Передающее устройство и способ передачи данных
Изобретение относится к технике связи и может использоваться в передающем устройстве, основанном на использовании OFDM. Технический результат состоит в сокращении числа производимых операций. Для этого устройство содержит модуль генерирования канала одноадресной передачи, выполненный с возможностью генерирования канала одноадресной передачи; модуль генерирования канала MBMS, выполненный с возможностью генерирования канала MBMS; модуль мультиплексирования, выполненный с возможностью мультиплексирования с временным разделением канала одноадресной передачи и канала MBMS в одной полосе частот; и передающий модуль, выполненный с возможностью передачи передаваемых символов, мультиплексированных с временным разделением. В представленном передающем устройстве длительность защитного интервала для канала MBMS установлена большей, чем длительность защитного интервала для канала одноадресной передачи. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 13 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к области технологий беспроводной связи. Точнее, настоящее изобретение касается передающего устройства и способа передачи данных для передачи многоадресного широковещательного канала (multicast broadcast channel).
Уровень техники
Системы мобильной связи следующего поколения, предназначенные для использования в основном для передачи видеоинформации и данных, требуют для обеспечения передачи больших объемов данных на высокой скорости гораздо большей пропускной способности, чем системы мобильной связи третьего поколения (стандарт IMT-2000). В таких системах следующего поколения для повышения эффективности использования ресурсов связи даже в зонах беспроводного соединения используется пакетная коммутация вместо традиционной коммутации каналов. Между тем, в помещениях и вне их существуют различные типы условий связи. Так, например, в условиях связи вне помещений множество сот (мультисота), покрывающее большую область, конфигурируют так, чтобы обеспечить возможность высокоскоростной передачи пакетов для мобильных станций, перемещающихся с высокой скоростью. В условиях связи внутри помещений, где ослабление радиоволн значительно, для поддержки беспроводной связи вместо расположенных вне помещения базовых станций используются внутренние точки доступа. Кроме того, для связи между базовыми станциями или устройствами верхнего уровня и мобильными станциями, особенно в случае передачи данных по нисходящей линии связи (нисходящей передачи), помимо одноадресной передачи используют многоадресную и широковещательную передачу (описание тенденций дальнейшего развития систем связи описано, например, в непатентном документе 1).
В системе широкополосной мобильной связи значительно влияние частотно-селективного замирания (frequency selective fading), вызываемого распространением сигнала по нескольким путям (многолучевым распространением). Для решения данной проблемы в системах связи нового поколения предполагают использовать мультиплексирование с ортогональным разделением частот (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM). При использовании OFDM символ содержит собственно символьную часть, содержащую передаваемую информацию, и защитный интервал (guard interval), присоединенный к собственно символьной части, причем в течение временного интервала передачи (Transmission Time Interval, TTI) происходит передача нескольких символов. Защитный интервал генерируется на основе части информации, содержащейся в собственно символьной части. Защитный интервал также называют циклическим префиксом (Cyclic Prefix, CP) или служебным сигналом.
Приведена ссылка на непатентный документ 1: [Ohtsu: "A Challenge to Systems beyond IMT-2000 - Approach from Wireless --", ITU Journal, Vol.33, No.3, pp.26-30, Mar. 2003].
Принимающая сторона принимает сигналы, распространяющиеся по разным путям, с разными задержками распространения. При применении OFDM возможно эффективно уменьшить межсимвольную интерференцию, если задержки распространения не превышают длительности защитного интервала. Другими словами, возможно эффективно комбинировать различные задерживающиеся волны путем увеличения длительности защитного интервала. Это особенно предпочтительно в случае осуществления связи в соте очень большого радиуса или в случаях одновременной передачи одной и той же информации мобильным станциям через различные соты с использованием многоадресной или широковещательной передачи. Однако, поскольку защитный интервал представляет собой просто часть информации в собственно символьной части, увеличение длительности защитного интервала является нежелательным с точки зрения эффективности передачи информации. В то же время, в таких условиях, как городская застройка или внутри помещений, где задержки распространения сравнительно малы, а также при использовании одноадресной передачи достаточно высокое качество связи может быть получено при применении сравнительно коротких защитных интервалов. Таким образом, оптимальная длительность защитного интервала может изменяться в зависимости от условий связи. Один из способов решения данной проблемы заключается в подготовке нескольких групп параметров радиосвязи, определяющих символы с защитными интервалами разной длительности, и выборе оптимального формата символов для каждого сеанса беспроводной связи. Однако обработка сигналов в соответствии с разными форматами символов может значительно увеличить объем производимых операций, что делает данный способ неприменимым для мобильных станций сравнительно простой конструкции. Таким образом, способы эффективной передачи каналов с разной длительностью защитных интервалов до сих пор не были разработаны.
Раскрытие изобретения
Варианты осуществления настоящего изобретения позволяют устранить или уменьшить один или большее количество недостатков, вызванных ограничениями и недостатками известных решений. Одна из задач, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в предложении передающего устройства и способа передачи данных для использования в системе связи на основе OFDM, которые обеспечили бы легкую и высококачественную передачу каналов с разной длительностью защитных интервалов.
В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предлагается передающее устройство, основанное на использовании OFDM. Передающее устройство содержит модуль генерирования канала одноадресной передачи, выполненный с возможностью генерирования канала одноадресной передачи; модуль генерирования канала многоадресной широковещательной передачи, выполненный с возможностью генерирования канала многоадресной широковещательной передачи; модуль мультиплексирования, выполненный с возможностью мультиплексирования с временным разделением канала одноадресной передачи и канала многоадресной широковещательной передачи в одной полосе частот; и передающий модуль, выполненный с возможностью передачи передаваемых символов, мультиплексированных с временным разделением. В данном передающем устройстве длительность защитного интервала для канала многоадресной широковещательной передачи установлена большей, чем длительность защитного интервала для канала одноадресной передачи.
Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают легкую и высококачественную передачу каналов с разной длительностью защитных интервалов в системе связи, основанной на использовании OFDM.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлена блок-схема, иллюстрирующая передающее устройство по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг.2 представлена таблица, содержащая примеры комбинаций схем модуляции данных и кодовой скорости каналов.
Фиг.3А иллюстрирует мультиплексирование с временным разделением по подкадрам.
Фиг.3В иллюстрирует мультиплексирование с временным разделением по радиокадрам.
Фиг.3С иллюстрирует мультиплексирование с частотным разделением.
На фиг.4 приведена блок-схема части базовой станции, использующей для каналов MBMS код скремблирования, общий для нескольких сот.
Фиг.5 иллюстрирует случай, в котором для соответствующих областей MBMS используются разные коды скремблирования.
Фиг.6 иллюстрирует способ передачи общего канала управления.
Фиг.7 иллюстрирует способ передачи общего канала управления.
Фиг.8А иллюстрирует способ передачи совместного канала управления.
Фиг.8В иллюстрирует случай, в котором производится мультиплексирование канала MBMS и общего канала управления.
На фиг.9 представлено несколько передающих антенн, используемых для получения разнесения задержек.
Фиг.10 иллюстрирует разнесение задержек.
Использованы следующие ссылочные обозначения:
11 модуль обработки MBMS
111 модуль турбокодирования
112 модуль модуляции данных
113 перемежитель
12 модуль обработки данных одноадресной передачи
121 модуль турбокодирования
122 модуль модуляции данных
123 перемежитель
13 модуль настройки MCS
14 первый модуль мультиплексирования
15 модуль последовательно-параллельного преобразования (S/P)
16 второй модуль мультиплексирования (MUX)
17 модуль обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT)
18 модуль введения защитных интервалов
19 модуль цифроаналогового преобразования (D/A)
20 модуль настройки параметров радиосвязи
Осуществление изобретения
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения канал одноадресной передачи (unicast channel) и канал многоадресной широковещательной передачи мультиплексируют с временным разделением (TDM, time division multiplexing) в одной полосе частот, причем длительность защитного интервала для канала многоадресной широковещательной передачи больше длительности защитного интервала для канала одноадресной передачи. Мультиплексирование с временным разделением каналов с разными длительностями защитного интервала в одной полосе частот делает возможным легкое разделение каналов при демодуляции, обеспечивает легкую и высококачественную передачу каналов. В данном варианте осуществления изобретения передаваемый сигнал состоит из символов OFDM. Таким образом, возможно увеличить выигрыш от разнесения по путям (path diversity gain) и повысить качество сигнала на принимающей стороне путем использования продолжительных защитных интервалов для каналов многоадресной широковещательной передачи, которые используются для передачи одних и тех же данных с нескольких базовых станций. С другой стороны, эффективность передачи данных (пропускная способность) может быть увеличена благодаря использованию в каналах одноадресной передачи коротких защитных интервалов. Поскольку каналы мультиплексированы с временным разделением, можно непосредственно использовать преимущества, вытекающие из выбора длительности защитных интервалов.
Радиокадр может быть образован из нескольких подкадров, а каналы могут быть мультиплексированы с временным разделением так, что период передачи канала одноадресной передачи и период передачи канала многоадресной широковещательной передачи в рамках одного радиокадра сменяются один или большее количество раз. Например, мультиплексирование с временным разделением может производиться по подкадрам. Смена периодов передачи через отрезки времени, меньшие длительности радиокадра, обеспечивает возможность гибкого изменения структуры кадра, а также сокращения задержки передачи.
В то же время, если системе выделена широкая полоса частот (например, около 20 МГц), существует возможность передачи канала многоадресной широковещательной передачи и канала одноадресной передачи с использованием мультиплексирования с частотным разделением, при этом часть полосы частот выделяется для канала многоадресной широковещательной передачи, а оставшаяся часть полосы частот выделяется для канала одноадресной передачи.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения может быть предусмотрено несколько комбинаций схем модуляции и кодовой скорости каналов. В данном варианте осуществления модуляция данных и канальное кодирование канала многоадресной широковещательной передачи могут быть произведены в соответствии с комбинацией, выбранной в зависимости от типа канала многоадресной широковещательной передачи. В таком случае при увеличении информационной скорости в канале многоадресной широковещательной передачи может быть выбрана комбинация с более высокой информационной скоростью. Данный подход позволяет обеспечить передачу данных с высокой пропускной способностью пользователям с хорошим качеством канала и обеспечить минимальное обслуживание пользователей с низким качеством канала.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения каналы одноадресной передачи могут быть умножены на разные коды скремблирования, предусмотренные по меньшей мере для соответствующих сот, а для перемножения с каналами многоадресной широковещательной передачи может быть использован код скремблирования, общий для нескольких сот. Данный подход обеспечивает возможность корректного комбинирования копий (экземпляров) одного и того же канала многоадресной широковещательной передачи, поступающих из нескольких сот, а также эффективного уменьшения деградации сигналов, вызванной различающимися каналами многоадресной широковещательной передачи и каналами одноадресной передачи.
