СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ/ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ КАЧЕСТВА КАНАЛА В СИСТЕМЕ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЙ СХЕМУ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ С ОРТОГОНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ Российский патент 2009 года по МПК H04B7/26 H04B17/00 

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в общем, к системе связи, которая использует схему мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), и, в частности, к устройству и способу передачи/приема информации качества канала (ИКК, CQI) для поднесущих между мобильной абонентской станцией (МАС) и базовой станцией (БС).

2. Описание предшествующего уровня техники

С быстрым прогрессом мобильных систем связи необходимое количество данных и скорость их обработки быстро увеличивается. В общем случае, когда данные передают по беспроводному каналу на высокой скорости, данные испытывают высокую частоту появления ошибочных битов (BER) из-за многолучевого затухания и Доплеровского эффекта. Схема беспроводного доступа, соответствующая беспроводному каналу, обязана компенсировать высокую BER, поэтому становится популярной схема с расширением спектра (SS), имеющая преимущество более низкой мощности передачи и более низкой вероятности обнаружения.

Схему SS можно приблизительно подразделить на схему расширения спектра сигнала прямой последовательности (DSSS) и схему расширения спектра скачкообразного изменения частоты сигнала (FHSS).

Схема DSSS может активно приспосабливаться к явлению многолучевого распространения, происходящему в беспроводном канале, используя гребенчатый приемник, который использует разнесение трасс беспроводного канала. Схема DSSS может эффективно использоваться на скорости передачи 10 Мбит/с или меньше. Однако при передаче данных со скоростью 10 Мбит/с или выше в схеме DSSS увеличиваются помехи между элементарными сигналами, вызывая резкое увеличение сложности оборудования. Кроме того, известно, что схема DSSS имеет ограничение на количество пользователей из-за взаимных помех между пользователями.

Схема FHSS может уменьшать многоканальные помехи и узкополосные импульсные помехи, потому что она передает данные, меняя частоты со случайной последовательностью. В схеме FHSS очень важна правильная когерентность между передатчиком и приемником, но трудно достичь когерентного детектирования во время высокоскоростной передачи данных.

Схема мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) является схемой, соответствующей высокоскоростной передаче данных в проводном/беспроводном канале, и в которой проводят обширные исследования. Схема OFDM передает данные, используя множество несущих, и является видом схемы модуляции с несколькими несущими (MCM), которая выполняет последовательно-параллельное преобразование последовательного входного потока символов в параллельные символы и модулирует параллельные символы перед передачей с помощью множества поднесущих более узкого диапазона, имеющих взаимную ортогональность. Поднесущая в определенном интервале времени упоминается как «тон».

Схема OFDM имеет высокочастотную эффективность, потому что она использует множество поднесущих, имеющих взаимную ортогональность, как описано выше. Поскольку процесс модуляции/демодуляции множества сигналов поднесущих эквивалентен процессу выполнения обратного дискретного преобразования Фурье (ОДПФ, IDFT) и дискретного преобразования Фурье (ДПФ, DFT), передатчик и приемник могут модулировать и демодулировать сигналы поднесущих на высокой скорости, используя обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ, IFFT) и быстрое преобразование Фурье (БПФ, FFT), соответственно.

Поскольку схема OFDM подходит для высокоскоростной передачи данных, она принята в качестве стандартной схемы института инженеров по электронике и радиотехнике (IEEE) 802.11a, стандарта высокоскоростной беспроводной локальной сети HIPELAN/2, стандарта IEEE 802.16, стандарта цифрового радиовещания (DAB), стандарта цифрового наземного телевещания (DTTB), стандарта асимметричной цифровой абонентской линии (ADSL) и стандарта высокоскоростной цифровой абонентской линии (VDSL).

В системе связи, которая использует схему OFDM (в дальнейшем называют «системой связи OFDM»), структура в частотной области символа OFDM использует поднесущие. Поднесущие делятся на поднесущие данных, используемые для передачи данных, поднесущие пилот-сигнала, используемые для передачи предопределенного образца символов для различных целей оценки, и нулевые поднесущие для защитных интервалов и статического компонента. Все поднесущие, за исключением нулевых поднесущих, т.е. поднесущие данных и поднесущие пилот-сигнала, являются действующими (рабочими) поднесущими.

Схема ортогонального множественного доступа с частотным разделением каналов (OFDMA), которая является схемой множественного доступа, основанной на схеме OFDM, делит действующие поднесущие на множество наборов поднесущих, т.е. подканалов. «Подканал» относится к каналу, содержащему, по меньшей мере, одну поднесущую, и поднесущие, составляющие подканал, могут находиться или рядом друг с другом, или не рядом друг с другом. Система связи, которая использует схему OFDMA (в дальнейшем называют «системой связи OFDMA»), может одновременно предоставлять услуги множеству пользователей.

Общая структура распределения подканалов в системе связи OFDMA будет теперь описана относительно фиг.1.

Обращаясь к фиг.1, увидим, что поднесущие, используемые в системе связи OFDMA, включают в себя поднесущую DC (с постоянным напряжением), представляющую статический компонент во временной области, поднесущие, представляющие высокочастотный диапазон в частотной области, т.е. защитный интервал во временной области, и действующие поднесущие. Действующие поднесущие составляют множество подканалов, и на фиг.1 действующие поднесущие составляют три подканала, т.е. с подканала #1 до подканала #3.

