ОБРАБОТКА ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАЗНЕСЕНИЯ ДЛЯ МНОГОАНТЕННОЙ КОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2008 года по МПК H04B7/204 H04J11/00 

Притязание на приоритет по 35 U.S.C. §119

Настоящая заявка на патент притязает на приоритет предварительной заявки на патент №60/421309, озаглавленной "MIMO WLAN System", поданной 25 октября 2002 г., права на которую принадлежат правообладателю настоящей заявки на патент и которая включена в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в общем, к обмену данными и, более точно, к способам обработки данных для разнесения при передаче в многоантенной коммуникационной системе.

Уровень техники

Многоантенная коммуникационная система использует множество (N_T) передающих антенн и одну или несколько (N_R) приемных антенн для передачи данных. N_T передающих антенн могут быть использованы для увеличения пропускной способности системы посредством передачи независимых потоков данных через эти антенны. N_T передающих антенн также могут быть использованы для улучшения надежности посредством передачи одного потока данных с избыточностью через эти антенны.

Многоантенная система также может использовать мультиплексирование с ортогональным делением частоты (OFDM). OFDM представляет собой способ модуляции, который эффективно разделяет всю полосу частот системы на множество (N_F) ортогональных поддиапазонов. Каждый поддиапазон связан с соответствующей поднесущей, которая может быть модулирована данными. Поддиапазоны также обычно называются тонами, поднесущими, бинами и частотными каналами.

Для многоантенной системы существует путь распространения между каждой парой передающих и приемных антенн. N_R·N_T пути распространения формируются между N_T передающими антеннами и N_R приемными антеннами. Эти пути распространения могут быть подвержены различным состояниям канала (например, различные виды замирания, многолучевое распространение и эффекты интерференции) и в них могут достигаться различные отношения сигнал/шум-и-помехи (ОСШ). Отклики каналов N_R·N_T путей распространения, таким образом, могут меняться в зависимости от пути распространения. Для коммуникационного канала с дисперсией отклик канала для каждого пути распространения также меняется по N_F поддиапазонам. Поскольку состояния каналов могут меняться с течением времени, отклики каналов для путей распространения также могут меняться.

Разнесение при передаче означает передачу данных с избыточностью по пространственным, частотным, временным или комбинации этих трех размерностей для улучшения надежности передачи данных. Одна из целей разнесения при передаче представляет собой максимизацию разнесения для передачи данных по максимально возможному количеству размерностей для достижения устойчивой производительности. Другая цель заключается в упрощении обработки для разнесения при передаче как в передатчике, так и в приемнике. Следовательно, существует потребность в данной области техники в способах эффективной обработки данных для разнесения при передаче в многоантенной системе.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем описании представлены способы для выполнения обработки разнесения при передаче в многоантенной системе OFDM. Передатчик кодирует данные трафика в соответствии со схемой кодирования для получения кодированных данных. Схема кодирования может содержать основной код с фиксированной скоростью и набор паттернов повторения и/или выкалывания для набора скоростей кодирования, поддерживаемых системой. Передатчик выполняет перемежение кодированных данных в соответствии со схемой перемежения для получения данных, подвергнутых перемежению. Затем передатчик выполняет отображение данных, подвергнутых перемежению, на символы в соответствии со схемой модуляции для получения потока символов данных. Система может поддерживать множество размеров символов OFDM для улучшения эффективности. Одни и те же или подобные схемы кодирования перемежения и модуляции могут быть использованы для различных размеров символов OFDM для упрощения обработки в передатчике и приемнике.

Передатчик обрабатывает каждую пару символов данных для получения двух пар символов передачи для передачи через пару передающих антенн. Каждый символ передачи является версией символа данных. Две пары символов передачи могут быть переданы через пару антенн либо (1) в одном и том же поддиапазоне в двух периодах символов OFDM для пространственно-временного разнесения при передаче (STTD), или (2) в двух поддиапазонах в один и тот же период символа OFDM для пространственно-частотного разнесения при передаче (SFTD). Если для передачи данных доступно N_T передающих антенн, то для передачи потока символа данных может быть использовано N_T·(N_T-1)/2 различных пар антенн. Передатчик преобразует (например, выполняет модуляцию OFDM) поток символов передачи для каждой передающей антенны в соответствии с выбранным размером символа OFDM для получения соответствующего потока символов OFDM для передающей антенны.

Приемник выполняет комплиментарную обработку для восстановления данных трафика, как описано ниже. Различные аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения более подробно описаны ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 показана точка доступа и два пользовательских терминала в многоантенной системе OFDM;

на Фиг. 2 показан компонент передатчика точки доступа;

на Фиг. 3 показан кодер;

на Фиг. 4 показан блок повторения/выкалывания;

на Фиг. 5 показана схема назначения поддиапазона/антенны;

на Фиг. 6 показан передающий (TX) пространственный процессор для схемы STTD;

на Фиг. 7 показан TX пространственный процессор для схемы SFTD;

на Фиг. 8 показан модулятор;

на Фиг. 9 показан пользовательский терминал с множеством антенн;

на Фиг. 10 показан процесс для осуществления обработки разнесения при передаче в передатчике; и

на Фиг. 11 показан процесс для выполнения приема данных с разнесением при передаче в приемнике.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Слово "иллюстративный" используется здесь в значении "служащий в виде возможного варианта, примера или иллюстрации". Любой вариант осуществления, описанный здесь как "иллюстративный", не должен обязательно рассматриваться, как предпочтительный или имеющий преимущества перед другими вариантами осуществления.

Способы обработки разнесения при передаче, изложенные в настоящем описании, могут быть использованы для (1) системы с множеством входов и одиночным выходом (MISO) с множеством передающих антенн и одиночной приемной антенны и (2) системы с множеством входов и множеством выходов (MIMO) с множеством передающих антенн и множеством приемных антенн. Эти способы также могут быть использованы как для нисходящей линии, так и для восходящей линии. Нисходящая линия (т.е. прямая линия) представляет собой коммуникационную линию от точки доступа (например, базовой станции) к пользовательскому терминалу (например, мобильной станции), и восходящая линия (т.е. обратная линия) представляет собой коммуникационную линию от пользовательского терминала к точке доступа. Для ясности эти способы описаны для нисходящей линии в иллюстративной многоантенной системе, использующей OFDM. В случае такой иллюстративной системы точка доступа оборудована четырьмя антеннами и каждый пользовательский терминал оборудован одной или несколькими антеннами.

На Фиг. 1 показана блок-схема варианта осуществления точки 110 доступа и двух пользовательских терминалов 150x и 150y в многоантенной системе 100 OFDM. Пользовательский терминал 150x оборудован одиночной антенной 152x, и пользовательский терминал 150y оборудован множеством антенн с 152a по 152r.

В случае нисходящей линии в точке 110 доступа передающий (TX) процессор 120 данных принимает данные трафика (например, информационные биты) от источника 112 данных, управляющие данные от контроллера 130 и, возможно, другие данные от планировщика 134. Различные типы данных могут отправляться по различным транспортным каналам. TX процессор 120 данных обрабатывает (например, разбивает на кадры, скрэмблирует, кодирует, выполняет перемежение и выполняет отображение символов) различные типы данных, основываясь на одной или нескольких схемах кодирования и модуляции для получения потока символов модуляции. Как используется в настоящем описании "символ данных" относится к символу модуляции для данных и "пилотный символ" относится к символу модуляции для пилот-сигнала. TX пространственный процессор 122 принимает поток символов данных от TX процессора 120 данных, выполняет пространственную обработку символов данных для разнесения при передаче, мультиплексирует их с пилотными символами и предоставляет один поток символов передачи для каждой передающей антенны. Обработка, выполняемая TX процессором 120 данных и TX пространственным процессором 122, описана ниже.

Каждый модулятор (MOD) 126 принимает и обрабатывает соответствующий поток символов передачи для получения потока символов OFDM и выполняет дополнительную обработку (например, усиливает, фильтрует, повышает частоту) потока символов OFDM для генерации сигнала нисходящей линии. Четыре сигнала нисходящей линии от четырех модуляторов 126a-126d передаются через четыре антенны 128a-128d в пользовательские терминалы.

В каждом пользовательском терминале 150 одна или множество антенн 152 принимают переданные сигналы нисходящей линии, и каждая антенна предоставляет принятый сигнал в соответствующий демодулятор (DEMOD) 154. Каждый демодулятор 154 выполняет обработку, комплиментарную таковой, выполняемой модулятором 126, и предоставляет поток принятых символов. Приемный (RX) пространственный процессор 160 выполняет пространственную обработку принятых потоков символов от всех демодуляторов 154 для получения потока принятых символов данных, которые представляют собой оценку потока символов данных, передаваемого точкой 110 доступа. RX процессор 170 данных принимает и демультиплексирует восстановленные символы данных в их соответствующие транспортные каналы. Восстановленные символы данных для каждого транспортного канала затем обрабатываются (например, выполняется обратное отображение, обратное перемежение, декодирование и дескрэмблирование) для получения декодированных данных для этого транспортного канала. Декодированные данные для каждого транспортного канала могут включать в себя восстановленные пользовательские данные, управляющие данные и т.д., и которые могут предоставляться потребителю 172 данных для хранения и/или в контроллер 180 для дальнейшей обработки.

