Способ беспроводной связи (варианты), базовая и мобильная станции

Изобретение относится к беспроводной связи, более конкретно к обратной связи информационного канала, характеризующего беспроводную передачу между базовой станцией и мобильной станцией, и позволяет снизить непроизводительные расходы. Способ включает на базовой станции получение первичного идентификатора, идентифицирующего кластер, связанный с откликом канала, сформированным мобильной станцией, получение дифференциального идентификатора, идентифицирующего элемент отклика канала в кластере, идентифицированного первичным идентификатором, и размещение в кодовой книге предопределенных откликов предопределенного отклика канала, идентифицированных первичным идентификатором и дифференциальным идентификатором. Предопределенные отклики канала в кодовой книге группируются во множество кластеров в соответствии с критерием корреляции, при этом каждый кластер включает множество предопределенных элементов отклика канала. Способ также включает формирование управляющего сигнала для управления передачами к мобильной станции в соответствии с размещенным предопределенным откликом канала. Способ также включает в мобильной станции определение отклика канала, по меньшей мере, на одной несущей частоте, полученной в мобильной станции, и определение местонахождения в кодовой книге предопределенных откликов предопределенного отклика канала, который наиболее близко соответствует определенному отклику канала, инициирование мобильной станции на передачу первичного идентификатора, идентифицирующего кластер, связанный с размещенным предопределенным откликом канала на базовую станцию, и инициирование мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора, идентифицирующего предопределенный элемент отклика канала, размещенный в кластере, идентифицированным первичным идентификатором. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 20 ил.

 

Настоящая заявка подана в пользу предварительной патентной заявки США 61/223,188, зарегистрированный 6 июля 2009 года, которая приведена здесь полностью в качестве ссылки.

Настоящая заявка является продолжением частично предварительной заявки (порядковый номер будет определен), следующей из преобразования по 37 C.F.R. § 1.53 (c) (3) из предварительной патентной заявки США 61/223,188, зарегистрированной 6 июля 2009 года, которая заявляет преимущества предварительной патентной заявки США 61/078,491 зарегистрированный 7 июля 2008 года.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область изобретения

Настоящее изобретение относится, в основном, к беспроводной связи между базовой станцией и мобильной станцией и, более конкретно, к обратной связи информационного канала, характеризующего беспроводную передачу между базовой станцией и мобильной станцией.

2. Описание известного технического уровня

При беспроводной связи между базовой станцией и мобильной станцией по каналу связи производительность системы может быть улучшена, если базовые станции имеют информацию обратной связи, характеризующую канал связи. Например, в системе связи, которая использует многократные антенны, на базовой станции и/или на мобильной станции могут произойти изменения при передаче на каждой антенне в ответ на информацию обратной связи. Соответственно, мобильная станция может выполнить оценку канала из полученных сигналов и может передать информацию о характеристиках канала обратно на базовую станцию. Проблема состоит в том, что для лучшей производительности системы, обратная связь об откликах канала может привести к большим непроизводительным расходам по связи. Поскольку полоса пропускания по восходящей связи между мобильной станцией и базовой станцией ограничена, такая дополнительная передача данных представляет собой излишнюю нагрузку обратной связи. Остается потребность в способах и устройствах, которые снизят такие непроизводительные расходы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с одной целью изобретения оно обеспечивает способ обратной связи информационного канала, характеризующего беспроводную передачу между базовой станцией и мобильной станцией по каналу связи. Способ включает получение первичного идентификатора, идентифицирующего кластер, связанный с реакцией канала, сформированного мобильной станцией, получение дифференциального идентификатора, идентифицирующего элемент отклика канала в пределах кластера, идентифицированного первичным идентификатором, и размещение в кодовой книге предопределенных откликов канала предопределенного отклика канала, идентифицированного первичным идентификатором и дифференциальным идентификатором.

Предопределенные отклики канала в кодовой книге группируются во множество кластеров в соответствии с критерием корреляции каждого кластера, включая множество предопределенных элементов отклика канала. Способ также включает формирование управляющего сигнала для управления передачами к мобильной станции в соответствии с размещенным предопределенным откликом канала.

Получение первичного идентификатора может включать инициирование мобильной станции на передачу первичного идентификатора в течение первого периода времени и получение дифференциального идентификатора может инициировать мобильную станцию на передачу дифференциального идентификатора в течение второго периода времени, при этом второй период времени следует за первым периодом времени.

Инициирование мобильной станции на передачу первичного идентификатора в течение первого периода времени может инициировать мобильную станцию на передачу дифференциального идентификатора в течение множества первых периодов времени, разделенных по времени первым предопределенным временным интервалом.

Инициирование мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора может включать инициирование мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора во множество вторых периодов времени, разделенных по времени вторым предопределенным временным интервалом, при этом второй предопределенный временной интервал меньше, чем первый предопределенный временной интервал.

Инициирование мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора может включать

инициирование мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора в течение множества вторых периодов времени, разделенных по времени предопределенным временным интервалом между последовательными первыми периодами времени.

Инициирование мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора может включать

инициирование мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора, когда дифференциальный идентификатор соответствует критерию передачи.

Кодовая книга может включать N1 кластеров, при этом каждый кластер может включать N2 элементов и инициировать мобильную станцию на передачу первичного идентификатора, и

дифференциальный идентификатор может инициировать мобильную станцию на передачу первичного идентификатора и дифференциального идентификатора, имеющего то же самое число битов.

Способ может включать периодически передачу кодовой книги на мобильную станцию.

Каждый кластер в кодовой книге может быть связан с первичным предопределенным откликом канала, и каждый элемент в кластере может определить соответствующие различия из отклика связанного первичного предопределенного канала.

В соответствии с другой целью изобретения оно обеспечивает способ для передачи информации обратной связи о канале, характеризующей беспроводную передачу между базовой станцией и мобильной станцией по каналу связи. Способ включает определение отклика канала, по меньшей мере, для одной несущей частоты, полученной мобильной станцией, и определение положения в кодовой книге предопределенных откликов предопределенного отклика канала, который наиболее близко соответствует определенному отклику канала. Предопределенные отклики канала в кодовой книге группируются во множество кластеров в соответствии с критерием корреляции, при этом каждый кластер включает множество предопределенных элементов отклика канала. Способ также включает инициирование мобильной станции на передачу первичного идентификатора, идентифицирующего кластер, связанный с размещенным предопределенным откликом канала на базовую станцию и инициирующий мобильную станцию на передачу дифференциального идентификатора, идентифицирующего предопределенный элемент отклика канала, размещенный в кластере, идентифицируемом первичным идентификатором.

Определение может включать определение отклика канала в течение последовательных периодов времени, и определение местоположения может включать для каждого последовательного периода времени определение местоположения предопределенного отклика канала, который может быть самым близким соответствием определенному отклику канала, и инициирование мобильной станции на передачу первичного идентификатора может инициировать мобильную станцию на передачу первичного идентификатора в течение первого периода времени, и инициирование мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора может инициировать мобильную станцию на передачу дифференциального идентификатора в течение второго периода времени, при этом второй период времени следует за первым периодом времени.

Инициирование мобильной станции на передачу первичного идентификатора может включать инициирование мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора в течение множества первых периодов времени, разделенных по времени первым предопределенным временным интервалом.

Инициирование мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора может включать инициирование мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора во множество вторых периодов времени, разделенных по времени вторым предопределенным временным интервалом, при этом второй предопределенный временной интервал меньше первых предопределенных временных интервалов.

Инициирование мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора может включать инициирование мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора в течение множества вторых периодов времени, разделенных по времени предопределенными временными интервалами между последовательными первыми периодами времени.

Инициирование мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора может включать инициирование мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора, когда дифференциальный идентификатор соответствует критерию передачи.

Критерий для передачи дифференциального идентификатора может включать запрос от базовой станции.

Критерий для передачи дифференциального идентификатора может включать определение, сформулированное базовой станцией.

Способ может включать инициирование мобильной станции на передачу нового первичного идентификатора на базовую станцию, когда предопределенный отклик канала, который наиболее близко соответствует определенному отклику канала, не связан с кластером, идентифицированным первичным идентификатором, переданным базовой станции в предыдущем первом периоде времени.

Кодовая книга может включать N1 кластеров, при этом каждый кластер может включать N2 элементов и инициировать мобильную станцию на передачу первичного идентификатора, и дифференциальный идентификатор может включать инициирование мобильной станции на передачу первичного идентификатор и дифференциального идентификатора, имеющего то же самое число битов.

Способ может включать периодическое инициирование мобильной станции на получение кодовой книги от базовой станции.

Каждый кластер может быть связан с предопределенным откликом первичного канала и каждый элемент в кластере может определить соответствующие различия из связанного предопределенным откликом первичного канала.