В данном варианте осуществления изобретения для каналов одноадресной передачи отдельный код скремблирования предусмотрен для каждой соты или сектора, а для каналов многоадресной широковещательной передачи отдельный код скремблирования предусмотрен для каждой области (область состоит из нескольких сот, в которых производится передача одного и того же канала многоадресной широковещательной передачи). Вследствие этого число кодов скремблирования, используемых в системе, или количество их типов возрастает по сравнению с известными системами. Однако, поскольку каналы мультиплексированы с временным разделением, маловероятно, что коды скремблирования для каналов многоадресной широковещательной передачи вызовут интерференцию при различении разных сот или секторов на принимающей стороне, как и маловероятно то, что коды скремблирования для каналов одноадресной передачи вызовут интерференцию при различении разных областей. Таким образом, хотя применение данного подхода приводит к увеличению числа кодов скремблирования, используемых в системе, интерференция, возникающая при различении разных сот или секторов, может быть ограничена уровнем известных технологий, а интерференция, возникающая при различении разных областей, может быть уменьшена.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения информация широковещательной передачи, содержащая по меньшей мере один элемент из следующего перечня: информация, указывающая структуру радиокадра, информация, указывающая комбинацию схемы модуляции и кодовой скорости канала, используемую для канала многоадресной широковещательной передачи, и информация, указывающая код скремблирования, на который умножен канал многоадресной широковещательной передачи, может быть передана посредством широковещательного канала или посредством общего канала данных в качестве управляющей информации L3 (Level 3, третьего уровня). Такой подход исключает потребность в наличии отдельного канала управления, используемого для демодуляции канала многоадресной широковещательной передачи.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения для по меньшей мере одной из передающих антенн базовой станции может быть предусмотрен модуль задержки, предназначенный для задержки времени передачи канала многоадресной широковещательной передачи. Осуществление разнесения задержек делает возможным более надежное достижение выигрыша от разнесения по путям.
Первый вариант осуществления изобретения
Ниже для описания вариантов осуществления настоящего изобретения используется система, в которой в нисходящей линии связи использовано мультиплексирование с ортогональным разделением частот (OFDM). Однако настоящее изобретение также может быть применено в системах, применяющих другие схемы с использованием нескольких несущих.
На фиг.1 представлена блок-схема, иллюстрирующая передающее устройство по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Передающее устройство обычно предусмотрено в составе базовой станции, как в данном варианте осуществления изобретения, но также может быть предусмотрено в устройствах другого вида. Базовая станция содержит модуль 11 обработки MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service, служба многоадресного мультимедийного вещания, MBMS), модуль 12 обработки данных одноадресной передачи, модуль 13 установки MCS (Modulation and Coding Scheme, схема модуляции и кодирования), первый модуль 14 мультиплексирования, модуль 15 (или S/P) последовательно-параллельного преобразования, второй модуль 16 (или MUX) мультиплексирования, модуль 17 (или IFFT) обратного быстрого преобразования Фурье, модуль 18 введения защитных интервалов, модуль 19 цифроаналогового преобразования и модуль 20 установки параметров радиосвязи. Модуль 11 обработки MBMS содержит модуль 111 турбокодирования каналов, модуль 112 модуляции данных и перемежитель 113. Модуль 12 обработки данных одноадресной передачи содержит модуль 121 турбокодирования каналов, модуль 122 модуляции данных и перемежитель 123.
Модуль 11 обработки MBMS производит обработку, связанную с каналами службы многоадресного мультимедийного вещания (MBMS). Канал MBMS содержит мультимедийную информацию, такую как голос, текст, изображения и видеосодержание, передаваемую нескольким заданным или незаданным пользователям.
Модуль 111 кодирования производит канальное кодирование с целью повышения устойчивости каналов MBMS к ошибкам. Для канального кодирования могут быть использованы различные способы, известные в данной области, например, сверточное кодирование или турбокодирование. Кодовая скорость каналов может быть зафиксирована или изменяться в соответствии с запросом от модуля 13 установки MCS, как описано ниже.
Модуль 112 модуляции данных производит модуляцию данных каналов MBMS на основе подходящей схемы модуляции, такой как QPSK (Quadrature Phase Shift Keying, квадратурная фазовая модуляция), 16QAM (16-level Quadrature Amplitude Modulation, шестнадцатиуровневая квадратурная модуляция) или 64QAM (64-level Quadrature Amplitude Modulation). Используемая схема модуляции может быть зафиксирована или изменяться в соответствии с запросом от модуля 13 установки MCS, как описано ниже.
Перемежитель 113 изменяет порядок следования данных в каждом канале MBMS в соответствии с заранее определенной схемой.
Модуль 12 обработки данных одноадресной передачи производит обработку, связанную с каналом одноадресной передачи, предназначенным для передачи заданным пользователям (как правило, одному пользователю).
Модуль 121 кодирования производит канальное кодирование с целью повышения устойчивости каналов одноадресной передачи к ошибкам. Для кодирования каналов могут быть использованы различные способы, известные в данной области, например, сверточное кодирование или турбокодирование. В данном варианте осуществления изобретения к каналам одноадресной передачи применяется адаптивная модуляция и кодирование (Adaptive Modulation and Coding, АМС), и кодовая скорость каналов изменяется адаптивным образом в соответствии с запросом от модуля 13 установки MCS.
Модуль 122 модуляции данных производит модуляцию данных каналов одноадресной передачи на основе подходящей схемы модуляции, такой как QPSK, 16QAM или 64QAM. В данном варианте осуществления изобретения к каналам одноадресной передачи применяют технологию АМС, и схема модуляции изменяется адаптивным образом в соответствии с запросом от модуля 13 установки MCS.