В каждом пользовательском терминале 150 устройство оценки канала (не показано на Фиг. 1) оценивает отклик нисходящего канала и предоставляет оценки каналов, которые могут включать в себя оценки усиления канала (или усиления многолучевого компонента), оценки ОСШ и т.д. RX процессор 170 данных также может предоставлять статус каждого пакета/кадра, принятого по нисходящей линии. Контроллер 180 принимает оценки каналов и статус пакета/кадра и формирует информацию обратной связи для точки 110 доступа. Информация обратной связи и данные восходящей линии обрабатываются в TX процессоре 190 данных, подвергаются пространственной обработке в TX пространственном процессоре 192 (если он присутствует в пользовательском терминале 150), мультиплексируются с пилотными символами, обрабатываются в одном или нескольких модуляторах 154 и передаются через одну или несколько антенн 152 в точку 110 доступа.

В токе 110 доступа переданный сигнал (сигналы) восходящей линии принимаются антеннами 128, демодулируются в демодуляторах 126 и обрабатываются в RX пространственном процессоре 140 и RX процессоре 142 данных способом комплиментарным, выполняемом в пользовательском терминале 150. Восстановленная информация обратной связи предоставляется в контроллер 130 и планировщик 134. Планировщик 134 может использовать информацию обратной связи для выполнения нескольких функций, таких как (1) планирование набора пользовательских терминалов для передачи данных по нисходящей линии и восходящей линии, и (2) назначение доступных ресурсов нисходящей линии и восходящей линии запланированным терминалам.

Контроллеры 130 и 180 управляют работой различных блоков обработки в точке 110 доступа и пользовательском терминале 150 соответственно. Например, контроллер 180 может определять максимальную скорость передачи, поддерживаемую нисходящей линией для пользовательского терминала 150. Контроллер 130 может выбирать скорость передачи, размер полезных данных и размер символа OFDM для каждого запланированного пользовательского терминала.

Обработка, выполняемая в точке 110 доступа и пользовательском терминале 150 для восходящей линии, может быть такой же или отличной от обработки для нисходящей линии.

[0031] Система 100 использует набор транспортных каналов для передачи различных типов данных. В иллюстративном варианте осуществления, в случае нисходящей линии связи, точка 110 доступа передает системную информацию по широковещательному каналу (BCH), управляющие данные по прямому каналу управления (FCCH) и данные трафика определенному пользовательскому терминалу по прямому каналу (FCH). В случае восходящей линии пользовательский терминал 150 передает данные и сообщения доступа по каналу с произвольным доступом (RACH) и данные трафика по обратному каналу (RCH). Другие варианты осуществления системы могут использовать различные и/или другие транспортные каналы. Разнесение при передаче может быть использовано для каждого из транспортных каналов.

На Фиг. 2 показана блок-схема компонента передатчика точки 110 доступа. В TX процессоре 120 данных блок 212 разбиения на кадры форматирует каждый пакет данных, например, генерируя значение циклического избыточного кода (CRC) и добавляя к пакету заголовок. Значение CRC может быть использовано приемником для определения, был ли декодирован пакет верно или с ошибкой. Разбиение на кадры может быть выполнено для некоторых транспортных каналов и отпущено для других транспортных каналов. Разбиение на кадры также может быть различным для различных транспортных каналов. Каждый пакет кодируется и модулируется отдельно и предназначен для передачи в конкретный временной интервал (например, один или несколько периодов символов OFDM). Устройство 214 скрэмблирования выполняет скрэмблирование разбитых/не разбитых на кадры данных, рандомизируя данные.

Кодер 216 кодирует скрэмблированные данные в соответствии со схемой кодирования и предоставляет кодированные биты. Кодирование увеличивает надежность в передаче данных. Блок повторения/выкалывания затем повторяет или выкалывает (т.е. удаляет) некоторые из кодированных битов для получения требуемой скорости кодирования для каждого пакета. В одном из вариантов осуществления кодер 216 представляет собой двоичный сверточный кодер со скоростью кодирования 1/2. Скорость кодирования 1/4 может быть получена путем однократного повторения каждого кодированного бита. Скорости кодирования, превышающие 1/2, могут быть получены путем удаления некоторых кодированных битов от кодера 216. Устройство 220 перемежения выполняет перемежение (т.е. изменяет порядок) кодированных битов от блока 218 повторения/выкалывания, основываясь на схеме перемежения. Перемежение обеспечивает временное, частотное и/или пространственное разнесение для кодированных битов.

Устройство 222 отображения символов отображает данные, подвергнутые перемежению в соответствии с выбранной схемой модуляции, и предоставляет символы данных. Отображение символов может быть достигнуто посредством (1) группировки наборов из В битов для формирования В-битовых двоичных значений, где B≥1, и (2) отображения каждого В-битового двоичного значения в точку сигнального созвездия, соответствующего выбранной схеме модуляции. Каждая отображенная сигнальная точка представляет собой комплексную величину и соответствует символу данных. Блок 222 отображения символов предоставляет поток символов данных в TX пространственный процессор 122.

Иллюстративные варианты осуществления кодера 216, блока 219 повторения/выкалывания, блока 220 перемежения и блока 222 отображения символов описаны ниже. Кодирование, перемежение и отображение символов может выполняться, основываясь на управляющих сигналах, предоставляемых контроллером 130.

TX пространственный процессор 122 принимает поток символов данных от TX процессора 120 данных и выполняет пространственную обработку для разнесения при передаче, как описано ниже. TX пространственный процессор 122 предоставляет один поток символов передачи в каждый из четырех модуляторов 126a-126d для четырех передающих антенн.

На Фиг. 3 показан вариант осуществления кодера 216, который реализует основной код для системы. В этом варианте осуществления основной код представляет собой сверточный код со скоростью 1/2, длиной ограничения 7 (K=7), с генераторами 133 и 171 (восьмеричные).

В кодере 216 мультиплексор 312 принимает скрэмблированные биты для каждого пакета от устройства 214 скрэмблирования и биты заполнения (например, нули) и предоставляет скрэмблированные биты, за которыми следуют шесть битов заполнения. Кодер 216 также включает в себя шесть элементов 314a-314f задержки, соединенных последовательно. Четыре сумматора 316a-316d также соединены последовательно и используются для реализации первого генератора (133). Аналогично четыре сумматора 318a-318d соединены последовательно и используются для реализации второго генератора (171). Сумматоры дополнительно соединены с элементами 314 задержки способом, реализующим два генератора 133 и 171, как показано на Фиг. 3.

Скрэмблированные биты предоставляются в первый элемент 314 задержки и в сумматоры 316a и 318а. Для каждого такта сумматоры 316а-316d выполняют сложение по модулю 2 входящего бита и четырех предшествующих битов, сохраненных в элементах 314b, 314c, 314e и 314f задержки для получения первого кодированного бита для этого такта. Аналогично сумматоры 318a-318d выполняют сложение по модулю 2 входящего бита и четырех предыдущих битах, хранящихся в элементах 314a, 314b, 314c и 314f задержки для получения второго кодированного бита для этого такта. Мультиплексор 320 принимает и мультиплексирует два потока кодированных битов от двух генераторов в один поток кодированных битов. Для каждого скрэмблированного бита q_n, где n представляет собой индекс бита, генерируются два кодированных бита c_1n и c_2n, что дает скорость кодирования 1/2.

Система 100 поддерживает набор "скоростей" для передачи данных. В таблице 1 приведен список иллюстративного набора из 14 скоростей, поддерживаемых системой, которые идентифицированы индексами скоростей от 0 до 13. Скорость с индексом 0 обозначает нулевую скорость передачи данных (т.е. отсутствие передачи данных). Каждая из ненулевых скоростей связана с конкретной спектральной эффективностью, конкретной скоростью кодирования, конкретной схемой модуляции и конкретным минимальным ОСШ, требуемым для достижения необходимого уровня производительности (например, 1% пакетных ошибок (PER)) для AWGN канала без затухания. Спектральная эффективность относится к скорости передачи данных (т.е. скорости передачи информационных битов, нормированную на ширину полосы системы, и приводится в единицах биты на секунду на Гц (бит/с/Гц)). Спектральная эффективность для каждой скорости определяется схемой кодирования и схемой модуляции для этой скорости. Скорость кодирования и схема модуляции для каждой скорости таблицы 1 является специфичной для данной иллюстративной системы.

