Назначение шаблона контрольного сигнала, адаптированное к характеристикам канала для системы связи множественного доступа с ортогональным частотным разделением

Изобретение относится к беспроводной связи и может использоваться для передачи контрольной информации. Достигаемый технический результат - улучшение приема контрольных символов, снижение помех. Устройство беспроводной связи для подвижного пользователя содержит по меньшей мере одну антенну для передачи и приема сигнала по каналу связи, запоминающее устройство для хранения множества шаблонов контрольных символов, причем каждый из множества шаблонов контрольных символов содержит множество кластеров, и процессор, соединенный с по меньшей мере одной антенной и запоминающим устройством, для выбора по меньшей мере одного шаблона контрольного сигнала из упомянутого множества шаблонов контрольных сигналов для передачи посредством антенны на основании избирательности по частоте канала связи. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к беспроводной связи и, среди прочего, к передаче контрольной информации в системе беспроводной связи с ортогональным частотным разделением каналов.

Уровень техники

Система связи с множественным доступом с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM). OFDM является технологией модуляции с многими несущими, которая разделяет полную ширину полосы пропускания системы на многочисленные (N) ортогональные частотные поднесущие. Эти поднесущие также могут называться тонами, элементами разрешения и частотными каналами. Каждая поднесущая может модулироваться данными. Вплоть до N символов модуляции могут отправляться по N суммарным поднесущим в каждом периоде символа OFDM. Эти символы модуляции преобразуются во временную область с помощью N-точечного обратного быстрого преобразования Фурье (обратного БПФ, IFFT) для формирования преобразованных символов, которые содержат N символов псевдошумовой последовательности или отсчетов временной области.

В системе связи со скачкообразной перестройкой частоты данные передаются на разных частотных поднесущих в разных временных интервалах, которые могут указываться ссылкой как «периоды скачкообразной перестройки». Эти частотные поднесущие могут быть предусмотрены мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов, другими технологиями модуляции со многими несущими или некоторыми другими конструкциями. При скачкообразной перестройке частоты передача данных скачкообразно перестраивается с поднесущей на поднесущую псевдослучайным образом. Это скачкообразная перестройка обеспечивает частотное разнесение и предоставляет передаче данных возможность лучше противостоять отрицательным воздействиям тракта, таким как узкополосные помехи, преднамеренные помехи, замирание и так далее.

Система OFDMA может одновременно поддерживать многочисленные мобильные станции. Для системы OFDMA со скачкообразной перестройкой частоты передача данных для заданной мобильной станции может отправляться по каналу «потока обмена», который ассоциативно связан с отдельной последовательностью скачкообразной перестройки частоты (FH). Эта последовательность FH указывает отдельную поднесущую, чтобы использовать для передачи данных в каждом периоде скачкообразной перестройки. Многочисленные передачи данных для многочисленных мобильных станций могут отправляться одновременно по многочисленным каналам потока обмена, которые ассоциативно связаны с разными последовательностями FH. Последовательности FH могут быть определены, чтобы быть ортогональными одна другой, так что только один канал потока обмена и соответственно только одна передача данных использует каждую поднесущую в каждом периоде скачкообразной перестройки. Посредством использования ортогональных последовательностей FH многочисленные передачи данных, в целом, не создают помеху одна другой наряду с использованием преимуществ частотного разнесения.

Точная оценка беспроводного канала между передатчиком и приемником обычно необходима для того, чтобы восстанавливать данные, отправленные через беспроводный канал. Оценка канала типично выполняется посредством отправки контрольного сигнала с передатчика и измерения контрольного сигнала на приемнике. Контрольный сигнал составлен из контрольных символов, которые известны априори обоим, передатчику и приемнику. Приемник, таким образом, может оценивать характеристику канала на основании принятых символов и известных символов.

Часть каждой передачи с любой конкретной мобильной станции на базовую станцию, часто указываемая ссылкой как передача «обратной линии связи», во время периода скачкообразной перестройки выделяется под передачу контрольных символов. Как правило, количество контрольных символов определяет качество оценки канала и отсюда эксплуатационный показатель частоты появления ошибки пакета. Однако использование контрольных символов является причиной снижения эффективной скорости передачи данных передачи, которая может быть достигнута. То есть в то время как большая ширина полосы пропускания назначается контрольной информации, меньшая ширина полосы пропускания становится доступной для передачи данных.

Одним из типов системы FH-OFDMA является система с блокированными скачкообразными перестройками, где многочисленные мобильные станции назначены на непрерывную группу частот и периодов символов. В такой системе важно, чтобы контрольная информация надежно принималась с мобильной станции наряду с одновременным уменьшением ширины полосы пропускания, которая выделяется под контрольную информацию, поскольку блок содержит ограниченное количество символов и тонов, имеющихся в распоряжении для использования ради передачи как контрольных сигналов, так и данных.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В варианте осуществления шаблоны контрольных символов предусмотрены для контрольных символов, передаваемых с мобильной станции или базовой станции. Шаблон предусматривает улучшенный прием и демодуляцию передаваемых контрольных символов. Выбор шаблонов контрольного сигнала может быть основан на избирательности по частоте пользователя и частотно-избирательного порогового значения.

В дополнительных вариантах осуществления предложены схемы для улучшения возможности мультиплексировать контрольные символы без помех и/или смещения от разных мобильных станций в одном и том же секторе базовой станции на одних и тех же частотах и в одних и тех же временных интервалах в системе OFDM.

В дополнительных вариантах осуществления предложены схемы для снижения смещения или помех для контрольных символов, передаваемых с разных мобильных станций в смежных сотах на одних и тех же частотах и в одних и тех же временных интервалах в системе OFDM.

В других вариантах осуществлении предложены способы для изменения шаблонов контрольных символов. К тому же предусмотрены другие способы дополнительных вариантов осуществления для формирования контрольных символов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Признаки, сущность и преимущества настоящих вариантов осуществления могут становиться более очевидными из подробного описания, изложенного ниже, когда рассматриваются в соединении с чертежами, на которых одинаковые символы соответственно совпадают на всем протяжении, и при этом:

фиг.1 иллюстрирует систему беспроводной связи множественного доступа согласно варианту осуществления;

фиг.2 иллюстрирует схему распределения спектра для системы беспроводной связи множественного доступа согласно варианту осуществления;

фиг.3A иллюстрирует блочную диаграмму схемы назначения контрольного сигнала согласно варианту осуществления;

фиг.3B иллюстрирует блочную диаграмму схемы назначения контрольного сигнала согласно еще одному варианту осуществления;

фиг.3C-3E иллюстрируют блочные диаграммы схем назначения контрольного сигнала согласно дополнительным вариантам осуществления;

фиг.4A иллюстрирует схему скремблирования контрольных символов согласно варианту осуществления;

фиг.4B иллюстрирует схему скремблирования контрольных символов согласно еще одному варианту осуществления;

фиг.5 иллюстрирует базовую станцию с многочисленными секторами в системе беспроводной связи множественного доступа согласно варианту осуществления;

фиг.6 иллюстрирует систему беспроводной связи множественного доступа согласно варианту осуществления;

фиг.7 иллюстрирует структурную схему варианта осуществления системы передатчика и системы приемника в системе беспроводной связи множественного доступа с многими входами и многими выходами;

фиг.8 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа формирования контрольного символа согласно варианту осуществления;

фиг.9 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа изменения шаблонов контрольных символов согласно варианту осуществления; и

фиг.10 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа выбора шаблона контрольного сигнала.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Со ссылкой на фиг.1 проиллюстрирована система беспроводной связи множественного доступа согласно варианту осуществления. Базовая станция 100 включает в себя многочисленные группы антенн 102, 104 и 106, каждая из которых включает в себя одну или более антенн. На фиг.1 единственная антенна показана для каждой группы антенн 102, 104 и 106, однако многочисленные антенны могут использоваться для каждой группы антенн, которая соответствует сектору базовой станции 100. Мобильная станция 108 находится на связи с антенной 104, где антенна 104 передает информацию на мобильную станцию 108 по прямой линии 114 связи и принимает информацию с мобильной станции 108 по обратной линии 112 связи. Мобильная станция 110 находится на связи с антенной 106, где антенна 106 передает информацию на мобильную станцию 110 по прямой линии 118 связи и принимает информацию с мобильной станции 110 по обратной линии 116 связи.