Система связи OFDMA использует схему адаптивной модуляции и кодирования (AMC) для поддержания высокоскоростной передачи данных через беспроводной канал. Схема AMC относится к схеме передачи данных для адаптивного выбора схемы модуляции и схемы кодирования согласно состоянию канала между ячейкой, т.е. базовой станцией (БС), и мобильной абонентской станцией (МАС), таким образом, увеличивая эффективность всей ячейки.

Схема AMC имеет множество схем модуляции и множество схем кодирования, и модулирует и кодирует сигналы канала с помощью соответствующей комбинации схем модуляции и схем кодирования. Обычно каждая комбинация схем модуляции и схем кодирования упоминается как схема модуляции и кодирования (MCS), и множество MCS с уровня 1 до уровня N определяется с помощью номера MCS. Один из уровней MCS адаптивно выбирают согласно состоянию канала между БС и МАС, которая беспроводным образом связана с БС.

Для использования схемы AMC, МАС должна передавать БС сообщение о состоянии канала, т.е. ИКК (информацию качества канала) для нисходящего канала. В существующей системе связи IEEE 802.16 обеспечивается, что МАС должна передавать соответствующей БС ИКК нисходящего канала, используя схему запрос сообщения/ответ сообщения (REP-REQ/REP-RSP).

Таким образом, БС передает сообщение REP-REQ конкретной МАС, и МАС передает сообщение REP-RSP, включающее в себя ИКК нисходящего канала, к БС в ответ на сообщение REP-REQ. Например, ИКК может включать в себя среднее значение и значение стандартной девиации отношения сигнал несущей/помеха плюс шум (CINR) или индикатора мощности принятого сигнала (RSSI).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Однако из-за того, что сообщение REP-REQ не включает в себя никакой информации, определяющей ресурс восходящего канала связи, через который МАС может передавать сообщение REP-RSP, МАС делает попытку произвольного доступа для того, чтобы послать к БС запрос распределения ресурсов восходящего канала связи. Произвольный доступ может задерживать передачу сообщения REP-RSP, предотвращая применение точной ИКК в схеме AMC. Неудобно, что передача сообщения REP-RSP функционирует как служебная информация сигнализации. Соответственно, существует потребность в схеме передачи точной ИКК в режиме реального времени с минимизированной служебной информацией сигнализации.

Поэтому задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства и способа передачи/приема ИКК с минимизированной служебной информацией сигнализации в системе связи OFDM/OFDMA.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства и способа передачи/приема ИКК в режиме реального времени в системе связи OFDM/OFDMA.

Другой дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства и способа создания ИКК, соответствующей режиму разнесения и режиму AMC диапазона, и передачи/приема данной ИКК в системе связи OFDM/OFDMA.

Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства и способа передачи/приема, которые способны сокращать связанную с ИКК служебную информацию для МАС в режиме AMC диапазона в системе связи OFDM/OFDMA.

Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства и способа выбора из нескольких диапазонов конкретного диапазона, имеющего лучшее состояние, и дифференцированной передачи/приема ИКК для выбранного диапазона в системе связи OFDM/OFDMA.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения обеспечивают способ передачи информации качества канала (ИКК) от приемной станции к передающей станции в беспроводной системе связи, которая включает в себя режим разнесения, состоящий из разнесенных поднесущих, и режим AMC диапазона, состоящий из множества диапазонов, содержащих предопределенное количество смежных поднесущих. Способ содержит этапы: передачи среднего значения CINR (отношения сигнала несущей/помеха плюс шум) для всего диапазона частот, если приемная станция работает в режиме разнесения; передачи дифференциального CINR для предопределенного количества элементов сигнала, если приемная станция работает в режиме AMC диапазона.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения обеспечивают способ передачи информации качества канала (ИКК) в системе беспроводной связи, в которой весь диапазон частот делится на множество поднесущих для предоставления обслуживания. Способ содержит этапы: измерения ИКК для каждого диапазона, содержащего предопределенное количество смежных поднесущих, генерации абсолютной ИКК, используя измеренные значения для, по меньшей мере, одного конкретного диапазона вместе с индексом соответствующего диапазона и передачи абсолютной ИКК; выбора множества диапазонов из числа всех диапазонов согласно сгенерированной абсолютной ИКК; измерения ИКК для выбранных диапазонов и генерации дифференциальной ИКК, сравнивая измеренные значения выбранных диапазонов с предыдущей ИКК для выбранных диапазонов; и передачи дифференциальной ИКК.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения обеспечивают способ передачи информации качества канала (ИКК) в системе беспроводной связи, в которой весь диапазон частот делится на множество поднесущих для предоставления обслуживания. Способ содержит этапы: измерения ИКК для каждого диапазона, содержащего предопределенное количество смежных поднесущих; выбора, по меньшей мере, одного диапазона для максимизации стабильности канала согласно измеренному значению ИКК; и передачи дифференциальной информации, указывающей изменение для выбранных диапазонов.

