СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ПРЕАМБУЛЫ ДЛЯ АДАПТИВНОЙ АНТЕННОЙ СИСТЕМЫ В СИСТЕМЕ СВЯЗИ С МНОЖЕСТВЕННЫМ ДОСТУПОМ И ОРТОГОНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ Российский патент 2008 года по МПК H04J11/00 H04L27/26 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к системе связи с множественным доступом и ортогональным частотным разделением каналов (системе связи OFDMA), использующей схему множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов, более конкретно, к способу и устройству для формирования последовательности преамбулы для адаптивной антенной системы (AAS) в системе связи OFDMA.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Системы связи четвертого поколения (4G) (то есть системы связи следующего поколения) продолжают разрабатываться, чтобы обеспечивать пользователей услугами, обладающими различными уровнями качества обслуживания (QoS) и поддерживающими скорость передачи около 100 Мбит/с. В частности, в современных системах связи 4G активно продолжается исследование для поддержки высокоскоростного обслуживания при обеспечении мобильности и QoS в системах связи с широкополосным беспроводным доступом, таких как система локальной сети (LAN) и система городской сети (MAN). Характерной системой связи, исследуемой в настоящее время, является система связи Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) 802.16.

Система связи IEEE 802.16 использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов и схему множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM/OFDMA) для обеспечения посредством физического канала системы беспроводной MAN поддержки сети широкополосной передачи. Система связи IEEE 802.16 включает в себя систему связи IEEE 802.16d и систему связи IEEE 802.16e. Система связи IEEE 802.16d учитывает только одно состояние, в котором абонентская станция (SS) в текущий момент является неподвижной (т.е. одно состояние, в котором подвижность SS учитывается не полностью), и сотовую структуру сигнала. В отличие от системы связи IEEE 802.16d, система связи IEEE 802.16e учитывает подвижность SS. В материалах настоящей заявки, для удобства объяснения, абонентская станция с подвижностью называется мобильной абонентской станцией (MSS).

Система связи IEEE 802.16e использует многоантенную схему для расширения зоны обслуживания сотовой ячейки системы связи, а также использует схему множественного доступа с пространственным разделением каналов (SDMA) для увеличения пропускной способности системы связи. Для того чтобы использовать схему SDMA, необходимо разработать преамбулы, с тем, чтобы информация качества канала (CQI) каждой MSS могла точно измеряться. Базовая станция минимизирует взаимные помехи между лучами посредством использования корреляции между преамбулами и формирует точный луч с состоянием канала, оцененным соответственно каждой MSS, с тем, чтобы базовая станция могла корректно декодировать данные, предотвращая помеховое воздействие сигнала одной MSS на сигналы других MSS.

В дальнейшем, структура системы связи IEEE 802.16e, использующей схему SDMA, описана со ссылкой на фиг.1.

Фиг.1 - диаграмма, схематично иллюстрирующая структуру сотовой системы, которая использует общепринятую схему SDMA.

Базовая станция 101 назначает один и тот же частотный ресурс и временной ресурс MSS-станциям (не показаны), отличающимся друг от друга, так что MSS могут одновременно использовать одни и те же частотные ресурсы и временные ресурсы в первом пространственном канале, передаваемом по первому лучу 102, и во втором пространственном канале, передаваемом по второму лучу 103. Для того чтобы назначить одни и те же частотные ресурсы и временные ресурсы множеству MSS, как описано выше, базовой станции необходимо формировать большое количество лучей, пространственно разделенных относительно друг от друга.

Для того, чтобы формировать лучи, как описано выше, в нисходящих линиях связи, необходима корректная информация о состоянии каналов восходящей линии связи. Поэтому, в типичной системе связи OFDMA IEEE 802.16, к каждому из кадров нисходящей линии связи и восходящей линии связи, который должен быть передан, добавлена последовательность преамбулы AAS для поддержки AAS, чтобы можно было определять корректную информацию о состоянии каналов нисходящей линии связи и восходящей линии связи.

Фиг.2 - диаграмма, схематично иллюстрирующая структуру кадра обычной системы связи OFDMA IEEE 802.16e.

Кадр системы связи OFDMA IEEE 802.16e подразделяется на кадр 201 нисходящей линии связи и кадр 202 восходящей линии связи. Кадр 201 нисходящей линии связи включает в себя сегмент преамбулы нисходящей линии связи, сегмент управляющего заголовка кадра (FCH), сегмент МАР (части мобильных приложений) нисходящей линии связи (DL-MAP), сегмент МАР восходящей линии связи (UL-MAP), множество сегментов преамбул AAS, и множество сегментов пакетов нисходящей линии связи (DL-пакетов) (например, сегмент #1 пакета нисходящей линии связи, сегмент #2 пакета нисходящей линии связи, сегмент #3 пакета нисходящей линии связи и сегмент #4 пакета нисходящей линии связи).