Таблица 1     Короткий символ OFDMДлинный символ OFDMИндекс скоростиСпектральная эффектив-ность (бит/с/Гц)Скорость кодированияСхема модуляцииТребуемый ОСШ
(дБ)Инфо. биты/
символ OFDMКодиро-ванные биты/
символ OFDMИнфо. биты/
символ OFDMКодиро-ванные биты/
символ OFDM00,00---000010,251/4BPSK-1,812484819220,51/2BPSK1,224489619231,01/2QPSK4,2489619238441,53/4QPSK6,8729628838452,01/216 QAM10,19619238476862,55/816 QAM11,712019248076873,03/416 QAM13,214419257676883,57/1264 QAM16,2168288672115294,02/364 QAM17,41922887681152104,53/464 QAM18,82162888641152115,05/664 QAM20,02402889601152126,03/4256 QAM24,228838411521536137,07/8256 QAM26,333638413441536

В таблице 1 BPSK означает двоичную фазовую модуляцию, QPSK означает квадратурную фазовую модуляцию и QAM означает квадратурную амплитудную модуляцию.

Кодер 216 кодирует каждый пакет и генерирует кодированные со скоростью 1/2 биты, основываясь на одном основном коде. Все другие скорости кодирования, поддерживаемые системой (как показано в таблице 1), могут быть получены либо посредством повторения, либо посредством выкалывания кодированных битов.

На Фиг. 4 показан вариант осуществления блока 218 повторения/выкалывания, который может быть использован для генерации различных скоростей кодирования, основываясь на скорости 1/2 основного кода. В блоке 218 повторения/выкалывания кодированные со скоростью 1/2 биты из кодера 216 предоставляются либо в блок 412 повторения, либо в блок 414 выкалывания. Блок 412 повторения повторяет один раз каждый кодированный со скоростью 1/2 бит для получения эффективной скорости кодирования 1/4. Блок 414 выкалывания удаляет некоторые из кодированных со скоростью 1/2 битов, основываясь на определенном паттерне выкалывания для получения требуемой скорости кодирования. В таблице 2 приведены иллюстративные паттерны выкалывания, которые могут быть использованы для скоростей кодирования, поддерживаемых системой. Также могут быть использованы другие паттерны выкалывания.

Таблица 2Скорость кодированияПаттерн выкалывания1/2117/12111111101111105/811101110112/311103/41110015/611100110017/811101010011001

Для скорости кодирования k/n имеется n кодированных битов для каждых k информационных битов. Основной код со скоростью 1/2 обеспечивает 2k кодированных со скоростью 1/2 битов для каждых k информационных битов. Для получения скорости кодирования k/n блок 218 выкалывания выдает n кодированных битов для каждой входящей группы из 2k кодированных со скоростью 1/2 битов, принимаемых из кодера 216. Таким образом, 2k-n кодированных битов удаляются из каждой группы 2k кодированных со скоростью 1/2 битов для получения n кодированных со скоростью k/n битов. Кодированные биты, подлежащие удалению из каждой группы, обозначены нулями в паттерне выкалывания. Например, для получения скорости кодирования 7/12 два кодированных бита удаляют из каждой группы из 14 кодированных битов из кодера 216, причем удаляемыми битами являются 8 и 14 биты в группе, как определено паттерном выкалывания "11111110111110". Если требуемая скорость кодирования составляет 1/2, выкалывание не производится.

Мультиплексор 416 принимает поток кодированных битов от блока 412 повторения и поток кодированных битов от блока 414 выкалывания. Мультиплексор 416 предоставляет кодированные биты из блока 412 повторения, если требуемая скорость кодирования составляет 1/4 и кодированные биты из блока 414 выкалывания, если требуемая скорость кодирования составляет 1/2 или выше. Логический блок 418 принимает сигналы управления кодированием и генерирует сигналы управления выкалыванием для блока 414 выкалывания и сигналы управления мультиплексором для мультиплексора 416.

Также могут быть использованы другие схемы кодирования и паттерны выкалывания, помимо описанных выше, и это находится в пределах объема настоящего изобретения. Например, для кодирования данных могут быть использованы турбокод, код с низкой плотностью проверок на четность (LDPC), блочный код, некоторые другие коды или любая их комбинация. Также для различных транспортных каналов могут использоваться различные схемы кодирования. Например, сверточное кодирование может быть использовано для транспортных каналов, по которым передаются системная информация и управляющие данные, а турбокод может быть использован для транспортных каналов, по которым передаются данные трафика.

С учетом схем кодирования и выкалывания, описанных выше, может поддерживаться множество скоростей кодирования одним кодером точки доступа и одним декодером в пользовательском терминале. Это может чрезвычайно упростить конструкции точки доступа и пользовательского терминала.

Система 100 использует два размера символа OFDM для достижения более высокой эффективности. В иллюстративном варианте осуществления "короткий" символ OFDM содержит 64 поддиапазона и "длинный" символ OFDM содержит 256 поддиапазонов. Для короткого символа OFDM 64 поддиапазонам назначены индексы от -32 до +31, 48 поддиапазонов (например, с индексами K_S=±{1,..., 6, 8,..., 20, 22,..., 26}) используются для передачи данных и называются поддиапазонами данных, четыре поддиапазона (например, с индексами ±{7, 21}) используются для передачи пилот-сигнала, DC поддиапазон (с индексом 0) не используется, и оставшиеся поддиапазоны также не используются и служат в качестве охранных поддиапазонов. Для длинного символа OFDM 256 поддиапазонам назначены индексы от -128 до +127, 192 поддиапазона (например, с индексами K_L=±{1,..., 24, 29,..., 80, 85,..., 104}) используются для передачи данных 16 поддиапазонов (например, с индексами ±{25,..., 28, 81,..., 84}) используются для передачи пилот-сигнала, DC поддиапазон не используется, и оставшиеся поддиапазоны также не используются и служат в качестве охранных поддиапазонов.

Поддиапазоны данных и пилот-сигнала для длинного символа OFDM могут быть отображены на поддиапазоны данных и пилот-сигнала для короткого символа OFDM, исходя из следующего:

k_l=4·k_S-sgn(k_S)·k_OS, уравнение (1)

где k_S является индексом для поддиапазонов короткого символа OFDM (k_S∈K_S);

k_OS является смещением индекса поддиапазона (k_OS∈{0,1,2,3});

sgn(k_S) дает знак k_S (т.е., "+" или "-"); и

k_l является индексом для поддиапазонов длинного символа OFDM (k_l∈K_L).

Каждый поддиапазон данных/пилот-сигнала короткого символа FDM связан с четырьмя поддиапазонами данных/пилот-сигнала длинного символа OFDM, которые связаны с четырьмя значениями смещения k_OS индекса поддиапазона.

В таблице 1 также приведено количество битов данных, которые могут быть отправлены в каждом коротком или длинном символе OFDM для каждой ненулевой скорости. Пакет данных может быть отправлен с использованием любого количества длинных символов OFDM и небольшого количества коротких символов OFDM. Например, пакет данных может быть отправлен с использованием N_L длинных символов OFDM и N_S коротких символов OFDM, где N_L≥0 и 3≥N_S≥0. N_S коротких символов OFDM в конце N_L длинных символов OFDM снижает неиспользуемую пропускную способность. OFDM различных размеров, таким образом, могут быть использованы для обеспечения лучшего соответствия емкости переноса данных символов OFDM полезным данным пакета для максимизации эффективности упаковки.

В одном из вариантов осуществления используют одну и ту же схему перемежения как для коротких, так и для длинных символов OFDM. Для кодированных битов, предназначенных для передачи в каждом коротком символе OFDM, выполняют перемежение по всем 48 поддиапазонам данных. Кодированные биты, предназначенные для передачи в каждом длинном символе OFDM, разделяют на четыре блока, и для кодированных битов в каждом блоке выполняют перемежение по соответствующей группе из 48 поддиапазонов данных. В каждом случае перемежение выполняют в течение одного периода символа OFDM.

На Фиг. 4 также показан вариант осуществления устройства 220 перемежения, которое может быть использовано как для коротких, так и для длинных символов OFDM. В устройстве перемежения 220 демультиплексор 422 принимает последовательность кодированных битов для каждого символа OFDM из блока 218 повторения/выкалывания. Последовательность кодированных битов обозначена {c_j}, где j∈{0,..., 48·B-1} для короткого символа OFDM, i∈{0,..., 192·B-1} для длинного символа OFDM, и В представляет собой количество кодированных битов для каждого символа модуляции.