Каждая группа антенн 102, 104 и 106 и/или зона, в которой они предназначены для поддержания связи, часто указывается ссылкой как сектор базовой станции. В варианте осуществления группы антенн 102, 104 и 106, каждая из которых предназначена для поддержания связи с мобильными станциями в секторе, секторах 120, 122 и 124 соответственно зон, покрываемых базовой станцией 100.

Базовая станция может быть стационарной станцией, используемой для поддержания связи с терминалами и также может указываться ссылкой как точка доступа, узел Б или некоторой другой терминологией. Мобильная станция также может называться мобильной станцией, пользовательским оборудованием (UE), устройством беспроводной связи, терминалом, терминалом доступа или некоторой другой терминологией.

Со ссылкой на фиг.2 проиллюстрирована схема распределения спектра для системы беспроводной связи множественного доступа. Множество символов 200 OFDM распределены по T периодам символов и S частотным поднесущим. Каждый символ 200 OFDM содержит один период символа из T периодов символов и тон или частотную поднесущую из S поднесущих.

В системе OFDM со скачкообразной перестройкой частоты один или более символов 200 может назначаться заданной мобильной станции. В варианте осуществления схемы распределения, которая показана на фиг.2, одна или более областей скачкообразной перестройки, например, область 202 скачкообразной перестройки символов - группе мобильных станций для поддержания связи по обратной линии связи. В пределах каждой области скачкообразной перестройки назначение символов может рандомизироваться для снижения потенциально возможных помех и обеспечения частотного разнесения против отрицательных воздействий тракта.

Каждая область 202 скачкообразной перестройки включает в себя символы 204, которые назначены одной или более мобильных станций, которые находятся на связи с сектором базовой станции и назначены на область скачкообразной перестройки. В других вариантах осуществления каждая область скачкообразной перестройки назначается одной или более мобильных станций. Во время каждого периода скачкообразной перестройки местоположение области 202 скачкообразной перестройки в пределах T периодов символов и S поднесущих изменяется согласно последовательности скачкообразной перестройки. В дополнение назначение символов 204 для отдельных мобильных станций в пределах области 202 скачкообразной перестройки может изменяться для каждого периода скачкообразной перестройки.

Последовательность скачкообразной перестройки может псевдослучайным образом, случайным образом или согласно предопределенной последовательности выбирать местоположение области 202 скачкообразной перестройки для каждого периода скачкообразной перестройки. Последовательности скачкообразной перестройки для разных секторов одной и той же базовой станции спроектированы ортогональными одна другой, чтобы избежать «внутрисотовых» помех между мобильными станциями, поддерживающими связь с одной и той же базовой станцией. Кроме того, последовательности скачкообразной перестройки для каждой базовой станции могут быть превдослучайными по отношению к последовательностям скачкообразной перестройки для близлежащих базовых станций. Это может помочь рандомизировать «межсотовые» помехи среди мобильных станций на связи с разными базовыми станциями.

В случае связи по обратной линии связи некоторые из символов 204 области 202 скачкообразной перестройки назначаются контрольным символам, которые передаются с мобильных станций на базовую станцию. Назначение контрольных символов символам 204, предпочтительно, должно поддерживать множественный доступ с пространственным разделением каналов (SDMA), где сигналы разных мобильных станций, работающих с перекрытием в одной и той же области скачкообразной перестройки, могут быть разделены благодаря многочисленным приемным антеннам в секторе или базовой станции при условии достаточного различия пространственных сигнатур, соответствующих разным мобильным станциям. Чтобы более точно выделять и демодулировать сигналы разных мобильных станций, соответственные каналы обратной линии связи должны точно оцениваться. Поэтому может быть желательным, чтобы контрольные символы в обратной линии связи давали возможность разделения сигнатур контрольного сигнала разных мобильных станций на каждой приемной антенне в пределах сектора, для того чтобы впоследствии применять многоантенную обработку к контрольным символам, принятым с разных мобильных станций.

Блочная скачкообразная перестройка может использоваться для обеих, прямой линии связи и обратной линии связи, или только для обратной линии связи в зависимости от системы. Должно быть отмечено, что, несмотря на то что фиг.2 изображает область 200 скачкообразной перестройки, имеющей протяженность в семь периодов символов, протяженность области 200 скачкообразной перестройки может быть любой требуемой величины, может изменяться по размеру между периодами скачкообразной перестройки или между разными областями скачкообразной перестройки в заданном периоде скачкообразной перестройки.

Должно быть отмечено, что, несмотря на то что вариант осуществления по фиг.2 описан относительно использования блочной скачкообразной перестройки, размещению блока необязательно изменяться между следующими друг за другом периодами скачкообразной перестройки или совсем.

Со ссылкой на фиг.3A и 3B проиллюстрированы блочные диаграммы схем назначения контрольного сигнала согласно нескольким вариантам осуществления. Области 300 и 320 скачкообразной перестройки определены T периодами символа по S поднесущим или тонам. Область 300 скачкообразной перестройки включает в себя контрольные символы 302, а область 320 скачкообразной перестройки включает в себя контрольные символы 322 с оставшимися периодами символов и комбинациями тонов, имеющимися в распоряжении для символов данных и других символов. В варианте осуществления размещения контрольных символов для каждой из областей скачкообразной перестройки, то есть группы N_S смежных тонов на N_T следующих друг за другом символах OFDM, должны содержать контрольные тоны, размещенные рядом с границами области скачкообразной перестройки. Это большей частью происходит потому, что типичные каналы в беспроводных применениях являются относительно медленными функциями времени и частоты, так что приближение первого порядка канала, например, разложение в ряд Тейлора первого порядка, на области скачкообразной перестройки по времени и частоте, предоставляет информацию касательно канальных условий, которая достаточна для оценки канала для данной мобильной станции. По существу, является предпочтительным оценивать пару канальных параметров для надлежащего приема и демодуляции символов с мобильных станций, а именно постоянную составляющую канала, одночлен нулевого порядка разложения Тейлора и линейную составляющую, одночлен первого порядка разложения Тейлора, канала на временном и частотном диапазоне канала. Обычно точность оценки постоянной составляющей является независимой от размещения контрольного сигнала. Точность оценки линейной составляющей, как правило, предпочтительно достигается с помощью контрольных тонов на границах области скачкообразной перестройки.

Контрольные символы 302 и 322 скомпонованы в непрерывные кластеры 304, 306, 308 и 310 (фиг.3A), и 324, 326, 328 и 330 (фиг.3B) контрольных символов. В варианте осуществления каждый кластер 304, 306, 308 и 310 (фиг.3A), и 324, 326, 328 и 330 (фиг.3B) в пределах области скачкообразной перестройки имеет фиксированное количество, а зачастую одинаковое количество контрольных символов в пределах заданной области скачкообразной перестройки. Использование кластеров 304, 306, 308 и 310 (фиг.3A), и 324, 326, 328 и 330 (фиг.3B) смежных контрольных символов в варианте осуществления может учитывать воздействие помех многих пользователей, вызванных помехами между несущими, которые вытекают из высоких доплеровского сдвига и/или разбросов задержек символа. Кроме того, если контрольные символы с мобильных станций, планируемых в одной и той же области скачкообразной перестройки, принимаются по существу на разных уровнях мощности, сигналы более мощной мобильной станции могут создавать значительную величину помех для менее мощной мобильной станции. Величина помех является более высокой на границах, например, поднесущей 1 и поднесущей S области скачкообразной перестройки, а также на границе символов OFDM, например, периодах 1 и T символа, когда рассеяние вызывается чрезмерным разбросом задержек, то есть, когда становится значительной часть энергии канала, сосредоточенной в отводах, которая превосходит циклический префикс символов OFDM. Поэтому, если контрольные символы размещены исключительно на границах области скачкообразной перестройки, может иметь место ухудшение в точности оценки канала и систематическая погрешность в оценке помех. Отсюда, как изображено на фиг.3A и 3B, контрольные символы помещены вплотную к границам области скачкообразной перестройки, однако избегая ситуации, где все контрольные символы находятся на границах области скачкообразной перестройки.