Сегмент преамбулы нисходящей линии связи является областью для передачи сигнала синхронизации для получения синхронизации между передатчиком и приемником (например, базовой станцией и MSS), то есть областью для передачи последовательности преамбулы нисходящей линии связи. Сегмент FCH является областью для передачи основной информации о подканале, ранжировании, схеме модуляции и т.п. Сегмент DL-MAP является областью для передачи сообщения DL-MAP, а сегмент UL-MAP является областью для передачи сообщения UL-MAP. Здесь информационные элементы (IE), включенные в сообщение DL-MAP и сообщение UL-MAP, не имеют прямого отношения к настоящему изобретению, поэтому их подробное описание опущено. Сегменты преамбулы AAS являются областями для передачи последовательности преамбулы AAS нисходящей линии связи для поддержки AAS, а сегменты пакетов нисходящей линии связи являются областями для передачи данных нисходящей линии связи для конкретных MSS.

Кадр 202 восходящей линии связи включает в себя множество сегментов преамбулы AAS и множество сегментов пакетов восходящей линии связи (UL-пакетов), то есть сегмент #1 пакета восходящей линии связи, сегмент #2 пакета восходящей линии связи, сегмент #3 пакета восходящей линии связи и сегмент #4 пакета восходящей линии связи.

Сегменты преамбулы AAS в кадре 202 восходящей линии связи являются областями для передачи последовательности преамбулы AAS восходящей линии связи для поддержки AAS, а сегменты пакетов восходящей линии связи являются областями для передачи данных восходящей линии связи от MSS для целевой базовой станции.

Как показано на фиг.2, преамбула AAS передается на стадии, предшествующей каждому из DL-пакетов и UL-пакетов. Базовая станция оценивает состояние канала восходящей линии связи, используя последовательность преамбулы AAS нисходящей линии связи, и формирует луч нисходящей линии связи, соответствующий оцененному состоянию канала восходящей линии связи.

Однако в текущем стандарте системы связи IEEE 802.16e отдельные последовательности преамбул AAS для пространственных каналов, отличных друг от друга (т.е. для лучей, отличных друг от друга), не определены. Поэтому, когда каждая из множества MSS в различных местоположениях передает одну и ту же последовательность преамбулы посредством одной и той же поднесущей (вспомогательной несущей) в один и тот же момент времени по восходящей линии связи, для базовой станции невозможно оценить канал для каждой MSS и сформировать соответствующий луч. То есть традиционная последовательность преамбулы AAS не может поддерживать схему SDMA в системе связи OFDMA. Поэтому желательно разработать способ, в котором отдельные последовательности преамбул AAS назначаются пространственным каналам, отличным друг от друга, и, таким образом, каждая принимающая сторона последовательностей преамбул AAS может различать пространственные каналы для формирования луча.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, настоящее изобретение было создано для решения вышеупомянутых проблем, имеющих место в предшествующем уровне техники, а цель настоящего изобретения состоит в создании устройства и способа для формирования последовательностей преамбул для адаптивной антенной системы (AAS) в системе связи OFDMA.

Другая цель настоящего изобретения состоит в создании устройства и способа для формирования последовательностей преамбул AAS, которые обеспечивают различение лучей, сформированных для передачи отдельных пространственных каналов, когда AAS, поддерживающая схему множественного доступа с пространственным разделением каналов (SDMA), используется в системе связи OFDMA.

Еще одна другая цель настоящего изобретения состоит в создании устройства и способа для формирования последовательностей преамбул AAS, которыми отличаются секторы или множество лучей в сотовой ячейке, с тем, чтобы схема SDMA могла использоваться в системе связи OFDMA.

Для достижения этих и других целей, в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения, предложен способ формирования последовательности преамбулы, идентифицирующей каждую из множества мобильных абонентских станций, находящихся в пределах сотовой ячейки или сектора системы связи, которая включает в себя множество подканалов, назначенных мобильным абонентским станциям, каждый из подканалов включает в себя множество элементов разрешения, каждый из которых включает в себя n смежных поднесущих в частотной области, последовательность преамбулы передается перед передачей каждого из подканалов, причем способ включает в себя этап формирования последовательности преамбулы посредством фазового сдвига предопределенной последовательности в соответствии с предопределенной последовательностью фазовых сдвигов в частотной области.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предложен способ формирования последовательности преамбулы, идентифицирующей каждую из множества мобильных абонентских станций в пределах сотовой ячейки или сектора системы связи, которая включает в себя множество подканалов, назначенных мобильным абонентским станциям, каждый из подканалов включает в себя множество элементов разрешения, каждый из которых включает в себя n смежных поднесущих в частотной области, последовательность преамбулы передается перед передачей каждого из подканалов, причем способ включает в себя этап формирования последовательности преамбулы посредством циклического сдвига предопределенной последовательности согласно предопределенному временному интервалу во временной области.

В соответствии с еще одним другим аспектом настоящего изобретения предложен способ передачи ресурса через пространственный канал в системе связи, которая включает в себя множество элементов разрешения в частотной области, каждый из элементов разрешения включает в себя предопределенное количество смежных информационных поднесущих и одну пилотную поднесущую, при этом способ включает в себя этапы формирования кода Уолша на основании индекса луча, согласно пространственному каналу и определению положения поднесущей согласно идентификатору сотовой ячейки на основании кода Уолша, код Уолша имеет предопределенную длину индекса, идентичного индексу луча, формирования последовательности преамбулы посредством умножения последовательности преамбулы нисходящей линии связи, передаваемой по смежным информационным поднесущим, на код Уолша, что касается информационных поднесущих за исключением определенной местоположением поднесущей, и пространственного назначения сформированной последовательности преамбулы через пространственный канал мобильным абонентским станциям.