Для короткого символа OFDM демультиплексор 422 предоставляет все 48·B кодированных битов в последовательности в блочный перемежитель 424а. Затем перемежитель 424а выполняет перемежение (т.е. переупорядочивает) кодированные биты по 48 поддиапазонам данных короткого символа OFDM в соответствии со схемой частотного перемежения, показанной в таблице 3. Для данной схемы перемежения каждому кодированному биту в последовательности {c_i} назначен индекс i бита по модулю 48. Кодированные биты в последовательности эффективно разделяются на В групп, причем каждая группа содержит 48 кодированных битов, которым присвоены индексы битов от 0 до 47. Каждый индекс бита связан с соответствующим поддиапазоном данных. Все кодированные биты с одинаковым индексом бита передаются в поддиапазоне данных, ассоциированном с этим индексом бита. Например, первый кодированный бит (с индексом бита 0) в каждой группе передается в поддиапазоне -26, второй кодовый бит (с индексом бита 1) передается в поддиапазоне 1, третий кодированный бит (с индексом бита 2) передается в поддиапазоне -17 и т.д. После того как вся последовательность кодированных битов была подвергнута перемежению, блочный перемежитель 424а предоставляет подвергнутые перемежению биты в мультиплексор 426. Для короткого символа OFDM блочные перемежители 424b, 424c и 424d не используются, и мультиплексор 426 предоставляет подвергнутые перемежению биты только из блочного перемежителя 424а.

Таблица 3Индекс k_S поддиа-пазонаИндекс битаИндекс k_S поддиа-пазонаИндекс битаИндекс k_S поддиа-пазонаИндекс битаИндекс k_S поддиа-пазонаИндекс бита---1326111533-260-1232271639-256-11383131745-2412-1044419185-2318-945251911-2224-8106312017-21--7-7-21--2030-6168372223-1936-5229432329-1842-4281032435-172-3341192541-168-24012152647-1514-1461321---14200-1427--

Для длинного символа OFDM демультиплексор 422 предоставляет первый блок из 48·B кодированных битов в последовательности в блочный перемежитель 424а, следующий блок из 48·B кодированных битов в блочный перемежитель 424b, третий блок из 48·B кодированных битов в блочный перемежитель 424c, и последний блок из 48·B кодированных битов в блочный перемежитель 424d. Четырем блокам кодированных битов в перемежителях 424a - 424d назначают смещения индекса поддиапазона k_OS=0, 1, 2 и 3 соответственно. Каждый блочный перемежитель 424 выполняет перемежение своих кодированных битов по 48 поддиапазонам данных, способом, описанным выше для короткого символа OFDM. После того как вся последовательность кодированных битов была подвергнута перемежению, мультиплексор 426 принимает подвергнутые перемежению биты из блочных перемежителей 424a - 424d и отображает эти биты в соответствующем порядке на соответствующие поддиапазоны длинного символа OFDM. В частности, индекс k_S поддиапазона короткого символа OFDM и смещение k_OS индекса поддиапазона для каждого блочного перемежителя 424 используются для генерации соответствующего индекса k_l поддиапазона длинного символа OFDM, как показано в уравнении (1). Логический блок 428 принимает размер символа OFDM из контроллера 130 и генерирует сигналы управления для демультиплексора 422 и мультиплексора 426.

На Фиг. 4 показан иллюстративный вариант осуществления блока 220 перемежения канала. Также могут быть использованы другие варианты осуществления, которые могут поддерживать как короткий, так и длинный символы OFDM. Например, один перемежитель может быть использован для сохранения всех кодированных битов, предназначенных для перемежения. Мультиплексор 426 или демультиплексор 422 затем могут отображать кодированные биты из этих перемежителей в соответствующие поддиапазоны.

Схема частотного перемежения, приведенная в таблице 3, назначает кодированные биты с четными индексами (после выкалывания) поддиапазоном с отрицательными индексами и кодированные биты с нечетными индексами поддиапазоном с положительными индексами. Для скорости кодирования 1/2 кодированные биты из первого генератора 133 передаются в поддиапазонах с отрицательными индексами, и кодированные биты из второго генератора 171 передаются в поддиапазонах с положительными индексами. Кодированные биты также могут быть перемешаны таким образом, что кодированные биты из каждого генератора распределяются по всем поддиапазонам данных.

Перемежение может выполняться различными другими способами. Например, после перемежения по поддиапазонам данных кодированные биты для каждого поддиапазона могут быть подвергнуты дополнительному перемежению по множеству периодов символов OFDM для достижения временного разнесения.

Как для коротких, так и для длинных символов OFDM перемежитель 220 предоставляет последовательность подвергнутых перемежению кодированных битов для каждого символа OFDM. Последовательность содержит В подвергнутых перемежению кодированных битов для каждого поддиапазона данных. Блок 222 отображения символов затем отображает подвергнутые перемежению кодированные биты на символы данных, основываясь на схеме модуляции, определяемой выбранной скоростью, как показано в таблице 1.

В таблице 4 показано отображение символов для 6 схем модуляции, поддерживаемых системой. Для каждой схемы модуляции (кроме BPSK) B/2 кодированных битов отображаются на синфазный (I) компонент, а другие В/2 кодированных битов отображаются на квадратурный (Q) компонент. В одном из вариантов осуществления сигнальное созвездие для каждой схемы модуляции определяют, основываясь на отображении Грея. При отображении Грея расположенные рядом точки сигнального созвездия (как в I, так и в Q компонентах) отличаются только расположением одного бита. Отображение Грея уменьшает количество битовых ошибок для наиболее часто встречающихся ошибочных событий, которые соответствуют отображению принятого символа в позицию около его верной позиции, и в этом случае только один кодированный бит должен быть определен как ошибочный.

Для каждой из четырех схем модуляции QAM, приведенных в таблице 4, самый левый бит для каждого компонента с наименьшей вероятностью может быть принят с ошибкой, и самый правый бит для каждого компонента наиболее вероятно может быть принят с ошибкой. Для достижения одинаковой вероятности возникновения ошибки в каждой битовой позиции В битов, которые составляют каждый символ QAM, могут быть перемешаны. Это может быть достигнуто при выполнении перемежения по размерностям символов QAM таким образом, что кодированные биты, формирующие символы QAM, отображаются в различные битовые позиции символов QAM.

Значения I и Q для каждой схемы модуляции, приведенной в таблице 4, масштабируются на фактор K_mod нормирования таким образом, что средняя мощность всех сигнальных точек в соответствующем сигнальном созвездии равна 1. Фактор нормирования для каждой схемы модуляции приведен в таблице 4. Для факторов нормирования также могут быть использованы дискретные значения. Символ данных s(k) для каждого поддиапазона данных при этом имеет следующий вид:

s(k)=(I+jQ)·K_mod, уравнение (2)

где k∈K_S для короткого символа OFDM и k∈K_L для длинного символа OFDM;

I и Q представляют сбой значения по таблице 4 для выбранной схемы модуляции; и

K_mod зависит от выбранной схемы модуляции.

Система 100 выполняет пространственную обработку для достижения разнесения при передаче по двум размерностям. В одном из вариантов осуществления система 100 реализует (1) пространственно-временное разнесение при передаче (STTD) для каждого поддиапазона и для каждой пары символов OFDM для достижения пространственного и временного разнесения для короткого символа OFDM и (2) пространственно-частотное разнесение при передаче (SFTD) для каждой пары поддиапазонов и для каждого символа OFDM для достижения пространственного и частотного разнесения для длинного символа OFDM.

Иллюстративная схема STTD для короткого символа OFDM работает следующим образом. Предположим, что два символа данных, обозначенные, как s₁ и s₂, должны быть переданы в данном поддиапазоне. Точка доступа генерирует два вектора x₁=[s₁ s₂]^T и x₂=[s^* ₁-s^* ₂]^T, где "^*" обозначает комплексное сопряжение, а "^T" обозначает транспонирование. Каждый вектор включает в себя два символа передачи, которые должны быть переданы через две антенны в один период символа OFDM (например, вектор x₁ передается через две антенны в первый период символа OFDM, а вектор x₂ передается через две антенны в следующий период символа OFDM). Каждый символ данных, таким образом, передается за два периода символов OFDM, например символ s₁ передачи передается через одну антенну в первый период символа OFDM, а символ -s^* ₁ передачи передается через другую антенну в следующий период символа OFDM.

[0063] Если пользовательский терминал оборудован одиночной антенной, тогда принятые символы могут быть выражены, как:

где r₁ и r₂ представляют собой два принятых символа для двух последовательных периодов символов OFDM;

h₁ и h₂ представляют собой усиления пути распространения от двух передающих антенн к приемной антенне для рассматриваемого поддиапазона; и

n₁ и n₂ представляют собой шум для двух принятых символов r₁ и r₂ соответственно.

Пользовательский терминал может вывести оценки двух символов данных, s₁ и s₂, следующим образом:

В качестве альтернативы точка доступа может генерировать два вектора x₁=[s₁ -s^* ₂]^T и x₂=[s₂ s^* ₁]^T и передавать эти два вектора последовательно в двух периодах символов OFDM. Пользовательский терминал может выводить оценки двух символов данных, как и , где α=|h₁|²+|h₂|².