Перемежитель 123 изменяет порядок следования данных в каждом канале одноадресной передачи в соответствии с заранее определенной схемой
Кроме того, для каналов управления предусмотрен модуль обработки, аналогичный модулям 11 и 12 обработки, хотя и не представленный на фиг.1. Однако АМС к каналам управления не применяется.
Модуль 13 установки MCS по мере необходимости предписывает соответствующим модулям обработки изменить комбинации схем модуляции и кодовых скоростей, применяемых к каналам MBMS и каналам одноадресной передачи. Комбинации схем модуляции и кодовых скоростей идентифицируются по выделенным номерам (номерам MCS).
На фиг.2 представлена таблица, в которой приведены примеры комбинаций схем модуляции данных и кодовых скоростей каналов. В примере, приведенном на фиг.2, также указаны относительные информационные скорости и номера MCS назначены комбинациям в порядке возрастания информационных скоростей. При использовании АМС схему модуляции данных или кодовую скорость, или и то и другое, изменяют адаптивным образом в зависимости от качества канала так, чтобы обеспечить требуемое качество сигнала на принимающей стороне. Качество канала может быть определено на основании качества приема (например, по отношению сигнал/шум при приеме) нисходящего пилотного канала. Если предполагается, что мощность передачи с базовой станции постоянна, можно ожидать, что качество канала пользователя 1, находящегося на большом расстоянии от базовой станции, является низким. В этом случае устанавливаются малые значения уровня модуляции и/или кодовой скорости канала, т.е. используется комбинация с небольшим номером MCS. С другой стороны, ожидается, что качество канала пользователя 2, находящегося вблизи базовой станции, будет высоким. Следовательно, в этом случае устанавливаются большие значения уровня модуляции и/или кодовой скорости канала, т.е. используется комбинация с большим номером MCS. Данный подход позволяет обеспечить требуемое качество сигнала для пользователя с низким качеством канала, улучшая надежность, а также поддерживать требуемое качество сигнала и улучшать пропускную способность для пользователя с хорошим качеством канала. При использовании АМС для демодуляции канала необходима такая информация, как схема модуляции, кодовая скорость и количество символов в принимаемом канале. Следовательно, необходимо каким-либо способом сообщать такую информацию принимающей стороне.
Первый модуль 14 мультиплексирования, представленный на фиг.1, производит мультиплексирование с временным разделением канала MBMS и канала одноадресной передачи в одной и той же полосе частот.
Модуль 15 (или S/P) последовательно-параллельного преобразования (S/P) преобразует последовательный поток сигналов в параллельные потоки сигналов. Число параллельных потоков сигналов может быть определено на основании числа поднесущих.
Второй модуль 16 (или MUX) мультиплексирования производит мультиплексирование потоков данных, соответствующих выходному сигналу первого модуля 14 мультиплексирования, с пилотным каналом и/или широковещательным каналом. Мультиплексирование может представлять собой мультиплексирование с временным разделением, мультиплексирование с частотным разделением или их комбинацию.
Модуль 17 (или IFFT) обратного быстрого преобразования Фурье производит обратное быстрое преобразование Фурье входного сигнала и тем самым осуществляет модуляцию сигнала с использованием OFDM.
Модуль 18 введения защитных интервалов формирует передаваемые символы путем присоединения защитных интервалов к модулированным с использованием OFDM символам. Как известно, защитный интервал генерируется путем дублирования набора данных, включающего в себя данные в начале предназначенного к передаче символа, а передаваемый символ формируется путем присоединения такого набора данных к концу символа. В альтернативном варианте защитный интервал может быть сгенерирован путем дублирования набора данных, включающего в себя данные в конце предназначенного к передаче символа, а передаваемый символ может быть сформирован путем присоединения такого набора данных к началу символа.
Модуль 19 (или D/A) цифроаналогового преобразования преобразует цифровой сигнал основной полосы частот в аналоговый сигнал.
Модуль 20 установки параметров радиосвязи устанавливает параметры радиосвязи, используемые для связи. Параметры радиосвязи (группа параметров радиосвязи) включает в себя информацию, определяющую формат модулированных с использованием OFDM символов, а также может содержать информацию, указывающую длительность TGI каждого защитного интервала, длительность каждой из собственно символьных частей, долю защитного интервала в символе, а также интервал Δf поднесущей. Длительность собственно символьной части равна величине, обратной величине интервала поднесущей (1/Δf).
Модуль 20 установки параметров радиосвязи устанавливает надлежащие параметры радиосвязи в соответствии с условиями связи или с запросами от других устройств. Модуль 20 установки параметров радиосвязи может быть выполнен с возможностью выбора группы параметров радиосвязи в зависимости от того, должен ли передаваться канал одноадресной передачи или канал MBMS. Например, модуль 20 установки параметров радиосвязи использует группу параметров радиосвязи, определяющую более короткий защитный интервал, для каналов одноадресной передачи, и группу параметров радиосвязи, определяющую более длинный защитный интервал, для каналов MBMS. Модуль 20 установки параметров радиосвязи может быть выполнен с возможностью вычисления группы надлежащих параметров радиосвязи каждый раз или выбора одной из нескольких групп параметров радиосвязи, сохраненных в памяти, в зависимости от текущих требований.