В соответствии с другой целью изобретения оно обеспечивает устройство для базовой станции. Устройство включает приемник для приема беспроводной передачи от мобильной станции по каналу связи, процессор, связанный с приемником, при этом процессор имеет машиночитаемую среду для хранения кодовой книги с предопределенными откликами канала, объединенными во множество кластеров в соответствии с критерием корреляции. Каждый кластер включает множество предопределенных элементов отклика канала. Процессор функционально сконфигурирован для получения первичного идентификатора, идентифицирующего кластер, связанный с откликом канала, сформированным мобильной станцией, и для получения дифференциального идентификатора, идентифицирующего элемент отклика канала в пределах кластера, идентифицированного первичным идентификатором. Процессор также функционально сконфигурирован для размещения в кодовой книге предопределенного отклика канала, идентифицированного кластером и дифференциальным идентификатором, и для формирования управляющего сигнала для управления передачами к мобильной станции в соответствии с размещенным предопределенным откликом канала.

Процессор может быть функционально сконфигурирован для инициирования мобильной станции на передачу первичного идентификатора в течение первого периода времени и для инициирования мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора в течение второго периода времени, при этом второй период времени следует за первым периодом времени.

Процессор может быть функционально сконфигурирован для инициирования мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора в течение множества первых периодов времени, разделенных по времени первым предопределенным временным интервалом.

Процессор может быть функционально сконфигурирован для инициирования мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора в течение множества вторых периодов времени, разделенных по времени вторым предопределенным временным интервалом, при этом второй предопределенный временной интервал меньше, чем первый предопределенный временной интервал.

Процессор может быть функционально сконфигурирован для инициирования мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора в течение множества вторых периодов времени, разделенных по времени предопределенным временным интервалом между последовательными первыми периодами времени.

Процессор может быть функционально сконфигурирован для инициирования мобильной станции на передачу дифференциального идентификатора, когда дифференциальный идентификатор соответствует критерию передачи.

Кодовая книга может включать N1 кластеров, причем каждый кластер может включать N2 элементов, и процессор может быть функционально сконфигурирован для инициирования мобильной станции на передачу первичного идентификатора и дифференциального идентификатора, имеющий то же самое число битов.

Процессор может быть функционально сконфигурирован для периодической передачи кодовой книги на мобильную станцию.

Каждый кластер в кодовой книге может быть связан с первичным предопределенным откликом канала, и каждый элемент в кластере определяет соответствующие различия из связанного первичного предопределенного отклика канала.

В соответствии с другой целью изобретения оно обеспечивает устройство мобильной станции. Устройство включает приемник для приема беспроводной передачи от базовой станции по каналу связи, процессор, связанный с приемником, при этом процессор имеет

машиночитаемую среду для хранения кодовой книги с предопределенными откликами канала, сгруппированными во множество кластеров в соответствии с критерием корреляции. Каждый кластер включает множество предопределенных элементов отклика канала. Процессор функционально сконфигурирован для определения отклика канала, по меньшей мере, для одной несущей частоты, полученной приемником, и определения местоположения в кодовой книге предопределенного отклика канала, который наиболее близко соответствует определенному отклику канала. Процессор также функционально сконфигурирован для передачи первичного идентификатора, идентифицирующего кластер, связанный с размещенным предопределенным откликом канала на базовой станции, и на передачу дифференциального идентификатора, идентифицирующего расположение предопределенного элемента отклика канала в кластере, идентифицируемого первичным идентификатором.

Процессор может быть функционально сконфигурирован для определения отклика канала в течение последовательных периодов времени и для каждого последовательного периода времени может определять местоположение предопределенного отклика канала, который наиболее близко соответствует определенному отклику канала, и процессор может быть функционально сконфигурирован для передачи первичного идентификатора в течение первого периода времени и для передачи дифференциального идентификатора в течение второго периода времени, при этом второй период времени может следовать за первым периодом времени.

Процессор может быть функционально сконфигурирован для передачи дифференциального идентификатора в течение множества первых периодов времени, разделенных по времени первым предопределенным временным интервалом.

Процессор может быть функционально сконфигурирован для передачи дифференциального идентификатора в течение множества вторых периодов времени, разделенных по времени вторым предопределенным временным интервалом, при этом второй предопределенный временной интервал меньше, чем первый предопределенный временной интервал.

Процессор может быть функционально сконфигурирован для передачи дифференциального идентификатора в течение множества вторых периодов времени, разделенных по времени предопределенным временным интервалом между последовательными первыми периодами времени.

Процессор может быть функционально сконфигурирован для передачи дифференциального идентификатора, когда дифференциальный идентификатор соответствует критерию передачи.

Критерий для передачи дифференциального идентификатора может включать запрос от базовой станции.

Критерий для передачи дифференциального идентификатора может включать определение, сделанное базовой станцией.

Процессор может быть функционально сконфигурирован для передачи новых основных идентификаторов базовой станции, когда предопределенный отклик канала, который является самым близким соответствием определенному отклику канала, не связан с кластером, идентифицированным первичным идентификатором, переданным базовой станции в предыдущем первом периоде времени.

Кодовая книга может включать N1 кластеров, причем каждый кластер может включать N2 элементов и процессор может быть функционально сконфигурирован для передачи первичного идентификатора и дифференциального идентификатора, имеющего то же самое число битов.

Процессор может быть функционально сконфигурирован для периодического получения кодовой книги от базовой станции.

Каждый кластер может быть связан с первичным предопределенным откликом канала, и каждый элемент в кластере может определить соответствующие различия из связанного первичного предопределенного отклика канала.

В соответствии с еще одной целью изобретения оно обеспечивает структуру данных кодовой книги, кодированной на машиночитаемой среде для выдачи характеристики беспроводной передачи между базовой станцией и мобильной станцией по каналу связи. Структура данных включает множество предопределенных откликов канала, сгруппированных во множество кластеров в соответствии с критерием корреляции, причем каждый кластер включает множество предопределенных элементов отклика канала.

Каждый кластер может быть связан с первичным предопределенным откликом канала, и каждый элемент в кластере может определить соответствующие различия из связанного первичного предопределенного отклика канала.

Другие цели и признаки настоящего изобретения станут очевидными для специалистов в данной области при чтении следующего описания определенных примеров воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ

На чертежах, которые иллюстрируют примеры воплощения изобретения, представлены следующие фигуры:

Фигура 1 - блок-схема универсальной сотовой системы связи, в которой могут быть реализованы цели настоящего изобретения;

Фигура 2 - блок-схема базовой станции, изображенной на фигуре 1;

Фигур 3 - блок-схема беспроводного терминала, изображенного на фигуре 1;

Фигура 4 - блок-схема примерной ретрансляционной станции, изображенной на фигуре 1;

Фигура 5 - блок-схема логической схемы примерного передатчика OFDM базовой станции, показанной на фигуре 2;

Фигура 6 - блок-схема логической схемы примерного приемника OFDM беспроводного терминала, показанного на фигуре 3;

Фигура 7 - принципиальная схема сетевой архитектуры, реализованной в сотовой системе связи, показанной на фигуре 1 и соответствующей фигуре 1 из IEEE 802.16m-08/003 r1;

Фигура 8 - принципиальная схема архитектуры ретрансляционной станции, показанной на фигуре 4 и соответствующей фигуре 2 из IEEE 802.16m-08/003r1;

Фигура 9 - схематическое представление эталонной модели сотовой системы связи, показанной на фигуре 1 и соответствующей фигуре 3 документа IEEE 802.16m-08/003r1;

Фигура 10 - схематическое представление структуры протокола в соответствии с IEEE 802.16 м и соответствующее фигуре 4 IEEE 802.16m-08/003r1;

Фигура 11 - блок-схема плоскости обработки данных MS/BS в соответствии с IEEE 802.16 м и соответствующая фигуре 5 документа IEEE 802.16m-08/003r1;

Фигура 12 - блок-схема обработки плоскости управления MS/BS в соответствии с IEEE 802.16 м и соответствующая фигуре 6 документа IEEE 802.16m-08/003r1; и

Фигура 13 - схематическое представление архитектуры основного протокола для поддержки системы с несколькими несущими и соответствующее фигуре 7 документа IEEE 802.16m-08/003r1.