В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения обеспечивают способ приема информации качества канала (ИКК) в системе беспроводной связи, в которой весь диапазон частот делится на множество поднесущих для предоставления обслуживания. Способ содержит этапы приема абсолютной ИКК, указывающей ИКК, измеренную для, по меньшей мере, одного конкретного диапазона из числа диапазонов, содержащих предопределенное количество смежных поднесущих; и сохранения принятой абсолютной ИКК для каждого из данных конкретных диапазонов; выбора множества диапазонов из числа всех диапазонов согласно абсолютной ИКК; приема ИКК, измеренной для выбранных диапазонов, и дифференциальной ИКК, указывающей увеличение/уменьшение относительно предыдущей ИКК выбранных диапазонов; и обновления абсолютной ИКК, сохраненной для каждого из конкретных диапазонов, основываясь на дифференциальной ИКК.

В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения обеспечивают устройство для передачи информации качества канала (ИКК) в системе беспроводной связи, в которой весь диапазон частот делится на множество поднесущих для предоставления обслуживания. Устройство содержит генератор ИКК, предназначенный для измерения ИКК для каждого диапазона, содержащего предопределенное количество смежных поднесущих, генерации абсолютной ИКК, используя измеренные значения для, по меньшей мере, конкретного диапазона вместе с индексами соответствующего диапазона, выбора множества диапазонов среди всех диапазонов согласно абсолютной ИКК, измерения ИКК для выбранных диапазонов и генерации дифференциальной ИКК, сравнивая измеренные значения выбранных диапазонов среди измеренных значений с предыдущей ИКК для выбранных диапазонов; и передатчик, предназначенный для передачи одной из абсолютной ИКК и дифференциальной ИКК.

В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения обеспечивают устройство для передачи/приема информации качества канала (ИКК) в системе беспроводной связи, в которой весь диапазон частот делится на множество поднесущих для обеспечения услуги. Устройство содержит мобильную абонентскую станцию (МАС), предназначенную для измерения ИКК для каждого диапазона, содержащего предопределенное количество смежных поднесущих, выбора согласно измеренному значению, по меньшей мере, одного диапазона для увеличения до максимального значения стабильности канала и дифференцированной передачи дифференциальной ИКК, которая указывает изменения для выбранных диапазонов; и базовую станцию (БС), предназначенную для приема дифференциальной ИКК, указывающей изменения для выбранных диапазонов по сравнению с предыдущей ИКК, оценки изменения для выбранных диапазонов согласно дифференциальной ИКК и обновления ИКК для выбранных диапазонов согласно результату оценки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Указанные выше и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из последующего подробного описания, которое рассматривают вместе с сопроводительными чертежами, на которых:

фиг.1 - схема, показывающая общую структуру распределения подканалов в системе связи OFDMA;

фиг.2 - схема, показывающая пример структуры кадра OFDM, включающего в себя диапазоны и элементы сигнала в системе связи OFDMA;

фиг.3 - схема, показывающая структуру передатчика в системе связи OFDMA согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 - подробная схема, показывающая структуры кодера и модулятора, показанных на фиг.3;

фиг.5 - схема, показывающая пример структуры полной ИКК;

фиг.6 - схема, показывающая пример структуры дифференциальной ИКК согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и

фиг.7 - схема последовательности операций, показывающая работу МАС согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения будет теперь подробно описан относительно прилагаемых чертежей. На чертежах те же самые или подобные элементы обозначены теми же самыми позиционными обозначениями даже при том, что они изображены на различных чертежах. В последующем описании подробное описание представленных известных функций и конфигураций опущено для краткости.

Описанная система связи OFDMA предлагает схему передачи точной ИКК (информации качества канала) нисходящего канала в режиме реального времени с минимизированной служебной информацией сигнализации для поддержания схемы AMC. В предложенной схеме область канала ИКК (CQICH) выделяют в предопределенном интервале кадра восходящего канала связи, и каждая МАС передает свою измеренную информацию CINR нисходящего канала через выделенную область CQICH. В этом случае каждый кадр восходящего канала связи включает в себя информацию CINR, измеренную каждой МАС, обеспечивая схему AMC в реальном времени. Выделение области CQICH следует правилу, определенному в каждой системе. Например, информацию канала, выраженную n битами, преобразуют в М символов ИКК и переносят М тонами, распределенными для CQICH с помощью OFDM модуляции. Всем МАС могут распределяться свои уникальные области CQICH.

Кроме того, МАС распределяют уникальные частотные ресурсы на основе подканалов или элементов сигнала. В данном случае элемент сигнала состоит, по меньшей мере, из одного символа OFDM, по меньшей мере, на одной поднесущей. Когда конкретной МАС выделяют частотный ресурс на основе подканалов, МАС описывают, как находящуюся в режиме разнесения, а когда конкретной МАС выделяют частотный ресурс на основе элементов сигнала, МАС описывают как находящуюся в режиме AMC диапазона.

Диапазон определяют как группу из множества смежных поднесущих, в отличие от подканала, определяемого как группу из множества возможно несмежных поднесущих. Таким образом, различие между режимом разнесения и режимом AMC диапазона состоит в том, находятся ли поднесущие, выделенные одной МАС, на расстоянии друг от друга, или они находятся рядом друг с другом в частотной области. В данном описании, для удобства, подканалы расценивают как группы несмежных поднесущих, а диапазоны расценивают как группы смежных поднесущих.