Приведенное выше описание может быть расширено на систему с двумя или более передающими антеннами, множеством приемных антенн и множеством поддиапазонов. Для каждого поддиапазона используются две передающие антенны. Предположим, что два символа данных, обозначенные как s₁(k) и s₂(k), должны быть переданы в данном поддиапазоне k. Точка доступа генерирует два вектора x₁(k)=[s₁(k) s₂(k)]^T и x₂(k)=[s^* ₂(k) -s^* ₁(k)]^T или, эквивалентно, два набора символов {x_i(k)}={s₁(k) s^* ₂(k)} и {x_j(k)}={s₂(k) s^* ₁(k)}. Каждый набор символов включает в себя два символа передачи, которые должны быть переданы последовательно в двух периодах символов OFDM через соответствующую антенну в поддиапазоне k (т.е. набор символов {x_i(k)} передается в поддиапазоне k через антенну i в двух периодах символов OFDM, а набор символов {x_j(k)} передается в поддиапазоне k через антенну j в тех же двух периодах символов OFDM).

Если пользовательский терминал оборудован множеством антенн, тогда принятые символы могут быть выражены, как:

где r₁(k) и r₂(k) представляют собой векторы символов, принятые в двух последовательных периодах символов OFDM в поддиапазоне k в пользовательском терминале, причем каждый вектор включает в себя N_R принятых символов для N_R приемных антенн;

h_i(k) и h_j(k) представляют собой вектора усилений путей распространения для передающих антенн i и j, соответственно, для поддиапазона k, причем каждый вектор включает в себя усиление канала от соответствующей передающей антенны к каждой из N_R приемных антенн; и

n₁(k) и n₂(k) представляют собой вектора шума для двух принятых векторов символов r₁(k) и r₂(k) соответственно.

Пользовательский терминал может вывести оценки двух символов данных s₁(k) и s₂(k) следующим образом:

В качестве альтернативы, точка доступа может генерировать два набора символов x_i(k)={s₁(k) s₂(k)} и x_j(k)={-s^* ₂(k) s^* ₁(k)} и передавать эти наборы символов через антенны i и j. Пользовательский терминал может выводить оценки двух символов данных в виде

и

где

Схема STTD использует одну пару передающих антенн для каждого поддиапазона данных. Если точка доступа оборудована двумя передающими антеннами, то обе антенны используются для всех 48 поддиапазонов данных короткого символа OFDM. Если точка доступа оборудована четырьмя передающими антеннами, то каждая антенна используется для половины из 48 поддиапазонов данных. В таблице 5 приведена иллюстративная схема назначения поддиапазон-антенна для схемы STTD для короткого символа OFDM.

Таблица 5Индекс k_S поддиапазонаПередающие антенныИндекс k_S поддиапазонаПередающие антенныИндекс k_S поддиапазонаПередающие антенныИндекс k_S поддиапазонаПередающие антенны---131,213,4151,2-261,2-123,421,2162,4-253,4-111,332,4171,3-241,3-102,441,3182,3-232,4-91,452,3191,4-221,4-82,361,4203,4-21--7-7-21--202,3-61,283,4221,2-191,2-53,491,2232,4-183,4-41,3102,4241,3-171,3-32,4111,3252,3-162,4-21,4122,3261,4-151,4-12,3131,4---142,30-143,4--

Фиг. 5 иллюстрирует схему назначения поддиапазон-антенна, приведенную в таблице 5. Для этой схемы передающие антенны 1 и 2 используются для поддиапазонов, которые включают в себя {-26, -19, -13, -6, 2, 9, 15, 22}, передающие антенны 3 и 4 используются для поддиапазонов, которые включают в себя {-25, -18, -12, -5, 1, 8, 14, 20} и т.д. Всего имеется шесть различных пар антенн для четырех передающих антенн. Каждая из шести пар антенн используется для восьми поддиапазонов данных, которые распределены приблизительно равномерно по 48 поддиапазонам данных. Пары антенн для назначенных поддиапазонов являются таковыми, что различные антенны используются для смежных поддиапазонов, что может обеспечить более сильное частотное и пространственное разнесение. Например, антенны 1 используются для поддиапазона -26 и антенны 3 и 4 используются для поддиапазона -25.

Назначение антенна-поддиапазон в таблице 5 также является таковым, что все четыре передающие антенны используются для каждого кодированного бита для самой низкой скорости кодирования 1/4, что максимизирует пространственное разнесение. Для скорости кодирования 1/4 каждый кодированный бит повторяется и посылается в двух поддиапазонах, которые отображаются на две непересекающиеся пары антенн таким образом, что все четыре антенны используются для передачи этого кодированного бита. Например, индексы 0 и 1 битов в таблице 3 соответствуют одному и тому же повторяемому кодированному биту, причем кодированный бит с индексом 0 передается через антенны 1 и 2 в поддиапазоне -26, а кодированный бит с индексом 1 передается через антенны 3 и 4 в поддиапазоне 1.

Длинный символ OFDM приблизительно в четыре раза продолжительнее, чем короткий символ OFDM. Для минимизации задержки при обработке и требований к буферизации пространственно-временное разнесение при передаче используется для передачи двух длинных символов OFDM одновременно в двух поддиапазонах через две антенны.

Иллюстративная схема SFTD для длинного символа OFDM работает следующим образом. Предположим, что два символа данных, обозначенных s(k_l) и s(k_l+1), генерируются и отображаются на два смежных поддиапазона длинного символа OFDM. Точка доступа передает символы s(k_l) и s(k_l+1) через две антенны в поддиапазоне k_l и передает символы s^*(k_l+1) и -s^*(k_l) через те же самые две антенны в поддиапазоне k_l+1. Смежные поддиапазоны используются для пары символов данных, поскольку отклик канала предполагается приблизительно постоянным для указанных двух поддиапазонов.

Если точка доступа оборудована двумя передающими антеннами, тогда обе антенны используются для всех 192 поддиапазонов данных длинного символа OFDM. Если точка доступа оборудована четырьмя передающими антеннами, то схема назначения поддиапазон-антенна, приведенная в таблице 5, также может быть использована для длинного символа OFDM. В этом случае поддиапазон с индексом k_l для длинного символа OFDM первым отображается на соответствующий поддиапазон с индексом k_S для короткого символа OFDM следующим образом:

где является оператором наименьшего целого, который дает ближайшее наименьшее целое значение для z, и k_OS представляет собой индекс поддиапазона для индекса k_l поддиапазона длинного символа OFDM (k_OS∈{0, 1, 2, 3}).

Пара антенн, соответствующая отображаемому индексу k_S поддиапазона короткого символа OFDM, определяется из таблицы 5 и используется для поддиапазона длинного символа OFDM с индексом k_l.

Для схемы SFTD обработка в пользовательском терминале для получения оценок двух символов данных может быть выполнена, как показано в уравнениях (4) и (6). Однако вычисления выполняются над принятыми символами, полученными в двух поддиапазонах, а не в двух периодах символов OFDM.

На Фиг. 6 показана блок-схема TX пространственного процессора 122а, который реализует схему STTD для короткого символа OFDM. TX пространственный процессор 122а представляет собой один из вариантов осуществления TX пространственного процессора 122 по Фиг. 1.

В TX пространственном процессоре 122а демультиплексор 612 принимает поток символов данных, {s(k)}, из TX процессора 120 данных, демультиплексирует поток на 48 подпотоков символов данных для 48 поддиапазонов данных короткого символа OFDM и предоставляет каждый подпоток в соответствующий пространственно-временной кодер 620. Каждый подпоток включает в себя один символ данных для каждого периода короткого символа OFDM, что соответствует скорости передачи символов T_S ^-1, где T_S представляет собой продолжительность одного короткого символа OFDM.

В каждом пространственно-временном кодере 620 демультиплексор 622 демультиплексирует подпоток символов данных на две последовательности символов, причем каждая последовательность имеет скорость следования символов (2T_S)^-1. Первая последовательность символов направляется на вход "0" переключателя 628b и блока 624b, который инвертирует и выполняет сопряжение каждого символа в последовательности. Вторая последовательность символов направляется на вход "0" переключателя 628b и блока 624а, который выполняет сопряжения каждого символа последовательности. Блок 626а задержки задерживает символы из блока 624а на один период короткого символа OFDM и предоставляет задержанные символы на вход "1" переключателя 628а. Блок 626b задержки задерживает символы из блока 624b на один период короткого символа OFDM и предоставляет задержанные символы на вход "1" переключателя 628b. Переключатель 628а переключается на частоте следования коротких символов OFDM и предоставляет набор символов {x_i(k)}={s₁(k) s^* ₂(k)} для одной из передающих антенн для каждых двух периодов символов OFDM. Аналогично переключатель 628b переключается с частотой следования коротких символов OFDM и предоставляет набор символов {x_j(k)}={s₂(k) -s^* ₁(k)} для другой передающей антенны для каждых двух периодов символа OFDM.