Фигура 14 - представление частотного спектра, переданного антеннами базовой станции, показанной на фигуре 5;

Фигура 15 - табличное представление кодовой книги, используемой на базовой станции, показанной на фигуре 5, и на мобильной станции, показанной на фигуре 6;

Фигура 16 - процесс, выполняемый процессором мобильной станции, показанной на фигуре 6 для получения обратной связи отклика канала;

Фигура 17 - процесс, выполняемый процессором базовой станции, показанной на фигуре 5 для получения обратной связи отклика канала от мобильной станции, показанной на фигуре 6;

Фигура 18 - схематическое представление передачи между базовой станцией, показанной на фигуре 5, и первой и второй мобильными станциями, таких как станция, показанная на фигуре 6;

Фигура 19 - табличное представление альтернативного примера воплощения кодовой книги, используемой на базовой станции, показанной на фигуре 5, и на мобильной станция, показанной на фигуре 6;

Фигура 20 - процесс, выполняемый процессором мобильной станции, показанной на фигуре 6 для выполнения обратной связи отклика канала на базовую станцию, показанную на фигуре 5.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

КРАТКИЙ ОБЗОР БЕСПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ

На фигуре 1 показан центр управления базовой станцией (BSC) 10, который управляет беспроводной связью в пределах множества ячеек 12, которые обслуживаются соответствующими базовыми станциями (BS) 14. В некоторых конфигурациях каждая ячейка дополнительно делится на множество секторов или зон 13 (не показаны). В основном, каждая базовая станция 14 облегчает связь с мобильными станциями (MS), используя схему цифровой модуляции при ортогональном частотном уплотнении каналов (OFDM) и/или беспроводные терминалы 16, которые в пределах ячейки 12 связаны с соответствующей базовой станцией 14.

Перемещение мобильных станций 16 относительно базовых станций 14 приводит к существенным изменениям условий работы канала. Как показано на чертеже, базовые станции 14 и мобильные станции 16 могут включать многократные антенны, чтобы обеспечить пространственное разнесение при связи. В некоторых конфигурациях ретрансляционные станции 15 могут облегчить связь между базовыми станциями 14 и мобильными станциями 16. Мобильные станции 16 могут быть перенаправлены от любой из ячеек 12 к другой ячейке 12 сектора или зоны 13 (не показаны), к базовой станции 14 или к ретрансляционной станции 15. В некоторых конфигурациях базовые станции 14 связаны друг с другом и с другой сетью (такой как базовая сеть или Интернет (не показаны) по транспортной сети связи И. В некоторых конфигурациях центр управления базовой станцией 10 не используется.

Базовая станция

На фигуре 2 приведен пример базовой станции 14. Базовая станция 14, как правило, включает систему управления 20, процессор группового сигнала 22, передатчик 24, приемник 26, многократные передающие антенны 28 и сетевой интерфейс 30. Приемник 26 получает радиочастотные сигналы, переносящие информацию от одной или нескольких удаленных передатчиков мобильных станций 16 (показаны на фигуре 3), и ретрансляционные станции 15 (показаны на фигуре 4). Малошумящий усилитель и фильтр (не показаны) могут быть использованы для усиления сигнала и удаления широкополосных помех из полученного сигнала для его последующей обработки. Схема преобразования с понижением частоты и схема оцифровки (не показаны) затем преобразуют полученный отфильтрованный сигнал с понижением частоты до сигнала промежуточной или групповой частоты, который затем оцифровывается в один или несколько цифровых потоков.

Групповой процессор 22 обрабатывает оцифрованные потоки, чтобы извлечь информационные биты или биты данных, переданные в принятом сигнале. Эта обработка обычно включает операции демодуляции, декодирования и исправления ошибок. Групповой процессор 22 обычно реализуется в виде одного или нескольких процессоров цифровых сигналов (DSP) или специализированных интегральных схем (ASIC). Затем информация передается через беспроводную сеть и сетевой интерфейс 30 или передается на другую мобильную станцию 16, обслуживаемую базовой станцией 14, либо прямо, либо с помощью одной из ретрансляционных станций 15.

Чтобы выполнить функции передачи, групповой процессор 22 получает оцифрованные данные, которые могут представлять собой речь, данные или управляющую информацию, от сетевого интерфейса 30 под управлением системы управления 20, и формирует кодированные данные для передачи. Кодированные данные поступают на передатчик 24, где они модулируются одним или несколькими сигналами несущей, имеющими требуемую частоту или частоты передачи. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированные сигналы несущей до уровня, подходящего для передачи, и передает модулированные сигналы несущей передающим антеннам 28 через соответствующую цепь (не показана). Модуляция и обработка сигналов описываются ниже более подробно.

Мобильная станция

На фигуре 3 представлен пример мобильной станции 16. Так же как и базовая станция 14, мобильная станция 16 включает систему управления 32, групповой процессор 34, передатчик 36, приемник 38, многократные приемные антенны 40 и пользовательский интерфейс 42. Приемник 38 получает радиочастотные сигналы, переносящие информацию от одного или несколько базовых станций 14 и от ретрансляционных станций 15. Малошумящий усилитель и фильтр (не показаны) могут использоваться для усиления сигнала и удаления широкополосных помех из сигнала для его последующей обработки. Схема преобразования с понижением частоты и оцифровки (не показана) затем преобразует полученный отфильтрованный сигнал с понижением частоты в сигнал промежуточной или групповой частоты, который затем оцифровывается в один или несколько цифровых потоков.

Групповой процессор 34 обрабатывает оцифрованные потоки, чтобы извлечь информационные биты или биты данных, переданные в сигнале. Эта обработка обычно включает операции демодуляции, декодирования и исправления ошибок. Групповой процессор 34 обычно реализуется в одном или нескольких процессорах цифровых сигналов (DSP) и в специализированных интегральных схемах (ASIC).

При передаче групповой процессор 34 получает оцифрованные данные, которые могут представлять собой речь, видео, данные или управляющую информацию, из системы управления 32 в кодированном виде. Кодированные данные поступают к передатчику 136, который используется модулятором для модулирования одного или нескольких сигналов несущей в требуемую частоту или частоты передачи. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированные сигналы несущей до уровня, подходящего для передачи, и передает модулированный сигнал несущей антеннам 130 через согласующую цепь (не показана). Как известно специалистам в данной области, могут использоваться различные способы модуляции и обработки для передачи сигнала между мобильными станциями 16 и базовыми станциями 14 непосредственно или через ретрансляционные станции 15.

Модуляция OFDM

При модуляции OFDM полоса передачи делится на множество ортогональных несущих. Каждая несущая модулируется в соответствии с передаваемыми цифровыми данными. Поскольку OFDM делит полосу передачи на множество несущих, полоса пропускания на одну несущую уменьшается и время модуляции на несущую увеличивается. Поскольку множество несущих передается параллельно, скорость передачи цифровых данных или символов на любой данной несущей ниже, чем когда используется одиночная несущая.

Модуляция OFDM включает использование быстрого обратного преобразования Фурье (IFFT) передаваемой информации. При демодуляции на принятом сигнале выполняется быстрое преобразование Фурье (FFT), чтобы восстановить переданную информацию. Практически, IFFT и FFT обеспечиваются цифровой обработкой сигналов, включающей обратное дискретное преобразование Фурье (IDFT) и дискретное преобразование Фурье (DFT), соответственно. Таким образом, типичный признак модуляции OFDM заключается в том, что ортогональные несущие формируются для многократных полос в пределах канала передачи. Модулируемые сигналы являются цифровыми сигналами, имеющими относительно низкую скорость передачи и способными к пребыванию в пределах их соответствующих полос. Отдельные несущие не модулируются непосредственно цифровыми сигналами. Вместо этого все несущие модулируются сразу обработкой IFFT.

При работе OFDM предпочтительно используется, по меньшей мере, для передачи сигналов по нисходящей линии связи от базовых станций 14 к мобильным станциям 16. Каждая из базовых станций 14 имеет n передающих антенн 28 (n>=1), и каждая из мобильных станций 16 имеет m приемных антенн 40 (m>=1). Отметим, что соответствующие антенны могут использоваться для приема и передачи с помощью соответствующих дуплексеров или переключателей и называются так только для ясности изложения.

Когда используются ретрансляционные станции 15, OFDM предпочтительно используется для передачи сигналов по нисходящей линии связи от базовых станций 14 к ретрансляционным станциям и от ретрансляционных станций к мобильным станциям 16.

Ретрансляционная станция

На фигуре 4 показана примерная ретрансляционная станция 15. Аналогично базовым станциям 14 и мобильным станциям 16 ретрансляционная станция 15 имеет систему управления 132, групповой процессор 134, передатчик 136, приемник 138, многократные антенны 130 и ретранслятор 142. Ретранслятор 142 позволяет ретрансляционной станции 15 установить связь между одной из базовых станций 14 и одной из мобильных станций 16. Приемник 138 получает радиочастотные сигналы, переносящие информацию от одной или нескольких базовых станций 14 и мобильных станций 16. Малошумящий усилитель и фильтр (не показаны) могут быть использованы для усиления сигнала и удаления широкополосной помехи из сигнала, предназначенного для последующей обработки. Схема преобразования с понижением частоты и оцифровки (не показана) преобразуют полученный отфильтрованный сигнал с понижением частоты до сигнала промежуточной или групповой частоты, и указанный сигнал затем оцифровывается в один или несколько цифровых потоков.

