УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ПЕРЕДАЧИ В СИСТЕМАХ СВЯЗИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ СХЕМЫ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА С ОРТОГОНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ Российский патент 2008 года по МПК H04B7/05 H04B7/208 

Область техники

Настоящее изобретение относится в общем к сотовой системе связи и, более конкретно, к устройству и способу для регулирования мощности передачи в сотовой системе связи, использующей множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), в которой применяется повторное использование частот.

Описание известного уровня техники

В последнее время развитие беспроводных сетей сосредоточено на системах связи четвертого поколения (4G), обеспечивающих высокое качество обслуживания (QoS) при более высокой скорости передачи. В частности, особое внимание уделяется предоставлению абонентам услуг высокоскоростной связи посредством придания мобильности и QoS системам связи беспроводных локальных сетей (LAN) и беспроводных общегородских сетей (MAN), т.е. тем сетевым топологиям, которые могут предоставлять услуги связи с относительно высокой скоростью передачи.

Для поддержки широкополосных сетей передачи для физического канала беспроводной системы связи MAN Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) предложил использовать схему ортогонального мультиплексирования с частотным разделением каналов (OFDM) и схему OFDMA вместе со стандартом IEEE 802.16а. Согласно стандарту IEEE 802.16а схемы OFDM/OFDMA применяются в беспроводной системе MAN для передачи сигнала на физическом канале с высокой скоростью передачи посредством использования множества поднесущих.

В основе системы связи стандарта IEEE 802.16а лежит односотовая структура, не учитывающая мобильность абонентской станции (АС). Что же касается системы связи стандарта IEEE 802.16е, то в ней учитывается мобильность АС, хотя и сохраняются свойства системы связи стандарта IEEE 802.16а.

Система связи стандарта IEEE 802.16е отражает мобильность АС в многосотовой среде. Чтобы обеспечить мобильность АС в многосотовой среде, необходимо изменить операционную взаимосвязь между АС и базовой станцией (БС). По этой причине разработки сосредоточены на передаче обслуживания АС. Мобильная АС далее будет именовать как мобильная абонентская станция (МАС).

Далее будет описана обычная система связи стандарта IEEE 802.16е со ссылкой на фиг.1.

На фиг.1 представлен схематический вид, иллюстрирующий структуру обычной системы связи стандарта IEEE 802.16е.

Как показано на фиг.1, обычная система связи стандарта IEEE 802.16е имеет многосотовую структуру, включающую в себя соту 100 и соту 150. Обычная система связи стандарта IEEE 802.16е содержит БС 110 для управления сотой 100, БС 140 для управления сотой 150 и множество МАС 111,113,130,151 и 153. БС 110 и 140 осуществляют связь с МАС 111,113,130,151 и 153 через схемы OFDM/OFDMA.

Обычная система связи стандарта IEEE 802.16е выполняет обратное преобразование Фурье (ОПФ) и использует 1702 поднесущие. Из этих 1702 поднесущих 166 поднесущих используются в качестве поднесущих пилот-сигнала и 1536 поднесущих используются в качестве информационных поднесущих. Кроме того, упомянутые 1536 поднесущих разделены на 32 подканала, каждый из которых содержит 48 поднесущих. Подканалы выделяются МАС в зависимости от состояния системы. В данном контексте под подканалом подразумевается канал, имеющий, по меньшей мере, одну поднесущую. Например, один подканал может быть образован 48 поднесущими.

Как отмечалось выше, когда в системе связи стандарта IEEE 802.16е формируются подканалы, все эти подканалы делятся на несколько групп, и к каждой группе применяются взаимно различные коэффициенты повторного использования частот. Ниже описан способ выделения частотных ресурсов на основании множества коэффициентов повторного использования частот в обычной системе связи стандарта IEEE 802.16е со ссылками на фиг.2.

На фиг.2 представлен схематический вид, иллюстрирующий операцию выделения частотных ресурсов на основании множества коэффициентов повторного использования частот в обычной сотовой системе связи стандарта IEEE 802.16е.

Как видно на фиг.2, центральная область 200 соты, рядом с БС, имеет относительно высокое отношение сигнал/помехи+шум (SINR), поэтому МАС, расположенной в центральной области 200 соты, выделен частотный ресурс с коэффициентом повторного использования частот, равным 1. Что же касается граничной области 250 соты, которая относительно удалена от БС, она имеет относительно низкое SINR, поэтому МАС, расположенной в граничной области 250 соты, выделен частотный ресурс с коэффициентом повторного использования частот больше чем 1 (К>1). Выделение частотных ресурсов МАС с взаимно различными коэффициентами повторного использования частот позволяет более эффективно использовать ограниченные частотные ресурсы.

Ниже описан способ формирования подканалов на основании множества коэффициентов повторного использования частот в обычной системе связи стандарта IEEE 802.16е со ссылками на фиг.3.

На фиг.3 представлен схематический вид, иллюстрирующий процедуру формирования подканалов на основании множества факторов повторного использования частот в обычной системе связи стандарта IEEE 802.16е.

Как показано фиг.3, если система связи стандарта IEEE 802.16е использует N поднесущих, то эти N поднесущих делятся на G групп. Каждая из G групп состоит из S поднесущих, так что удовлетворяется следующее уравнение:

N = S × G.

Первый подканал создается посредством выбора одной поднесущей из каждой из G групп. Второй подканал создается посредством выбора одной поднесущей из каждой из G групп, за исключением той поднесущей, которая была выделена первому подканалу. Эта процедура может повторяться до тех пор, пока все поднесущие G групп не будут выделены подканалам. В результате создается набор из S подканалов.