Со ссылкой на фиг.3A область 300 скачкообразной перестройки составлена из контрольных символов 302. В случае каналов скорее с резко выраженной избирательностью по частоте, чем избирательностью по времени, контрольные символы 302 размещены в непрерывных кластерах 304, 306, 308 и 310 контрольных символов, причем каждый кластер 304, 306, 308 и 310 контрольных символов охватывает многочисленные периоды символов и один частотный тон. Частотный тон предпочтительно выбирается близкорасположенным к границам частотного диапазона области 300 скачкообразной перестройки, однако не точно на границе. В варианте осуществления по фиг.3A никакие из контрольных символов 302 в заданном кластере не находятся на граничных частотных тонах, и в каждом кластере только контрольный символ может быть в граничном периоде символа.

Одно из разумных объяснений за «горизонтальной» формой непрерывных кластеров контрольных символов из контрольных символов 302 состоит в том, что для каналов с более высокой избирательностью по частоте (линейная) составляющая первого порядка может быть более мощной в частотной области, чем во временной области.

Должно быть отмечено, что один или более контрольных символов в каждом кластере, в варианте осуществления по фиг.3A, могут быть на ином тоне, нежели один или более контрольных символов в другом кластере. Например, кластер 304 может быть на тоне S, а кластер 306 может быть на тоне S-1.

Со ссылкой на фиг.3B в случае каналов скорее с резко выраженной избирательностью по времени, чем избирательностью по частоте, контрольные символы 322 скомпонованы в кластерах 324, 326, 328 и 330 смежных контрольных символов, каждый из которых охватывает многочисленные частотные тоны, но содержит один и тот же период символа области 320 скачкообразной перестройки. Символы OFDM на границах области 320 скачкообразной перестройки, те, которые обладают максимальным тоном, например, тоном S или минимальным тоном, например, тоном 1, частотного диапазона, который определяет S поднесущих, могут быть включены в качестве части контрольных символов, поскольку могут быть контрольные символы 322, которые находятся на границах области 320 скачкообразной перестройки. Однако в варианте осуществления, показанном на фиг.3B, только один контрольный символ в каждом кластере может быть назначен на максимальную или минимальную частотную поднесущую.

В варианте осуществления, изображенном на фиг.3B, канал с более высокой избирательностью по времени может иметь типичный шаблон, который может быть получен поворотом на 90° шаблона, выбранного для каналов с более высокой избирательностью по частоте (фиг.3A).

Должно быть отмечено, что один или более контрольных символов в каждом кластере, в варианте осуществления по фиг.3B, могут быть назначены на другой период символа, нежели один или более контрольных символов в другом кластере. Например, кластер 324 может быть в другом периоде T символа, нежели кластер 326.

Дополнительно, как изображено в вариантах осуществления по фиг.3A и 3B, шаблоны контрольных сигналов предусмотрены таким образом, что кластеры 304, 306, 308 и 310 (фиг.3A), и 324, 326, 328 и 330 (фиг.3B) являются предпочтительно симметричными относительно центра области скачкообразной перестройки. Симметрия кластеров относительно центра области скачкообразной перестройки может обеспечивать улучшенную совместную оценку канала, что касается временной и частотной характеристик канала.

Должно быть отмечено, что, несмотря на то что фиг.3A и 3B изображают четыре кластера контрольных символов на область скачкообразной перестройки, меньший или больший объем кластеров может использоваться в каждой области скачкообразной перестройки. Кроме того, количество контрольных символов на кластер контрольных символов также может изменяться. Суммарное количество контрольных символов и кластеров контрольных символов является функцией количества контрольных символов, требуемых базовой станцией для успешной демодуляции символов данных, принимаемых по обратной линии связи, и для оценки канала между базовой станцией и мобильной станцией. К тому же каждому кластеру необязательно иметь одинаковое количество контрольных символов. Количество мобильных станций, которые могут мультиплексироваться на одиночной области скачкообразной перестройки, в варианте осуществления, может быть равным количеству контрольных символов в области скачкообразной перестройки.

В дополнение, несмотря на то что фиг.3A и 3B изображают кластеры контрольных символов, предназначенных для каналов, либо обладающих избирательностью по частоте, либо избирательностью по времени, шаблон контрольного сигнала может быть таким, что есть кластеры для избирательных по частоте каналов, а также кластеры для избирательных по времени каналов, в одном и том же шаблоне контрольного сигнала, например, несколько кластеров, скомпонованных в шаблон кластеров 304, 306, 308 или 310, и несколько кластеров, скомпонованных в шаблон кластеров 326, 328 или 330.

В некоторых вариантах осуществления шаблон контрольного сигнала, выбранный, чтобы использоваться, может быть основан на условиях, по которым оптимизируется канал. Например, для каналов, которые могут испытывать высокоскоростное перемещение, например, относящееся к средствам передвижения, мобильных станций, может быть предпочтительным избирательный по времени шаблон контрольного сигнала, тогда как для низкоскоростных перемещений мобильной станции, например, пешеходов, может использоваться избирательный по частоте шаблон контрольного сигнала. В другом варианте осуществления шаблон контрольного сигнала может выбираться на основании канальных условий, решений, принимаемых через предопределенное количество периодов скачкообразной перестройки.

Со ссылкой на фиг.3C-3E изображены дополнительные шаблоны контрольного сигнала. На фиг.3C изображен блок в качестве содержащего шаблон контрольного сигнала, подобный таковому по фиг.3B, за исключением того, что есть большее количество кластеров, например 9, и изменился размер блока. Дополнительные контрольные сигналы могут использоваться для улучшения свойств оценки канала. Должно быть отмечено, что количество кластеров и контрольных сигналов на кластер может меняться в зависимости от измеренной скорости пользователя, например, пользователь с большей скоростью может иметь в распоряжении большее количество кластеров и/или контрольных сигналов на кластер, чем пользователь с меньшей скоростью.

На фиг.3D включен в состав шаблон контрольных сигналов с дополнительными контрольными сигналами для избирательных по частоте условий. Это может быть полезным для пользователей с высоко избирательными по частоте каналами, которые, по определенным аспектам, могут выявляться на основании оценок разброса задержек по пользователям. К тому же статистических показателях канала по прошествии времени для информации о секторе или соте, или сеансах пользователя для расчета специфичного соте, сектору или пользователю порогового значения, чтобы переключаться на эти шаблоны с дополнительными контрольными символами. Дополнительные контрольные сигналы могут быть вполне полезны благодаря колебаниям частоты и многолучевому распространению, которые будут меняться вследствие разных канальных условий на разных частотах, например, для подвижных пользователей или других, имеющих большую избирательность по частоте.

На фиг.3E изображены кластеры контрольных сигналов для мобильных станций с многими входами и многими выходами (MIMO), которые являются многочисленными передающими уровнями. Каждая передающая антенна, здесь имеют место четыре, включает в себя контрольные символы в кластере. Поэтому, если используются менее, чем все антенны, то меньшее количество контрольных сигналов может быть включено в каждый кластер.

Со ссылкой на фиг.4A и 4B проиллюстрированы схемы распределения контрольных сигналов согласно дополнительным вариантам осуществления. На фиг.4A области 400 скачкообразной перестройки включают в себя контрольные символы C_1,q, C_2,q и C_3,q, скомпонованные в кластер 402; C_4,q, C_5,q и C_6,q, скомпонованные в кластер 404; C_7,q, C_8,q и C_9,q, скомпонованные в кластер 406; а также C_10,q, C_11,q и C_12,q, скомпонованные в кластер 408. В варианте осуществления для того, чтобы улучшить пространственное разнесение в областях скачкообразной перестройки, где многочисленные мобильные станции предусматривают перекрывающиеся контрольные символы, контрольные символы разных мобильных станций должны мультиплексироваться таким способом, в одном и том же периоде и тоне символа OFDM, с тем чтобы контрольные символы были по существу ортогональными, когда принимаются на антеннах кластера базовой станции.