Фиг.2 - схема, показывающая пример структуры кадра OFDM, включающего в себя диапазоны и элементы сигнала в системе связи OFDMA. Обращаясь к фиг.2, структура кадра OFDM включает в себя один кадр OFDM нисходящего канала связи (НКС) и один кадр OFDM восходящего канала связи (ВКС). Кадр нисходящего канала связи сопровождается переходным интервалом передачи (TTG), и кадр восходящего канала связи сопровождается переходным интервалом приема (RTG). Каждый кадр OFDM нисходящего и восходящего каналов связи содержат B диапазонов в частотной области, и каждый диапазон включает в себя смежные поднесущие. Маленькие блоки, составляющие каждый кадр, представляют элементы сигнала. Элементы сигнала состоят из 2 поднесущих и 3 символов OFDM.

В кадре нисходящего канала связи интервалы времени с первого по третий представляют собой области, выделенные для управления. Более конкретно, первый и второй интервалы времени выделены преамбуле нисходящего канала связи для управления нисходящим каналом, а третий интервал времени выделен информационному каналу системы (SICH). В кадре восходящего канала связи с первого по третий интервалы времени выделены каналу ACK/NACK для поддержки гибридного автоматического запроса повторения (HARQ) и CQICH.

МАС определяет, будет ли она работать в режиме разнесения или в режиме AMC диапазона, согласно состоянию канала. Каждая МАС может определять состояние нисходящего канала связи, который она принимает, через преамбулу нисходящего канала связи, и анализируя CINR или RSSI (индикатор мощности принятого сигнала) канала и скорость изменения канала в единицах частоты и времени, основываясь на накопленной информации о состоянии канала. В результате анализа, если определено, что состояние канала является устойчивым, то МАС работает в режиме AMC диапазона, а иначе МАС работает в режиме разнесения. Фраза «устойчивое состояние канала» относится к состоянию, в котором CINR или RSSI канала являются в общем случае высокими, и канал с течением времени не испытывает резких изменений.

Критерий для анализа состояния канала, основываясь на котором выбирают режим разнесения и режим AMC диапазона, следует правилу, определенному в системе. Кроме того, подробная операция выбора рабочих режимов может осуществляться различными способами согласно каждой системе. Таким образом, изменение режима может выполняться по требованию МАС, контролирующей состояние принятого канала, или БС, которая приняла сообщение о состоянии канала от МАС. Важным является факт, что когда состояние канала является хорошим и скорость его изменения является низкой, МАС работает в режиме AMC диапазона, а иначе МАС работает в режиме разнесения.

В режиме разнесения, из-за того, что каждая МАС распределяет ресурсы на основе подканалов, и поднесущие, составляющие подканал, разнесены друг от друга в частотной области, среднее значение для всего диапазона частот является достаточной для канала информацией CINR, необходимой для AMC. CINR, измеренное каждой МАС, преобразуют в n-битную информацию и затем отображают на М символов CQICH. Таким образом, если количество МАС определяют как N_МАС, то количество связанной с ИКК служебной информации, которая будет выделяться восходящему каналу связи, является M·N_МАС.

В режиме AMC диапазона, из-за того, что каждой МАС выделяют ресурс на основе элементов сигнала, и элементы сигнала находятся рядом друг с другом в частотной области, каждой МАС выделяют частичный ограниченный интервал всего диапазона частот. Поэтому каждая МАС измеряет среднее значение CINR для ограниченного интервала (или диапазона, которому ограниченный интервал принадлежит), а не для всего диапазона частот, и доставляет к БС измеренное среднее значение CINR, таким образом, предоставляя возможность выполнения более сложной AMC. В этом случае для указания CINR, измеренного каждой МАС, n-битная информация необходима для одного диапазона, и (B*n)-битовую информацию преобразуют в М символов ИКК для МАС.

В результате связанная с ИКК служебная информация, которая будет выделяться восходящему каналу связи, становится равной B·M·N_МАС. Это означает, что значительное количество ресурсов восходящего канала связи должно быть сэкономлено для связанной с ИКК информации управления. Поэтому настоящее изобретение предлагает методику, способную к большому сокращению связанной с ИКК служебной информации для МАС в режиме AMC диапазона.

До описания методики управления CQICH, предложенной настоящим изобретением, вкратце описан относительно фиг.3 и 4 способ и устройство для передачи/приема ИКК в системе связи OFDMA. В данном случае описание сделано в отношении структуры CQICH, принятой в HPi (высокоскоростной портативный Интернет).

Фиг.3 - схема, показывающая структуру передатчика в системе связи OFDMA согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Обращаясь к фиг.3, увидим, что передатчик состоит из кодера 211, модулятора 213, последовательно-параллельного (Пос/Пар) преобразователя 215, блока 217 распределения подканалов, блока 219 обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ), параллельно-последовательного (Пар/Пос) преобразователя 221, блока 223 ввода защитного интервала, цифроаналогового (Ц/А) преобразователя 225 и блока 227 радиочастотной (РЧ) обработки.

Как показано на фиг.3, когда сгенерирована информация качества канала (ИКК), которая будет передаваться, биты, указывающие ИКК (в дальнейшем называют «биты ИКК»), вводят на кодер 211. Например, ИКК может включать в себя среднее значение и значение стандартной девиации отношения сигнала несущей/помеха плюс шум (CINR) или индикатора мощности принятого сигнала (RSSI).

Кодер 211 кодирует входящие биты ИКК с помощью предопределенной схемы кодирования и выводит закодированные биты на модулятор 213. Например, схема блочного кодирования, имеющая предопределенную скорость кодирования, может использоваться в качестве схемы кодирования.