Групповой процессор 134 обрабатывает цифровые потоки, чтобы извлечь информационные биты или биты данных, переданные в сигнале. Эта обработка обычно включает операции демодуляции, декодирования и исправления ошибок. Групповой процессор 134 обычно реализуется в одном или нескольких процессорах цифровых сигналов (DSP) и специализированных интегральных схемах (ASIC).

Для передачи групповой процессор 134 получает оцифрованные данные, которые могут представлять собой речь, видео, данные или управляющую информацию, от системы управления 132 и кодирует эти данные для передачи. Кодированные данные выводятся к передатчику 136, где они используется модулятором, чтобы модулировать один или несколько сигналов несущей на желательной частоте или частотах передачи. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированные сигналы несущей до уровня, подходящего для передачи, и передает модулированный сигнал несущей антеннам 130 через согласующую цепь (не показана). Как известно специалистам в данной области, могут использоваться различные способы модуляции и обработки для передачи сигнала между мобильными станциями 16 и базовыми станциями 14, прямо или косвенно через ретрансляционные станции 15, как описано выше.

На фигуре 5 представлена логическая архитектура передачи OFDM, описание которой приводится ниже. Как показано на фигуре 1, первоначально центр управления базовой станцией 10 посылает данные, которые будут переданы различными мобильными станциями 16 на базовые станции 14, либо прямо, либо с помощью одной из ретрансляционных станций 15. Базовые станции 14 могут использовать индикаторы качества канала (CQI), связанные с мобильными станциями 16, чтобы запланировать данные для передачи и выбрать соответствующие кодирование и модуляцию для передачи запланированных данных. Например, в соответствии с одним примером воплощения изобретения используется знание зарегистрированных пользователей и их геометрии или отношения сигнал-шум (SNR), чтобы выделить схему модуляции и кодирования (MCS) для данного кадра OFDM. Индикаторы CQI могут быть обеспечены непосредственно мобильными станциями 16 или могут быть определены базовыми станциями 14 на основе информации, предоставленной мобильными станциями. В любом случае, CQI для каждой из мобильных станций 16 является функцией степени, до которой амплитуда канала (или отклик) изменяется в диапазоне частот OFDM.

Передача запланированных данных на мобильную станцию

На фигурах 1 и 5 запланированные данные 44 представляют собой поток битов, и этот поток скремблирован способом, уменьшающим отношение пикового значения мощности к среднему, связанное с данными, используя логику скремблирования данных 46. Контроль циклическим избыточным кодом (CRC) для скремблированных данных определяется и добавляется к скремблированным данным, используя логику добавления CRC 48. После этого выполняется кодирование канала, используя кодер канала 50, чтобы эффективно добавить избыточность к данным и облегчить восстановление и исправление ошибок на мобильных станциях 16. Кодирование канала для конкретной мобильной станции 16 выполняется на основе CQI, связанного с определенной мобильной станцией. В некоторых реализациях кодер канала 50 использует известные способы турбокодирования. Кодированные данные затем обрабатываются логикой согласования уровня 52, чтобы компенсировать расширение данных, связанное с кодированием.

Логика чередования битов 54 систематически переупорядочивает биты в закодированных данных, чтобы минимизировать потерю последовательных битов данных. Переупорядоченные биты данных систематически отображаются в соответствующие символы в зависимости от выбранной модуляции основной полосы частот логикой отображения 56. Предпочтительно, используется квадратурная амплитудная модуляция (QAM) или квадратурная фазовая модуляция (QPSK). Степень модуляции выбирается на основе CQI, связанного с определенной мобильной станцией, как обсуждено выше со ссылкой на фигуры 14-20. Символы могут систематически переупорядочиваться, используя символ логику чередования 58, чтобы дополнительно поддержать целостность переданного сигнала при периодической потере данных, вызванной частотным замиранием.

На данном этапе группы битов были преобразованы в символы, представляющие местоположение в амплитудной и фазовой совокупности. Когда требуется пространственное разнесение, блоки символов обрабатываются пространственно-временным блочным кодом (STC) логического кодера 60, который изменяет символы способом, делающим переданные сигналы более стойкими к помехам и легче декодируемыми на мобильных станциях 16. Логический кодер STC 60 обработает входящие символы и обеспечивает n выходов, соответствующих числу передающих антенн 28 базовой станции 14. Система управления 20 и/или групповой процессор 22, описанный выше со ссылкой на фигуру 5, обеспечивают управляющий сигнал отображения для управления кодером STC. Предположим, что на данном этапе символы для n выходов являются репрезентативными для данных, которые будут переданы и могут быть восстановлены мобильными станциями 16.

Для настоящего примера предположим, что базовая станция (14 на фигуре 1) имеет две передающие антенны 28 (n=2) и логический кодер STC 60, обеспечивающий два выходных потока символов. Каждый из выходных потоков символов передается по соответствующему выходному тракту 61, 63, которые показаны отдельно для простоты понимания. Специалисты в данной области понимают, что для такой обработки цифровых сигналов можно использовать один или несколько процессоров. В каждом выходном пути процессор 62 IFFT будет работать на символах, обеспеченных для этой цели, чтобы выполнить преобразование Фурье. Выход процессора IFFT 62 обеспечивает символы во временном интервале. Символы во временном интервале, также известные как символы OFDM, группируются в кадры, назначая префикс префиксной функцией вставки 64. Результирующий кадр преобразуется в цифровой области в промежуточную частоту и преобразуется в аналоговый сигнал с соответствующим цифровым преобразованием с повышением частоты (DUC) и цифроаналоговую схему преобразования (D/A) 66. Полученные аналоговые сигналы от каждого выходного пути затем одновременно модулируются на требуемой радиочастоте (РЧ), усиливаются и передаются через схему РЧ 68 и передающие антенны 28 на одну из мобильных станций 16.

На фигуре 14 представлен примерный частотный спектр, переданный антеннами 28 и 29 и обозначенный в целом позицией 200. Спектр 200 включает множество расположенных с интервалами поднесущих, включая множество несущих данных 202. Отметим что, спектр 200 также включает множество пилот-сигналов 204, рассеянных среди поднесущих. Пилот-сигналы 204, в основном, имеют предопределенный шаблон по времени и частоте, которая известна одной из мобильных станций, намеченных для передачи. При передаче OFDM пилот-сигнал в основном включает пилот-символ. Мобильные станции 16, которые подробно обсуждаются ниже, будут использовать пилот-сигналы для оценки канала.

Прием сигналов на мобильной станции

Обратимся теперь к фигуре 6, иллюстрирующей прием сигналов, переданных одной из мобильных станций 16 прямо от одной из базовых станций (14 на фигуре 1) или с помощью одной из ретрансляционных станций (15 на фигуре 1). По прибытии переданных сигналов на каждую из приемных антенн 40 одной из мобильных станций 16 эти сигналы демодулируются и усиливаются соответствующей схемой РЧ 70. Для ясности, подробно описывается только один из этих двух путей получен6ия сигналов.

Аналого-цифровой преобразователь и схема преобразования с понижением частоты (A/D) 72 оцифровывает и преобразует аналоговый сигнал с понижением частоты для последующей цифровой обработки. Результирующий оцифрованный сигнал может использоваться автоматической схемой управления усилением (AGC) 74, чтобы управлять усилением усилителей в схеме РЧ 70 на основе полученного уровня сигнала.

Первоначально оцифрованный сигнал обеспечивается для логики синхронизации 76, выполняющей функцию грубой синхронизации 78, для буферизации нескольких символов OFDM и вычисления автокорреляции между двумя последовательными символами OFDM. Полученный указатель времени, соответствующий максимуму результата корреляции, определяет окно поиска точной синхронизации, которое используется функцией точной синхронизации 80 для определения стартовой позиции кадров на основе заголовков. Выход функции точной синхронизации 80 облегчает сбор кадров логикой цикловой синхронизации 84. Надлежащая цикловая синхронизация важна для того, чтобы последующая обработка FFT обеспечивала точное преобразование от временного интервала до частотной области. Алгоритм точной синхронизации основан на корреляции между полученными пилот-сигналами, переносимыми заголовками, и местной копией известных плотных данных. После цикловой синхронизации префикс символа OFDM удаляется логикой удаления префикса 86 и результирующие выборки передаются функции сдвига/исправления частоты 88, которая компенсирует системный сдвиг частоты, вызванный рассогласованием гетеродинов передатчика и приемника. Предпочтительно, логика синхронизации 76 включает функцию оценки сдвига частоты и времени 82, которая использует заголовки для оценки сдвига частоты и сдвига времени в переданном сигнале и обеспечивает эти оценки для функции сдвига/коррекции частоты 88, чтобы должным образом обработать символы OFDM.