На фиг.4A каждый из контрольных символов C_1,q, C_2,q, C_3,q, C_4,q, C_5,q, C_6,q, C_7,q, C_8,q, C_9,q, C_10,q, C_11,q и C_12,q назначен многочисленным мобильным станциям области 400 скачкообразной перестройки, то есть каждый период символа включает в себя многочисленные контрольные символы, по некоторому количеству из разных мобильных станций. Каждый из контрольных символов в кластере контрольных символов, например кластере 402, 404, 406 и 408, формируется и передается таким способом, что приемник контрольных символов в кластере, например базовая станция, может принимать их так, что они являются ортогональными по отношению к контрольным символам от каждой другой мобильной станции в том же самом кластере. Это может осуществляться применением предопределенного фазового сдвига, например, скалярной функции для мультиплицирования, каждого из отсчетов, составляющих контрольные символы, передаваемые каждой из мобильной станций. Для обеспечения ортогональности скалярные произведения векторов, представляющих последовательность скалярных функций в каждом кластере для каждой мобильной станции, могут быть нулевыми.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления предпочтительно, чтобы контрольные символы каждого кластера были ортогональны контрольным символам каждого кластера области скачкообразной перестройки. Это может обеспечиваться таким же образом, как обеспечивается ортогональность для контрольных символов в пределах каждого кластера из другой мобильной станции, посредством использования разной последовательности скалярных функций для контрольных символов каждой мобильной станции в каждом кластере контрольных символов. Математическое определение ортогональности может быть произведено посредством выбора последовательности скалярных кратных для каждого из контрольных символов для конкретного кластера по конкретной мобильной станции, вектор которых является ортогональным, например, скалярное произведение является нулевым, что касается вектора, представляющего последовательность скалярных кратных, используемых для контрольных символов других мобильных станций во всех кластерах и той же самой мобильной станции в других кластерах.

В варианте осуществления количество мобильных станций, которые могут поддерживаться, где обеспечивается ортогональность контрольных символов по каждому из кластеров, равно количеству контрольных символов, которые предусмотрены на кластер контрольных символов.

В вариантах осуществления по фиг.4A и 4B q-ый пользователь из Q работающих с перекрытием пользователей, 1≤q≤Q, использует последовательность S размера N_P, где N_P - суммарное количество контрольных тонов (на фиг.4A и 4B, N_P=12):

(1)

здесь (^T) обозначает транспозицию матрицы, содержащей последовательности. Как обсуждено выше, последовательности скалярных функций, в каждом кластере контрольных символов, должны быть разными для разных мобильных станций, для того чтобы получать состоятельные оценки соответственных каналов благодаря снижению помех между контрольными символами. Более того, последовательности должны быть линейно независимыми, по существу, предпочтительно, чтобы никакая последовательность или вектор не была линейной комбинацией оставшихся последовательностей. Математически это может определяться тем, что матрица N_P×Q

(2)

имеет полный столбцевой ранг. Должно быть отмечено, в вышеприведенных матрицах выражения (2), Q≤N_P. То есть количество работающих с перекрытием мобильных станций не должно превышать количество суммарных контрольных символов в области скачкообразной перестройки.

На основании приведенного выше любой набор последовательностей Q с полным рангом S дает возможность состоятельной оценки канала. Однако в другом варианте осуществления фактическая точность оценки может зависеть от корреляционных свойств S. В варианте осуществления, как может быть определено с использованием уравнения (1), эксплуатационные показатели могут улучшаться, когда любые две последовательности являются взаимно (квази-) ортогональными при наличии канала. Математически это условие может быть определено согласно

(3)

где H_k - комплексный коэффициент усиления канала, соответствующий k-ому контрольному символу, 1≤k≤N_p. В неизменном по времени и частоте канале (H₁=H₂=...=H_Np) условие (3) снижает требование взаимно ортогональных последовательностей:

(4)

навязывание этого условия для любых возможных реализаций канала из типичного набора каналов может быть неосуществимым. Фактически выражение (3) может удовлетворяться, когда канал демонстрирует ограниченную избирательность по времени и частоте, каковое является случаем пешеходных каналов с относительно небольшим разбросом задержек. Однако условия могут быть существенно отличными в относящихся к средствам передвижения каналах и/или каналах со значительным разбросом задержек, в силу этого имеющих следствием ухудшение эксплуатационных показателей.

Как обсуждено по фиг.3A и 3B, шаблоны распределения контрольных сигналов состоят из нескольких кластеров контрольных символов, размещенных около границ области скачкообразной перестройки, где каждый кластер является непрерывным по времени (фиг.3A) и/или частоте (фиг.3B). Впоследствии изменения канала внутри каждого кластера в целом ограничены благодаря непрерывной природе контрольных символов по времени и частоте и непрерывности канала по времени и частоте. Отсюда создание разных последовательностей, ортогональных на каждом кластере, предоставляет условию (3) возможность удовлетворяться. Потенциально возможный недостаток этого решения состоит в том, что количество работающих с перекрытием мобильных станций, которые могут быть ортогональными на каждом кластере, ограничено размером кластера, здесь обозначенного N_c. В примере, показанном на фиг.4A и 4B, N_C=3, а отсюда, вплоть до Q=3 мобильных станций могут быть ортогонально разделены в таком варианте осуществления. Фактически довольно небольшое количество Q является достаточным во многих практических сценариях. Когда Q>N_C, может быть затруднительным сохранять все мобильные станции ортогональными на каждом кластере, поскольку могут быть некоторые межсимвольные помехи. Отсюда может быть достаточна приближенная ортогональность, с некоторой потерей эксплуатационных показателей, изменяющихся по времени и/или частоте каналов, если Q>N_C.

В варианте осуществления набор расчетных параметров для каждой последовательности скалярных функций S=[S,...S_Q] может быть определен согласно:

* Любые две последовательности ортогональны на полном наборе контрольных символов, тем самым удовлетворяя

(5)

* Являющиеся результатом группы N_C последовательностей являются такими, что любые последовательности в пределах группы взаимно ортогональны на любом кластере контрольных сигналов:

(6)

* Все элементы S_k,q всех последовательностей имеют по существу равные абсолютные значения, например, приблизительно одинаковую мощность,

где M_C обозначает суммарное количество кластеров размера N_C, так что количество контрольных сигналов N_P=M_CN_C.

В варианте осуществления последовательности S=[S₁…S_Q] созданы с использованием экспоненциальных функций, с тем чтобы одинаковая энергия на символ выдавалась каждой последовательностью. Кроме того, в этом варианте осуществления группы из N_C последовательностей могут быть сделаны взаимно ортогональными в пределах каждого кластера, невзирая на размер кластера, поскольку экспоненты не ограничены конкретными кратными числами, и с последовательностями, используемыми в каждом другом кластере по всем из контрольных символов, посредством (i) определения экспоненциальных последовательностей в пределах каждого кластера; и (ii) заполнения внутрикластерных участков по кластерам. Это можно увидеть в уравнении (7), где определен базис дискретного преобразования Фурье (ДПФ, DFT) N×N.

(7)

Вышеприведенное выражение (7) может быть записано в компактной блочной форме, как изложено ниже:

(8)

где обозначает блок матрицы, охваченный столбцами с 1 по Q исходной матрицы. Более общая форма S может быть дана посредством

(9)

где U - произвольная унитарная матрица N_C×N_C (U*U=I_Np), а V - произвольная унитарная матрица M_C×M_C (V*V=I_Mc).

В варианте осуществления количество мобильных станций, которые могут поддерживаться, где обеспечивается ортогональность контрольных символов по каждому из кластеров, равно количеству контрольных символов, которые предусмотрены на кластер контрольных символов.

В варианте осуществления экспоненциальные функции, используемые для мультиплицирования отсчетов контрольных символов, формируются с использованием функции дискретного преобразования Фурье, которая широко известна. В вариантах осуществления, где функция дискретного преобразования Фурье используется, чтобы формировать символы для передачи, добавочный фазовый сдвиг применяется во время создания символов с использованием функции дискретного преобразования Фурье при формировании символов для передачи.

В вариантах осуществления по фиг.4A и 4B скалярные произведения векторов, представляющих последовательность скалярных функций в каждом кластере для каждой мобильной станции, могут быть нулевыми. Однако в других вариантах осуществления это не факт. Она может быть скомпонована так, что обеспечивается только квазиортогональность между последовательностями скалярных функций в каждом кластере для каждой мобильной станции.