В соответствии с еще одним другим аспектом настоящего изобретения предложено устройство для формирования последовательности преамбулы, идентифицирующей каждую из множества мобильных абонентских станций в пределах сотовой ячейки или сектора системы связи, которая включает в себя множество подканалов, назначенных мобильным абонентским станциям, каждый из подканалов включает в себя множество элементов разрешения, каждый из которых включает в себя n смежных поднесущих в частотной области, последовательность преамбулы передается перед передачей каждого из подканалов, причем устройство включает в себя генератор последовательности преамбулы для формирования последовательности преамбулы посредством фазового сдвига предопределенной последовательности согласно предопределенной последовательности фазовых сдвигов в частотной области.

В соответствии с еще одним другим аспектом настоящего изобретения предложено устройство для формирования последовательности преамбулы, идентифицирующей каждую из множества мобильных абонентских станций в пределах сотовой ячейки или сектора системы связи, которая включает в себя множество подканалов, назначенных мобильным абонентским станциям, каждый из подканалов включает в себя множество элементов разрешения, каждый из которых включает в себя n смежных поднесущих в частотной области, последовательность преамбулы передается перед передачей каждого из подканалов, причем устройство включает в себя генератор последовательности преамбулы для формирования последовательности преамбулы посредством циклического сдвига предопределенной последовательности согласно предопределенному временному интервалу во временной области.

В соответствии с еще одним другим аспектом настоящего изобретения предложено устройство для назначения ресурса через пространственный канал в системе связи, который включает в себя множество элементов разрешения в частотной области, каждый из элементов разрешения включает в себя предопределенное количество смежных информационных поднесущих и одну пилотную поднесущую, причем устройство включает в себя генератор последовательности преамбулы для определения положения резервной поднесущей, соответствующей структуре элемента разрешения, и формирования последовательности преамбулы посредством умножения входного информационного бита на код Уолша, выбранный по индексу луча.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеприведенные и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются в последующем подробном описании со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее:

фиг.1 - диаграмма, схематично иллюстрирующая структуру системы связи IEEE 802.16, использующей обычную схему множественного доступа с пространственным разделением каналов (SDMA);

фиг.2 - диаграмма, схематично иллюстрирующая структуру кадра обычной системы связи IEEE 802,16.16;

фиг.3 - диаграмма, схематично иллюстрирующая структуру элемента разрешения в обычной системе связи IEEE 802.16;

фиг.4 - диаграмма, схематично иллюстрирующая структуру последовательности преамбулы AAS согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.5 - структурная схема передатчика для выполнения функции формирования последовательности преамбулы AAS в системе связи IEEE 802.16 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.6 - блок-схема процедуры формирования последовательности преамбулы AAS согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.7 - диаграмма, схематично иллюстрирующая структуру последовательности преамбулы AAS согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.8 - структурная схема передатчика для выполнения функции формирования последовательности преамбулы AAS в системе связи IEEE 802.16 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения; и

фиг.9 - блок-схема процедуры формирования последовательности преамбулы AAS согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Предпочтительные варианты осуществления согласно настоящему изобретению описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. В следующем описании вариантов осуществления настоящего изобретения, подробное описание известных функций и конфигураций, включенных в материалы настоящей заявки, опущено, чтобы не затенять сущность изобретения.

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для формирования последовательностей преамбул для адаптивной антенной системы (AAS), которая может поддерживать схему множественного доступа с пространственным разделением каналов (SDMA) в системе связи с множественным доступом и ортогональным частотным разделением каналов (системе связи OFDMA), использующей схему множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), такой как, например, система связи IEEE 802.16е.

Хотя настоящее изобретение для наглядности описано в отношении системы связи IEEE 802.16e, устройство и способ для формирования последовательностей преамбулы для AAS, предлагаемые в настоящем изобретении, могут применяться к другим системам, использующим схему OFDMA, или к другим системам связи, использующим другие подходящие схемы связи.

При распределении ресурсов для структуры AAS системы связи IEEE 802.16e каждой мобильной абонентской станции (MSS) назначается один элемент разрешения. В материалах настоящей заявки элемент разрешения подразумевает, что девять поднесущих заняты одним символом OFDM. Поэтому последовательности преамбулы AAS согласно настоящему изобретению отображаются на девять поднесущих согласно структуре элемента разрешения.

Фиг.3 - диаграмма, схематично иллюстрирующая структуру элемента разрешения в обычной системе связи IEEE 802.16e OFDMA.

Элемент разрешения включает в себя восемь информационных поднесущих и одну поднесущую пилот-сигнала, таким образом, включая в себя всего девять поднесущих. В этом случае поднесущая пилот-сигнала расположена в центре элемента разрешения. Шесть элементов разрешения образуют один подканал.