Буфера/мультиплексоры 630а-630d буферизируют и мультиплексируют символы передачи из пространственно-временных кодеров 620. Каждый буфер/мультиплексор 630 принимает пилотные символы и символы передачи из соответствующих пространственно-временных кодеров 620, как определено в таблице 5. В частности, буфер/мультиплексор 630а принимает символы передачи для всех поддиапазонов, отображаемых на антенну 1 (например, поддиапазоны -26, -24, -22, -19 и т.д.), буфер/мультиплексор 630b принимает символы передачи для всех поддиапазонов, отображаемых на антенну 2 (например, поддиапазоны -26, -23, -20, -19 и т.д.), буфер/мультиплексор 630с принимает символы передачи для всех поддиапазонов, отображаемых на антенну 3 (например, поддиапазоны -25, -24, -20, -18 и т.д.) и буфер/мультиплексор 630d принимает символы передачи для всех поддиапазонов, отображаемых на антенну 4 (например, поддиапазоны -25, -23, -22, -18 и т.д.).

Затем каждый буфер/мультиплексор 630 для каждого периода короткого символа OFDM мультиплексирует четыре пилотных символа для четырех пилотных поддиапазонов, 24 символа передачи для 24 поддиапазонов данных и 36 нулевых значений сигнала (или "нулевых" символов) для 36 неиспользованных поддиапазонов для формирования последовательности 64 символов передачи для всех 64 поддиапазонов. Хотя для короткого символа OFDM имеется 48 поддиапазонов данных, только 24 поддиапазона используются для каждой передающей антенны в схеме STTD, потому что только две антенны используются для каждого поддиапазона, и эффективное количество неиспользованных поддиапазонов для каждой антенны составляет, тем самым, 36, а не 12. Каждый символ передачи последовательности может представлять собой символ передачи из кодера 620, пилотный символ или нулевой символ и отправляется в одном поддиапазоне за один период короткого символа OFDM. Каждый буфер/мультиплексор 630 предоставляет поток символов {x_i(k)} передачи для одной передающей антенны. Каждый поток символов передачи содержит последовательно объединенные последовательности из 64 символов передачи, одна последовательность для каждого периода символа OFDM.

На Фиг. 7 показана блок-схема TX пространственного процессора 122b, который реализует схему SFTD для длинного символа OFDM. TX пространственный процессор 122b представляет собой еще один вариант осуществления TX пространственного процессора 122 по Фиг. 1.

В TX пространственном процессоре 122b демультиплексор 712 принимает поток символов данных {s(k)} от TX процессора 120 данных, демультиплексирует поток на 192 подпотока символов данных для 192 поддиапазонов данных длинного символа OFDM и направляет каждую пару подпотоков в соответствующий пространственно-частотный кодер 720. Каждый подпоток включает в себя один символ данных для каждого периода длинного символа OFDM, что соответствует скорости следования символов T_L ^-1, где T_L представляет собой длительность одного длинного символа OFDM.

Каждый пространственно-частотный кодер 720 принимает пару подпотоков символов данных для двух поддиапазонов k_l и k_l+1. В каждом кодере 720 блок 724а выполняет сопряжение каждого символа в подпотоке для поддиапазона k_l+1, и блок 724b инвертирует и выполняет сопряжение каждого символа в подпотоке для поддиапазона k_l. Каждый кодер 720 предоставляет (1) два подпотока символов данных в два буфера мультиплексора 730 для двух связанных антенн для передачи в поддиапазоне k_l и (2) два подпотока из блоков 724а и 724b в те же самые две антенны для передачи в поддиапазоне k_l+1. Скорость следования символов для всех подпотоков в каждый пространственно-частотный кодер 720 и из него составляет T_L ^-1.

Каждый буфер/мультиплексор 630 принимает пилотные символы и символы передачи от соответствующих пространственно-частотных кодеров 730, как определено уравнением (7) и таблицей 5. В частности, буфера/мультиплексоры 730а, 730b, 730с и 730d принимают символы передачи для всех поддиапазонов, отображаемых на антенны 1, 2, 3 и 4 соответственно. Затем каждый буфер/мультиплексор 730 для каждого периода длинного символа OFDM мультиплексирует 16 пилотных символов для 16 пилотных поддиапазонов, 192 символа передачи для 192 поддиапазонов данных и 48 нулевых символов для 48 неиспользуемых поддиапазонов для формирования последовательности из 256 символов передачи для всех 256 поддиапазонов. Для схемы SFTD все 192 поддиапазона данных используются для передачи данных. Каждый буфер/мультиплексор 730 предоставляет поток символов {x_i(k)} передачи для одной передающей антенны.

На Фиг. 8 показана блок-схема варианта осуществления модулятора 126х, который может быть использован в качестве каждого из модуляторов 126а-126d по Фиг. 1. Модулятор 126х включает в себя OFDM модулятор 810, соединенный с блоком передатчика (TMTR) 820. OFDM модулятор 810 включает в себя блок 812 быстрого обратного преобразования Фурье (IFFT) с переменной длиной и генератор 814 циклического префикса. Блок 812 IFFT принимает поток символов передачи, {x_i(k)}, выполняет L-точечное и IFFT для каждой последовательности из L символов передачи в потоке {x_i(k)} и предоставляет соответствующую последовательность из L элементарных сигналов временного домена в виде преобразованного символа. Размер L символа OFDM указывается управляющим сигналом, предоставляемым контроллером 130 и L=64 для короткого символа OFDM и L=256 для длинного символа OFDM. Генератор 814 циклического префикса повторяет часть каждого преобразованного символа из блока 812 IFFT для формирования соответствующего символа OFDM. Период символа OFDM соответствует длительности одного символа OFDM. Выход генератора 814 циклического префикса представляет собой поток символов OFDM, имеющих размеры, определяемые управляющим сигналом. Блок 820 передатчика преобразует поток символов OFDM в один или несколько аналоговых сигналов для генерации сигнала нисходящей линии, подходящего для передачи через соответствующую антенну 128х.

На Фиг. 9 показана блок-схема пользовательского терминала 150y с множеством (N_R>1) антенн. Сигналы нисходящей линии от точки 110 доступа принимаются каждой из антенн 152а-152r. Каждая антенна предоставляет принятый сигнал в соответствующий демодулятор 154.

В каждом демодуляторе 154 блок 912 приемника (RCVR) обрабатывает (например, понижает частоту, усиливает и фильтрует) и оцифровывает принятый сигнал и предоставляет поток выборок в OFDM демодулятор. OFDM демодулятор включает в себя блок 914 удаления циклического префикса и блок 916 быстрого преобразования Фурье (FFT) с переменной длиной. Блок 914 удаляет циклический префикс в каждом символе OFDM и предоставляет соответствующий принятый преобразованный символ, который содержит L выборок, где L зависит от размера символа OFDM. Блок 916 FFT с переменной длиной принимает поток выборок из блока 914, выполняет L-точечное FFT для каждой последовательности из L выборок в потоке для принятых преобразованных символов и предоставляет соответствующую последовательность из L принятых символов для преобразованного символа. Демодуляторы 154а-154r предоставляют N_R потоков принятых символов (для данных) в RX пространственный процессор 160y и принятые пилотные символы в устройство 960 оценки канала.

RX пространственный процессор 160y выполняет пространственную обработку N_R потоков принятых символов с оценками усилений каналов из устройства 960 оценки канала, например, как показано в уравнении (6). RX пространственный процессор 160y предоставляет в RX процессор 170y данных поток восстановленных символов данных, , который представляет собой оценку потока символов данных {s(k)}, переданного точкой 110 доступа.

В RX процессоре 170y данных блок 972 обратного отображения символов демодулирует восстановленные символы данных в соответствии со схемой модуляции, используемой для потока данных, как это указывается сигналом управления демодуляцией, предоставляемым контроллером 180y. Затем устройство 974 обратного перемежения канала выполняет обратное перемежение демодулированных данных способом, комплиментарным перемежению, выполняемому в точке 110 доступа, как указывается сигналом управления обратным перемежением, предоставляемым котроллером 180y. Для короткого символа OFDM обратное перемежение выполняется по 48 поддиапазонам данных для каждого короткого символа OFDM, комплиментарно перемежению, описанному выше. Для длинного символа OFDM обратное перемежение выполняется по каждому из четырех блоков из 48 поддиапазонов данных, как было описано выше. Затем декодер 976 декодирует данные, подвергнутые обратному перемежению, способом, комплиментарным кодированию, выполняемому в точке 110 доступа, как указывается сигналом управления декодированием, предоставляемым контроллером 180y. Может быть использован декодер Витерби в качестве декодера 976 для схемы сверточного кодирования, описанной выше. Устройство 978 дескрэмблирования выполняет дескрэмблирование декодированных данных способом, комплиментарным скрэмблированию, выполняемому в точке 110 доступа. Хотя это не показано на Фиг. 9, устройство проверки CRC может выполнять проверку каждого пакета, основываясь на значении CRC, включенного в пакет для определения, был ли принят пакет верно или с ошибкой. Статус пакета может использоваться для инициации повторной передачи пакетов, принятых с ошибкой в пользовательском терминале 150y.