Можно также создать новый набор из S подканалов, имеющих поднесущие, отличные от вышеупомянутых поднесущих, посредством изменения схемы выбора поднесущей. Количество наборов S подканалов, включающих взаимно различные поднесущие, составляет (S!)^G. В данном контексте комбинация поднесущих, образующих подканал, будет называться "комбинация поднесущих".

В дальнейшем описании набор из n подканалов, выбранных из наборов (S!)^G S подканалов, определяется как А_n, а m-ый подканал группы А_n подканалов определен как SCⁿ _m. В данном случае n = [0,(S!)^G] и m = [0,S-1]. S подканалов (SCⁿ _m и SCⁿ _l), образующих один и тот же набор А_n подканалов, ортогональны друг другу. Поэтому поднесущие, образующие каждый из S подканалов, не могут вступать в коллизию друг с другом. Кроме того, подканалы (SCⁿ _m и SC^k _l, n≠k), образующие взаимно различные группы подканалов, устаналиваются без обеспечения ортогональности между ними, и поднесущие, образующие взаимно различные подканалы, могут вступать в коллизию друг с другом.

Из (S!)^G наборов S подканалов выбираются наборы А_n С подканалов. При этом, если заданный подканал выбирается из каждого из наборов А_n С подканалов, то количество поднесущих, имеющих коллизионные характеристики, может быть одинаковым. В результате общее количество поднесущих с коллизионными характеристиками между двумя наборами подканалов пропорционально количеству подканалов; набор подканалов создается путем выбора поднесущих из (S!)^G наборов S подканалов. Наборы С подканалов со взаимно различными комбинациями поднесущих, и поднесущие с одинаковыми коллизионными характеристиками можно создавать с помощью различных схем.

Ниже описан способ управления подканалом с коэффициентом повторного использования частот 1 в системе связи стандарта IEEE 802.16е.

Во-первых, когда коэффициент повторного использования частот равен 1, все поднесущие в заданной соте системы связи стандарта IEEE 802.16е (т.е. все подканалы) можно использовать в соседних сотах. Если в каждой соте использовать набор подканалов, имеющих одинаковую комбинацию поднесущих (т.е. если каждая сота использует одинаковую А_n), то изменение помех может происходить в каждом подканале этого набора подканалов в зависимости от состояния канала. Поэтому, когда измеренная в текущий момент информация канала применяется к следующей продолжительности времени, состояние канала невозможно предсказать.

Ниже описан способ создания подканала, когда коэффициент повторного использования частот равен 1, в системе связи стандарта IEEE 802.16е, со ссылками на фиг.4А и 4В.

На фиг.4А показан схематический вид, иллюстрирующий процедуру создания подканала, когда коэффициент повторного использования частот равен 1, в обычной системе связи стандарта IEEE 802.16е.

Как показано на фиг.4А, если в системе связи стандарта IEEE 802.16е используется N поднесущих, можно создать наборы А_n С подканалов из N поднесущих посредством различных схем выбора поднесущих.

На фиг.4В представлен схематический вид, иллюстрирующий набор поднесущих, соответствующий фиг.4А, выделенный сотам, образующим систему связи стандарта IEEE 802.16е.

Как показано на фиг.4В, наборы А_n С подканалов выделены сотам IEEE 802.16е системы связи. Каждый подканал в наборах А_n С подканалов ортогонален другим подканалам в том же наборе подканалов, и в то же время представляет одинаковые коллизионные характеристики по отношению к подканалам других наборов подканалов.

Если наборы А_n С подканалов выделены каждой соте, то компоненту помехи из соседних сот можно усреднить благодаря одинаковым коллизионным характеристикам поднесущих. Следовательно, если объем ресурсов, используемых в соседних сотах, не изменяется, то можно сохранять действительность информации о состоянии канала, измеренной в заданную единицу времени. Таким образом, система связи стандарта IEEE 802.16е может эффективно управлять подканалом на основании коэффициента повторного использования частот 1. И несмотря на то, что можно усреднить межсотовые помехи, можно уменьшить SINR от компонент помехи из соседних сот. В частности, значительно уменьшается SINR граничной области соты.

К МАС, находящейся в граничной области соты, можно применить кодирование с исправлением ошибок с очень низкой скоростью и схемы модуляции с более низким порядком модуляции, чтобы обеспечить покрытие обслуживанием беспроводной сотовой системы связи. Однако такое кодирование с исправлением ошибок может снизить эффективность ширины полосы и тем самым существенно уменьшить скорость передачи для МАС, находящейся в граничной области соты.

Система связи стандарта IEEE 802.16е с коэффициентом повторного использования частот К использует К уникальных полос частот. Альтернативно система логически делит поднесущие, входящие в состав одной полосы частот, на К групп поднесущих. Согласно варианту настоящего изобретения поднесущие, входящие в состав одной полосы частот, делятся на К групп поднесущих, и коэффициентом повторного использования частот К управляют на основании этих К групп поднесущих.

Ниже описана процедура создания подканала в системе связи стандарта IEEE 802.16е на основании коэффициента повторного использования частот К со ссылками на фиг.5А и 5В.

На фиг.5А представлен схематический вид, иллюстрирующий процедуру создания поднесущей в системе связи стандарта IEEE 802.16е на основании коэффициента повторного использования частот К.

Как показано на фиг.5А, поднесущие, образованные в одной полосе частот, разделены на К групп поднесущих, и управление коэффициентом повторного использования частот К осуществляется на основании К групп поднесущих. На фиг.5А коэффициент повторного использования частот равен 3 (К=3). S подканалов, образующих заданный набор А_n подканалов, разделены на три исключительные группы подканалов, которые определены как А_n ^α, А_n ^β _{и Аn ^γ.}

На фиг.5В представлен схематический вид, иллюстрирующий группу поднесущих, соответствующих фиг.5А, которые выделены секторам, образующим соту системы связи стандарта IEEE 802.16е.

