи, причем U>1, и отображения множества временных интервалов в каждом интервале символа на множество перемежений, при этом каждое перемежение является отличающимся набором поддиапазонов частот, выбранных из U поддиапазонов частот.

25. Устройство по п.24, в котором множество временных интервалов в каждом интервале символа идентифицируют посредством индексов временного интервала, и при этом процессор данных для каждого интервала символа дополнительно выполнен с возможностью отображения индексов временного интервала на множество перемежений на основании схемы отображения.

26. Устройство по п.23, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью выбора временных интервалов для передачи пилот-сигнала из множества временных интервалов в каждом интервале символа, и при этом процессор данных дополнительно выполнен с возможностью мультиплексирования пилот-символов на временные интервалы, используемые для передачи пилот-сигнала.

27. Устройство по п.23, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью выделения конкретного числа временных интервалов каждому потоку символов данных на основании, по меньшей мере, одного размера пакета и, по меньшей мере, одной схемы кодирования и модуляции, используемой для потока символов данных.

28. Устройство по п.23, процессор данных дополнительно выполнен с возможностью обработки множества потоков данных для получения множества потоков символов данных, один поток символов данных для каждого потока данных.

29. Устройство по п.23, в котором система беспроводной связи с несколькими несущими использует мультиплексирование (OFDM) с ортогональным частотным разделением сигналов.

30. Устройство по п.23, в котором система беспроводной связи с несколькими несущими является системой широковещания.

31. Устройство для передачи данных в системе беспроводной связи с несколькими несущими, содержащее

средство для выделения временных интервалов каждому из множества потоков символов данных, при этом каждый временной интервал является единицей передачи, и множество временных интервалов мультиплексированы с частотным разделением в каждом интервале символа;

средство для мультиплексирования символов данных в каждом потоке символов данных на временные интервалы, выделенные потоку символов данных; и

средство для формирования составного потока символов мультиплексированными символами данных для множества потоков символов данных, при этом множество потоков символов данных являются независимо восстанавливаемыми посредством приемника.

32. Устройство по п.31, дополнительно содержащее средство для формирования множества неперекрывающихся перемежений с наличием U поддиапазонов частот, используемых для передачи, причем U>1 и каждое перемежение является отличающимся набором поддиапазонов частот, выбранных из U поддиапазонов частот; и средство для отображения множества временных интервалов в каждом интервале символа на множество перемежений.

33. Устройство по п.32, в котором множество временных интервалов в каждом интервале символа идентифицируют индексами временного интервала, при этом устройство дополнительно содержит средство для отображения индексов временного интервала на множество перемежений для каждого интервала символа на основании схемы отображения.

34. Устройство по п.31, дополнительно содержащее средство для выбора временных интервалов для передачи пилот-сигнала из множества временных интервалов в каждом интервале символа; и средство для мультиплексирования пилот-символов на временные интервалы, используемые для передачи пилот-сигнала.

35. Устройство по п.31, дополнительно содержащее средство для обработки множества потоков данных для получения множества потоков символов данных, один поток символов данных для каждого потока данных.

36. Способ приема данных в системе беспроводной связи с несколькими несущими, заключающийся в том, что

выбирают, по меньшей мере, один поток данных для восстановления из множества потоков данных, переданных передатчиком в системе;

определяют временные интервалы, используемые для каждого выбранного потока данных, при этом каждый временной интервал является единицей передачи, и множество временных интервалов являются мультиплексированными с частотным разделением в каждом интервале символа, при этом символы данных для каждого из множества потоков данных мультиплексированы на временные интервалы, выделенные потоку данных, и при этом множество потоков данных являются независимо восстанавливаемыми посредством приемника;

мультиплексируют на поток детектированных символов данных детектированные символы данных, полученные для временных интервалов, используемых для каждого выбранного потока данных, при этом каждый детектированный символ данных является оценкой символа данных и, по меньшей мере, один поток детектированных символов данных получают, по меньшей мере, для одного потока данных, выбранного для восстановления; и

обрабатывают каждый поток детектированных символов данных для получения соответствующего потока декодированных данных.

37. Способ по п.36, в котором дополнительно ображают множество временных интервалов в каждом интервале символа на множество неперекрывающихся перемежений, сформированных с наличием U поддиапазонов частот, используемых для передачи, причем U>1 и каждое перемежение является отличающимся набором поддиапазонов частот, выбранных из U поддиапазонов частот.