Как описано выше со ссылкой на фиг.2, каждый из пакетов нисходящей линии связи (DL-пакетов) и пакетов восходящей линии связи (UL-пакетов) в системе связи IEEE 802.16e включает в себя большое количество поднесущих. Последовательность преамбулы AAS с длиной в один символ OFDM, которая определена на той же поднесущей, что и у каждого из DL-пакетов и UL-пакетов, вставляется в переднюю часть соответствующего DL-пакета или UL-пакета, а затем DL-пакет или UL-пакет передается. При распределении ресурсов по структуре подканала для AAS и АМС (адаптивной модуляции и кодирования) системы OFDMA, один элемент разрешения, имеющий размер «девять поднесущих × один символ», выделяется каждой из MSS. Здесь, как описано выше, размер элемента разрешения (девять поднесущих × один символ) подразумевает, что девять поднесущих заняты одним символом OFDM. В последующем описании основная единица последовательности преамбулы AAS является девятью поднесущими, и скомпонована в элементе разрешения в частотном диапазоне.

Фиг.4 - диаграмма, схематично иллюстрирующая структуру последовательности преамбулы AAS согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Как описано выше, последовательность преамбулы AAS включает в себя девять поднесущих, то есть восемь поднесущих преамбулы AAS и одну резервную поднесущую. В этом случае, на резервной поднесущей не передаются никакие сигналы. Восемь поднесущих преамбулы AAS переносят сигнал, полученный умножением существующего сигнала преамбулы нисходящей линии связи, который переносится восемью поднесущими преамбулы AAS, на 8-ричный код Уолша.

На фиг.4, «W_k(n)» представляет n-ый сигнал кода Уолша, соответствующий k-ому индексу, а «PR(n)» представляет n-ую поднесущую существующей последовательности преамбулы нисходящей линии связи. В этом случае, кодовый индекс кода Уолша определяется по индексу пространственного канала. Поэтому всего может быть восемь пространственных каналов.

Положение резервной поднесущей в последовательности преамбулы AAS может быть выражено, как показано в равенстве 1.

Положение_резервной_поднесущей=mod(ID-соты,_9) Равенство 1

Здесь, «ID_соты» представляет идентификатор (ID), назначенный соответствующей сотовой ячейке. Положение резервной поднесущей изменяется в зависимости от сотовых ячеек посредством операции взятия остатка от деления идентификатора на девять. Возможно снизить взаимные помехи между сотовыми ячейками изменением положения резервной поднесущей согласно сотовым ячейкам, как описано выше. Также можно измерять величину взаимных помех между сотовыми ячейками в положении резервной поднесущей.

Фиг.5 - структурная схема передатчика для выполнения функции формирования последовательности преамбулы AAS в системе связи IEEE 802.16e согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Передатчик включает в себя генератор 500 символов данных, генератор 510 последовательности преамбулы AAS, мультиплексор 520, блок 521 отображения поднесущих, блок 522 обратного быстрого преобразования Фурье (обратного БПФ, IFFT), параллельно-последовательный преобразователь 523, устройство 524 вставки защитных интервалов, цифроаналоговый преобразователь 525 и радиочастотный (РЧ, RF) процессор 526.

Генератор 500 символов данных включает в себя генератор 501 информационных битов, кодер 502, перемежитель 503 и модулятор 504. Генератор 510 последовательности преамбулы AAS включает в себя генератор 511 последовательности пилот-сигнала, генератор 512 кода Уолша, селектор 513 положения резервной поднесущей и умножитель 514.

Сначала, когда формируются информационные биты, которые должны передаваться, генератор 501 информационных битов выводит информационные биты в кодер 502. Кодировщик 502 принимает информационные биты, выведенные из генератора 501 информационных битов, кодирует принятые информационные биты согласно предопределенной схеме кодирования, а затем выводит кодированные информационные биты в перемежитель 503. Здесь схема кодирования включает в себя схему сверточного кодирования, схему турбокодирования, имеющую предопределенную скорость кодирования, и т.п. Перемежитель 503 принимает сигнал, выведенный из кодера 502, выполняет операцию перемежения по отношению к принятому сигналу, а затем выводит перемеженный сигнал в модулятор 504. Модулятор 504 принимает сигнал, выведенный из перемежителя 503, модулирует принятый сигнал согласно предопределенной схеме модуляции, чтобы сформировать модулированный символ, а затем передает модулированный символ в мультиплексор 520.