На данном этапе символы OFDM во временном интервале готовы к преобразованию в частотной области функцией обработки FFT 90. Результатом является ряд символов частотной области, которые передаются функции обработки 92. Функция обработки 92 извлекает рассеянные пилот-сигналы, используя функцию 94 для извлечения рассеянных пилот-сигналов, определяет оценку канала на основе извлеченных пилот-сигналов, используя функцию оценки канала 96, и обеспечивает отклик канала для всех поднесущих, используя функцию реконструкции канала 98. В одном примере воплощения оценка канала включает использование информации в пилот-сигнале для формирования функции передачи для канала передачи между базовой станцией 14 и мобильной станцией 16. Функция оценки канала 96 может обеспечить матрицу величин, определяющих отклик канала. Как показано на фигуре 14, пилот-сигнал 204, в основном, является множеством пилот-символов, которые рассеяны среди символов данных везде по поднесущим OFDM по времени и частоте, и облегчает определение отклика канала для каждой из поднесущих.

Пример воплощения мобильной станции, показанный на фигуре 6, также включает функцию импульсного отклика канала 122, который облегчает оценку отношения сигнал-шум сигнала (SINR), используя принятый сигнал и SINR. В этом примере воплощения функция 120 индикатора качества канала (CQI) обеспечивает качественную индикацию канала, которая включает SINR, определенный функцией CIR 122, и также может включать индикатор силы сигнала, полученного приемником (RSSI).

Далее на фигуре 6 логика обработки сравнивает полученные опорные символы с опорными символами, которые ожидаются в определенных поднесущих в определенное время, для определения отклика канала для поднесущих, в которых были переданы пилот-сигналы. Результаты интерполируются, чтобы оценить отклик канала для большинства, если не для всех, остающихся поднесущих, для которых не были обеспечены опорные символы. Фактические и интерполированные отклики канала используются для оценки полного отклика канала, который включает отклики канала для большинства, если не всех, поднесущих в канале OFDM. Обратная связь отклика канала на базовую станцию 14 описывается ниже более подробно.

Символы частотной области и информация о реконструкции канала, которые получены из откликов канала для каждого приемного тракта, передаются в декодер STC 100, который обеспечивает декодирование STC на обоих приемных трактах, чтобы восстановить переданные символы. Информация о реконструкции канала обеспечивает информацию о коррекции декодеру STC 100, достаточную, чтобы удалить эффекты канала передачи при обработке соответствующих символов частотной области.

Восстановленные символы перемещаются назад в определенном порядке, используя логику 102 дечередования символа, который соответствует логике 58 чередования символа передатчика. Дечередующиеся символы затем демодулируются или передаются в соответствующий поток битов, используя логику рассогласования 104. Биты затем дечередуются, используя логику дечередования 106, которая соответствует логике 54 чередования битов архитектуры передатчика. Дечередующиеся биты затем обрабатываются логикой рассогласования уровня 108 и передаются логике декодера канала ПО, чтобы восстановить первоначально скремблированные данные и контрольную сумму CRC. Соответственно, логика CRC 112 удаляет контрольную сумму CRC, проверяет скремблированные данные обычным образом и передает их логике дескремблирования 114 для дескремблирования, используя известный код дескремблирования базовой станции, чтобы получить первоначально переданные данные как данные 116.

На фигуре 6 параллельно с восстановлением данных 116, идентификатор CQI или, по меньшей мере, информация, достаточная для создания CQI в каждой из базовых станций 14, определяется и передается на каждую из базовых станций. Как отмечено выше, CQI может быть функцией отношения несущей к помехе (CR), так же как степенью, до которой отклик канала изменяется через различные поднесущие в частотном диапазоне OFDM. Для этого примера воплощения усиление канала для каждой поднесущей в частотном диапазоне OFDM, используемом для передачи информации, сравнивается относительно друг друга для определения степени, до которой усиление канала изменяется в частотном диапазоне OFDM. Хотя известно много способов измерения степени изменения, любой способ должен вычислить стандартное отклонение усиления канала для каждой поднесущей по всему диапазону частот OFDM, используемому для передачи данных.

В некоторых примерах воплощения ретрансляционные станции могут работать с разделением времени, используя только один приемопередатчик, или альтернативно иметь несколько приемопередатчиков.

В примерах воплощения, показанных на фигурах 5 и 6, мобильная станция 16 передает сигналы, используя многократные антенны (28, 29), и принимает переданные сигналы, используя многократные антенны, что, в основном, упоминается как система с многократным входом и многократным выходом (MIMO). В других примерах воплощения мобильная станция 16 может иметь только одну антенну (система передачи с многократным входом - одиночным выходом (MISO)) или базовая станция и/или мобильная станция может использовать больше двух антенн для передачи и приема сигналов.

Обратная связь отклика канала

При беспроводной связи между базовой станцией 14 и мобильной станцией 16 знание отклика канала на базовой станции облегчает изменения при кодировании символов, чтобы сделать переданные сигналы более стойкими к помехам и легче декодируемыми на мобильной станции. В примере воплощения базовой станции, показанной на фигуре 5, многократные антенны, используемые базовой станцией 14 для передачи на мобильную станцию 16, облегчают передачу пространственно разнесенных сигналов. Изменения в пространственном разнесении переданных сигналов могут быть выполнены базовой станцией 14 в ответ на сигналы обратной связи от мобильной станции 16. Это, в основном, упоминается как обратная связь (CL) MIMO. Такие изменения 30 в пространственном разнесении могут быть переданы в логике кодера STC 60 в управляющем сигнале, сформированном системой управления и программной логикой 22. В одном примере воплощения используется матрица предкодирования для изменения пространственного разнесения переданных сигналов, изменяя пространственно-временное кодирование символов, которые будут переданы антеннами 28 и 29 базовой станции 14. Управление преобразованием, выполняемое групповым процессором 22, может включать индикатор предкодирования матрицы (PMI), который идентифицирует матрицу предкодирования, которая будет использоваться логикой кодера STC 60 для передающих антенн 28 и 29.

На фигуре 6 отклик канала, созданный функций оценки канала 96 мобильной станции 16, как правило, требует много битов для представления и обратной связи по каждому отклику канала и, таким образом, связан с вероятными непроизводительными расходами при передаче. Чтобы уменьшить непроизводительные расходы при передаче, отклик канала, созданный функцией оценки канала 96 для определенного набора поднесущих или пилот-сигналов, может сравниваться с множеством предопределенных откликов канала в таблице для выбора предопределенного отклика канала, который наиболее близко соответствует отклику канала. Такая таблица, в основном, упоминается как кодовая книга, и процесс выбора отклика может упоминаться как квантование, поскольку определенный отклик канала квантуется к предопределенному отклику канала. В основном, кодовая книга может быть предусмотрена при нисходящей передаче данных от базовой станции 14 к мобильной станции 16 и, соответственно, кодовая книга, используемая на базовой станции, соответствовала бы кодовой книге, используемой на мобильной станции, облегчая, таким образом, обратную связь идентификатора для идентификации выбранного квантованного отклика канала. Альтернативно, кодовая книга может быть стандартизирована и храниться на мобильной станции 16 с момента ее изготовления. Базовая станция 14 может затем просмотреть локально сохраненную кодовую книгу, чтобы найти предопределенный отклик канала, который соответствует полученному идентификатору. Как пример, кодовая книга, имеющая 16 откликов канала, может быть представлена 4-разрядным идентификатором, определяющим расположение предопределенного отклика канала в кодовой книге. Идентификатор, в основном, упоминается как кодовое слово и передается групповому процессору 34 и системе управления 32 мобильной станцией 16, которая кодирует кодовое слово для передачи передатчиком 36 на базовую станцию 14, как часть восходящей передачи данных.

На фигуре 5 приемник базовой станции 26 базовой станции 14 затем получает переданные данные, включая кодовое слово, и система управления извлекает кодовое слово и формирует любые необходимые изменения в управляющем сигнале преобразования, предусмотренном для логики кодера STC 60 для управления последующих передач к мобильной станции по этим антеннам 28 и 29.

Чтобы повысить производительность, кодовой книге может потребоваться большое количество предопределенных откликов канала для уменьшения ошибки квантования при определении положения самого близкого соответствия между откликом канала, созданным функцией оценки канала 96, и предопределенными откликами канала в кодовой книге. Однако большой размер кодовой книги увеличивает число битов, требуемых для передачи кодового слова. Например, кодовая книга, имеющая 64 предопределенных откликов канала, потребовала бы 6 битов для передачи кодового слова. Такие передачи кодового слова могут быть выполнены в равных интервалах и могут закончиться занятием существенной части полосы пропускания восходящего канала.

На фигуре 15 кодовая книга в соответствии с одним примером воплощения изобретения показана в табличном виде позицией 250. Кодовая книга 250 включает множество предопределенных откликов канала 252 (CR1-CR16). Предопределенные отклики канала 252 в кодовой книге группируются во множество кластеров 254-260 в соответствии с критерием корреляции. В показанном примере воплощения первый кластер 254 включает элементы CR1-CR4 отклика канала, второй кластер 256 включает элементы CR5-CR9 отклика канала, третий кластер 258 включает элементы CR9-CR12 отклика канала и четвертый кластер 260 включает элементы CR13-CR16 отклика канала.