Кроме того, в тех случаях, где количество мобильных станций, назначенных на область скачкообразной перестройки, является меньшим, чем количество контрольных символов, назначенных на область скачкообразной перестройки, скалярные сдвиги по-прежнему могут декодироваться на базовой станции, для того чтобы использоваться для выполнения оценки помех. Поэтому эти контрольные символы могут использоваться для оценки помех, поскольку они ортогональны или квазиортогональны по отношению к контрольным символам, другими мобильными станциями, назначенными на область скачкообразной перестройки.

Подходы, описанные по фиг.4A и 4B, могут применяться к кластеру и структурам, описанным на фиг.3C-3E. В этих случаях длине и количеству последовательностей может потребоваться изменяться, чтобы поддерживать количество кластеров и количество контрольных символов на кластер.

Со ссылкой на фиг.5 проиллюстрирована базовая станция с многочисленными секторами в системе беспроводной связи множественного доступа согласно варианту осуществления. Базовая станция 500 включает в себя множество антенных групп из антенн 502, 504 и 506. На фиг.5 только одна антенна показана для каждой антенной группы 502, 504 и 506, однако могут использоваться многочисленные антенны. Многочисленные антенны каждой антенной группы 502, 504 и 506 могут использоваться для обеспечения частотного разнесения на базовой станции в отношении сигналов, передаваемых с мобильных станций в соответствующем секторе, в дополнение к пространственному разнесению, предусмотренному для разных физических местоположений разных мобильных станций.

Каждая антенная группа 502, 504 и 506 базовой станции 500 сконфигурирована для поддержания связи с мобильными станциями в секторе, который должен покрываться базовой станцией 500. В варианте осуществления по фиг.5 антенная группа 502 покрывает сектор 515, антенная группа 504 покрывает сектор 516, а антенная группа 506 покрывает сектор 518. В пределах каждого сектора, как описано по фиг.4, контрольные символы, передаваемые с мобильных станций, могут точно демодулироваться и использоваться для оценки канала и других функциональных возможностей на базовой станции вследствие ортогональности или приблизительной ортогональности между всеми из межсекторных кластеров контрольных символов.

Однако межсекторные помехи могут существовать для мобильных станций около границы сектора, например, мобильной станции 510, которая находится возле границы секторов 514 и 516. В таком случае контрольные символы из мобильной станции 510 могут быть на более низких мощностях, чем контрольные символы с других мобильных станций в обоих секторах 514 и 516. В такой ситуации мобильная станция 510 могла бы, в конечном счете, извлекать пользу из приема на антеннах обоих секторов, особенно когда ее канал в обслуживающий сектор, то есть сигналы сектора 516, может замирать, если мощность с антенны 504 повышается. Для того чтобы полностью извлечь пользу из приема с антенны 502 сектора 514, должна обеспечиваться точная оценка канала мобильной станции 510 между антенной 502 сектора 514. Однако, если одинаковые или по существу одинаковые частоты используются для скалярных кратных по контрольным символам в разных секторах с существующим строением контрольного сигнала, контрольные символы, передаваемые мобильной станцией 510, могут входить в конфликт с контрольными символами, передаваемыми мобильной станцией 508, которая запланирована в секторе 514 в той же области скачкообразной перестройки, что и запланирована мобильная станция 510 в секторе 516. Кроме того, в некоторых случаях, в зависимости от стратегии управления мощностью, используемой базовой станцией для управления мобильными станциями, уровень мощности символов с мобильной станции 508 по существу может превышать уровень сигнала мобильной станции 510 на антенной группе 502 сектора 514, особенно когда мобильная станция 508 близка к базовой станции 500.

Для того чтобы бороться с межсекторными помехами, которые могут возникать, для мобильных станций могут использоваться коды скремблирования. Коды скремблирования могут быть уникальными для отдельных мобильных станций или могут быть одинаковыми для каждой из мобильных станций, поддерживающих связь с отдельным сектором. В варианте осуществления эти отдельные коды скремблирования предоставляют антенной группе 502 возможность принимать смешанный канал мобильных станций 508 и 510.

В случае, где одиночная мобильная станция назначена на полную область скачкообразной перестройки, могут быть предусмотрены последовательности специфичного пользователю скремблирования, так что каждая мобильная станция в заданном секторе пользуется одной и той же последовательностью контрольного сигнала; строение этих последовательностей описано по фиг.4A и 4B. В примере по фиг.5 мобильные станции 508, 510 и 512 могут иметь в распоряжении разные последовательности специфичного пользователю скремблирования, а потому может достигаться достаточная оценка канала.

Там, где многочисленные станции назначаются или могут быть назначены на одну и ту же область скачкообразной перестройки, два подхода могут использоваться для снижения внутрикластерных помех. Во-первых, последовательности специфичного пользователю скремблирования могут использоваться, если размер N_C кластера является равным или большим, чем количество работающих с перекрытием мобильных станций в каждом секторе, взятое Q раз, равное количеству секторов в соте. Если дело обстоит именно так, отдельные наборы из Q разных кодов специфичного пользователю скремблирования могут быть назначены разным секторам.

Однако, если размер N_C кластера является меньшим, чем количество работающих с перекрытием мобильных станций в каждом секторе, взятое Q раз, равное количеству секторов в соте, это может быть важным, если цель проектирования системы состоит в том, чтобы сохранять N_C для поддержания ограниченных служебных данных контрольного сигнала, коды специфичного пользователю скремблирования могут не быть эффективными для снижения межсотовых помех. В таких случаях последовательность специфичного сектору скремблирования может использоваться наряду с последовательностью специфичного пользователю скремблирования.

Последовательностью специфичного сектору скремблирования является последовательность X_s=[X_1,s,…,X_Np,s]^T из N_P комплексных функций, которые мультиплицируют соответственные элементы последовательностей S=[S₁…S_Q] для всех мобильных станций в одном и том же секторе. В соте, состоящей из S секторов, набор из S последовательностей X₁,…, X_S специфичного сектору скремблирования может использоваться для мультиплицирования последовательностей S=[S₁…S_Q] мобильных станций. В таком случае мобильные станции в пределах разных секторов, например, секторов 514 и 516, которые могут содержать мобильные станции, которые используют одинаковые последовательности S=[S₁…S_Q] специфичного пользователю скремблирования, могут отличаться вследствие разных последовательностей и специфичного сектору скремблирования, используемых для мультиплицирования последовательности специфичного пользователю скремблирования.

Подобно специфичному пользователю скремблированию предпочтительно, чтобы все из вхождений X₁,…, X_S обладали приблизительно равными абсолютными значениями для поддержания приблизительно равной мощности между контрольными символами. В других вариантах осуществления предпочтительно, чтобы вхождения X₁,…, X_S были такими, что любая пара контрольных символов в кластере контрольных символов, соответствующая любым двум комбинациям последовательностей специфичного пользователю и специфичного сектору скремблирования, удовлетворяет, должна удовлетворять условию (3). Один из способов для подхода к выбору содержимого каждой специфичной сектору последовательности X₁,…, X_S состоит в полном переборе последовательностей, например, элементы каждой последовательности берутся из некоторой комбинации с постоянным модулем (PSK (фазовой манипуляции)), такой как QPSK (квадратурная фазовая манипуляция), (восьмипозиционная) 8-PSK. Критерий отбора может быть основан на дисперсии ошибок оценки канала «наихудшего случая», соответствующей «наихудшему» сочетанию мобильных станций из разных секторов и разному специфичному пользователю скремблированию, которые основаны на потенциально возможных условиях эксплуатации канала. Ошибка оценки канала может рассчитываться аналитически на основании статистических свойств канала. Более точно, ранг ковариационной матрицы оценки канала, который предполагает корреляционную структуру канала, основанную на ожидаемой модели замирания и параметрах, таких как скорость мобильной станции, которая определяет избирательность по времени, и разброс задержек распространения, который определяет избирательность по частоте. Аналитические выражения для минимальной достижимой ошибки оценки канала при условии заданной корреляционной структуры истинного канала известны в данной области техники. Другие подобные критерии также могут использоваться для оптимизации выбора X₁,…, X_S.

В варианте осуществления, где квадратурная амплитудная модуляция используется в качестве схемы модуляции, набор последовательностей X₁,…, X_S специфичного сектору скремблирования, которые могут использоваться, показан в таблице 1, приведенной ниже. Каждый элемент таблицы задает составляющие I и Q каждой X_k,s, 1≤s≤S и 1≤k≤N_P при S=3 и N_P=12.