38. Способ по п.37, в котором множество временных интервалов в каждом интервале символа идентифицируют индексами временных интервалов, и при этом отображение множества временных интервалов в каждом интервале символа включает в себя этап, на котором отображают индексы временных интервалов на множество перемежений в каждом интервале символа на основании схемы отображения.

39. Способ по п.36, в котором дополнительно выполняют частичное преобразование Фурье для каждого временного интервала, используемого для каждого выбранного потока данных, для получения принятых символов данных для временного интервала, причем частичное преобразование Фурье является преобразованием Фурье для меньшего числа поддиапазонов частот, чем число всех поддиапазонов в системе; и выполняют детектирование на принятых символах данных для каждого временного интервала, используемого для каждого выбранного потока данных, для получения детектированных символов для временного интервала.

40. Способ по п.36, в котором дополнительно выполняют частичное преобразование Фурье для каждого временного интервала, используемого для передачи пилот-сигнала, для получения оценки канала для временного интервала.

41. Способ по п.40, в котором дополнительно выводят оценку канала для каждого временного интервала, используемого для каждого выбранного потока данных на основании оценок канала, получаемых из временных интервалов, используемых для передачи пилот-сигнала.

42. Устройство для приема данных в системе беспроводной связи с несколькими несущими, содержащее

контроллер, выполненный с возможностью выбора по меньшей мере одного потока данных для восстановления из множества потоков данных, переданных передатчиком в системе, и определения временных интервалов, используемых для каждого выбранного потока данных, при этом каждый временной интервал является единицей передачи, и множество временных интервалов мультиплексированы с частотным разделением в каждом интервале символа, при этом символы данных для каждого из множества потоков данных мультиплексированы на временные интервалы, выделенные потоку данных, и при этом множество потоков данных являются независимо восстанавливаемыми посредством приемника; и

процессор данных, выполненный с возможностью мультиплексирования детектированных символов данных, полученных для временных интервалов, используемых для каждого выбранного потока данных, на поток детектированных символов данных и обработки каждого потока детектированных символов данных для получения соответствующего декодированного потока данных, при этом каждый детектированный символ данных является оценкой символа данных и по меньшей мере один поток детектированных символов данных получают по меньшей мере для одного потока данных, выбранного для восстановления.

43. Устройство по п.42, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью отображения множества временных интервалов в каждом интервале символа на множество неперекрывающихся перемежений, сформированных с наличием U поддиапазонов частот, используемых для передачи, причем U>1 и каждое перемежение является отличающимся набором поддиапазонов частот, выбранных из U поддиапазонов частот.

44. Устройство по п.42, дополнительно содержащее демодулятор, выполненный с возможностью выполнения частичного преобразования Фурье для каждого временного интервала, используемого для каждого выбранного потока данных, для получения принятых символов данных для временного интервала и выполнения детектирования на принятых символах данных для каждого временного интервала, используемого для каждого выбранного потока данных, для получения детектированных символов для временного интервала.

45. Устройство для приема данных в системе беспроводной связи с несколькими несущими, содержащее

средство для выбора, по меньшей мере, одного потока данных для восстановления из множества потоков данных, переданных передатчиком в системе;

средство для определения временных интервалов, используемых для каждого выбранного потока данных, при этом каждый временной интервал является единицей передачи, и множество временных интервалов мультиплексированы с частотным разделением в каждом интервале символа, при этом символы данных для каждого из множества потоков данных мультиплексированы на временные интервалы, выделенные потоку данных, и при этом множество потоков данных являются независимо восстанавливаемыми посредством приемника;

средство для мультиплексирования детектированных символов данных, полученных для временных интервалов, используемых для каждого выбранного потока данных, на поток детектированных символов данных, при этом каждый детектированный символ данных является оценкой символа данных и, по меньшей мере, один поток детектированных символов данных получают, по меньшей мере, для одного потока данных, выбранного для восстановления; и

средство для обработки каждого потока детектированных символов данных для получения соответствующего декодированного потока данных.

46. Устройство по п.45, дополнительно содержащее средство для отображения множества временных интервалов в каждом интервале символа на множество неперекрывающихся перемежений, сформированных с наличием U поддиапазонов частот, используемых для передачи, причем U>1, и каждое перемежение является отличающимся набором поддиапазонов частот, выбранных из U поддиапазонов частот.

47. Устройство по п.45, дополнительно содержащее средство для выполнения частичного преобразования Фурье для каждого временного интервала, используемого для каждого выбранного потока данных для получения принятых символов данных для временного интервала; и средство для выполнения детектирования на принятых символах данных для каждого временного интервала, используемого для каждого выбранного потока данных, для получения детектированных символов для временного интервала.