Устройство 960 оценки канала оценивает различные характеристики канала (например, усиление пути распространения и дисперсию шума), основываясь на принятых пилотных символах. Устройство 960 оценки канала предоставляет вектор оценок усилений пути распространения, , для каждой антенны точки доступа в RX пространственный процессор 160y, который использует эти оценки усиления пути распространения для восстановления переданных символов данных, как показано в уравнении (6). Устройство 960 оценки канала также предоставляет оценки каналов в контроллер 180y. Контроллер 180y может выполнять различные функции, относящиеся к обработке разнесения при передаче в пользовательском терминале 150y. Контроллер 180y также может выбирать подходящую скорость передачи данных и размер символа OFDM для использования при передаче данных, основываясь на оценках каналов и/или других параметрах.

Для пользовательского терминала 150х, оборудованного одиночной антенной 152х, демодулятор 154х предоставляет один поток принятых символов. RX пространственный процессор 160х выполняет пространственную обработку потока принятых символов с оценками усиления каналов (например, как показано в уравнении (4)) и предоставляет поток восстановленных символов данных, . Затем RX процессор 170х данных выполняет обратное отображение символов, обратное перемежение, декодирование и дескрэмблирование потока восстановленных символов данных способом, описанным выше для пользовательского терминала 150y.

Для простоты способы обработки разнесения при передаче были описаны выше для нисходящей линии в многоантенной системе OFDM. Эти способы также могут быть использованы для восходящей линии пользовательским терминалом, оборудованным множеством антенн. Также для ясности эти способы были описаны для системы OFDM. Система OFDM может поддерживать один размер символа OFDM, два размера символа OFDM (как описано выше) или более чем два размера символа OFDM. Многие из указанных способов также могут быть использованы в многоантенной системе с одной несущей.

На Фиг. 10 показана блок-схема последовательности операций процесса 1000 для выполнения обработки разнесения при передаче в передатчике многоантенной системе OFDM. Передатчик кодирует данные трафика в соответствии со схемой кодирования для получения кодированных данных (блок 1012). Схема кодирования может содержать основной код с постоянной скоростью и набор паттернов повторения и/или выкалывания для набора скоростей кодирования, поддерживаемых системой. Затем передатчик выполняет перемежение кодированных данных в соответствии со схемой перемежения для получения данных, подвергнутых перемежению (блок 1014). Затем передатчик выполняет отображение символов для подвергнутых перемежению данных в соответствии со схемой модуляции для получения потока символа данных (блок 1016). Затем передатчик обрабатывает каждую пару символов данных для получения двух пар символов передачи для передачи через пару передающих антенн (блок 1018). Каждый символ передачи представляет собой версию символа данных. Две пары символов передачи могут быть переданы через пару антенн либо в двух периодах символов OFDM, либо в двух поддиапазонах. Если N_T передающих антенн доступны для передачи данных, тогда N_T·(N_T-1)/2 различных пар антенн могут использоваться для передачи символов данных. Если система поддерживает множество размеров символов OFDM, тогда передатчик преобразует (например, выполняет модуляцию OFDM) поток символов передачи для каждой передающей антенны согласно выбранному размеру символа OFDM для получения соответствующего потока символов OFDM для передающей антенны (блок 1020).

На Фиг. 11 показана блок-схема последовательности операций процесса 1100 для выполнения приема данных с разнесением при передаче в приемнике многоантенной системы OFDM. Приемник преобразует поток выборок для каждой из N_R приемных антенн согласно выбранному размеру символа OFDM для получения соответствующего потока принятых символов для данной приемной антенны, где N_R≥1 (блок 1112). Приемник получает поток векторов принятых символов, причем каждый вектор включает в себя N_R принятых символов для N_R антенн в одном поддиапазоне за один период символа OFDM (блок 1114). Приемник обрабатывает каждую пару векторов принятых символов с оценками каналов для получения двух восстановленных символов данных, как показано в уравнении (4) или (6) (блок 1116). Имеются два вектора для двух периодов символов OFDM для схемы STTD и для двух поддиапазонов для схемы SFTD. Для потока векторов принятых символов получают поток восстановленных символов данных. Затем приемник выполняет обратное отображение символов потока восстановленных символов данных в соответствии со схемой демодуляции для получения демодулированных данных (блок 1118), выполняет обратное перемежение демодулированных данных в соответствии со схемой обратного перемежения для получения подвергнутых обратному перемежению данных (блок 1120) и декодирует подвергнутые обратному перемежению данные в соответствии со схемой декодирования для получения декодированных данных (блок 1122). Схемы демодуляции обратного перемежения и декодирования являются комплиментарными схемами модуляции, перемежения и кодирования соответственно используемым в передатчике.

Способы обработки разнесения при передаче, изложенные в настоящем описании, могут быть реализованы при помощи различных средств. Например, эти способы могут быть реализованы в виде аппаратных средств, программных средств или их комбинации. В случае реализации в виде аппаратных средств блоки обработки, используемые для выполнения обработки разнесения при передаче в точке доступа и пользовательском терминале, могут быть реализованы в одной или нескольких ориентированных на приложение интегральных схемах (ASIC), цифровых сигнальных процессорах (DSP), цифровых сигнальных процессорных устройствах (DSPD), программируемых логических устройствах (PLD), внутрисхемно программируемых вентильных матрицах (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, других электронных блоках, выполненных с возможностью выполнения функций, изложенных в настоящем описании или их комбинации.

В случае осуществления в виде программных средств способы обработки разнесения при передаче могут быть реализованы при помощи модулей (например, процедур, функций и т.д.), которые выполняют функции, изложенные в настоящем описании. Программные коды могут храниться в запоминающем устройстве (например, запоминающем устройстве 132, 182х или 182y по Фиг. 1). Запоминающее устройство может быть выполнено в процессоре или как внешнее по отношению к процессору, причем в этом случае оно может быть соединено с возможностью обмена данными с процессором при помощи различных средств, известных в данной области техники.

Приведенное выше описание раскрытых вариантов осуществления представлено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники использовать настоящее изобретение. Различные модификации в отношении указанных вариантов осуществления должны быть очевидны для специалистов в данной области техники, и общие принципы, изложенные в настоящем описании, применимы к другим вариантам осуществления без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, таким образом, настоящее изобретение не следует ограничивать вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем описании, но напротив, оно соответствует самому широкому объему, совместимому с принципами и новыми отличительными особенностями, раскрытыми в настоящем описании.

Изобретение относится к способам обработки данных для разнесения при передаче в многоантенной коммуникационной системе. Техническим результатом является обеспечение пространственного разнесения. Для пространственного разнесения в многоантенной OFDM системе передатчик выполняет кодирование, перемежение и отображение символов для данных трафика для получения символов данных, передатчик обрабатывает каждую пару символов данных для получения двух пар передаваемых символов для передачи через пару антенн либо (1) в двух периодах символа OFDM для пространственно-временного разнесения при передаче, или (2) в двух поддиапазонах для пространственно-частотного разнесения при передаче. Для передачи данных используют NT(NT-1)/2 различных пар антенн, причем различные пары антенн используют для смежных поддиапазонов, и где NT представляет собой количество антенн, система может поддерживать множество размеров символов OFDM, для различных размеров символов OFDM используют одинаковые схемы кодирования, перемежения и модуляции для упрощения обработки в передатчике и приемнике, передатчик выполняет модуляцию OFDM для потока передаваемых символов для каждой антенны согласно выбранному размеру символа OFDM, приемник выполняет комплиментарную обработку. 8 н. и 44 з.п. ф-лы, 11 ил., 5 табл.

1. Способ обработки данных для передачи в беспроводной многоантенной коммуникационной системе с мультиплексированием ортогональным делением частот (OFDM), указанный способ содержит

кодирование данных трафика согласно схеме кодирования для получения кодированных данных;

перемежение кодированных данных согласно схеме перемежения для получения подвергнутых перемежению данных;

отображение символов для подвергнутых перемежению данных согласно схеме модуляции для получения потока символов данных;

формирование по меньшей мере одной пары символов данных из потока символов данных; и

обработка каждой пары символов данных для получения двух пар символов передачи для передачи через пару антенн, причем каждый символ передачи представляет собой версию символа данных, при этом указанные две пары символов передачи должны передаваться в, по меньшей мере, одном поддиапазоне OFDM, и при этом указанная коммуникационная система OFDM выполнена с возможностью регулирования полного количества выделенных поддиапазонов.

преобразование каждого потока символов передачи в соответствии с первым и вторым размерами символов OFDM для получения соответствующего потока символов OFDM.

кодирование данных трафика в соответствии с основным кодом для

получения кодированных битов с фиксированной скоростью кодирования, и

выкалывание кодированных битов с фиксированной скоростью кодирования для получения кодированных данных, содержащих кодированные биты с одной из множества скоростей кодирования, поддерживаемых системой.

кодирование данных трафика в соответствии с основным кодом для получения кодированных битов с фиксированной скоростью кодирования, и

повторение кодированных битов с фиксированной скоростью кодирования для получения кодированных данных, содержащих

кодированные биты с более низкой скоростью кодирования, чем фиксированная скорость кодирования.