Канал MBMS, поступающий в модуль обработки MBMS по фиг.1, и канал одноадресной передачи, поступающий в модуль обработки данных одноадресной передачи по фиг.1, кодируются и модулируются с использованием надлежащих схем модуляции и кодовых скоростей, соответствующих заданным номерам MCS, а затем мультиплексируются с временным разделением после проведения их индивидуального перемежения. Мультиплексирование с временным разделением может производиться на различных временных отрезках, таких как радиокадры или подкадры, составляющие каждый радиокадр. На фиг.3А представлена схема, иллюстрирующая мультиплексирование с временным разделением по подкадрам. Длительность подкадра составляет, например, 0,5 мс и может быть равна временному интервалу передачи (TTI). На фиг.3В представлена схема, иллюстрирующая мультиплексирование с временным разделением по радиокадрам, каждый из которых содержит несколько подкадров. Длительность кадра может составлять, например, 10 мс. Вышеприведенные значения использованы исключительно для примера, а мультиплексирование с временным разделением может производиться и на других единицах времени. Проведение мультиплексирования с временным разделением на коротких отрезкам времени, как показано на фиг.3А, обеспечивает возможность тонкой регулировки длительности временного интервала передачи канала MBMS (или канала одноадресной передачи) по мере необходимости, что делает данный вариант предпочтительным с точки зрения сокращения задержки передачи каналов. Данный подход также является предпочтительным с точки зрения сокращения интервала повторной передачи в автоматическом повторном запросе (Automatic Repeat Request, ARQ). С другой стороны, осуществление мультиплексирования с временным разделением на сравнительно длинных отрезках времени, как показано на фиг.3В, обеспечивает возможность последовательной передачи крупных наборов данных.
Каналы, мультиплексированные с временным разделением, также, если нужно, мультиплексируют с пилотным каналом или с широковещательным каналом и производят над ними обратное быстрое преобразование Фурье для модуляции с использованием OFDM. Затем к модулированным символам присоединяются защитные интервалы и осуществляется вывод символов OFDM основной полосы частот. Символы OFDM в основной полосе частот преобразуются в аналоговый сигнал, а аналоговый сигнал передается при помощи передающей антенны (антенн).
В данном варианте осуществления изобретения для передачи осуществляется мультиплексирование с временным разделением канала MBMS и канала одноадресной передачи. Таким образом, принимающее устройство может легко разделить каналы с небольшим уровнем интерференции. Кроме того, поскольку передаваемый сигнал состоит из символов OFDM, существует возможность увеличения выигрыша от разнесения по путям и повышения качества сигналов на принимающей стороне благодаря использованию продолжительных защитных интервалов для каналов MBMS. С другой стороны, существует возможность повышения эффективности передачи данных (пропускной способности) благодаря использованию коротких защитных интервалов для каналов одноадресной передачи. Поскольку каналы MBMS и каналы одноадресной передачи мультиплексированы с временным разделением, можно напрямую использовать преимущества, связанные с выбором длительности защитных интервалов.
В то же время, если системе выделена широкая полоса частот (например, около 20 МГц), часть полосы частот может быть выделена для канала многоадресной широковещательной передачи, а оставшаяся часть полосы частот может быть выделена для канала одноадресной передачи. Это обеспечивает возможность передачи канала многоадресной широковещательной передачи и канала одноадресной передачи с использованием мультиплексирования с частотным разделением.
Второй вариант осуществления изобретения
В вышеописанном варианте осуществления изобретения схему модуляции и кодовую скорость канала одноадресной передачи изменяют адаптивным образом в зависимости от качества канала пользователя с целью повышения пропускной способности при одновременном обеспечении требуемого качества сигнала. Однако, поскольку канал MBMS передают одновременно нескольким пользователям, изменение номера MCS в соответствии с качеством канала одного отдельного пользователя нецелесообразно. Более важной задачей является обеспечение минимального уровня качества сигнала для нескольких пользователей. В то же время предотвращать изменение номера MCS, используемого для канала MBMS, не обязательно, если в это время обеспечивается минимальное качество сигнала.
В соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения для каналов MBMS предусмотрено несколько номеров MCS. Номера MCS могут быть выбраны из номеров MCS, предусмотренных для каналов одноадресной передачи, или же для каналов MBMS могут быть предусмотрены отдельные номера MCS. В данном примере номера с MCS1 по MCS10, представленные на фиг.2, используются для каналов одноадресной передачи, а номера с MCS1 по MCS3 используются для каналов MBMS. Число номеров MCS и комбинации схем модуляции и кодовых скоростей каналов могут быть изменены в соответствии с задачей.
Номер MCS для канала MBMS изменяется или выбирается в зависимости от типа канала MBMS или его применения. Тип канала MBMS представлен, например, скоростью передачи данных или качеством обслуживания (Quality of Service, QoS), заданными такими параметрами, как величина задержки и частота появления ошибок пакетов. Так, номера MCS с высокой информационной скоростью (например, MCS3) используются в приложениях, требующих высокой информационной скорости, например, при передаче большого видеопотока. С другой стороны, номера MCS с низкой информационной скоростью (например, MCS1) используются в приложениях, требующих низкой информационной скорости, например, при передаче простых текстовых данных. Если в приложении, требующем высокой информационной скорости, используется большой номер MCS, то пользователи с хорошим качеством канала могут принимать данные с высокой скоростью, но может оказаться, что пользователи с низким качеством канала будут не в состоянии принять данные без проблем. Однако с точки зрения эффективности передачи информации использование небольшого номера MCS в приложениях, требующих высокой информационной скорости, для обеспечения потребностей пользователей с низким качеством канала, не является предпочтительным вариантом. Во-первых, пользователи с низким качеством канала не могут принимать данные с высокой информационной скоростью. В то же время, даже пользователи с низким качеством канала могут бесперебойно принимать данные, передаваемые с низкой информационной скоростью с использованием небольших номеров MCS. Таким образом, для повышения эффективности передачи информации при условии поддержания минимального уровня обслуживания для многих пользователей предпочтительно использовать разные номера MCS, соответствующие типам конкретных приложений.