Генератор 511 последовательности пилот-сигнала формирует последовательность пилот-сигнала, соответствующую предопределенному идентификатору сотовой ячейки, а затем выводит сформированную последовательность пилот-сигнала в умножитель 514. Здесь генератор 511 последовательности пилот-сигнала обеспечивает формирование последовательности пилот-сигнала, как описано выше, поэтому ее подробное описание опущено. Генератор 512 кода Уолша формирует код Уолша, выбираемый по индексу луча, который задан согласно настройке системы, а затем выдает сформированный код Уолша в селектор 513 положения резервной поднесущей. Селектор 513 положения резервной поднесущей выбирает положение сформированного кода Уолша для согласования с заданной структурой элемента разрешения, и выводит выбранную информацию в умножитель 514. Здесь селектор 513 положения резервной поднесущей выбирает положение резервной поднесущей, изменяющееся в зависимости от каждой сотовой ячейки, посредством операции по модулю (взятия остатка от деления идентификатора сотовой ячейки на количество поднесущих) в отношении идентификатора сотовой ячейки, как описано со ссылкой на Равенство (1), тем самым уменьшая взаимные помехи между сотовыми ячейками.

Умножитель 514 умножает последовательность пилот-сигнала, сформированную генератором 511 последовательности пилот-сигнала, на код Уолша, выведенный из селектора 513 положения резервной поднесущей, и выводит результирующий сигнал в мультиплексор 520.

Мультиплексор 520 мультиплексирует сигнал с модулятора 504 и сигнал с умножителя 514 согласно планированию в каждый момент времени и выводит результирующий сигнал в блок 521 отображения поднесущих. Блок 521 отображения поднесущих принимает сигнал с мультиплексора 520, отображает принятый сигнал на соответствующие поднесущие, а затем выводит результирующий сигнал в блок 522 обратного БПФ. Блок 522 обратного БПФ принимает сигнал из блока 521 отображения поднесущей, выполняет обратное БПФ над принятым сигналом и выводит результирующий сигнал в параллельно-последовательный преобразователь 523. Параллельно-последовательный преобразователь 523 преобразует сигнал из блока 522 обратного БПФ в последовательный сигнал и выводит последовательный сигнал в устройство 524 вставки защитных интервалов.

Устройство 524 вставки защитных интервалов вставляет сигнал защитного интервала в последовательный сигнал из параллельно-последовательного преобразователя 523 и выводит результирующий сигнал в цифроаналоговый преобразователь 525. Здесь защитный интервал вставляется для устранения взаимных помех между предыдущим символом OFDM, переданным в предыдущем промежутке времени символа OFDM, и текущим символом OFDM, который должен передаваться в текущем промежутке времени символа OFDM, когда символ OFDM передается в системе связи OFDM. К тому же, защитный интервал вставляется по одной из циклической префиксной схемы или циклической постфиксной схемы. Согласно циклической префиксной схеме предопределенное количество последних отсчетов символа OFDM во временной области копируется и вставляется в действующий символ OFDM. Согласно циклической постфиксной схеме предопределенное количество первых отсчетов символа OFDM во временной области копируется и вставляется в действующий символ OFDM.

Цифроаналоговый преобразователь 525 принимает сигнал из устройства 524 вставки защитных интервалов, преобразует принятый сигнал в аналоговый сигнал и выводит аналоговый сигнал в РЧ-процессор 526. Здесь РЧ-процессор 526 включает в себя фильтр, блок входных каскадов и т.п. РЧ-процессор 526 осуществляет РЧ-обработку аналогового сигнала из цифроаналогового преобразователя 525, чтобы сигнал мог передаваться по эфиру, и выводит подвергнутый РЧ-обработке сигнал по эфиру через передающую (Тх) антенну.

Информационный бит формируется генератором 500 символов данных, а последовательность преамбулы AAS формируется генератором 510 последовательности преамбулы AAS. Последовательность преамбулы AAS формируется умножением кода Уолша, который выбирается по индексу луча, на последовательность, сформированную по такой же схеме, как традиционная схема формирования последовательности преамбулы. В этом случае, положение резервной поднесущей выбирается для согласования со структурой элемента разрешения селектором 513 положения резервной поднесущей. После этого информационный бит и последовательность преамбулы AAS проходят через мультиплексор 520 и отображаются согласно правилу распределения поднесущих в блоке 521 отображения поднесущих, а затем подвергаются OFDM-модуляции для передачи.

Фиг.6 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру формирования последовательности преамбулы AAS в генераторе последовательности преамбулы AAS, показанном на фиг. 5, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

На этапе 601 генератор 510 последовательности преамбулы AAS формирует 8-ричный код Уолша, соответствующий индексу луча, согласно заданному пространственному каналу, а затем осуществляется переход на этап 603. На этапе 603 положение резервной поднесущей выбирается согласно номеру базовой станции, то есть идентификатору сотовой ячейки (ID_соты), назначенному базовой станции, соответствующей сформированному коду Уолша, а затем выполняется этап 605. На этапе 605, если положение резервной поднесущей было определено на этапе выбора, то существующая последовательность преамбулы нисходящей линии связи и сформированный 8-ричный код Уолша перемножаются, что касается поднесущих, за исключением резервной поднесущей, затем выводится результирующий сигнал. В этом случае, никакие сигналы не передаются по поднесущей, соответствующей «Положению_резервной_поднесущей», поэтому мощность, назначенная этой поднесущей, может использоваться в качестве мощности других поднесущих.