Модулятор 213 модулирует кодированные выводимые из кодера 211 биты с помощью предопределенной схемы модуляции и выводит символы модуляции на Пос/Пар преобразователь 215. В данном случае схема модуляции может включать в себя схему относительной фазовой манипуляции (DPSK), такую как схема двоичной относительной фазовой манипуляции (DBPSK) или схема квадратурной относительной фазовой манипуляции (DQPSK). Пос/Пар преобразователь 215 выполняет последовательно-параллельное преобразование последовательных выводимых из модулятора 213 символов модуляции и выводит параллельные символы модуляции на блок 217 распределения подканалов.

Блок 217 распределения подканалов распределяет параллельные выводимые из Пос/Пар преобразователя 215 символы модуляции на поднесущие предопределенного CQICH и выводит результаты распределения к блоку 219 ОБПФ. В данном случае CQICH состоит, по меньшей мере, из одной несмежной поднесущей для режима разнесения и, по меньшей мере, одной смежной поднесущей для режима AMC диапазона. Блок 219 ОБПФ выполняет N-точечное ОБПФ выходного сигнала из блока 217 распределения подканалов и выводит результирующий сигнал на Пар/Пос преобразователь 221. Пар/Пос преобразователь 221 выполняет последовательно-параллельное преобразование выходного сигнала из блока 219 ОБПФ и выводит результирующий сигнал на блок 223 ввода защитного интервала.

Блок 223 ввода защитного интервала вставляет сигнал защитного интервала в выходной сигнал из Пар/Пос преобразователя 221 и выводит результирующий сигнал на Ц/А преобразователь 225. В данном случае защитный интервал вставляют для того, чтобы удалить помехи между символом OFDM, передаваемым в течение предыдущего периода символа OFDM, и символом OFDM, передаваемым в течение текущего периода символа OFDM в системе связи OFDMA.

Защитный интервал вставляют, используя одну из схем: «циклического префикса», в которой предопределенное количество последних выборок символа OFDM в области времени копируют и затем вставляют в действующий символ OFDM, и «циклического постфикса», в которой предопределенное количество первых выборок символа OFDM в области времени копируют и затем вставляют в действующий символ OFDM.

Ц/А преобразователь 225 выполняет цифроаналоговое преобразование выходного сигнала из блока 223 ввода защитного интервала и выводит результирующий сигнал на блок 227 РЧ обработки. В данном случае блок 227 РЧ обработки, который включает в себя фильтр, смеситель и усилитель, выполняет РЧ обработку выходного сигнала из Ц/А преобразователя 225 так, что выходной сигнал из Ц/А преобразователя 225 может передаваться по воздуху, и передает обработанный РЧ сигнал по воздуху через передающую антенну.

Фиг.4 - подробная схема, показывающая структуру кодера 211 и модулятора 213, показанных на фиг.3. Как показано на фиг.4, кодер 211 состоит из (m, n) блочного кодера, а модулятор 213 состоит из коммутатора 411, модулятора 413 DBPSK и модулятора 415 DQPSK.

Обращаясь к фиг.4, увидим, что n битов ИКК вводят в (m, n) блочный кодер 211. Данный (m, n) блочный кодер 211 выполняет блочное кодирование n битов ИКК в m символов и выводит m символов к коммутатору 411. Коммутатор 411 выводит выходной сигнал из (m, n) блочного кодера 211 на модулятор 413 DBPSK или модулятор 415 DQPSK согласно схеме модуляции, используемой в передатчике. Например, когда передатчик использует схему DBPSK, коммутатор 411 выводит его входной сигнал на модулятор 413 DBPSK, а когда передатчик использует схему DQPSK, коммутатор 411 выводит его входной сигнал на модулятор 415 DQPSK.

Модулятор 413 DBPSK модулирует выходной сигнал из (m, n) блочного кодера 211 с помощью схемы DBPSK и выводит (m+1) символов модуляции. Модулятор 415 DQPSK модулирует выходной сигнал из (m, n) блочного кодера 211 с помощью схемы DQPSK и выводит (m/2 + 1) символов модуляции.

Теперь будет выполнено описание структуры ИКК и схемы управления CQICH согласно режиму работы МАС.

Сначала будет описан режим разнесения. Как описано выше, режим разнесения относится к режиму работы, в котором диапазон частот делится на подканалы, каждый из которых - ряд несмежных поднесущих, и в этом режиме каждой МАС выделяют предопределенное количество подканалов, определенных согласно количеству информации передачи. В этом случае, из-за того, что каждая МАС принимает информацию, распределенную поднесущим, однородно распределенным по всему диапазону частот системы, МАС измеряет среднее значение CINR для всего диапазона частот кадра нисходящего канала и генерирует измеренное среднее значение CINR в качестве ИКК.

Если CQICH, выделенный каждой МАС, может принимать n-битную информацию ИКК, то МАС может выражать один из 2ⁿ предопределенных интервалов CINR. В результате каждая МАС передает к БС через CQICH интервал, включающий в себя среднее значение CINR для всего диапазона частот. В режиме разнесения, из-за того, что среднее значение CINR для всего диапазона частот становится ИКК, оно упоминается «как полная ИКК». Если количество МАС определяют как N_МАС, то количество тонов, выделенных CQICH в восходящем канале связи, становится равным M·N_МАС, поскольку область распределения для CQICH расположена в предопределенном расположении в интервале сигнала управления восходящего канала связи, отдельный сигнал управления для обозначения положения CQICH не требуется. Каждый кадр восходящего канала связи выделяют CQICH.