Третий вариант осуществления изобретения
В вариантах осуществления настоящего изобретения один и тот же канал MBMS передается через несколько сот. Мобильный терминал (в более общем смысле, любой терминал связи, в т.ч. мобильный терминал или стационарный терминал; мобильный терминал использован здесь в целях иллюстрации) принимает экземпляры одного и того же канала MBMS, поступающие из нескольких сот. Канал MBMS образует несколько входящих волн или путей, в зависимости от длины пути распространения радиосигналов. Характеристики символов OFDM таковы, что если задержка между приходящими волнами не превышает длительности защитного интервала, существует возможность комбинирования («мягкого комбинирования») входящих волн без возникновения межсимвольной интерференции, повышая тем самым качество приема благодаря существованию разнесения по путям. По этой причине длительность защитного интервала для каналов MBMS устанавливается большей, чем длительность защитного интервала для каналов одноадресной передачи.
В то же время, для комбинирования мобильным терминалом поступающих из разных сот входящих волн одного и того же канала MBMS мобильному терминалу необходимо определить, что входящие волны относятся к одному и тому же каналу MBMS. Следовательно, умножение канала MBMS на разные коды скремблирования в соответствующих сотах или секторах, как это происходит в случае каналов одноадресной передачи, неприемлемо.
В соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения канал MBMS передается через несколько сот без умножения на коды скремблирования. Это дает мобильному терминалу, принадлежащему нескольким сотам, возможность корректного комбинирования нескольких входящих волн одного и того же канала MBMS. Данный подход применим в случае, когда область, в которой передается один канал MBMS, изолирована. Однако в случае передачи различных каналов MBMS в сравнительно большой области такой подход может привести к возникновению большой интерференции на границах сот.
Данный недостаток может быть устранен или ослаблен путем обеспечения кода скремблирования для каждой области, в которой передается один и тот же канал MBMS, и путем передачи в такой области канала MBMS, умноженного на один и тот же код скремблирования.
На фиг.4 приведена частичная блок-схема базовой станции, используемой при вышеописанном подходе. Следует иметь в виду, что на фиг.4 в основном представлены компоненты, предназначенные для умножения каналов MBMS на коды скремблирования. Базовая станция содержит модули обработки для передачи каналов соответствующим сотам. На фиг.4 представлены четыре модуля обработки, соответствующие четырем сотам. Каждый из модулей обработки содержит модуль генерирования сигнала OFDM, предназначенный для генерирования сигнала OFDM, модуль расширения спектра, предназначенный для умножения сигнала OFDM на код скремблирования, и модуль передачи. Как показано на фиг.4, для одного и того же канала MBMS используется один и тот же код скремблирования. Сигналы OFDM, соответствующие каналу (A) MBMS, который должен быть передан через соту 1 и соту 2, умножается в соответствующих модулях расширения спектра на один и тот же код CMB1 скремблирования. Сигналы OFDM, соответствующие каналу (В) MBMS, который должен быть передан через соту 3 и соту 4, умножается в соответствующих модулях расширения спектра на один и тот же код СМB2 скремблирования. Как правило, коды СMB1 и СМB2 скремблирования отличаются друг от друга. Модуль выделения кодов скремблирования осуществляет управление кодами скремблирования.
На фиг.5 представлена схема, иллюстрирующая случай, в котором в соответствующих областях используются разные коды скремблирования. На фиг.5 представлены семь сот. Область 1 образована тремя сотами, относящимися к базовым станциям 1, 2 и 3 (BS1, BS2 и BS3), причем в области 1 передается один и тот же канал MBMS. Область 2 образована тремя сотами, относящимися к базовым станциям 11, 12 и 13 (BS11, BS12 и BS13), причем в области 2 передается один и тот же канал MBMS. Каналы MBMS, передаваемые в областях 1 и 2, (как правило) отличаются друг от друга. Каждая из базовых станций 1, 2 и 3 в области 1 передает канал MBMS, умноженный на код CMB1 скремблирования. Каждая из базовых станций 11, 12 и 13 в области 2 передает канал MBMS, умноженный на код СМB2 скремблирования. Коды СMB1 и СMB2 скремблирования отличаются один от другого и могут представлять собой, например, случайные последовательности. Коды CMB1 и СMB2 скремблирования назначены каналам MBMS и предоставляются отдельно от кодов скремблирования для каналов одноадресной передачи.
Поскольку в областях 1 и 2 используются разные коды скремблирования, мобильный терминал, находящийся вблизи границы областей 1 и 2, может различать принимаемые каналы MBMS на основании кодов скремблирования. В этом случае мобильный терминал, находящийся на краю соты, производит мягкое комбинирование принятых каналов MBMS, если край соты не является границей области, или же обрабатывает принятые сигналы путем отбрасывания посторонних каналов MBMS, если край соты является границей области. Такой подход позволяет значительно ограничить снижение качества сигналов, вызванное комбинированием разных каналов MBMS.
В данном варианте осуществления изобретения в каждой соте или секторе предусмотрен код скремблирования для каналов одноадресной передачи, а в каждой области также предусмотрен код скремблирования для каналов MBMS (здесь область состоит из нескольких сот, в которых передается один и тот же канал MBMS). Таким образом, число кодов скремблирования, используемых в системе, или количество их типов возрастает по сравнению с известными системами. Однако, поскольку каналы одноадресной передачи и каналы MBMS мультиплексированы с временным разделением, маловероятно, что коды скремблирования для каналов MBMS вызовут интерференцию при различении разных сот или секторов на принимающей стороне, как и маловероятно то, что коды скремблирования для каналов одноадресной передачи вызовут интерференцию при различении разных областей. Таким образом, хотя применение данного варианта осуществления изобретения приводит к увеличению числа кодов скремблирования, используемых в системе, интерференция, возникающая при различении разных сот или секторов, может быть ограничена уровнем известных технологий, а интерференция, возникающая при различении разных областей, может быть уменьшена.