Как видно на фиг.5В, при коэффициенте повторного использования частот 3, одинаковым секторам каждой соты выделены три группы подканалов А_n ^α, А_n ^β _{и Аn. В идеальном случае помехи между сотами/секторами возникают редко, поэтому средняя скорость передачи МАС, расположенной в гранитной области соты или сектора, может увеличиваться. Однако ресурсы, выделяемые каждой соте или сектору, уменьшаются до 1/3 и поэтому уменьшается пропускная способность соты или сектора.}

Ниже описан способ использования коэффициентов повторного использования частот 1 и К для повышения эффективности ширины полосы и пропускной способности системы связи стандарта IEEE 802.16е.

Как описано выше со ссылкой на фиг.2, если МАС расположены рядом с БС, то относительно слабые помехи действуют на МАС, находящиеся в центральной области соты. МАС в центральной области соты могут работать на основании коэффициента повторного использования частот 1. Что же касается МАС, находящихся в граничной области соты, то они могут работать с К>1, чтобы уменьшить помехи, действующие на эти МАС из соседней соты или сектора. То есть когда одновременно в одной и той же соте используются коэффициенты повторного использования частот 1 и К, помехи в граничной области соты/сектора можно уменьшить посредством применения коэффициента повторного использования частот 1, а системную пропускную способность БС можно увеличить посредством применения коэффициента повторного использования частот К.

Однако если система связи стандарта IEEE 802.16е применяет коэффициенты повторного использования частот 1 и К без их физического различения, в результате возникает относительно большая компонента помехи. В результате может уменьшиться SINR у МАС, имеющей коэффициент повторного использования частот К, и ее работа существенно ухудшится. Для решения этой проблемы обеспечивается ортогональность между частотными ресурсами, имеющими взаимно различные коэффициенты повторного использования частот.

Ниже описана процедура выделения частотных ресурсов на основании множества коэффициентов повторного использования частот в системе связи стандарта IEEE 802.16е со ссылками на фиг.6.

На фиг.6 представлен схематический вид, иллюстрирующий процедуру выделения частотных ресурсов на основании множества коэффициентов повторного использования частот в системе связи стандарта IEEE 802.16е.

Как показано на фиг.6, если система связи стандарта IEEE 802.16е использует N поднесущих, то эти N поднесущих делятся на G групп. Каждая G группа состоит из S поднесущих, так что удовлетворяется следующее уравнение:

N = S × G.

Кроме того, каждая G группа разделена на две подгруппы. Эти подгруппы включают в себя, соответственно, S₁ поднесущих и S_k поднесущих.

Во-первых, создается первый подканал посредством выбора одной поднесущей из каждой из G подгрупп. Второй подканал создается посредством выбора одной поднесущей из каждой из G подгрупп за исключением той поднесущей, которая уже была выделена первому подканалу. Эту процедуру можно повторять до тех пор, пока все поднесущие G подгрупп не будут выделены подканалам. В результате создается набор S₁ подканалов. Кроме того, как упоминалось выше, можно также создать новый набор А_n С подканалов, имеющих поднесущие, отличные от вышеупомянутых поднесущих, посредством изменения схемы выбора поднесущих. Подканалы нового набора А_n ортогональны друг другу в одном и том же наборе подканалов, и в то же время представляют одинаковые коллизионные характеристики по отношению к подканалам в другом наборе подканалов. Набор А_n подканалов выделяется каждой соте/сектору, так что можно управлять этой сотой/сектором с коэффициентом повторного использования частот 1.

Затем создается первый подканал посредством выбора одной поднесущей из каждой из G подгрупп, включающих S_k поднесущих. Третий подканал создается посредством выбора одной поднесущей из каждой из G подгрупп за исключением той поднесущей, которая уже выделена первому подканалу. Описанную выше процедуру можно повторять до тех пор, пока все поднесущие G подгрупп не будут выделены подканалам. В результате создается набор S_k подканалов. Эти подканалы делятся на К исключительных групп подканалов и выделяются каждой из К сот/секторов, так что этими К сотами/секторами можно управлять с коэффициентом повторного использования частот К. В частности, так как подканалы, использующие коэффициент повторного использования частот 1, и подканалы, использующие коэффициент повторного использования частот К, содержат взаимно различные поднесущие, можно предотвратить помехи, даже если коэффициенты повторного использования частот 1 и К применяются одновременно.

Однако еще не существует устройства или способа для регулирования мощности передачи в системе связи стандарта IEEE 802.16е, использующей множество коэффициентов повторного использования частот.

Краткое изложение сущности изобретения

Соответственно, в основу настоящего изобретения положена задача решения перечисленных выше проблем известного уровня техники, и целью настоящего изобретения является создание устройства и способа для регулирования мощности передачи в сотовой системе связи OFDMA, использующей множество коэффициентов повторного использования частот.

Еще одной целью изобретения является создание устройства и способа, позволяющих получать различные отношения сигнал/помеха (SINR) согласно коэффициентам повторного использования частот в сотовой системе связи OFDMA, использующей множество коэффициентов повторного использования частот.