Таблица 1

k

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

s=1

{+1,+0}

{+1,+0}

{+1,+0}

{+1,+0}

{+1,+0}

{+1,+0}

{+1,+0}

{+1,+0}

{+1,+0}

{+1,+0}

{+1,+0}

{+1,+0}

s=2

{+1,+0}

{+1,+0}

{-1,+0}

{+1,+0)

{+0,-1}

{+1,+0}

{+1,+0}

{+0,-1}

{+0,+1}

{+0,+1}

{+0,+1}

{+0,+1}

s=3

{+0,+1}

{-1, +0}

{+1,+0}

{+1,+0}

{+0,+1}

{+0,-1}

{+0,-1}

{+0,+1}

{+1,+0}

{+0,-1}

{+1,+0}

{-1, +0}

В варианте осуществления, где квадратурная амплитудная модуляция используется в качестве схемы модуляции, набор последовательностей X₁,…, X_S специфичного сектору скремблирования, которые могут использоваться, показан в таблице 1, приведенной ниже. Каждый элемент таблицы задает составляющие I и Q каждой X_k,s, 1≤s≤S и 1≤k≤N_P при S=3 и N_P=12.

В некоторых вариантах осуществления каждая сота в сети связи может использовать одинаковые последовательности для последовательностей специфичного сектору скремблирования.

Со ссылкой на фиг.6 проиллюстрирована система 600 беспроводной связи множественного доступа согласно еще одному варианту осуществления. В случае, когда одинаковые наборы последовательностей специфичного пользователю и специфичного сектору скремблирования используются в многочисленных сотах, например, сотах 602, 604 и 606, помехи, приходящие из соседних сот, могут приводить к ухудшению точности оценки канала вследствие конфликта контрольных символов. Например, оценка канала в пределах интересующего сектора может смещаться каналом мобильной станции из соседней соты, каковая мобильная станция имеет в распоряжении такое же специфичное пользователю и специфичное сектору скремблирование. Чтобы избежать такой систематической погрешности, в дополнение к специфичному пользователю скремблированию и специфичному сектору скремблированию может использоваться специфичное соте скремблирование. Схема специфичного соте скремблирования может быть определена посредством Y_c=[Y_1,c,…, ]^T, которым является вектор скалярных функций, которые мультиплицируют соответственную последовательность контрольных символов для каждой мобильной станции в соте. Общие последовательности контрольных символов Z_(q,s,c)=[Z_1,(q,s,c),…, ]^T, которые соответствуют мобильной станции с q-ым специфичным пользователю скремблированием в s-ом секторе c-ой соты, могут быть определены, как изложено ниже. Если используется специфичное сектору скремблирование:

(10)

Если специфичное сектору скремблирование не используется:

(11)

Как уже упомянуто, использование специфичного сектору скремблирования рекомендовано, когда Q>1, и не рекомендовано, когда Q=1.

В отличие от специфичного пользователю и специфичного сектору скремблирования не требуется использовать никакой конкретной оптимизации последовательностей специфичного соте скремблирования. Два расчетных параметра, которые могут использоваться, состоят в том, что:

* Все элементы последовательности специфичного соте скремблирования имеют равные модули.

* Последовательности специфичного соте скремблирования существенно отличаются для разных сот.

При отсутствии предопределенного распределения последовательностей специфичного соте скремблирования по сети базовых станций, (псевдо-) случайные последовательности специфичного соте скремблирования из некоторых комбинаций с постоянным модулем (PSK), таких как QPSK, восьмипозиционная PSK, могут использоваться при создании специфичных соте последовательностей Y. Чтобы дополнительно улучшить рандомизацию специфичного соте скремблирования и избежать плохих стационарных сочетаний последовательностей скремблирования, специфичное соте скремблирование может периодически изменяться (псевдо-) случайным образом. В некоторых вариантах осуществления периодическое изменение может происходить каждый кадр, суперкадр или многочисленные кадры или суперкадры.

Фиг.7 - структурная схема варианта осуществления системы 710 передатчика и системы 150 приемника в системе 700 MIMO. В системе 710 передатчика данные потока обмена для некоторого количества потоков данных выдаются из источника 712 данных в процессор 714 данных передачи (TX). В варианте осуществления каждый поток данных передается через соответственную передающую антенну. Процессор 714 данных TX форматирует, кодирует и перемежает данные потока обмена для каждого потока данных на основании конкретной схемы кодирования, выбранной для такого потока данных, чтобы подготовить кодированные данные.

Кодированные данные для каждого потока данных могут мультиплексироваться с данными контрольных сигналов с использованием технологий OFDM. Данные контрольного сигнала типично являются известным шаблоном данных, который обрабатывается известным образом, и могут использоваться в системе приемника для оценки характеристики канала. Мультиплексированный контрольный сигнал и кодированные данные для каждого потока данных затем модулируются (например, посимвольно отображаются) на основании конкретной схемы модуляции (например, BPSK, QPSK, M-PSK (M-позиционной фазовой манипуляции) или M-QAM (M-позиционной квадратурной амплитудной манипуляции)), выбранной для такого потока данных, чтобы подготовить символы модуляции. Скорость передачи данных, кодирование и модуляция для каждого потока данных могут определяться командами, выполняемыми предусмотренным контроллером 130.

Символы модуляции для всех потоков данных затем выдаются в процессор 720 TX, который может дополнительно обрабатывать символы модуляции (например, для OFDM). Процессор 720 TX затем выдает N_T потоков символов модуляции на N_T передатчиков (TMTR) с 722a по 722t. Каждый передатчик 722 принимает и обрабатывает соответственный поток символов для предоставления одного или более аналоговых сигналов и дополнительно приводит в нужное состояние (например, усиливает, фильтрует и преобразует с повышением частоты) аналоговые сигналы для подготовки модулированного сигнала, подходящего для передачи по каналу MIMO. N_T модулированных сигналов из передатчиков с 722a по 722t затем передаются с N_T антенн со 124a по 124t соответственно.

В системе 750 приемника переданные модулированные сигналы принимаются N_R антеннами, с 752a по 752r, и принятые сигналы с каждой антенны 752 выдаются в соответственный приемник (RCVR) 754. Каждый приемник 754 приводит в нужное состояние (например, фильтрует, усиливает и преобразует с понижением частоты) соответственный принятый сигнал, оцифровывает приведенный в нужное состояние сигнал, чтобы предоставить отсчеты, и дополнительно обрабатывает отсчеты, чтобы предоставить соответствующий «принятый» поток символов.

Процессор 760 данных RX затем принимает и обрабатывает N_R принятых потоков символов из N_R приемников 754 на основании конкретной технологии обработки приемника, чтобы предоставить N_T «детектированных» потоков символов. Обработка процессором 760 данных RX ниже описана более подробно. Каждый детектированный поток символов включает в себя символы, которые являются оценками символов модуляции, переданных для соответствующего потока данных. Процессор 760 данных RX затем демодулирует, обращенно перемежает и декодирует каждый детектированный поток символов, чтобы восстановить данные потока обмена для потока данных. Обработка процессором 760 данных RX является комплементарной по отношению к выполняемой процессором 720 TX и процессором 714 данных TX в системе 710 передатчика.

Процессор 760 RX может извлекать и оценивать характеристику канала между N_T передающими и N_R приемными антеннами, например, на основании контрольной информации, мультиплексированной с данными потока обмена. Процессор 760 RX может распознавать контрольные символы согласно шаблонам контрольного сигнала, сохраненным в памяти, например, памяти 722, которые идентифицируют частотную поднесущую и период символа, назначенные каждому контрольному символу. В дополнение последовательности специфичного пользователю, специфичного сектору и специфичного соте скремблирования могут сохраняться в памяти, с тем чтобы они могли использоваться процессором 760 RX для мультиплицирования принятых символов, так что может происходить надлежащее декодирование.