«Положение_резевной_поднесущей» определяется согласно идентификатору сотовой ячейки (ID_соты), назначенному соответствующей базовой станции. Здесь «Положение_резервной_поднесущей» определяется как остаток, полученный делением идентификатора сотовой ячейки на девять. Такая структура уменьшает взаимные помехи между поднесущими в преамбуле по отношению к девяти областям поднесущих, когда сотовой ячейки скомпонованы надлежащим образом.

В дальнейшем, последовательность преамбулы AAS, а также устройство и способ для формирования последовательности преамбулы AAS согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения описаны со ссылкой на фиг.7-9.

Согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения последовательность преамбулы AAS определяется для каждого пространственного канала, то есть отдельные последовательности определены для лучей, отличных друг от друга. К тому же, последовательность преамбулы AAS формируется скремблированием последовательности (например, последовательности дискретного преобразования Фурье), обладающей свойством ортогональности по отношению к последовательности преамбулы нисходящей линии связи, то есть обладающей высокой корреляцией с последовательностью преамбулы нисходящей линии связи.

Фиг.7 - диаграмма, схематично иллюстрирующая структуру последовательности преамбулы AAS согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Как описано выше, последовательность преамбулы AAS согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения формируется для отображения на девять поднесущих, а именно девять поднесущих преамбулы AAS. Таким образом, девять поднесущих преамбулы AAS несут сигнал, который получен умножением существующего сигнала преамбулы нисходящей линии связи, переносимого этими поднесущими, на ортогональную последовательность с длиной «девять», сформированную посредством 9-точечного дискретного преобразования Фурье (ДПФ, DFT). Сигнал, полученный посредством умножения на ортогональную последовательность, взаимно однозначно отображается на последовательности, полученные умножением идентификатора сотовой ячейки (ID-соты) на последовательность преамбулы нисходящей линии связи, выбранной соответствующей идентификатору сектора (ID_сектора). Здесь основанная на 9-точечном ДПФ ортогональная последовательность получена посредством случайного выбора одной строки в пределах матрицы ДПФ 9×9, показанной в Равенстве (2).

Равенство 2

Основанная на 9-точечном ДПФ ортогональная последовательность «S_k», соответствующая k-му индексу, может быть выражена, как показано в Равенстве (3).

Равенство 3

Индекс основанной на 9-точечном ДПФ ортогональной последовательности «S_k» определен по индексу пространственного канала, то есть может существовать всего девять пространственных каналов.

Фиг.7 показывает пример, в котором пространственный канал #1 умножается на основанную на 9-точечном ДПФ ортогональную последовательность #1 «S₁». Здесь «PR(n)» представляет сигнал n-ой поднесущей существующей последовательности преамбулы нисходящей линии связи.

Преамбула AAS может быть представлена эквивалентным образом во временной области, как изложено ниже. Сигнал «pr(m)» во временной области, полученный применением обратного БПФ к существующей последовательности PR(n) преамбулы нисходящей линии связи в частотной области, выражается, как показано в Равенстве (4). Здесь «pr(m)» представляет сигнал m-й поднесущей существующей последовательности преамбулы нисходящей линии связи во временной области.

Равенство 4

Сигнал во временной области k-ой последовательности преамбулы AAS выражается, как показано в Равенстве (5). и - тождественный сигнал, выраженный в частотной области и временной области соответственно.

Равенство 5

Преамбула AAS, предлагаемая согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, эквивалентна последовательности, полученной посредством сдвига существующей последовательности преамбулы нисходящей линии связи на целое число промежутков времени «N_FFT/9» по временной оси. Поэтому преамбула AAS может быть получена посредством сдвига существующей последовательности преамбулы нисходящей линии связи на целое число промежутков времени «N_FFT/9» по временной оси, вместо умножения существующей последовательности преамбулы нисходящей линии связи на основанную на ДПФ последовательность в частотной области.

Фиг.8 - структурная схема передатчика для выполнения функции формирования последовательности преамбулы AAS в системе связи IEEE 802.16e согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Передатчик включает в себя генератор 830 символов данных, генератор 840 последовательности преамбулы AAS, мультиплексор 850, блок 851 отображения поднесущих, блок 852 обратного БПФ, параллельно-последовательный преобразователь 853, устройство 854 вставки защитных интервалов, цифроаналоговый преобразователь 855 и РЧ-процессор 856.

Генератор 830 символов данных включает в себя генератор 831 информационных битов, кодер 832, перемежитель 833 и модулятор 834. Генератор 840 последовательности преамбулы AAS включает в себя генератор 841 последовательности пилот-сигнала, генератор 842 кода ДПФ и умножитель 843.

Сначала, когда формируются информационные биты для передачи, генератор 831 информационных битов выводит информационные биты в кодер 832. Кодер 832 принимает информационные биты из генератора 831 информационных битов, кодирует принятые информационные биты в соответствии с предопределенной схемой кодирования и выводит кодированные информационные биты в перемежитель 833. Здесь схема кодирования включает в себя схему сверточного кодирования и схему турбокодирования, имеющую предопределенную скорость кодирования, и т.п. Перемежитель 833 принимает сигнал из кодера 832, выполняет операцию перемежения по отношению к принятому сигналу и выводит перемеженный сигнал в модулятор 834. Модулятор 834 принимает сигнал из перемежителя 833, модулирует принятый сигнал согласно предопределенной схеме модуляции, чтобы сформировать модулированный символ, и выводит модулированный символ в мультиплексор 850.