Для достижения этих целей согласно первому аспекту изобретения предложен способ регулирования мощности передачи, выделяемой сигналам поднесущих в сотовой системе связи, выполненной с возможностью разделения полосы частот на множество полос поднесущих и мультиплексирования сигналов поднесущих этих полос поднесущих на основании множества коэффициентов повторного использования частот. Способ заключается в том, что определяют целевое отношение сигнал/помехи+шум (SINR) сигналов поднесущих, использующих первый коэффициент повторного использования частот, выбранный из множества коэффициентов повторного использования частот, определяют вес сигналов поднесущих, использующих первый коэффициент повторного использования частот, и вес сигналов других поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот, отличные от первого коэффициента повторного использования частот, в соответствии с целевым SINR, и применяют определенные веса к сигналам поднесущих, использующих первый коэффициент повторного использования частот, и сигналам поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот, отличные от первого коэффициента повторного использования частот, регулируя тем самым мощность передачи.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен способ регулирования мощности передачи, выделяемой сигналам поднесущих в системе сотовой связи, выполненной с возможностью разделения полосы частот на множество полос поднесущих и мультиплексирования сигналов поднесущих этих полос поднесущих на основании коэффициентов повторного использования частот 1 и К. Способ заключается в том, что определяют целевое отношение сигнал/помехи+шум (SINR) сигналов поднесущих, использующих коэффициент повторного использования частот К, определяют веса сигналов поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот 1 и К, в соответствии с целевым SINR, соответственно, и применяют определенные веса к сигналам поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот 1 и К, тем самым регулируя мощность передачи.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен способ регулирования мощности передачи, выделяемой сигналам поднесущих в системе сотовой связи, выполненной с возможностью разделения полосы частот на множество полос поднесущих и мультиплексирования сигналов поднесущих этих полос поднесущих на основании коэффициентов повторного использования частот 1 и К. Способ заключается в том, что определяют величину улучшения отношения сигнал/помехи+шум (SINR) сигналов поднесущих, использующих коэффициент повторного использования частот К, чтобы повысить SINR сигналов поднесущих, использующих коэффициент повторного использования частот К, полученный в предыдущей продолжительности времени, определяют веса сигналов поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот 1 и К, в соответствии с величиной улучшения SINR, соответственно, и применяют определенные веса к сигналам поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот 1 и К, тем самым регулируя мощность передачи.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложен способ регулирования мощности передачи, выделяемой сигналам поднесущих в системе сотовой связи, выполненной с возможностью разделения полосы частот на множество полос поднесущих, деления сигналов поднесущих полос поднесущих на информационные сигналы поднесущих для передачи сигналов данных и опорные сигналы поднесущих для передачи заранее определенных опорных сигналов, и мультиплексирования сигналов поднесущих полос поднесущих на основании коэффициентов повторного использования частот 1 и К. Способ заключается в том, что определяют целевое отношение сигнал/помехи+шум (SINR) сигналов поднесущих, использующих коэффициент повторного использования частот К, определяют веса информационных сигналов поднесущих и пилот-сигналов поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот 1 и К, в соответствии с целевым SINR, соответственно, и применяют определенные веса к информационным сигналам поднесущих и пилот-сигналам поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот 1 и К, регулируя тем самым мощность передачи.

Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для регулирования мощности передачи, выделяемой сигналам поднесущих в системе сотовой связи, выполненной с возможностью разделения полосы частот на множество полос поднесущих и мультиплексирования сигналов поднесущих этих полос поднесущих на основании множества коэффициентов повторного использования частот. Устройство содержит блок распределения мощности передачи, предназначенный для определения целевого отношения сигнал/помехи+шум (SINR) сигналов поднесущих, использующих первый коэффициент повторного использования частот из множества коэффициентов повторного использования частот, определения веса сигналов поднесущих, использующих первый коэффициент повторного использования частот, и веса сигналов других поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот, отличные от первого коэффициента повторного использования частот, в соответствии с целевым SINR, и применения определенных весов к сигналам поднесущих, использующих первый коэффициент повторного использования частот, и сигналам поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот, отличные от первого коэффициента повторного использования частот, для регулирования мощности передачи.

Согласно шестому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для регулирования мощности передачи, выделяемой сигналам поднесущих в системе сотовой связи, выполненной с возможностью разделения полосы частот на множество полос поднесущих и мультиплексирования сигналов поднесущих этих полос поднесущих на основании коэффициентов повторного использования частот 1 и К. Устройство содержит блок распределения мощности передачи, предназначенный для определения целевого отношения сигнал/помехи+шум (SINR) сигналов поднесущих, использующих коэффициент повторного использования частот К, определения веса сигналов поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот 1 и К, в соответствии с целевым SINR, и применения определенных весов к сигналам поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот 1 и К, для регулирования мощности передачи.

Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для регулирования мощности передачи, выделяемой сигналам поднесущих в системе сотовой связи, выполненной с возможностью разделения полосы частот на множество полос поднесущих и мультиплексирования сигналов поднесущих этих полос поднесущих на основании множества коэффициентов повторного использования частот 1 и К. Устройство содержит блок распределения мощности передачи, предназначенный для определения величины улучшения отношения сигнал/помехи+шум (SINR) сигналов поднесущих, использующих коэффициент повторного использования частот К, чтобы повысить SINR сигналов поднесущих, использующих коэффициент повторного использования частот К, полученный в предыдущей продолжительности времени, определения веса сигналов поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот 1 и К, в соответствии с величиной улучшения SINR, соответственно, и применения определенных весов к сигналам поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот 1 и К, для регулирования мощности передачи.

Согласно восьмому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для регулирования мощности передачи, выделяемой сигналам поднесущих в системе сотовой связи, выполненной с возможностью разделения полосы частот на множество полос поднесущих, деления сигналов поднесущих полос поднесущих на информационные сигналы поднесущих для передачи сигналов данных и опорные сигналы поднесущих для передачи заранее определенных опорных сигналов, и мультиплексирования сигналов поднесущих полос поднесущих на основании коэффициентов повторного использования частот 1 и К. Устройство содержит блок распределения мощности передачи, предназначенный для определения целевого отношения сигнал/помехи+шум (SINR) информационных сигналов поднесущих, использующих коэффициент повторного использования частот К, определения веса информационных сигналов поднесущих и пилот-сигналов поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот 1 и К, в соответствии с целевым SINR и применения определенных весов к информационным сигналам поднесущих и пилот-сигналам поднесущих, использующих коэффициенты повторного использования частот 1 и К, для регулирования мощности передачи.