Оценка характеристики канала, сформированная процессором 760 RX, может использоваться для выполнения пространственной, пространственно/временной обработки в приемнике, настройки уровней мощности, изменения глубин или схем модуляции или других действий. Процессор 760 RX дополнительно может оценивать отношения сигнала к шуму и помехе (SNR) детектированных потоков символов и, возможно, другие технические параметры канала и выдает эти параметры в контроллер 770. Процессор 760 данных RX или контроллер 770 дополнительно может выводить оценку «действующего» SNR для системы. Контроллер 770 затем выдает информацию о состоянии канала (CSI), которая может содержать различные типы информации касательно линии связи и/или принимаемого потока данных. Например, CSI может содержать только действующее SNR. CSI затем обрабатывается процессором 778 данных TX, который также принимает данные потока обмена для некоторого количества потоков данных из источника 776 данных, модулируется модулятором 780, приводится в нужное состояние передатчиками с 754a по 754r и передается обратно в систему 710 передатчика.

В системе 710 передатчика модулированные сигналы из системы 750 приемника принимаются антеннами 724, приводятся в нужное состояние приемниками 722, демодулируются демодулятором 740 и обрабатываются процессором 742 данных RX, чтобы восстановить CSI, сообщенную системой приемника. Сообщенная CSI затем выдается в контроллер 730 и используется для (1) определения скоростей передачи данных, а также схем кодирования и модуляции, которые должны использоваться для потоков данных и (2) формирования различных директив для процессора 714 данных TX и процессора 720 TX.

Контроллеры 730 и 770 управляют работой в системах передатчика и приемника соответственно. Память 732 и 772 обеспечивает хранение для управляющих программ и данных, используемых соответственно контроллерами 730 и 770. Память 732 и 772 хранит шаблоны контрольного сигнала в показателях размещений кластеров, последовательностей специфичного пользователю скремблирования, последовательностей специфичного сектору скремблирования, если используются, и последовательностей специфичного соте скремблирования, если используются. В некоторых вариантах осуществления многочисленные шаблоны контрольного сигнала хранятся в каждой памяти, с тем чтобы передатчик мог передавать, а приемник мог принимать как избирательные по частоте шаблоны контрольного сигнала, так и избирательные по времени шаблоны контрольного сигнала. К тому же может использоваться сочетание шаблонов контрольного сигнала, содержащих кластеры, приспособленные для избирательных по времени и избирательных по частоте каналов. Это предоставляет передатчику возможность передавать определенный шаблон на основании параметра такой случайной последовательности или в ответ на команду с базовой станции.

Процессоры 730 и 770 в таком случае могут выбирать, какие из шаблонов контрольного сигнала, последовательностей специфичного пользователю скремблирования, последовательностей специфичного сектору скремблирования и последовательностей специфичного соте скремблирования должны использоваться при передаче контрольных символов.

В приемнике различные технологии обработки могут использоваться для обработки N_R принятых сигналов для детектирования N_T переданных потоков символов. Эти технологии обработки приемника могут быть сгруппированы в две основополагающие категории: (i) технологии пространственной и пространственно-временной обработки приемника (которые также указываются ссылкой как технологии компенсации); и (ii) технология обработки «последовательной режекцией/компенсацией и подавлением помех» приемника (которая также указывается ссылкой как технология обработки «последовательным подавлением помех» или «последовательным подавлением» приемника).

Несмотря на то что фиг.7 иллюстрирует систему MIMO, такая же система может применяться к системе со многими входами и одним выходом, где многочисленные передающие антенны, например, таковые на базовой станции, передают один или более потоков символов на одноантенное устройство, например мобильную станцию. К тому же антенная система с одним выходом и одним входом может использоваться таким же образом, как описано по фиг.7.

Со ссылкой на фиг.8 проиллюстрирована блок-схема последовательности операций способа формирования контрольного символа согласно варианту осуществления. Множество кластеров контрольных символов выбираются, чтобы передаваться в продолжение области скачкообразной перестройки с конкретной мобильной станции, этап 800. Эти кластеры контрольных символов все могут быть ориентированы на передачу в избирательном по частоте (фиг.3A), избирательном по времени (фиг.3B) канале или сочетанием кластеров, некоторые из которых ориентированы на передачу в избирательном по частоте и избирательном по времени канале. Кроме того, кластеры контрольных сигналов могут выбираться на основании того, есть ли высокая степень подвижности для пользователя. Это может делаться для улучшения оценки канала на базовой станции. К тому же количество антенн, используемых на мобильной станции, а также количество информационных потоков, являющихся передаваемыми с таких антенн, может быть выбранным количеством используемых кластеров и количеством контрольных символов на кластер.

Как только кластеры контрольных символов выбраны, выполняется определение в отношении того, поддерживает ли кластер базовой станции, в котором устанавливает связь мобильная станция или с которым находится на связи, многочисленные мобильные станции, этап 802. Это определение может быть основано на предопределенных сведениях о сети, в которой мобильная станция. В качестве альтернативы эта информация может передаваться из сектора для базовой станции как часть ее контрольной информации или широковещательных сообщений.

Если кластер не поддерживает связь или в текущий момент не находится на связи с многочисленными мобильными станциями, то к контрольным символам применяются скалярные функции, которые уникальны для кластера, с которым осуществляет связь мобильная станция, этап 804. В варианте осуществления скалярные функции для каждого сектора могут сохраняться в мобильной станции и использоваться в зависимости от сигнала идентификации сектора, который является частью ее контрольной информации или широковещательных сообщений.

Если кластер не поддерживает связь с многочисленными мобильными станциями, то скалярные функции применяются к контрольным символам, которые уникальны для мобильной станции, этап 806. В некоторых вариантах осуществления скалярные функции для каждой мобильной станции могут быть основаны на ее уникальном идентификаторе, используемом для регистрации, или данном устройстве во время изготовления.

После того как скалярные функции, которые уникальны либо для сектора, с которым является устанавливающей связь мобильная станция, либо самой мобильной станции, применяются к контрольным символам, еще одна последовательность скалярных функций применяется к контрольным символам, этап 808. Последовательность скалярных функций относится к соте, в которой устанавливает связь мобильная станция. Эта скалярная функция может изменяться со временем, если каждой соте не назначены конкретно скалярные функции, которые известны или предоставлены мобильным станциям. После этой операции контрольные символы могут передаваться с мобильной станции на базовую станцию.

Скалярные функции, обсужденные по фиг.8, в варианте осуществления могут включать в себя фазовый сдвиг каждого из отсчетов, которые составляют контрольные символы. Как обсуждено по фиг.4A, 4B, 5 и 6, скалярные функции выбираются так, что каждый кластер контрольных символов является ортогональным каждому другому набору контрольных символов из той же самой мобильной станции в других кластерах контрольных символов и в том же и других кластерах контрольных символов для других мобильных станций того же самого сектора базовой станции.

В дополнение каждый из этапов, описанных по фиг.8, может быть реализован в качестве одной или более команд на машиночитаемых носителях, таких как память, которые приводятся в исполнение процессором, контроллером или другими электронными схемами.

Со ссылкой на фиг.9 проиллюстрирована блок-схема последовательности операций способа изменения шаблонов контрольных символов согласно варианту осуществления. Получается информация касательно канальных условий, этап 900. Информация может содержать отношения SNR на одной или более мобильных станций, избирательность канала, тип потока обмена, пешеходный или относящийся к средствам передвижения, разбросы задержек или другие характеристики канала. Эта информация может определяться базовой станцией или может поставляться в качестве обратной связи информации о качестве канала, выдаваемой с мобильной станции.

Информация анализируется, чтобы определить канальные условия, этап 902. Анализом может быть определение, является ли канал избирательным по частоте, избирательным по времени или сочетанием обоих. Анализ затем используется для определения шаблона контрольных символов, который должен передаваться с мобильных станций, которые могут поддерживать связь с сектором или базовой станцией, этап 904. Эти кластеры контрольных символов все могут быть ориентированы на передачу в избирательном по частоте (фиг.3A), избирательном по времени (фиг.3B) канале, сочетание кластеров, некоторые из которых ориентированы на передачу в избирательном по частоте и избирательном по времени канале, используемом для имеющего отношение к средству передвижения или другого мобильного потока обмена (фиг.3D), оптимизированного для системы MIMO (фиг.3E), или их комбинацию. Специальный шаблон контрольного сигнала затем может использоваться всеми мобильными станциями, которые поддерживают связь с базовой станцией или сектором, до того момента времени, когда диагностика снова выполняется для базовой станции или сектора.