Четвертый вариант осуществления изобретения
Для корректного приема и демодуляции экземпляров одного и того же канала MBMS, поступающих из нескольких сот, мобильный терминал должен заранее принять управляющую информацию, которая содержит информацию, указывающую структуру радиокадра, информацию (номер MCS), указывающую комбинацию схемы модуляции и кодовой скорости канала, использованную для канала MBMS, и информацию, указывающую код скремблирования, на который был умножен канал MBMS. Информация, указывающая структуру кадра радиосвязи, включает в себя, например, время передачи канала одноадресной передачи, время передачи канала MBMS и интервал передачи. Управляющая информация передается, например, через широковещательный канал.
Широковещательный канал мультиплексируется с другими каналами во втором модуле 16 мультиплексирования, показанном на фиг.1. В альтернативном варианте управляющая информация может быть передана на мобильный терминал в качестве информации плоскости управления (C-plane) через общий канал данных.
Пятый вариант осуществления изобретения
Как описано выше, к каналам одноадресной передачи применяется технология АМС. При использовании АМС для демодуляции канала необходима информация планирования, включающая в себя схему модуляции, кодовую скорость и количество символов в принимаемом канале. Следовательно, необходимо каким-либо способом сообщить информацию планирования мобильному терминалу. Канал управления, содержащий такую информацию планирования, называют каналом управления с передачей сигналов L1/L2 (Level 1/Level 2, уровня 1/уровня 2) и передают через общий канал управления с использованием пакетов, совместно используемых пользователями. С другой стороны, как описано в четвертом варианте осуществления изобретения, управляющую информацию, необходимую для демодуляции канала MBMS, заранее сообщают мобильному терминалу, например, по широковещательному каналу. Следовательно, для демодуляции канала MBMS не требуется отправлять на мобильный терминал канал управления, такой как канал управления с передачей сигналов L1/L2.
Соответственно, как показано в примере, проиллюстрированном на фиг.6, хотя общий канал управления мультиплексирован с соответствующим каналом одноадресной передачи, мультиплексирование общего канала управления во время передачи канала MBMS не требуется.
В альтернативном варианте, пример которого проиллюстрирован на фиг.7, канал MBMS и общий канал управления для нисходящего канала одноадресной передачи, следующего после канала MBMS, могут быть мультиплексированы и переданы одновременно. Более того, как показано в примере, проиллюстрированном на фиг.8А, канал MBMS и общий канал управления для восходящего канала одноадресной передачи также могут быть мультиплексированы и переданы одновременно. В этом случае, как показано на фиг.8В, общий канал управления и канал MBMS могут быть переданы в качестве разных символов в подкадре. Другими словами, общий канал управления и канал MBMS могут быть мультиплексированы с временным разделением по символам, которые меньше, чем подкадры. В примере, проиллюстрированном на фиг.8В, хотя символы одинакового рисунка имеют один тип, их длительность в подкадре для канала одноадресной передачи отличается от их длительности в подкадре для канала MBMS. Это говорит о том, что длительности защитных интервалов канала одноадресной передачи и канала MBMS различны.
Кроме того, помимо пилотного канала для канала MBMS можно использовать опциональный или вспомогательный пилотный канал с целью демодуляции канала управления для канала одноадресной передачи, где канал управления должен передаваться одновременно с каналом MBMS.
В качестве пилотного канала для канала одноадресной передачи может быть использован второй эталонный сигнал.
Шестой вариант осуществления изобретения
В соответствии с шестым вариантом осуществления изобретения при передаче каналов MBMS используется разнесение задержек. На фиг.9 представлена схема, иллюстрирующая передающие антенны базовой станции, используемые в данном варианте осуществления изобретения. В примере, проиллюстрированном на фиг.9, базовая станция оборудована двумя антеннами 1 и 2, причем предусмотрены модули внесения задержек в соответствующих сигнальных путях, ведущих к антеннам 1 и 2. Хотя в данном примере число антенн равно двум, может быть использовано любое количество антенн. Каждый из модулей внесения задержки вносит в соответствующий сигнальный путь заранее определенную или заданную задержку. Для регулировки относительной разности фаз между антеннами один из двух модулей внесения задержки может быть опущен. Однако для быстрой регулировки разности фаз, повышения устойчивости к отказам и увеличения гибкости настройки предпочтительно предусмотреть модуль внесения задержки для каждого из сигнальных путей, ведущих к антеннам 1 и 2.
При помощи одного или обоих модулей внесения задержки вносится задержка между двумя сигнальными путями, и один и тот же сигнал (в частности, канал MBMS) передается с антенн 1 и 2 в разное время. В результате терминал связи принимает по меньшей мере две входящие волны одного и того же сигнала. В условиях распространения сигналов по нескольким путям число входящих волн определяется следующей формулой: (число путей распространения сигналов, наблюдаемых при использовании одной антенны) × (число антенн). Терминал связи производит демодуляцию передаваемого сигнала путем комбинирования нескольких входящих волн одного и того же передаваемого сигнала. Комбинирование нескольких входящих волн позволяет получить выигрыш от разнесения по путям и повысить качество приема по сравнению со случаем использования одного пути распространения сигналов.