формирование последовательностей кодированных битов из кодированных данных, и

для каждой из указанных последовательностей отображение каждого кодированного бита в последовательности в один из множества поддиапазонов, основываясь на схеме перемежения.

формирование последовательностей кодированных битов из кодированных данных,

разделение каждой из последовательностей на М блоков кодированных битов для передачи по М непересекающимся группам поддиапазонов, один блок кодированных битов для каждой группы поддиапазонов, причем М≥2, и

для каждого из М блоков для каждой последовательности, отображение каждого кодированного бита в блоке на один из поддиапазонов в группе для блока, основываясь на схеме перемежения.

группировку наборов из В битов, подвергнутых перемежению данных для формирования В битных двоичных значений, причем В≥1 и

отображение каждого из В битных двоичных значений на символ данных, основываясь на схеме модуляции, причем схема модуляции определяется отображением Грея так, что два смежных символа данных в сигнальном созвездии для схемы модуляции отличаются максимум одним битом из В битов.

изменение порядка В битов для каждого из наборов, причем наборы В битов с измененным порядком используют для формирования В битных двоичных значений.

кодер, выполненный с возможностью кодирования данных трафика согласно схеме кодирования для получения кодированных данных;

устройство перемежения, выполненное с возможностью перемежения кодированных данных согласно схеме перемежения для получения подвергнутых перемежению данных;

блок отображения символов, выполненный с возможностью отображения символов для подвергнутых перемежению данных согласно схеме модуляции для получения потока символов данных; и

передающий пространственный процессор, выполненный с возможностью формирования по меньшей мере одной пары символов данных из потока символов данных и обработки каждой пары символов данных для получения двух пар символов передачи для передачи через пару антенн, причем каждый символ передачи представляет собой версию символа данных, при этом указанные две пары символов передачи должны передаваться в, по меньшей мере, одном поддиапазоне OFDM, и при этом указанная коммуникационная система OFDM выполнена с возможностью регулирования полного количества выделенных поддиапазонов.

множество модуляторов для множества антенн, причем каждый модулятор выполнен с возможностью преобразования потока символов передачи для ассоциированной антенны для получения соответствующего потока символов OFDM для указанной антенны.

средство для кодирования данных трафика согласно схеме кодирования для получения кодированных данных;

средство для перемежения кодированных данных согласно схеме перемежения для получения подвергнутых перемежению данных;

средство для отображения символов для подвергнутых перемежению данных согласно схеме модуляции для получения потока символов данных;

средство для формирования по меньшей мере одной пары символов данных из потока символов данных; и

средство для обработки каждой пары символов данных для получения двух пар символов передачи для передачи через пару антенн, причем каждый символ передачи представляет собой версию символа данных, при этом указанные две пары символов передачи должны передаваться в, по меньшей мере, одном поддиапазоне OFDM, и при этом указанная коммуникационная система OFDM выполнена с возможностью регулирования полного количества выделенных поддиапазонов.

средство для преобразования каждого потока символов передачи в соответствии с первым и вторым размерами символов OFDM для получения соответствующего потока символов OFDM.

кодирование данных трафика согласно схеме кодирования для получения кодированных данных;

перемежение кодированных данных согласно схеме перемежения для получения подвергнутых перемежению данных;

отображение символов для подвергнутых перемежению данных согласно схеме модуляции для получения потока символов данных;

формирование по меньшей мере одной пары символов данных из потока символов данных; и

демультиплексирование потока символов данных таким образом, что каждая пара символов данных передается через пару антенн и последовательные пары символов данных передаются через различные пары антенн, при этом указанные две пары символов передачи должны передаваться в, по меньшей мере, одном поддиапазоне OFDM, и при этом указанная коммуникационная система OFDM выполнена с возможностью регулирования полного количества выделенных поддиапазонов.

кодирование данных трафика согласно схеме кодирования для получения кодированных данных;

перемежение кодированных данных согласно схеме перемежения для получения подвергнутых перемежению данных;

отображение символов для подвергнутых перемежению данных согласно схеме модуляции для получения потока символов данных;

формирование по меньшей мере одной пары символов данных из потока символов данных; и

демультиплексирование потока символов данных таким образом, что каждая пара символов данных передается через пару антенн в двух поддиапазонах, при этом указанная коммуникационная система OFDM выполнена с возможностью регулирования полного количества выделенных поддиапазонов.

обработку каждой пары символов данных в потоке для получения первой и второй пар символов передачи, причем каждый символ передачи является версией одного из символов данных в паре символов данных, причем первую пару символов передачи передают через пару антенн в первом поддиапазоне и вторую пару символов передачи передают через пару антенн во втором поддиапазоне.

получение потока векторов принятых символов, причем каждый вектор включает в себя N принятых символов для N приемных антенн, причем N≥1;

формирование по меньшей мере одной пары векторов из потока векторов принятых символов;

обработку каждой пары векторов для получения двух восстановленных символов данных, которые являются оценками двух символов данных, переданных в виде двух пар символов передачи через две передающие антенны, причем каждый символ передачи является версией символа данных, причем поток восстановленных символов данных получают для потока векторов принятых символов; при этом указанные две пары символов передачи должны передаваться в, по меньшей мере, одном поддиапазоне OFDM, и при этом указанная коммуникационная система OFDM выполнена с возможностью регулирования полного количества выделенных поддиапазонов;

обратное отображение символов для потока восстановленных символов данных в соответствии со схемой демодуляции для получения демодулированных данных;

обратное перемежение демодулированных данных в соответствии со схемой обратного перемежения для получения подвергнутых обратному перемежению данных; и

декодирование подвергнутых обратному перемежению данных в соответствии со схемой декодирования для получения декодированных данных.

преобразование потока выборок для каждой из N приемных антенн в соответствии с первым или вторым размером символа OFDM для получения соответствующего потока принятых символов для приемной антенны, причем поток векторов принятых символов получают из N потоков принятых символов для N приемных антенн.

приемный пространственный процессор, выполненный с возможностью приема потока векторов принятых символов, формирования по меньшей мере одной пары векторов из потока векторов принятых символов, и обработки каждой пары векторов для получения двух восстановленных символов данных, которые являются оценками двух символов данных, переданных в виде двух пар символов передачи через две передающие антенны, причем каждый символ передачи является версией символа данных, причем каждый вектор включает в себя N принятых символов для N приемных антенн, причем N≥1, и причем поток восстановленных символов данных получают для потока векторов принятых символов, при этом указанные две пары символов передачи должны передаваться в, по меньшей мере, одном поддиапазоне OFDM, и при этом указанная коммуникационная система OFDM выполнена с возможностью регулирования полного количества выделенных поддиапазонов;

блок обратного отображения символов, выполненный с возможностью обратного отображения символов для потока восстановленных символов данных в соответствии со схемой демодуляции для получения демодулированных данных;

устройство обратного перемежения, выполненное с возможностью обратного перемежения демодулированных данных в соответствии со схемой обратного перемежения для получения подвергнутых обратному перемежению данных; и

декодер, выполненный с возможностью декодирования подвергнутых обратному перемежению данных в соответствии со схемой декодирования для получения декодированных данных.

N демодуляторов для N приемных антенн, причем каждый демодулятор выполнен с возможностью преобразования потока выборок для каждой ассоциированной приемной антенны в соответствии с первым или вторым размером символа OFDM для получения соответствующего потока принятых символов для приемной антенны, причем поток векторов принятых символов получают из N потоков принятых символов для N приемных антенн.

средство для получения потока векторов принятых символов, причем каждый вектор включает в себя N принятых символов для N приемных антенн, причем N≥1;

средство для формирования по меньшей мере одной пары векторов из потока векторов принятых символов;

средство для обработки каждой пары векторов для получения двух восстановленных символов данных, которые являются оценками двух символов данных, переданных в виде двух пар символов передачи через две передающие антенны, причем каждый символ передачи является версией символа данных, причем поток восстановленных символов данных получают для потока векторов принятых символов; при этом указанные две пары символов передачи должны передаваться в, по меньшей мере, одном поддиапазоне OFDM, и при этом указанная коммуникационная система OFDM выполнена с возможностью регулирования полного количества выделенных поддиапазонов;

средство для обратного отображения символов для потока восстановленных символов данных в соответствии со схемой демодуляции для получения демодулированных данных;

средство для обратного перемежения демодулированных данных в соответствии со схемой обратного перемежения для получения подвергнутых обратному перемежению данных; и

средство для декодирования подвергнутых обратному перемежению данных в соответствии со схемой декодирования для получения декодированных данных.

средство для преобразования потока выборок для каждой из N приемных антенн в соответствии с первым или вторым размером символа OFDM для получения соответствующего потока принятых символов для приемной антенны, причем поток векторов принятых символов получают из N потоков принятых символов для N приемных антенн.