Чтобы реализовать специальный шаблон контрольного сигнала на мобильных станциях, устанавливающих связь с базовой станцией или сектором базовой станции, с базовой станции или сектора может отправляться команда на мобильные станции в качестве части процедуры инициализации или настройки. В некоторых вариантах осуществления информация, например, какие шаблон контрольного сигнала, последовательность специфичного пользователю скремблирования, последовательность специфичного сектору скремблирования и/или последовательность специфичного соте скремблирования должны использоваться, может передаваться в преамбуле одного или более пакетов данных, которые передаются с базовой станции на мобильную станцию с регулярными интервалами или во время инициализации или настройки.

Должно быть отмечено, что анализ также может использоваться для определения количества контрольных символов, которые должны передаваться в каждом кластере контрольных символов и группировках контрольных символов. К тому же каждый из этапов, описанных по фиг.9, может быть реализован в качестве одной или более команд на машиночитаемых носителях, таких как память или съемные носители, которые приводятся в исполнение процессором, контроллером или другими электронными схемами.

Со ссылкой на фиг.10 проиллюстрирована блок-схема последовательности операций способа выбора шаблона контрольного сигнала. Производится определение в отношении избирательности по частоте данного пользователя, этап 1000. Это может осуществляться, например, на основании скорости пользователя, доплеровского расширения пользователя, разброса задержек пользователя или любой информации о канале, которая может быть используемыми имеющими отношение к подвижности условиями пользователя. Эта информация затем может использоваться для выбора одного или более из множества шаблонов контрольного сигнала для передачи пользователем на базовую станцию, этап 1002. Выбор, например, может включать в себя некоторое количество контрольных сигналов для передачи и некоторое количество контрольных сигналов в сумме и по кластеру. Кроме того, выбор может включать в себя информацию в отношении того, является ли пользователь пользователем MIMO, а также подвижности пользователей. Выбор может производиться посредством определения соотношения избирательности по частоте пользователя и некоторого избирательного по частоте порогового значения согласно статистическим показателям канала для пользователя, сектора или соты в течение одного или более периодов времени. Указание шаблона контрольного сигнала затем передается пользователю, так что пользователь может использовать шаблон контрольного сигнала при более поздних передачах на базовую станцию, этап 1004.

Должно быть отмечено, что, несмотря на то что фиг.10 иллюстрирует базовую станцию, которая может производить определение в отношении подвижности пользователя, такой же подход может использоваться мобильной станцией. В этом случае этап 1000 может выполняться на основании контрольных сигналов прямой линии связи, передаваемых базовой станцией, а этап 1004 может быть опущен.

Технологии, описанные в материалах настоящей заявки, могут быть реализованы различными средствами. Например, эти технологии могут быть реализованы в аппаратных средствах, программном обеспечении или их сочетании. Для аппаратной реализации узлы обработки в базовой станции или мобильной станции могут быть реализованы в пределах одной или более специализированных интегральных схем (ASIC), цифровых сигнальных процессоров (ЦСП, DSP), устройств цифровой сигнальной обработки (DSPD), программируемых логических устройств (PLD), программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA), процессоров, контроллеров, микроконтроллеров, микропроцессоров, других электронных узлов, предназначенных для выполнения функций, описанных в материалах настоящей заявки, или их сочетании.

Для программной реализации технологии, описанные в материалах настоящей заявки, могут быть реализованы с помощью модулей (например, процедур, функций и так далее), которые выполняют функции, описанные в материалах настоящей заявки. Машинные программы могут храниться в узлах памяти и выполняться процессорами. Узел памяти может быть реализован внутри процессора или внешним по отношению к процессору, в каковом случае, он может быть с возможностью обмена данными присоединен к процессору через различные средства, как известно в данной области техники.

Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления приведено, чтобы дать любому специалисту в данной области техники возможность изготовить или использовать настоящее изобретение. Различные модификации в отношении этих вариантов осуществления будут без труда очевидны специалистам в данной области техники, а общие принципы, определенные в материалах настоящей заявки, могут быть применены к другим вариантам осуществления, не выходя из сущности или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не подразумевается ограниченным вариантами осуществления, показанными в материалах настоящей заявки, но должно быть согласованным самым широким объемом, не противоречащим принципам и новым признакам, раскрытым в материалах настоящей заявки.

1. Устройство беспроводной связи для подвижного пользователя, содержащее: по меньшей мере одну антенну для передачи и приема сигнала по каналу связи; запоминающее устройство для хранения множества шаблонов контрольных символов, причем каждый из множества шаблонов контрольных символов содержит множество кластеров; и процессор, соединенный с этой по меньшей мере одной антенной и запоминающим устройством, для выбора по меньшей мере одного шаблона контрольного сигнала из упомянутого множества шаблонов контрольных сигналов для передачи посредством антенны на основании избирательности по частоте канала связи.

2. Устройство беспроводной связи по п.1, в котором процессор дополнительно сконфигурирован для выбора по меньшей мере одного шаблона контрольного сигнала на основании того, осуществляет ли прием устройство беспроводной связи в режиме со многими входами и многими выходами (MIMO).

3. Устройство беспроводной связи по п.1, в котором избирательность по частоте является функцией уровня подвижности подвижного пользователя.

4. Устройство беспроводной связи по п.1, в котором упомянутый по меньшей мере один шаблон контрольного сигнала содержит избирательный по частоте шаблон контрольного сигнала для подвижного пользователя.

5. Устройство беспроводной связи по п.1, в котором запоминающее устройство содержит множество скалярных функций и при этом процессор умножает контрольные сигналы на по меньшей мере одну из этого множества скалярных функций.

6. Устройство беспроводной связи по п.1, при этом устройство беспроводной связи принимает сигналы с использованием множества частотных поднесущих в частотном диапазоне между максимальной частотой и минимальной частотой и при этом каждый из кластеров контрольных символов содержит множество контрольных символов, так что по меньшей мере один из множества контрольных символов каждого из множества кластеров передается с использованием частотной поднесущей, иной, чем максимальная частота или минимальная частота.

7. Устройство беспроводной связи по п.1, в котором процессор выбирает по меньшей мере один шаблон контрольного сигнала на основании соотношения разброса задержек подвижного пользователя и избирательности по частоте.

8. Передающее и принимающее устройство беспроводной связи для подвижного пользователя, содержащее: запоминающее устройство, которое хранит множество шаблонов контрольных символов, причем каждый из этого множества шаблонов контрольных символов содержит множество кластеров, которые должны передаваться с устройства беспроводной связи по каналу связи; и процессор, соединенный с запоминающим устройством, для выбора по меньшей мере одного шаблона контрольного сигнала из упомянутого множества шаблонов контрольных сигналов, для передачи на основании избирательности по частоте канала связи.

9. Устройство беспроводной связи по п.8, в котором процессор выбирает по меньшей мере один шаблон контрольного сигнала на основании того, осуществляет ли прием устройство беспроводной связи в режиме со многими входами и многими выходами (MIMO).

10. Устройство беспроводной связи по п.8, в котором процессор выбирает по меньшей мере один шаблон контрольного сигнала на основании скорости подвижного пользователя.

11. Устройство беспроводной связи по п.8, в котором процессор выбирает по меньшей мере один шаблон контрольного сигнала на основании соотношения разброса задержек подвижного пользователя.

12. Способ передачи контрольных сигналов в системе беспроводной связи для подвижных пользователей, содержащий этапы, на которых определяют избирательность по частоте подвижного пользователя и выбирают шаблон контрольного сигнала из множества шаблонов контрольных сигналов, причем каждый из этого множества шаблонов контрольных символов содержит множество кластеров для подвижного пользователя на основании избирательности по частоте подвижного пользователя.

13. Способ по п.12, в котором избирательность по частоте определяют с использованием скорости подвижного пользователя.

14. Способ по п.12, в котором выбор шаблона контрольного сигнала дополнительно основан на скорости подвижного пользователя относительно определенной избирательности по частоте.

15. Способ по п.14, в котором при выборе шаблона контрольного сигнала выбирают некоторое количество контрольных сигналов на основании скорости подвижного пользователя.

16. Способ по п.12, в котором при определении избирательности по частоте определяют избирательность по частоте на основании разброса задержек подвижного пользователя.

17. Способ по п.12, в котором при определении избирательности по частоте определяют избирательность по частоте на основании доплеровского расширения.