Генератор 841 последовательности пилот-сигнала формирует последовательность пилот-сигнала, соответствующую предопределенному идентификатору сотовой ячейки, и выводит последовательность пилот-сигнала в умножитель 843. Здесь генератор 841 последовательности пилот-сигнала формирует последовательность пилот-сигнала, как описано выше, и поэтому подробно не описывается. Генератор 842 кода ДПФ формирует код ДПФ, соответствующий предопределенному индексу луча, и выводит код ДПФ в умножитель 843. Умножитель 843 умножает последовательность пилот-сигнала, сформированную генератором 841 последовательности пилот-сигнала, на код ДПФ из генератора 842 кода ДПФ и выводит результирующий сигнал в мультиплексор 850.

Мультиплексор 850 мультиплексирует сигнал из модулятора 834 и сигнал из умножителя 843 согласно планированию в каждый момент времени и выводит результирующий сигнал в блок 851 отображения поднесущих. Блок 851 отображения поднесущих принимает сигнал из мультиплексора 850, отображает принятый сигнал на соответствующие поднесущие и выводит результирующий сигнал в блок 852 обратного БПФ. Блок 852 обратного БПФ принимает сигнал из блока 851 отображения поднесущей, выполняет обратное БПФ над принятым сигналом и выводит результирующий сигнал в параллельно-последовательный преобразователь 853. Параллельно-последовательный преобразователь 853 преобразует сигнал из блока 852 обратного БПФ в последовательный сигнал и выводит последовательный сигнал в устройство 854 вставки защитных интервалов.

Устройство 854 вставки защитных интервалов вставляет сигнал защитного интервала в последовательный сигнал с выхода параллельно-последовательного преобразователя 853 и выводит результирующий сигнал в цифроаналоговый преобразователь 855. Здесь защитный интервал вставляется для устранения взаимных помех между предыдущим символом OFDM, переданным в предыдущий промежуток времени символа OFDM, и текущим символом OFDM, который должен передаваться в текущий промежуток времени символа OFDM, когда символ OFDM передается в системе связи OFDM. К тому же, защитный интервал вставляется по одной из циклической префиксной схемы или циклической постфиксной схемы. Согласно циклической префиксной схеме предопределенное количество последних отсчетов символа OFDM во временной области копируется и вставляется в действующий символ OFDM. Согласно циклической постфиксной схеме, предопределенное количество первых отсчетов символа OFDM во временной области копируется и вставляется в действующий символ OFDM.

Цифроаналоговый преобразователь 855 принимает сигнал из устройства 854 вставки защитных интервалов, преобразует принятый сигнал в аналоговый сигнал и выводит аналоговый сигнал в РЧ-процессор 856. Здесь РЧ-процессор 856 включает в себя фильтр, блок входных каскадов и т.п. РЧ-процессор 856 осуществляет РЧ-обработку аналогового сигнала из цифроаналогового преобразователя 855, с тем чтобы сигнал мог передаваться по эфиру и выводит подвергнутый РЧ-обработке сигнал по эфиру через передающую (Тх) антенну.

Информационный бит формируется генератором 830 символов данных, а последовательность преамбулы AAS формируется генератором 840 последовательности преамбулы AAS. В этом случае, последовательность преамбулы AAS формируется посредством умножения последовательности, которая сформирована по такой же схеме, как традиционная схема формирования последовательности преамбулы, на основанный на 9-точечном ДПФ ортогональный код, выбранный по индексу луча. Информационный бит и последовательность преамбулы AAS проходят через мультиплексор 850, отображаются согласно правилу распределения поднесущих в блоке 851 отображения поднесущих и подвергаются OFDM-модуляции для передачи.

Фиг.9 - блок-схема процедуры формирования последовательности преамбулы AAS в генераторе последовательности преамбулы AAS, показанном на фиг. 8, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Сначала, на этапе 901, генератор 840 последовательности преамбулы AAS формирует основанный на 9-точечном ДПФ ортогональный код, соответствующий индексу луча, согласно заданному пространственному каналу, а затем осуществляется переход на этап 903. На этапе 903 существующая преамбула нисходящей линии связи (т.е. информационный бит) умножается на сформированный основанный на 9-точечном ДПФ ортогональный код, тем самым формируя последовательность преамбулы AAS.

После этого информационный бит и последовательность преамбулы AAS проходят через мультиплексор 850, отображаются согласно правилу распределения поднесущих в блоке отображения поднесущих и подвергаются OFDM-модуляции для передачи. Согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения все поднесущие в преамбуле AAS переносят сигнал отличным от первого варианта осуществления настоящего изобретения образом, в котором только 8 поднесущих переносят сигнал.