Таким образом, качество приема может быть повышено путем передачи одного и того же канала MBMS через несколько сот и мягкого комбинирования нескольких входящих волн канала MBMS от таких сот в терминале связи. В данном варианте осуществления изобретения базовая станция оборудована несколькими антеннами, между антеннами задана задержка (или разность фаз), и осуществлено разнесение задержек в дополнение к разнесению по путям распространения сигналов. Если разнесение задержек не используется, входящие волны канала MBMS из нескольких сот могут быть приняты в некоторых областях по существу одновременно, и выигрыш от разнесения по путям может быть недостаточным. Передача канала MBMS в разное время и прием входящих волн канала MBMS из нескольких сот позволяют увеличить вероятность успешного разделения путей распространения сигналов даже в подобных областях и, тем самым, с большей надежностью достичь выигрыша от разнесения по путям.
Величина задержки, вносимой между антеннами, предпочтительно меньше длительности защитного интервала для канала MBMS. Например, величину задержки между антеннами устанавливают достаточной для различения двух путей распространения сигналов. С другой стороны, длительность, обеспечивающая возможность различения путей, недостаточна для защитного интервала. Вместо этого, предпочтительно, длительность защитного интервала достаточна для получения входящих волн из нескольких сот.
Намеренное введение задержек для достижения разнесения задержек возможно не только между передающими антеннами базовой станции, но и между разными базовыми станциями. Например, как показано на фиг.10, один и тот же канал MBMS может передаваться в разное время с двух базовых станций. В данном примере одна антенна образует три пути распространения сигналов, причем между антеннами каждой из базовых станций установлена задержка тA, а между базовыми станциями установлена задержка тВ. В результате терминал связи принимает сигнал по 12 путям распространения. Если задержка между антеннами каждой из базовых станций не вносится (тА=0), то терминал связи может принимать сигнал лишь по шести путям распространения. Таким образом, внесение задержки между базовыми станциями позволяет повысить надежность получения выигрыша от разнесения путей.
Настоящее изобретение не ограничено описанными конкретными вариантами его осуществления; и варианты и модификации могут быть реализованы без выхода за рамки настоящего изобретения. Хотя настоящее изобретение описано выше посредством различных вариантов его осуществления, такое разделение между вариантами несущественно с точки зрения настоящего изобретения, а различные варианты осуществления изобретения могут быть использованы как по отдельности, так и в комбинации.
Данная заявка испрашивает приоритет по заявке Японии №2006-10497, поданной 18 января 2006 года, содержание которой целиком включено в настоящий документ посредством ссылки.
1. Передающее устройство, выполненное с возможностью генерирования подкадра, содержащего множество символов с мультиплексированием с ортогональным разделением частот (OFDM), и передачи сгенерированного подкадра; при этом передающее устройство дополнительно выполнено с возможностью определения длительности защитного интервала канала одноадресной передачи, используемого для канала одноадресной передачи, и длительности защитного интервала канала многоадресной широковещательной передачи, используемого для канала многоадресной широковещательной передачи, при этом длительность защитного интервала канала многоадресной широковещательной передачи превышает длительность защитного интервала канала одноадресной передачи, и с возможностью присоединения защитных интервалов к символам OFDM в подкадре одним из трех способов: (1) присоединение защитных интервалов с длительностью защитного интервала канала одноадресной передачи ко всем символам OFDM в подкадре; (2) присоединение защитных интервалов с длительностью защитного интервала канала многоадресной широковещательной передачи ко всем символам OFDM в подкадре; и (3) присоединение защитных интервалов с длительностью защитного интервала канала одноадресной передачи к некоторым символам OFDM, присоединение защитных интервалов с длительностью защитного интервала канала многоадресной широковещательной передачи к другим символам OFDM и мультиплексирование с временным разделением символов OFDM, к которым добавлены указанные защитные интервалы различной длительности, в подкадре.
2. Передающее устройство по п.1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью мультиплексирования канала управления, содержащего информацию планирования для канала одноадресной передачи, с символами OFDM, к которым присоединены защитные интервалы с длительностью защитного интервала канала одноадресной передачи, при присоединении защитных интервалов к символам OFDM в подкадре посредством варианта (3).
3. Способ передачи данных, состоящий в том, что генерируют подкадр, содержащий множество символов с мультиплексированием с ортогональным разделением частот (OFDM) и передают сгенерированный подкадр; при этом определяют длительность защитного интервала канала одноадресной передачи, используемого для канала одноадресной передачи, и длительность защитного интервала канала многоадресной широковещательной передачи, используемого для канала многоадресной широковещательной передачи, при этом длительность защитного интервала канала многоадресной широковещательной передачи превышает длительность защитного интервала канала одноадресной передачи, и присоединяют защитные интервалы к символам OFDM в подкадре одним из трех способов: (1) присоединяют защитные интервалы с длительностью защитного интервала канала одноадресной передачи ко всем символам OFDM в подкадре; (2) присоединяют защитные интервалы с длительностью защитного интервала канала многоадресной широковещательной передачи ко всем символам OFDM в подкадре; и (3) присоединяют защитные интервалы с длительностью защитного интервала канала одноадресной передачи к некоторым символам OFDM, присоединяют защитные интервалы с длительностью защитного интервала канала многоадресной широковещательной передачи к другим символам OFDM и мультиплексируют с временным разделением символы OFDM, к которым добавлены указанные защитные интервалы различной длительности, в подкадре.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что канал управления, содержащий информацию планирования для канала одноадресной передачи, мультиплексируют с символами OFDM, к которым присоединены защитные интервалы с длительностью защитного интервала канала одноадресной передачи, при присоединении защитных интервалов к символам OFDM в подкадре посредством варианта (3).