Фиг.5 - схема, показывающая пример структуры полной ИКК. Обращаясь к фиг.5, увидим, что когда две МАС расположены в ячейке, МАС принимают сигналы нисходящего канала связи через различные поднесущие. Предполагают, что каждая МАС имеет передатчик CQICH для преобразования 5-битовой входной информации в 12 символов ИКК.

Каждая МАС вычисляет среднее значение CINR для всего диапазона частот через преамбулу кадра нисходящего канала. Например, предположим, что МАС #1 получила сигнал 8,7 дБ, а МАС #2 получила сигнал 3,3 дБ. Поскольку полученные значения являются средними значениями для всего диапазона частот, они могут отличаться от фактических значений соответствующих поднесущих. Поскольку измеренное МАС #1 значение, т.е. 8,7 дБ, находится в пределах интервала между 8 и 9 дБ, его преобразуют в 5-битовую информацию ИКК «10010», указывающую соответствующий интервал. Аналогично, измеренное МАС #2 значение, т.е. 3,3 дБ, преобразуют в ИКК «01101». Впоследствии соответствующую ИКК кодируют и затем модулируют в 12-тоновые символы ИКК передатчиками CQICH соответствующей МАС. В каждой МАС символы ИКК отображают на область CQICH, распределенную соответствующей МАС, в области символа управления ВКС.

Далее будет описан режим AMC диапазона. В режиме AMC диапазона весь диапазон частот делится на диапазоны, которые являются наборами смежных поднесущих, и в этом режиме каждой МАС выделяют ряд элементов сигнала, которые являются единичными элементами, формирующими диапазон. Элемент сигнала - группа смежных тонов в частотной области и во временной области. Поскольку смежные элементы сигнала в частотной области и во временной области выделены каждой МАС, МАС выделяют смежные ресурсы во временной и частотной области.

МАС в режиме AMC диапазона должна преобразовывать в ИКК среднее значение CINR для соответствующих частотных диапазонов из В диапазонов, составляющих весь частотный диапазон системы, а не среднее значение CINR для всего диапазона частот. Предполагая, что среднее значение CINR для соответствующих частотных диапазонов из В диапазонов выражают с помощью n-битной информации, если сообщают о значениях CINR для всех В диапазонов, то количество тонов восходящего канала связи, требуемых для CQICH, становится равным B·M·N_МАС. Поскольку это значение соответствует количеству, которое может занимать большую часть ресурсов восходящего канала связи, существует потребность в специальном способе генерации ИКК и в способе управления CQICH для режима AMC диапазона.

МАС в режиме AMC диапазона передает к БС ИКК, указывающую, увеличилось или уменьшилось с предыдущего значения среднее значение CINR для n диапазонов, выбранных из В диапазонов, составляющих весь диапазон частот, используя CQICH. Поскольку разность между текущим средним значением CINR для диапазонов и предыдущим средним значением CINR становится ИКК, она упоминается как «дифференциальная ИКК».

Если количество МАС, расположенных в ячейке, определяют как N_МАС, то количество тонов CQICH, выделенных восходящему каналу связи, становится равным M·N_МАС, поскольку область выделения для CQICH расположена в предопределенном расположении в интервале сигнала управления восходящего канала связи, отдельный сигнал управления для определения расположения в области выделения CQICH не требуется. Дифференциальную ИКК распределяют и передают каждый кадр после того, как доставляют абсолютное значение CINR в форме сообщения. Абсолютное значение CINR периодически передают с промежутками в несколько или в десятки кадров для обновления значения CINR для соответствующих диапазонов, сохраненных в БС.

Схема, использующая дифференциальную ИКК, доставляет канальные условия для каждого диапазона, используя относительно небольшое количество служебной информации. Поскольку БС может контролировать CINR каждого диапазона через дифференциальную ИКК, она может выполнять оптимизированную AMC для каждого диапазона, внося свой вклад в увеличение пропускной способности всей системы.

Фиг.6 - схема, показывающая пример структуры дифференциальной ИКК согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Обращаясь к фиг.6, увидим, что когда две МАС расположены в ячейке, МАС принимают сигналы нисходящего канала связи через различные поднесущие. Каждая МАС вычисляет среднее значение CINR для их соответствующих диапазонов частот для преамбул нисходящего канала связи для каждого из выделенных им диапазонов во всем диапазоне частот восходящего канала связи.

Например, предположим, что весь диапазон частот делится в общей сложности на 6 диапазонов, и абсолютное среднее значение CINR для каждого диапазона было передано к БС в форме сообщения через предыдущий кадр восходящего канала связи.

Как показано на фиг.6, МАС #1 выбирает 5 диапазонов #0, #1, #3, #4 и #5, имеющих более высокие средние значения CINR в предыдущем кадре. МАС #1 определяет дифференциальную ИКК для соответствующих диапазонов, сравнивая средние значения CINR (представленные пунктирами на фиг.6), измеренные в предыдущем кадре, с измеряемыми в настоящее время значениями CINR (представленными сплошными линиями на фиг.6), для выбранных 5 диапазонов. Если текущее значение больше предыдущего значения, то бит для соответствующего диапазона устанавливают в «1», а если текущее значение меньше предыдущего значения, бит для соответствующего диапазона устанавливают в «0».