Согласно девятому аспекту настоящего изобретения предложен способ регулирования мощности передачи в сотовой системе связи. Способ заключается в том, что делят поднесущие сотовой системы связи, по меньшей мере, на две группы и применяют взаимно различные коэффициенты повторного использования частот к этим группам и выделяют взаимно различную мощность передачи группам, использующим взаимно различные коэффициенты повторного использования частот.

Согласно десятому аспекту изобретения предложено устройство для регулирования мощности передачи в сотовой системе связи. Устройство содержит блок распределения мощности передачи, предназначенный для выделения взаимно различных коэффициентов повторного использования частот к поднесущим сотовой системы связи, которые разделены, по меньшей мере, на две группы, таким образом, чтобы каждая из двух групп использовала взаимно различные коэффициенты повторного использования частот.

Согласно одиннадцатому аспекту изобретения предложен способ регулирования мощности передачи, выделяемой сигналам поднесущих в сотовой системе связи, выполненной с возможностью разделения полосы частот на множество полос поднесущих и мультиплексирования сигналов поднесущих этих полос поднесущих на основании, по меньшей мере, двух коэффициентов повторного использования частот. Способ заключается в том, что определяют мощность передачи для применения к сигналам поднесущих, использующих взаимно различные коэффициенты повторного использования частот, и применяют определенную мощность передачи к сигналам поднесущих, использующих взаимно различные коэффициенты повторного использования частот, и передают сигналы поднесущих.

Согласно двенадцатому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для регулирования мощности передачи, выделяемой сигналам поднесущих в сотовой системе связи, выполненной с возможностью разделения полосы частот на множество полос поднесущих и мультиплексирования сигналов поднесущих этих полос поднесущих на основании, по меньшей мере, двух коэффициентов повторного использования частот. Устройство содержит контроллер для определения мощности передачи для применения к сигналам поднесущих, использующих взаимно различные коэффициенты повторного использования частот, и блок распределения мощности передачи для применения определенной мощности передачи к сигналам поднесущих, использующих взаимно различные коэффициенты повторного использования частот для передачи сигналов поднесущих.

Краткое описание чертежей

Описанные выше и другие задачи, существенные признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются в последующем подробном описании в связи с прилагаемыми чертежами, на которых

фиг.1 изображает схематический вид, иллюстрирующий структуру обычной системы связи стандарта IEEE 802.16е;

фиг.2 изображает схематический вид, иллюстрирующий операцию выделения ресурсов частоты в обычной системе связи стандарта IEEE 802.16е на основании множества коэффициентов повторного использования частот;

фиг.3 изображает схематический вид, иллюстрирующий процедуру создания подканалов в обычной системе связи стандарта IEEE 802.16е;

фиг.4А изображает схематический вид, иллюстрирующий процедуру создания подканала в обычной системе связи стандарта IEEE 802.16е на основании коэффициента повторного использования частот, равного 1;

фиг.4В изображает схематический вид, иллюстрирующий набор подканалов, соответствующий фиг.4А, которые выделены сотам, образующим обычную систему связи стандарта IEEE 802.16е;

фиг.5А изображает схематический вид, иллюстрирующий процедуру создания подканала в обычной системе связи стандарта IEEE 802.16е на основании коэффициента повторного использования частот, равного К;

фиг.5В изображает схематический вид, иллюстрирующий группу подканалов, соответствующих фиг.5А, которые выделены секторам, образующим соту обычной системы связи стандарта IEEE 802.16е;

фиг.6 изображает схематический вид, иллюстрирующий процедуру выделения ресурсов частоты на основании множества коэффициентов повторного использования частот в обычной системе связи стандарта IEEE 802.16е;

фиг.7 изображает схематический вид, иллюстрирующий структуру передатчика, используемого в обычной системе связи стандарта IEEE 802.16е, согласно варианту воплощения настоящего изобретения;

фиг.8 изображает схематический вид, иллюстрирующий внутреннюю структуру блока распределения мощности передачи, показанного на фиг.7, когда используются коэффициенты повторного использования частот 1 и К;

фиг.9 изображает схематический вид, иллюстрирующий внутреннюю структуру блока распределения мощности передачи, показанного на фиг.7, когда используются коэффициенты повторного использования частот1 и 3; и

фиг.10 изображает алгоритм, иллюстрирующий процедуру распределения мощности передачи согласно варианту воплощения настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительного варианта

Ниже описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. Известные функции и конфигурации не описаны подробно, чтобы не усложнять описание изобретения.

Согласно настоящему изобретению предложена сотовая система связи. Более конкретно, предложены устройство и способ для регулирования мощности передачи в системе связи стандарта IEEE 801.16е, которая представляет собой схему множественного доступа на основе ортогонального мультиплексирования с частотным разделением (OFDMA), в которой используется множество коэффициентов повторного использования частот. Хотя настоящее изобретение описано в иллюстративных целях на основе системы связи стандарта IEEE 802.16е, тем не менее предложенные устройство и способ могут найти применение в других сотовых системах связи с множеством коэффициентов повторного использования частот.

Ниже описана конструкция передатчика системы связи стандарта IEEE 802.16е согласно одному варианту настоящего изобретения со ссылкой на фиг.7, на которой представлен схематический вид, иллюстрирующий конструкцию такого передатчика.

Как видно на фиг.7, передатчик содержит блок 711 ввода циклического избыточного кода (ЦИК), кодер 713, блок 715 отображения символов, блок 717 выделения подканалов, последовательно-параллельный преобразователь 719, блок 721 ввода символов пилот-сигнала, блок 722 распределения мощности передачи, блок 723 обратного преобразования Фурье (ОПФ), параллельно-последовательный преобразователь 725, блок 727 ввода защитного интервала, цифроаналоговый преобразователь 729 и радиочастотный (РЧ) процессор 731.