В одном примере воплощения элементы отклика канала, помещенные в один из кластеров 254-260, совместно используют общий или основной признак, или первичный PMI. Первичный PMI может обеспечить индикацию первичного компонента прекодирующей матрицы для элементов кластера и элементов отклика канала в каждом из кластеров 254-260, определяя отклонения от первичного PMI. Соответственно, элементы CR1-CR16 отклика канала могут определить отличия от первичного устройства PMI, называемого дифференциальным PMI. Группировка дифференциальных PMI в кластерах 254-260 под соответствующим первичным PMI облегчает передачу только элемента отклика канала, определяющего дифференциальный PMI, когда имеются небольшие изменения в канале передачи, поскольку первичный PMI все еще покрывает отклик канала.

На фигуре 6 система управления мобильной станции 32 включает процессор 33, который выполняет функции вышеописанной мобильной станции и в соответствии с одним примером воплощения изобретения выполняет определенные дополнительные функции обратной связи для информационного канала, характеризующие передачу данных между базовой станцией 14 и мобильной станцией 16.

На фигуре 16, в соответствии с одним примером воплощения изобретения, процесс, выполняемый процессором 33 мобильной станции, такой как мобильная станция 16, обозначен на блок-схеме общей позицией 300. Блоки на схеме, в основном, представляют коды, которые могут быть считаны из машиночитаемой среды компьютером и сохранены в памяти программы, для направления процессора 33 на выполнение различных функций, относящихся к обратной связи отклика канала. Фактический код, реализуемый каждым блоком, может быть записан на любом подходящем программном языке.

Процесс 300 начинается в блоке 302, который направляет процессор 33 на привлечение функции оценки канала 96 (показана на фигуре 6), чтобы определить отклик канала для несущей частоты, полученной при беспроводной передаче от базовой станции 14. В основном для передачи OFDM может быть получено множество поднесущих, и отклик канала может быть определен только для одного или нескольких пилот-сигналов во множестве поднесущих.

Блок 304 затем направляет процессор 33 на определение местоположения предопределенного отклика канала в кодовой книге 250 (показано на фигуре 15), который наиболее близко соответствует определенному отклику канала. Блок 306 затем направляет процессор 33 на инициирование мобильной станции 16 на передачу первичного идентификатора, идентифицирующего кластер, связанный с предопределенным размещенным откликом канала, на базовую станцию 14. Например, если предопределенным откликом канала самого близкого соответствия является CR7, первичный идентификатор может быть "1" или цифрой "01" (2 бита). Блок 308 затем направляет процессор 33 на инициирование мобильной станции 16 на передачу дифференциального идентификатора, идентифицирующего элемент кластера, связанного с предопределенным откликом канала в кодовой книге. В вышеупомянутом примере для CR7 базовая станция 14 передала бы "2" или двоичное значение "10" (2 бита).

В основном, первичный идентификатор и дифференциальный идентификатор будут переданы обратно на базовую станцию 14 вместе с другими данными, такими как речь, данные или управляющая информация. Такая передача первичного идентификатора и дифференциального идентификатора может быть запланирована базовой станцией 14, передающей управляющую информацию мобильной станции 16, чтобы облегчить планирование передачи.

На фигуре 5 система управления базовой станции включает процессор 21, который выполняет вышеописанные функции базовой станции и, в соответствии с одним примером воплощения изобретения, выполняет определенные дополнительные функции для планирования и получения отклика канала обратной связи информации, характеризующей передачу между базовой станцией 14 и мобильной станцией 16.

На фигуре 17 в соответствии с одним примером воплощения изобретения процесс, выполняемый процессором 21 базовой станции 14, показан как блок-схема, в основном, в виде позиции 320. Блоки в блок-схеме, в основном, представляют коды, которые могут быть считаны из машиночитаемой среды компьютером и сохранены в памяти программы, для того чтобы направить процессор 21 на выполнение различных функций, относящихся к получению обратной связи отклика канала от мобильной станции 16. Фактический код для реализации каждого блока может быть записан на любом подходящем программном языке.

Процесс 320 начинается в блоке 322, который направляет процессор 21 на получение первичного идентификатора, идентифицирующего кластер, связанный с откликом канала, сформированным мобильной станцией. Блок 324 затем направляет процессор 21 на получение дифференциального идентификатора, идентифицирующего элементы отклика канала в кластере, идентифицированном первичным идентификатором. Затем процесс продолжается в блоке 326, который направляет процессор 21 на определение местоположения предопределенного отклика канала, идентифицированного первичным идентификатором и дифференциальным идентификатором в кодовой книге. Блок 328 затем направляет процессор 21 на формирование управляющего сигнала для управления логики кодера STC 60 для передачи данных на мобильную станцию.

В основном, биты N1 потребуются для представления первичного идентификатора. Для кодовой книги 250 биты Ni=2 и имеются кластеры 2^N1=2²=4. Точно так же, биты N₂ потребуются для представления дифференциального идентификатора. Для кодовой книги 250 биты N₂=2 и имеется 2^N2=2²=4 элементов в каждом кластере. Таким образом, размер кодовой книги 2^(N ₁ ^+Ni^>=2⁴=16 откликов канала.

Для кодовой книги того же размера, без группировки в кластеры, длина кодового слова будет составлять Ni+N₂=4 бит и, таким образом, 4 бита должны будут быть переданы назад базовой станции 14 для каждого отклика канала. Полезно, чтобы в приведенной примерной кодовой книге число кластеров и число элементов были бы равными, первичный идентификатор и дифференциальный идентификатор, каждый, содержал бы 2 бита данных, которые облегчают управление восходящим каналом связи при передаче отклика канала. В других примерах воплощения, кодовая книга имеет N1≠N2 и первичный идентификатор может иметь различное число битов для дифференциального идентификатора. Полезно, если реструктурированная кодовая книга 250 разрешает передачу отклика канала по обратной связи на базовую станцию 14, используя только 2 бита для каждого отклика канала.

Пример 1

В соответствии с первым примером базовая станция 14 может запланировать передачу первичного идентификатора в течение первого периода времени передачи и может запланировать передачу дифференциального идентификатора в течение второго периода времени, где период второго раза следует за первым периодом времени. Периоды времени могут соответствовать скорости передачи данных подфрейма по восходящей линии между мобильной станцией 16 и базовой станцией 14. В одном из примеров воплощения передача первичного идентификатора планируется периодически каждые Т подфреймов (то есть разделенных первым предопределенным временным интервалом Т). Мобильная станция 16 в ответ на планирование, обеспеченное базовой станцией 14, вызывает функцию оценки канала 96 и ищет по кластерам 254-260 в кодовой книге 250 (показанной на фигуре 15), какой кластер лучшие соответствует отклику канала, обеспеченного функцией оценки канала. Первичный идентификатор, соответствующий выбранному кластеру, затем передается обратно базовой станции 14 в соответствии с планированием.

Дифференциальный идентификатор может быть запланирован для периодической передачи остающихся подфреймов Т-1 между каждыми подфреймами Т. Например, передача первичного идентификатора может быть запланирована для передачи через каждый из 10 подфреймов и передача дифференциального идентификатора для остающихся 9 подфреймов. Мобильная станция 16 в ответ на планирование, обеспеченное базовой станцией, вызывает функцию оценки канала 96 и затем ищет элементы в ранее выбранном кластере в кодовой книге 250, чтобы определить, какой элемент в кластере лучше соответствует отклику канала, обеспеченному функцией оценки канала. Дифференциальный идентификатор, соответствующий выбранному элементу в кластере, затем передается обратно базовой станции 14 в соответствии с планированием. Этот процесс обратной связи для дифференциальных идентификаторов периодически повторяется до следующей запланированной передачи первичного идентификатора.

По получении первичного идентификатора и дифференциального идентификатора базовая станция 14 определяет местоположение соответствующего предопределенного отклика канала в локально сохраненной копии кодовой книги, объединяет первичный идентификатор и дифференциальный идентификатор и формирует управление преобразованием для управления последующими передачами к мобильной станции 16. Таким образом, базовая станция 14 может определить, какой из предопределенных откликов канала использовать при получении первичного идентификатора и, по меньшей мере, одного из дифференциальных идентификаторов, полученных на базовой станции. Дальнейшие полученные дифференциальные идентификаторы будут рассматриваться, как принадлежащие тому же кластеру, и может привести к другой записи в кодовой книги, используемой для передачи данных мобильной станции 16.