В случае фиг.6, значение дифференциальной ИКК для выбранных 5 диапазонов становится «11010», и значение дифференциальной ИКК становится входным значением для модулятора символа ИКК. Тем же самым способом МАС #2 генерирует значение дифференциальной ИКК «01010» для 5 диапазонов #1, #2, #3, #4 и #5 для представления ИКК.

Два значения дифференциальной ИКК отображают на области CQICH, выделенные отдельным МАС в области символа управления ВКС. Затем БС обновляет предварительно сохраненное абсолютное среднее значение CINR для каждого диапазона, основываясь на принятой дифференциальной информации ИКК для каждого диапазона, получая, таким образом, текущее среднее значение CINR для каждого диапазона. Таким образом, БС может выполнять более сложное AMC, основываясь на информации канала для каждого диапазона.

В данном случае диапазон #0 выбирают для МАС #1, а диапазон #4 выбирают для МАС #2. Поскольку выбранные диапазоны имеют более высокое значение CINR, БС выбирает уровень AMC, доступный для высокоскоростной передачи, и передает данные нисходящего канала для МАС #1 и данные нисходящего канала для МАС #2 через диапазон #0 и диапазон #4, соответственно.

В процессе передачи дифференциальной ИКК МАС не обязаны отдельно сообщать о том, на какие диапазоны отображаются соответствующие биты дифференциальной ИКК по следующей причине. Т.е. из-за того, что МАС работают в режиме AMC диапазона, существует очень низкая вероятность того, что порядок диапазонов, измеренных в то время, когда абсолютное значение CINR для каждого диапазона передается, изменится прежде, чем следующее абсолютное CINR будет передаваться. Если состояние канала претерпевает значительное изменение, то МАС переходит в режим разнесения, в котором только полная ИКК используется вместо дифференциальной ИКК.

Таким образом, в режиме AMC диапазона низка вероятность того, что канал изменится с течением времени, и это означает, что состояние канала каждого диапазона не претерпевает значительного изменения в течение предопределенного времени. В случае режима AMC диапазона, существует высокая вероятность того, что диапазон, имеющий высокое среднее значение CINR, будет непрерывно демонстрировать высокое CINR, а диапазон, имеющий низкое среднее значение CINR, будет непрерывно демонстрировать низкое CINR, в пределах предопределенного времени. Однако существует низкая вероятность того, что канал, состояние диапазона которого демонстрирует высокое среднее значение CINR, резко изменит его на низкое CINR в пределах предопределенного времени.

«Предопределенное время», определенное для того, чтобы гарантировать стабильность канала, является параметром системы, определяемым через компьютерное моделирование и фактическое измерение. Кроме того, «предопределенное время» используется как цикл сообщения CQICH в режиме AMC диапазона. «Цикл сообщения CQICH» относится к интервалу времени между кадром, когда МАС сообщает об абсолютной величине среднего значения CINR для каждого диапазона в форме сообщения, и следующим кадром информирования об абсолютной величине. В интервале между последовательными кадрами информирования об абсолютной величине значения дифференциальной ИКК, а не значения абсолютного CINR, неоднократно передают в более короткие интервалы времени.

Фиг.7 - схема последовательности операций, показывающая работу МАС согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Обращаясь к фиг.7, МАС начинает операцию информирования о ИКК на этапе 700 и определяет на этапе 710, является ли текущий кадр кадром, когда она должна доставлять абсолютное среднее значение CINR для каждого диапазона, или кадром, когда она должна передавать дифференциальную ИКК. Доставка абсолютного значения CINR должна осуществляться в цикле, и данный цикл, как описано выше, определяют в качестве параметра системы. Для эффективного использования ресурсов восходящего канала связи абсолютное значение CINR передают менее часто, по сравнению с дифференциальной ИКК.

Если определяют, что текущий кадр является кадром, когда следует доставлять абсолютное значение CINR, а не дифференциальную ИКК, то МАС переходит на этап 721. На этапе 721 МАС измеряет средние значения CINR для всех В диапазонов, составляющих весь диапазон частот. На этапе 722 МАС выбирает N диапазонов согласно измеренным значениям CINR. N больше или равно количеству «n» битов, выделенных CQICH, и меньше или равно общему количеству «В» диапазонов. Причиной выбора N диапазонов является подготовка к случаю, когда невозможно измерить значения CINR для всех В диапазонов из-за ограничения ресурсов восходящего канала связи. Выбранные диапазоны N могут быть диапазонами, имеющими самые высокие значения CINR. В альтернативном варианте осуществления, однако, они могут выбираться согласно правилу, определенному в системе.

МАС повторно выбирает n диапазонов среди N диапазонов, где она будет сообщать об увеличении/уменьшении CINR, используя дифференциальную ИКК. Алгоритмом выбора n диапазонов является алгоритм, который использует в качестве входного параметра только информацию CINR для N диапазонов, и он совместно используется и МАС, и БС. Таким образом, БС может распознавать n диапазонов, выбранных МАС, основываясь на информации CINR для N диапазонов. Аналогично, n диапазонов могут быть диапазонами, имеющими самые высокие значения CINR среди N диапазонов.

Затем, на этапе 723, МАС генерирует сообщение, включающее в себя значения CINR для выбранных n диапазонов и индексы выбранных n диапазонов. После этого, на этапе 724, сгенерированное сообщение отображают на кадр восходящего канала связи и затем передают к БС. Затем БС определяет схему модуляции и скорость кодирования для каждого диапазона МАС, согласно значениям CINR для n диапазонов и значениям CINR для каждого диапазона других МАС.