При формировании битов пользовательских данных и битов управляющих данных эти биты пользовательских данных и биты управляющих данных вводятся в блок 711 ввода ЦИК. Биты пользовательских данных и биты управляющих данных далее упоминаются как "биты информационных данных". Блок 711 ввода ЦИК вводит бит ЦИК в биты информационных данных и выдает эти биты информационных данных в кодер 713. После получения сигнала из блока 711 ввода ЦИК кодер 713 кодирует сигнал с помощью заданной схемы кодирования и выдает закодированный сигнал в блок 715 отображения символов. В данном примере заданная схема кодирования включает в себя схему турбокодирования, имеющую заданную скорость кодирования, или схему сверточного кодирования.

Блок 715 отображения символов модулирует закодированные биты с выхода кодера 713 посредством заданной схемы модуляции, формируя тем самым символ модуляции. Этот символ модуляции выводится в блок 717 выделения подканалов. В данном примере заданная схема модуляции включает в себя схему квадратурной фазовой манипуляции (QPSK) или схему шестнадцатиричной квадратурной амплитудной модуляции (QAM). После приема символов модуляции из блока 715 отображения символов блок 717 выделения подканалов выделяет подканалы символам модуляции и выдает символы модуляции в последовательно-параллельный преобразователь 719. Как отмечалось выше, блок 717 выделения подканалов выделяет подканалы с использованием взаимно различных коэффициентов повторного использования частот. Это означает, что блок 717 выделения подканалов выделяет подканалы символам модуляции с использованием коэффициентов повторного использования частот 1 и К.

После приема последовательных символов модуляции с подканалами из блока 717 выделения подканалов последовательно-параллельный преобразователь 719 осуществляет параллельное преобразование символов модуляции и выдает символы модуляции в блок 721 ввода символов пилот-сигнала. Блок 721 ввода символов пилот-сигнала вставляет символы пилот-сигнала в параллельные символы модуляции и выдает эти параллельные символы модуляции в блок 722 распределения мощности передачи.

Блок 722 распределения мощности передачи распределяет мощность передачи подканалам согласно коэффициентам повторного использования частот и выдает эти подканалы в блок 723 ОПФ. Блок 722 распределения мощности передачи выделяет мощность передачи сигналу поднесущей, имеющему символ пилот-сигнала (далее именуемый как "пилот-сигнал поднесущей"), и сигналу поднесущей, имеющему данные (далее именуемый как "информационный сигнал поднесущей"), и передает пилот-сигнал поднесущей и информационный сигнал поднесущей в блок 723 ОПФ. Распределение мощности передачи блоком 722 более подробно описано ниже.

Блок 723 ОПФ выполняет N-точечное ОПФ на сигналах с выхода блока 722 распределения мощности передачи и отправляет эти сигналы в параллельно-последовательный преобразователь 725. Параллельно-последовательный преобразователь 725 преобразует параллельные сигналы в последовательные сигналы и передает последовательные сигналы в блок 727 ввода защитного интервала. Блок 727 ввода защитного интервала вводит сигнал защитного интервала в последовательные сигналы и передает последовательные сигналы в цифроаналоговый преобразователь 729. При этом защитный интервал используется для удаления помех между предыдущими символами OFDM и текущими символами OFDM, когда символы OFDM передаются в системе связи OFDMA. Кроме того, можно вставить защитный интервал в символ OFDM с помощью схемы циклических префиксов, в которой копируются заданные конечные выборки символов OFDM во временной области и эти скопированные выборки вводятся в эффективные символы OFDM, или с помощью схемы циклических постфиксов, в которой копируются заданные предвыборки символов во временной области и эти скопированные выборки вводятся в эффективные символы OFDM.

После получения сигнала из блока 727 ввода защитных интервалов цифроаналоговый преобразователь 729 преобразует сигнал в аналоговый сигнал и выдает аналоговый сигнал в РЧ процессор 731. РЧ процессор 731 содержит фильтр и радиочастотный каскад и передает аналоговый сигнал в передающую антенну после РЧ обработки аналогового сигнала для передачи.

Далее описана внутренняя структура блока 722 распределения мощности передачи, показанного на фиг.7, когда используются коэффициенты повторного использования частот 1 и К, со ссылками на фиг.8.

На фиг.8 представлен схематический вид, иллюстрирующий внутреннюю структуру блока 722 распределения мощности передачи, показанного на фиг.7, когда используются коэффициенты повторного использования частот 1 и К.

На фиг.8 предполагается, что в системе связи стандарта IEEE 802.16e используется N поднесущих с коэффициентами повторного использования частот 1 и к.

Как видно на фиг.8, блок 722 распределения мощности передачи содержит блок 811 деления поднесущих и множество умножителей 813-0 - 813-N'-1. Сигнал с выхода блока 721 ввода символа пилот-сигнала вводится в блок 811 деления поднесущих, чтобы блок 811 деления поднесущих разделил этот сигнал на две группы поднесущих согласно коэффициентам повторного использования частот. То есть блок 811 деления поднесущих делит сигнал на первую группу, включающую в себя поднесущие с коэффициентом повторного использования частот 1, и вторую группу, включающую в себя поднесущие с коэффициентом повторного использования частот К. Количество поднесущих, включенных в состав первой группы, равно R1, а количество поднесущих, включенных в состав второй группы, равно RK. Когда коэффициент повторного использования частот равен К, каждая сота/сектор может использовать 1/К поднесущих из ресурсов, имеющих коэффициент повторного использования частот К, так что R1, RK и N удовлетворяют уравнению (1)

RK = N - R1 (1)

Как отмечалось выше, так как используется 1/К поднесущих, когда коэффициент повторного использования частот равен К, R1 и RK удовлетворяют уравнению (2)

N'= R1 + RK (2)

В уравнении (2) N' меньше чем N.