Как описано выше, согласно устройству и способу для формирования последовательности преамбулы для адаптивной антенной системы (AAS) в системе связи с множественным доступом и ортогональным частотным разделением каналов по настоящему изобретению, отдельные преамбулы, обладающие ортогональными свойствами, назначаются разным пространственным каналам в системе связи OFDMA, использующей AAS, чтобы отдельный луч мог формироваться для каждого из пространственных каналов. Так как отдельный луч может быть сформирован для каждого из пространственных каналов, можно поддерживать множественный доступ с пространственным разделением каналов (SDMA). Как результат, один и тот же частотный ресурс и временной ресурс могут использоваться повторно. Кроме того, можно увеличить пропускную способность сотовой ячейки посредством повторного использования одного и того же частотного ресурса и временного ресурса.

Хотя настоящее изобретение показано и описано со ссылкой на определенные предпочтительные варианты его осуществления, специалистам в данной области техники должно быть понято, что различные изменения по форме и содержанию могут быть осуществлены без отклонения от сущности и объема изобретения, которые определены прилагаемой формулой изобретения. Соответственно, объем изобретения должен ограничиваться не вышеприведенными вариантами осуществления, а формулой изобретения и ее эквивалентами.

Изобретение относится к системам связи. Техническим результатом является формирование отдельных последовательностей преамбул пространственным каналам, отличным друг от друга. Способ формирования последовательности преамбулы, идентифицирующей каждую из множества мобильных абонентских станций расположенных в пределах сотовой ячейки или сектора системы связи, которая включает в себя множество подканалов, назначенных мобильным абонентским станциям, каждый из подканалов включает в себя множество элементов разрешения, каждый из которых включает в себя n смежных поднесущих в частотной области, последовательность преамбулы передается перед передачей каждого из подканалов, причем способ включает в себя формирование последовательности преамбулы посредством фазового сдвига предопределенной последовательности согласно предопределенной последовательностью фазовых сдвигов в частотной области. 6 н. и 25 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ для формирования последовательности преамбулы в системе связи, причем способ содержит этап, на котором формируют последовательность преамбулы посредством фазового сдвига предопределенной последовательности согласно предопределенной последовательности фазовых сдвигов в частотной области.2. Способ по п.1, в котором последовательность фазовых сдвигов является основанной на дискретном преобразовании Фурье (ДПФ) ортогональной последовательностью.3. Способ по п.1, в котором этап формирования последовательности преамбулы состоит в том, что формируют ортогональную последовательность согласно индексу луча в частотной области и формируют последовательность преамбулы посредством умножения входного информационного бита на сформированную ортогональную последовательность.4. Способ по п.3, в котором ортогональную последовательность получают посредством выбора одной строки из

5. Способ по п.4, в котором ортогональную последовательность S_k соответствующую выбранной строке, представляют согласно , и индекс ортогональной последовательности определяют по индексу заданного пространственного канала.

,

где pr(m) - сигнал m-ой поднесущей последовательности преамбулы нисходящей линии связи, PR(n) - n-ая поднесущая последовательности преамбулы нисходящей линии связи, N_FFT - размер БПФ.

где m - индекс сигнала поднесущей, pr(m) - сигнал m-ой поднесущей последовательности преамбулы нисходящей линии связи, PR(n) - n-ая поднесущая последовательности преамбулы нисходящей линии связи, N_FFT -размер БПФ и к - произвольный индекс.

Положение_резервной_поднесущей=mod(ID-соты, 9).

генератор последовательности пилот-сигнала для формирования последовательности пилот-сигнала согласно предопределенному идентификатору сотовой ячейки и идентификатору сектора; генератор кода дискретного преобразования Фурье (ДПФ) для формирования ортогональной последовательности посредством операции ДПФ согласно предопределенному индексу луча в частотной области; умножитель для умножения последовательности пилот-сигнала на ортогональную последовательность и вывода окончательной последовательности преамбулы.

,

, и индекс последовательности ортогональной последовательности определяется по индексу заданного пространственного канала.

где pr(m) - сигнал m-ой поднесущей последовательности преамбулы нисходящей линии связи, PR(n) - n-ая поднесущая последовательности преамбулы нисходящей линии связи, N_FFT - размер БПФ.

где m - индекс сигнала поднесущей, pr(m) - сигнал m-ой поднесущей последовательности преамбулы нисходящей линии связи, PR(n) - n-ая поднесущая последовательности преамбулы нисходящей линии связи, N_FFT - размер БПФ и к - произвольный индекс.

генератор последовательности пилот-сигнала для формирования последовательности пилот-сигнала, соответствующей предопределенному идентификатору сотовой ячейки;

генератор кода Уолша для формирования кода Уолша согласно пространственному каналу и структуре элемента разрешения, код Уолша имеет предопределенную длину индекса, тождественного индексу луча;

селектор положения резервной поднесущей для определения положения резервной поднесущей согласно идентификатору сотовой ячейки на основании кода Уолша;

умножитель для умножения последовательности преамбулы нисходящей линии связи, передаваемой по информационным поднесущим, на код Уолша, что касается информационных поднесущих, за исключением резервной поднесущей, и вывода последовательности преамбулы.

Положение_резервной_поднесущей=mod(ID-соты, 9).