Когда изменения в канале передачи происходят достаточно медленно, можно предположить, что выбранный кластер, идентифицированный первичным идентификатором, представляет собой отклик канала и, таким образом, достаточно передать дифференциальный идентификатор, идентифицирующий различия в выбранном кластере. В этом примере воплощения, если произошли большие изменения в канале передачи, которые требуют изменения выбора кластера, обновленный первичный идентификатор, выбирающий новый кластер, будет передан мобильной станцией в следующей запланированной передаче первичного идентификатора. Альтернативно, если базовая станция 14 определит, что с течением времени тенденция в получении дифференциальных идентификаторах такова, что канал может переместиться в другой кластер, базовая станция может запросить мобильную станцию 16 отправить обновленный первичный идентификатор. Могут также быть запланированы другие индикаторы качества канала (CQI), которые передаются вместе с кластером и дифференциальными идентификаторами.

Полезно при планировании передачи первичного идентификатора, сопровождаемого дифференциальным идентификатором, снизить непроизводительные расходы при передаче обратной связи отклика канала по восходящему каналу. Низкие непроизводительные расходы при восходящей связи также приводят к более низкой потребляемой мощности мобильной станции 16 и к увеличению выделяемых пользователю ресурсов. Если какой-либо из дифференциальных идентификаторов не будет получен на базовой станции 14, базовая станция может продолжать работу на основе последнего полученного дифференциального идентификатора, делая, таким образом, систему в некоторой степени устойчивой к потере обратной связи канала. Кроме того, обратная связь является гибкой для различных режимов MIMO, в которых она может использоваться для обоих одиночных пользователей MIMO или для множества пользователей MIMO. Кроме того, в примере воплощения, где первичный идентификатор и дифференциальный идентификатор имеют одинаковое количество битов, планирование обратной связи упрощается, поскольку в течение каждого подфрейма передается одно и то же число битов, и базовая станция 14 просто интерпретирует биты на основе, на который идентификаторы были запланированы для обратной связи в любом конкретном подфрейме.

Пример 2

Во втором примере базовая станция 14 может запланировать периодическую передачу первичного идентификатора, как описано выше в примере 1, тогда как дифференциальный идентификатор передается обратно базовой станции 14 только по требованию базовой станции. На фигуре 18 в блоке 350 схематически показаны примерные передачи между базовой станцией (БС) и первой и второй мобильными станциями (MS1 и MS2). Передачи данных показаны как множество чередующихся фреймов 354, 358, 362 восходящего канала (UL) и фреймов 352, 356, 360 нисходящего канала (DL). Каждый фрейм 352-362 нисходящего канала или восходящего канала содержит множество подфреймов 364. Восходящие фреймы являются передачей от мобильной станции 16 к базовой станции 14, тогда как нисходящие фреймы являются передачей от базовой станции до мобильной станции.

В первом подфрейме 366 восходящего фрейма 354 MS1 и MS2 планируются базовой станцией на возврат первичного идентификатора, как показано стрелками 368 и 370. Точно так же, в первом подфрейме 372 восходящего фрейма 362 и MS1 и MS2, как снова запланировано базовой станцией, первичный идентификатор возвращается, как показано стрелками 374 и 376. Таким образом, обратная связь первичного идентификатора происходит периодически каждые 16 подфреймов, как показано в 378.

В этом примере обратная связь дифференциального идентификатора выполняется в ответ на требование базовой станции. На фигуре 18 базовая станция передает требование мобильной станции MS2 на обратную связь дифференциального идентификатора в первом подфрейме нисходящего фрейма 356, как обозначено стрелкой 380. MS2 отвечает в следующем восходящем фрейме 358, передавая дифференциальный идентификатор в данных, переданных в течение подфрейма 384, как показано стрелкой 382. В этом примере мобильная станция MS1, которая может быть в состоянии ожидания, не получала никакого запроса на обратную связь дифференциального идентификатора. Передача других данных, таких как речь или управляющая информация, продолжается между базовой станцией и MS2 в течение фрейма 360, как показано стрелкой 386. В примере воплощения, показанном на фигуре 18, требование, переданное базовой станцией 14, относится только к обратной связи дифференциального идентификатора в одиночном подфрейме 384 между передачами первичного идентификатора (то есть в течение периода времени 378). В другом примере воплощения, если базовая станция решает, что производительность канала передачи быстро изменяется, базовая станция может потребовать более частой передачи дифференциальных идентификаторов между передачами первичного идентификатора и может даже потребовать передачи дифференциального идентификатора в каждом подфрейме в период 378. В одном примере воплощения мобильная станция MS2 может также передать обратно дифференциальный CQI.

Предпочтительно, чтобы обратная связь дифференциального идентификатора по требованию уменьшала бы непроизводительные потери передач в восходящем канале (от мобильной станции к базовой станции), который является более ограниченным ресурсом. Поскольку полоса пропускания нисходящего канала больше полосы пропускания восходящего канала, требование, заложенное в базовую станцию, возможно, не является существенным по сравнению с уменьшением непроизводительных расходов в восходящем канале. Мобильная станция MS1 не несет никаких других дополнительных непроизводительных расходов по восходящему каналу помимо обратной связи первичного идентификатора каждые 16 подфреймов. Низкие непроизводительные расходы по восходящему каналу также превращаются в меньшее потребление мощности мобильными станциями MS1 и MS2. Кроме того, если один из переданных дифференциальных идентификаторов от мобильной станции не был получен на базовых станциях, требование может ретранслироваться базовой станцией, в то время как передача продолжается на основе последнего полученного дифференциального идентификатора, делая, таким образом, систему более устойчивой к потере обратной связи дифференциального идентификатора.

Пример 3

В соответствии с третьим примером устанавливается апериодическая обратная связь первичного идентификатора и дифференциального идентификатора к базовой станции 14, используя кодовую книгу, как показано позицией 400 на фигуре 19. На фигуре 19 кодовая книга включает 2^N1×2^N2-1 откликов канала, в этом случае CR1-CR128 для N1=4 и N2=4. Отклики канала группируются по критерию корреляции в 2^N1 кластера 402-404 (то есть 16 кластеров для N1=4). Каждый кластер включает заголовок 406, фиктивное кодовое слово 408 и 2^N2-1 элементов 410-412 отклика канала. Заголовки 406 определяют основные идентификаторы, тогда как индексы 0-7 определяют дифференциальные идентификаторы (кодовые комбинации). Фиктивное кодовое слово используется, когда дифференциальный идентификатор, идентифицирующий отклик канала, обеспечиваемый функцией оценки канала 96, больше не принадлежит кластеру, идентифицированному первичным идентификатором.

На фигуре 20 в позиции 420 показан процесс направления мобильной станции 16 на определение кодового слова отклика канала для апериодической обратной связи первичного идентификатора и дифференциального идентификатора к базовой станции 14. Процесс начинается в блоке 422, который направляет процессор 33 на инициирование процесса поиска кластеров 402-404 в кодовой книге, чтобы найти самый близкий кластер соответствия CL_i, который должен быть передан на базовую станцию 14. Процесс затем продолжается в блоке 424, который направляет процессор 33 на поиск полной кодовой книге 400, чтобы найти наилучший отклик канала CW_i. Блок 426 затем направляет процессор 33 на определение, принадлежит ли отклик канала, найденный в блоке 424, кластеру, найденному в блоке 422, и в этом случае процесс продолжается в блоке 428, который направляет процессор 33 отобразить отклик канала CW_i, в индексе кластера CL_j и к передаче обратной связью отклика на базовую станцию 14. Затем процесс возвращается в блок 424 и блоки 424 и 426 повторяются для следующей обратной связи отклика канала.

Если в блоке 426 отклик канала, найденный в блоке 424, не принадлежит кластеру, найденному в блоке 422, блок 430 направляет процессор 33 на выполнение стадий 1-4 в блоке. На первой стадии первичный идентификатор CL_j обновляется так, что элемент отклика канала CW_i принадлежит CW_i, и фиктивный индекс типа "000" возвращается обратно на базовую станцию. Фиктивный идентификатор обеспечивает индикацию базовой станции 14 и первичный идентификатор (а не дифференциальный идентификатор) будет отправлен на следующую восходящую передачу. Этот шаг сопровождается обратной связью обновленного первичного идентификатора CW_i и обратной связью дифференциального идентификатора CW_i. Поскольку в этом примере первичный идентификатор передается только когда это необходимо, полезно соответственно уменьшить непроизводительные расходы по восходящему каналу. Когда N1=N2, обратная связь первичного идентификатора и дифференциального идентификатора использует одно и то же число битов. Если сложность в мобильной станции повышена из-за полного поиска книги шифров для каждой обратной связи отклика канала, а не только текущего кластера, полезно обновлять первичный идентификатор динамически и апериодически, уменьшая, таким образом, восходящую полосу пропускания, в то же время поддерживая производительность передачи.

Раскрытые примеры воплощения облегчают снижение непроизводительных расходов, связанных с передачей информации обратной связи о канале, характеризующей канал передачи между базовой станцией и мобильной станцией, не уменьшая число элементов отклика канала в книге шифров.