Сигнал поднесущих двух групп поднесущих определяется как X_n, где n представляет номер сигнала поднесущей. Если коэффициент повторного использования частот равен 1, то n для сигнала поднесущей X_n находится в интервале приблизительно 0˜R1-1. Если коэффициент повторного использования частот равен К, то n для сигнала поднесущей X_n находится в интервале приблизительно R1˜(N'-1).

Кроме того, сигнал с выхода блока 722 распределения мощности передачи получают путем умножения сигнала поднесущей X_n из блока 811 деления поднесущих на заданный вес W_n. При этом сигнал, полученный при умножении сигнала поднесущей X_n на заданный вес W_n, определяется как Y_n.

Y_n = W_n·X_n (3)

В уравнении (3) индекс n в W_n и Y_n имеет значение, идентичное значению индекса n в X_n.

Хотя это и не показано на фиг.8, умножители 813-0 - 813-N'-1 подсоединены к контроллеру. Контроллер определяет вес, применяемый к сигналам подканалов, и посылает этот вес каждому из умножителей 813-0 - 813-N'-1. Умножители 813-0 - 813-N'-1 корректируют мощность передачи сигналов поднесущих с выхода блока 811 деления поднесущих посредством применения веса к сигналам поднесущих.

Кроме того, вес, использованный для сигнала поднесущих с коэффициентом повторного использования частот 1, и вес W_n, использованный для сигнала поднесущих с коэффициентом повторного использования частот К, могут удовлетворять уравнению (4)

В уравнении (4) Р - общая мощность передачи системы связи стандарта IEEE 802.16e, а R_P - среднее отношение мощности поднесущих, имеющих коэффициенты повторного использования частот К и 1. Когда R_P больше 1, часть мощности передачи, выделяемой поднесущим с коэффициентом повторного использования частот 1, дополнительно выделяется поднесущим с коэффициентом повторного использования частот К.

При этом к поднесущим применяются взаимно различные веса, как показано на фиг.8, в целях применения мощности передачи на основании коэффициентов повторного использования частот 1 и К, усиление поднесущих пилот-сигнала и применения мощности передачи для каждой поднесущей согласно схеме адаптивной модуляции и кодирования (АМС).

Ниже описана внутренняя структура блока 722 распределения мощности передачи, показанного на фиг.7, когда используются коэффициенты повторного использования частот 1 и 3, со ссылками на фиг.9, на которой представлен схематический вид, иллюстрирующий такую структуру.

Как видно на фиг.9, предполагается, что система связи стандарта IEEE 802.16e использует N поднесущих с коэффициентами повторного использования частот 1 и 3. Хотя в иллюстративных целях описание построено на примере системы связи стандарта IEEE 802.16e, использующей коэффициенты повторного использования частот 1 и 3, другие коэффициенты повторного использования частот также применимы в системе связи стандарта IEEE 802.16e. Подобно блоку 722 распределения мощности передачи, показанному на фиг.8, блок 722 распределения мощности передачи, показанный на фиг.9, содержит блок 811 деления поднесущих и множество умножителей 813-0 - 813-N'-1. Однако блок 722 распределения мощности передачи, показанный на фиг.9, использует коэффициенты повторного использования частот 1 и 3.

В частности, блок 722 распределения мощности передачи, показанный на фиг.9, выделяет мощность передачи, соответствующую коэффициентам повторного использования частот для улучшения отношения сигнал/помехи+шум (SINR) сигнала поднесущих с коэффициентом повторного использования частот 3 на S[dB]. Одинаковый вес применяется к поднесущим, использующим одинаковый коэффициент повторного использования частот. Это значит, что вес W₁ применяется к поднесущим с коэффициентом повторного использования частот 1, а вес W₃ применяется к поднесущим с коэффициентом повторного использования частот 3, как показано в уравнении (5):

W₁ = W_n(n=0˜R1-1)

W₃ = W_n(n=R1˜N'-1) (5)

Так как предполагается, что помехи редко имеют место на поднесущих с коэффициентом повторного использования частот 3, SINR поднесущей с коэффициентом повторного использования частот 3 можно представить уравнением (6):

В уравнении (6) SINR3_n - SINR n-ого сигнала поднесущей X_n с коэффициентом повторного использования частот 3, PL⁰ _n - компонента ослабления сигнала (т.е. потери на трассе) между передатчиком и приемником соты (т.е. обслуживающей БС), которой выделен n-ый сигнал поднесущей X_n в системе связи стандарта IEEE 802.16e, - средняя мощность n-го сигнала поднесущей X_n и μ - средняя мощность шумовых компонент. Как видно из уравнения 6, когда используется коэффициент повторного использования частот 3, шумовые компоненты из соседней БС не оказывают влияния на SINR3_n n-ого сигнала поднесущей X_n.

Если текущий вес W₃ равен 1 (W₃=1), то отношение между весом W₃ (W₃=1) и весом W₁, которое может улучшить SINR3_n на S[дБ] (S≥0), показано в уравнении (7):

W₃ = 10^(S/20)

Как видно из уравнения (7), SINR сигнала поднесущей с коэффициентом повторного использования частот 3, т.е. SINR3_n, улучшается на S[дБ]. Кроме того, SINR сигнала поднесущей с коэффициентом повторного использования частот 1, т.е. SINR1_n не ухудшается или же ухудшается меньше, чем улучшенное значение S[дБ]. В данном случае SINR1_n - это SINR n-ного сигнала поднесущей X_n с коэффициентом повторного использования частот 1.