Однако, если на этапе 710 определяют, что текущий кадр является кадром для передачи дифференциальной ИКК, то МАС переходит на этап 711. На этапе 711 МАС измеряет средние значения CINR для соответствующих диапазонов. Причиной для измерения значений CINR для всех В диапазонов является мониторинг (отслеживание) ситуации изменения в канале для каждого диапазона. Это происходит потому, что когда состояние канала претерпевает резкое изменение, то необходимо переходить из режима AMC диапазона в режим разнесения.

Затем, на этапе 712, МАС считывает предварительно сохраненные значения CINR для соответствующих диапазонов в предыдущем кадре, для n диапазонов, выбранных в течение передачи предыдущих абсолютных значений CINR из числа всех В диапазонов. На этапе 713 МАС сравнивает измеренные значения со считанными значениями CINR для соответствующих диапазонов в предыдущем кадре. На этапе 714, если в результате сравнения измеренные значения CINR больше или равны считанным значениям CINR, то МАС кодирует биты для соответствующих диапазонов в значении дифференциальной ИКК в «1», и если измеренные значения CINR меньше считанных значений CINR, то МАС кодирует биты в «0», таким образом, генерируя n-битную дифференциальную ИКК.

На этапе 715 измеренные значения CINR для соответствующих диапазонов сохраняют для использования в качестве эталонного значения в следующем кадре. На этапе 716 n-битную дифференциальную ИКК модулируют в символы CQICH. На этапе 717 символы CQICH отображают на кадр восходящего канала связи и затем передают к БС.

Затем БС оценивает изменение n диапазонов, основываясь на дифференциальной ИКК. Т.е. БС увеличивает или уменьшает на предопределенное значение абсолютные значения CINR для n диапазонов среди сохраненных абсолютных значений CINR для соответствующих диапазонов согласно соответствующим битам дифференциальной информации ИКК. Поскольку дифференциальная ИКК указывает только увеличение/уменьшение значения CINR для соответствующего диапазона, БС не может определять разность между значением CINR и предыдущим значением CINR. Однако при условии, что режим AMC диапазона обеспечивают для среды, где изменения в канале каждого диапазона стабильны, ухудшение производительности, вызванное данным дефектом, является незначительным по сравнению с увеличением эффективности ресурсов восходящего канала связи из-за использования дифференциальной ИКК.

Преимущественно, настоящее изобретение передает ИКК в течение каждого кадра с минимизированной служебной информацией сигнализации в системе связи OFDMA, таким образом, применяя ИКК в режиме реального времени. Кроме того, настоящее изобретение предлагает способ генерации ИКК, подходящей для характеристики режима разнесения и режима AMC диапазона, и схемы для управления ИКК.

Хотя изобретение показано и описано в отношении определенного предпочтительного варианта осуществления, специалистам будет понятно, что различные изменения в форме и деталях могут быть сделаны без отхода от духа и рамок изобретения, которые определены в соответствии с прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к передаче информации качества канала (ИКК, CQI) для поднесущих от мобильной станции (МС) к базовой станции (БС) в системе ортогонального множественного доступа с частотным разделением каналов (OFDMA). Достигаемый технический результат - минимизация служебной информации сигнализации. Согласно изобретению весь диапазон частот системы связи разделен на множество поднесущих. Для связи МС используются либо обособленные поднесущие - режим разнесения, либо множество диапазонов, содержащих смежные поднесущие, - режим адаптивной модуляции и кодирования (АМС). При этом передают среднее значение отношения сигнала поднесущей к помехе плюс шум (CINR) для всего диапазона частот, если МС работает в режиме разнесения. Передают дифференциальное CINR предопределенного количества диапазонов, если МС работает в режиме АМС. 6 н. и 36 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ передачи информации качества канала (ИКК) от приемной станции к передающей станции в системе ортогонального множественного доступа с частотным разделением каналов (OFDMA), в которой весь диапазон частот разделен на множество поднесущих, и которая способна использовать для связи с приемной станцией либо обособленные поднесущие из множества поднесущих - режим разнесения, либо множество диапазонов, содержащих смежные поднесущие из множества поднесущих - режим адаптивной модуляции и кодирования (АМС) диапазона, причем способ содержит этапы, на которых передают среднее значение отношения сигнала поднесущей к помехе плюс шум (CINR) для всего диапазона частот, если приемная станция работает в режиме разнесения;

передают дифференциальное CINR предопределенного количества диапазонов, если приемная станция работает в режиме АМС диапазона.

дифференцированно передают информацию, указывающую изменение измеренных значений выбранных диапазонов по сравнению с предыдущими значениями ИКК в выбранных диапазонах, от мобильной абонентской станции (MAC) к базовой станции (БС), когда MAC использует смежные поднесущие из множества поднесущих для обслуживания в режиме адаптивной модуляции и кодирования (АМС) диапазона.

передатчик, предназначенный для передачи абсолютной ИКК, если требуется, и дифференциальной ИКК от мобильной абонентской станции (MAC) к базовой станции (БС), когда MAC использует смежные поднесущие из множества поднесущих для обслуживания в режиме адаптивной модуляции и кодирования (АМС) диапазона.