Хотя были описаны конкретные примеры воплощения изобретения, такие примеры воплощения нужно считать только иллюстративными и не ограничивающими объем изобретения в соответствии с приложенной формулой изобретения.

1. Способ передачи информации обратной связи о канале, характеризующей беспроводную передачу между базовой станцией и мобильной станцией по каналу передачи, содержащий этапы, на которых:
принимают первичный идентификатор, идентифицирующий кластер, связанный с откликом канала, сформированным мобильной станцией;
принимают дифференциальный идентификатор, идентифицирующий элемент отклика канала в кластере, идентифицируемом первичным идентификатором;
находят в кодовой книге заранее определенных откликов канала заранее определенный отклик канала, идентифицируемый первичным идентификатором и дифференциальным идентификатором, при этом заранее определенные отклики канала в кодовой книге сгруппированы во множество кластеров в соответствии с критерием корреляции, причем каждый кластер включает в себя множество заранее определенных элементов отклика канала; и
формируют управляющий сигнал для управления передачами к мобильной станции в соответствии с найденным заранее определенным откликом канала.

2. Способ по п.1, в котором при приеме первичного идентификатора обеспечивают передачу мобильной станцией первичного идентификатора в течение первого периода времени, при этом при приеме дифференциального идентификатора обеспечивают передачу мобильной станцией дифференциального идентификатора в течение второго периода времени, причем второй период времени следует за первым периодом времени.

3. Способ по п.2, в котором при обеспечении передачи мобильной станцией первичного идентификатора в течение первого периода времени обеспечивают передачу мобильной станцией первичного идентификатора во множестве первых периодов времени, разделенных по времени первым заранее определенным временным интервалом.

4. Способ по п.3, в котором при обеспечении передачи мобильной станцией дифференциального идентификатора обеспечивают передачу мобильной станцией дифференциального идентификатора во множестве вторых периодов времени, разделенных по времени вторым заранее определенным временным интервалом, при этом второй заранее определенный временной интервал меньше, чем первый заранее определенный временной интервал.

5. Способ по п.4, в котором при обеспечении передачи мобильной станцией дифференциального идентификатора обеспечивают передачу мобильной станцией дифференциального идентификатора в течение множества вторых периодов времени, разделенных по времени заранее определенным временным интервалом между последовательными первыми периодами времени.

6. Способ по п.2, в котором при обеспечении передачи мобильной станцией дифференциального идентификатора обеспечивают передачу мобильной станцией дифференциального идентификатора, когда удовлетворен критерий для передачи дифференциального идентификатора.

7. Способ по п.1, в котором упомянутая кодовая книга содержит N1 кластеров, причем каждый кластер содержит N2 элементов, при этом при обеспечении передачи мобильной станцией первичного идентификатора и дифференциального идентификатора обеспечивают передачу мобильной станцией первичного идентификатора и дифференциального идентификатора, имеющих одно и то же число битов.

8. Способ по п.1, в котором каждый кластер в упомянутой кодовой книге связан с первичным заранее определенным откликом канала, при этом каждый элемент в кластере определяет соответствующие отличия от этого связанного первичного заранее определенного отклика канала.

9. Способ передачи информации обратной связи о канале, характеризующей беспроводную передачу между базовой станцией и мобильной станцией по каналу связи, содержащий этапы, на которых:
определяют отклик канала для по меньшей мере одной несущей частоты, принятой на мобильной станции;
находят в кодовой книге заранее определенных откликов канала заранее определенный отклик канала, который наиболее близко соответствует упомянутому определенному отклику канала, причем заранее определенные отклики канала в кодовой книге сгруппированы во множество кластеров в соответствии с критерием корреляции, при этом каждый кластер включает в себя множество заранее определенных элементов отклика канала;
обеспечивают передачу мобильной станцией на базовую станцию первичного идентификатора, идентифицирующего кластер, связанный с найденным заранее определенным откликом канала; и
обеспечивают передачу мобильной станцией дифференциального идентификатора, идентифицирующего элемент найденного заранее определенного отклика канала в кластере, идентифицируемом первичным идентификатором.

10. Способ по п.9, в котором при упомянутом определении отклик канала определяют в течение последовательных периодов времени, при этом при упомянутом нахождении находят, для каждого последовательного периода времени, заранее определенный отклик канала, который наиболее близко соответствует упомянутому определенному отклику канала, при этом:
при обеспечении передачи мобильной станцией первичного идентификатора обеспечивают передачу мобильной станцией первичного идентификатора в течение первого периода времени; и
при обеспечении передачи мобильной станцией дифференциального идентификатора обеспечивают передачу мобильной станцией дифференциального идентификатора в течение второго периода времени, при этом второй период времени следует за первым периодом времени.

11. Способ по п.10, в котором при обеспечении передачи мобильной станцией первичного идентификатора обеспечивают передачу мобильной станцией первичного идентификатора во множестве первых периодов времени, разделенных по времени первым заранее определенным временным интервалом.

12. Способ по п.11, в котором при обеспечении передачи мобильной станцией дифференциального идентификатора обеспечивают передачу мобильной станцией дифференциального идентификатора во множестве вторых периодов времени, разделенных по времени вторым заранее определенным временным интервалом, при этом второй заранее определенный временной интервал меньше, чем первый заранее определенный временной интервал.

13. Способ по п.12, в котором при обеспечении передачи мобильной станцией дифференциального идентификатора обеспечивают передачу мобильной станцией дифференциального идентификатора в течение множества вторых периодов времени, разделенных по времени заранее определенным временным интервалом между последовательными первыми периодами времени.

14. Способ по п.10, в котором при обеспечении передачи мобильной станцией дифференциального идентификатора обеспечивают передачу мобильной станцией дифференциального идентификатора, когда удовлетворен критерий для передачи дифференциального идентификатора.

15. Способ по п.14, в котором упомянутый критерий для передачи дифференциального идентификатора содержит одно из требования от базовой станции и определения, выполненного базовой станцией.

16. Способ по п.10, дополнительно содержащий этап, на котором обеспечивают передачу мобильной станцией нового первичного идентификатора на базовую станцию, когда заранее определенный отклик канала, который наиболее близко соответствует упомянутому определенному отклику канала, не связан с кластером, идентифицируемым первичным идентификатором, переданным на базовую станцию в предыдущем первом периоде времени.

17. Способ по п.9, в котором упомянутая кодовая книга содержит N1 кластеров, причем каждый кластер содержит N2 элементов, при этом при обеспечении передачи мобильной станцией первичного идентификатора и дифференциального идентификатора обеспечивают передачу мобильной станцией первичного идентификатора и дифференциального идентификатора, имеющих одно и то же число битов.

18. Способ по п.9, в котором каждый кластер в кодовой книге связан с первичным заранее определенным откликом канала, при этом каждый элемент в кластере определяет соответствующие отличия от этого связанного первичного заранее определенного отклика канала.

19. Устройство базовой станции, содержащее:
приемник для приема беспроводной передачи от мобильной станции по каналу связи;
схему процессора, связанную с приемником, при этом схема процессора имеет машиночитаемый носитель для хранения кодовой книги заранее определенных откликов канала, сгруппированных во множество кластеров в соответствии с критерием корреляции, причем каждый кластер включает в себя множество заранее определенных элементов отклика канала; при этом схема процессора функционально сконфигурирована:
принимать первичный идентификатор, идентифицирующий кластер, связанный с откликом канала, сформированным мобильной станцией;
принимать дифференциальный идентификатор, идентифицирующий элемент отклика канала в кластере, идентифицируемом первичным идентификатором;
находить в упомянутой кодовой книге заранее определенный отклик канала, идентифицируемый первичным идентификатором и дифференциальным идентификатором; и
формировать управляющий сигнал для управления передачами к мобильной станции в соответствии с найденным заранее определенным откликом канала.

20. Устройство мобильной станции, содержащее:
приемник для приема беспроводной передачи от базовой станции по каналу связи;
схему процессора, связанную с приемником, при этом схема процессора имеет машиночитаемый носитель для хранения кодовой книги заранее определенных откликов канала, сгруппированных во множество кластеров в соответствии с критерием корреляции, причем каждый кластер включает в себя множество заранее определенных элементов отклика канала; при этом схема процессора функционально сконфигурирована:
определять отклик канала для по меньшей мере одной несущей частоты, принятой в приемнике;
находить в упомянутой кодовой книге заранее определенный отклик канала, который наиболее близко соответствует упомянутому определенному отклику канала;
передавать первичный идентификатор, идентифицирующий кластер, связанный с найденным заранее определенным откликом канала, на базовую станцию; и
передавать дифференциальный идентификатор, идентифицирующий элемент найденного заранее определенного отклика канала в кластере, идентифицируемом первичным идентификатором.