В уравнении (8) PLⁱ _n - компонента ослабления сигнала (т.е. потери на трассе) между передатчиком и приемником i-й соседней БС соты, которой выделен n-ный сигнал поднесущей X_n в системе связи стандарта IEEE 802.16e, - средняя мощность сигнала поднесущей X_n соседней i-й БС. Как видно из уравнения (8), когда используется коэффициент повторного использования частот 1, все ресурсы поднесущих одновременно используются во всех БС, так что шумовая компонента значительно меньше, чем компонента помех, и это позволяет пренебречь шумовой компонентой. В случае пренебрежения шумовой компонентой SINR1_n можно представить уравнением (9):

Как видно из уравнения (9), на SINR1_n не влияет изменение веса W₁. Кроме того, интенсивность и компоненты помех/шума этого сигнала можно снизить благодаря весу_{W1, даже когда шумовые компоненты относительно большие, так что уменьшение SINR1n будет меньше, чем величина улучшения S[дБ] SINR13. В частности, когда R1>R3, то есть когда количество поднесущих с коэффициентом повторного использования частот 3 меньше, чем количество поднесущих с коэффициентом повторного использования частот, уменьшение SINR1n уменьшается еще больше.}

Ниже описана процедура распределения мощности передачи согласно варианту настоящего изобретения со ссылкой на фиг.10, на которой представлен алгоритм, иллюстрирующий эту процедуру.

На фиг.10 предполагается, что система связи стандарта IEEE 802.16e использует коэффициенты повторного использования частот 1 и К. На этапе 1011 передатчик системы связи OFDAM принимает решение о величине улучшения SINRK_n по отношению к сигналу поднесущей X_n с коэффициентом повторного использования частот К. При этом величину улучшения SINRK_n определяют как S[дБ]. На этапе 1013 передатчик определяет вес W_n для каждой поднесущей таким образом, чтобы вес W_n удовлетворял S[дБ] SINRK_n. Так как процедура определения веса W_n уже была описана выше, она не будет описываться еще раз. На этапе 1015 передатчик применяет вес W_n к поднесущим и передает поднесущие приемнику.

Как было описано выше, согласно настоящему изобретению система связи OFDMA использует множество коэффициентов повторного использования частот для управления распределением мощности передачи соответственно коэффициентам повторного использования частот, в результате чего SINR регулируется в зависимости от коэффициентов повторного использования частот. Это значит, что вес, применяемый к поднесущим с более высоким коэффициентом повторного использования частот, увеличивается, и тем самым улучшается SINR и эффективность передачи в системе.

Хотя настоящее изобретение проиллюстрировано и описано со ссылками на некоторые предпочтительные варианты его реализации, специалистам будет понятно, что можно внести различные изменения по форме и в деталях, без отклонения от сущности и объема изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к системе связи, и, более конкретно, к устройству и способу для регулирования мощности передачи в сотовой системе связи, использующей множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), в которой применяется повторное использование частот. Техническим результатом является получение различных отношений сигнал/помеха согласно коэффициентам повторного использования частот. Устройство для регулирования мощности передачи в системе связи содержит блок распределения мощности передачи, предназначенный для применения взаимно различных коэффициентов повторного использования частот к поднесущим системы связи, которые разделены, по меньшей мере, на две группы таким образом, чтобы каждая из этих двух групп использовала взаимно различные коэффициенты повторного использования частот. 10 н. и 7 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Способ регулирования мощности передачи в системе связи, заключающийся в том, что применяют первый вес к сигналам поднесущих, использующих первый коэффициент повторного использования частот, регулируя тем самым мощность передачи; и

применяют второй вес к сигналам поднесущих, использующих второй коэффициент повторного использования частот, регулируя тем самым мощность передачи;

причем первый вес и второй вес определяются в соответствии с целевым отношением сигнал/помехи+шум (SINR) упомянутых сигналов поднесущих, использующих упомянутый первый коэффициент повторного использования частот.

W_K=10^(S/20),

где W_k - первый вес, W₁ - второй вес, S - величина улучшения SINR, P - общая мощность передачи системы связи, R1 - количество поднесущих, использующих коэффициент повторного использования частот I в системе связи, и RK - количество поднесущих, использующих коэффициент повторного использования частот К в системе связи.

блок распределения мощности передачи, предназначенный для применения первого веса к сигналам поднесущих, использующих первый коэффициент повторного использования частот, регулируя тем самым мощность передачи, и для применения второго веса к сигналам поднесущих, использующих второй коэффициент повторного использования частот, регулируя тем самым мощность передачи, причем первый вес и второй вес определяются в соответствии с величиной улучшения отношения сигнал/помехи+шум (SINR) сигналов поднесущих, использующих первый коэффициент повторного использования частот, чтобы повысить SINR сигналов поднесущих, использующих первый коэффициент повторного использования частот, полученный в предыдущей продолжительности времени.

W_K=10^(S/20),

где W_k - первый вес, W₁ - второй вес, S - величина улучшения SINR, P - общая мощность передачи системы связи, R1 - количество поднесущих, использующих коэффициент повторного использования частот 1 в системе связи, и RK - количество поднесущих, использующих коэффициент повторного использования частот К в системе связи.

блок распределения мощности передачи, предназначенный для применения первого веса к сигналам поднесущих, использующих первый коэффициент повторного использования частот, регулируя тем самым мощность передачи, применения второго веса к сигналам поднесущих, использующих второй коэффициент повторного использования частот, применения третьего веса к сигналам поднесущих, использующих второй коэффициент повторного использования частот, регулируя тем самым мощность передачи, и применения четвертого веса к сигналам поднесущих, использующих второй коэффициент повторного использования частот, причем первый вес, второй вес, третий вес и четвертый вес определяются в соответствии с целевым отношением сигнал/помехи+шум (SINR) информационных сигналов поднесущих, использующих первый коэффициент повторного использования частот.