УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА ПОДКАНАЛА В СИСТЕМЕ СВЯЗИ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЙ СХЕМУ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА С ОРТОГОНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ СИГНАЛОВ Российский патент 2009 года по МПК H04L27/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в общем к системе связи, использующей схему множественного доступа с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDMA). Более конкретно настоящее изобретение относится к устройству и способу для передачи сигнала подканала наряду при минимизации взаимных помех между соседними сотами.

Уровень техники

В последнее время проводились серьезные научные исследования систем связи 4 поколения (4G) для того, чтобы предоставлять абонентам услуги, имеющие превосходное качество обслуживания (QoS) при более высоких скоростях передачи. В частности, многие исследования проводились с системами связи 4G для того, чтобы предоставлять абонентам высокоскоростные услуги, гарантируя мобильность и QoS системам связи на основе беспроводной локальной вычислительной сети (ЛВС) и системам связи на основе беспроводной городской вычислительной сети (ГВС), которые могут предоставлять услуги на относительно высокой скорости передачи данных.

Чтобы поддерживать широкополосную транспортную сеть для физического канала системы беспроводной связи ГВС, была предложена система связи IEEE (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике) 802.16a, использующая схему мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM) и схему множественного доступа с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDMA). Согласно системе связи IEEE 802.16a схемы OFDM/OFDMA применяются для беспроводных систем на основе ГВС для того, чтобы передавать сигналы физического уровня, используя множество вспомогательных несущих частот, с высокой скоростью передачи.

Система связи IEEE 802.16a базируется на структуре одиночной соты без принятия в рассмотрение мобильности абонентской станции (SS). Кроме того, была предложена система связи IEEE 802.16e, построенная на основе системы связи IEEE 802.16a, которая принимает в рассмотрение мобильность SS. Система связи IEEE 802.16e должна учитывать мобильность SS в окружении с несколькими сотами. Чтобы обеспечить мобильность SS в окружении с несколькими сотами, функциональное взаимодействие SS и базовой станции (BS) должно быть изменено. Соответственно были проведены исследования для того, чтобы поддерживать мобильность SS в структуре с несколькими сотами. В данном документе SS, имеющая мобильность, называется мобильной абонентской станцией (MSS).

Фиг.1 - это схематический вид, иллюстрирующий традиционную систему связи IEEE 802.16e. Обращаясь к фиг.1, традиционная система связи IEEE 802.16e имеет структуру с множеством сот, включая в себя соту 100 и соту 150. Традиционная система связи IEEE 802.16e включает в себя BS 110 для управления сотой 100, BS 140 для управления сотой 150 и множество станций MSS 111, 113, 130, 151 и 153. Станции BS 110 и 140 связываются со станциями MSS 111, 113, 130, 151 и 153, используя схему OFDM/OFDMA.

Традиционная система связи IEEE 802.16e выполняет обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT). Например, традиционная система связи IEEE 802.16e использует 1702 вспомогательных несущих частоты. Среди 1702 вспомогательных несущих частот 166 вспомогательных несущих частот используются как контрольные вспомогательные несущие частоты, а 1536 вспомогательных несущих частот используются как вспомогательные несущие частоты данных. Кроме того, 1536 вспомогательных несущих частот разделены на 32 подканала, включающих в себя 48 вспомогательных несущих частот, соответственно. Подканалы распределены по станциям MSS в соответствии с состоянием системы. В данном документе подканал означает канал, включающий в себя, по меньшей мере, одну вспомогательную несущую частоту. Например, 48 вспомогательных несущих частот могут формировать один подканал.

Подканал может быть сформирован через две схемы в традиционной системе связи IEEE 802.16e.

В соответствии с первой схемой вспомогательные несущие частоты, формирующие подканалы, распределяются по всем частотным диапазонам вспомогательных несущих частот. В частности, вспомогательные несущие частоты распределяются по всему частотному диапазону вспомогательных несущих частот данных, таким образом получая выигрыш от частотного разнесения сигналов.

В соответствии со второй схемой вспомогательные несущие частоты, формирующие подканалы, выравниваются в виде соседних вспомогательных несущих частот без распределения по всем частотным диапазонам вспомогательных несущих частот.

Если подканалы формируются согласно второй схеме, соседние соты могут использовать один и тот же подканал в том же самом временном интервале. В данном документе тот же подканал означает подканалы, включающие в себя вспомогательные несущие частоты, имеющие тот же самый частотный диапазон. Таким образом, как описано со ссылкой на фиг.1, две соседние соты (соты 100 и 150) могут использовать тот же самый подканал в том же самом временном интервале.

Более конкретно, если соты 100 и 150 выбирают один и тот же подканал и одна и та же схема модуляции и кодирования (MCS) применяется к одному и тому же подканалу, MSS 130, которая располагается в области границы соты, может принимать сигнал от BS 110, и также от BS 140, если сигнал имеет достаточную мощность. Например, если сигнал имеет высокое отношение мощности несущей к помехе и шуму (CINR), MSS 130 принимает сигнал и демодулирует сигнал в информационные данные.

Если традиционная система связи IEEE 802.16e, имеющая фактор многократного использования частоты, равный 1, формирует подканалы в соответствии со второй схемой, подканалы сот, формирующих традиционную систему связи IEEE 802.16e, имеют один и тот же частотный диапазон. Если к подканалам сот применяется одна и та же схема MCS, то MSS, расположенная в области границы соты, может принимать сигналы подканалов не только от базовой станции BS станции MSS, но также и от другой станции BS. В результате MSS может принимать сигнал подканала, имеющий высокий уровень взаимных помех. Соответственно необходимо предоставить устройство и способ для приема и передачи сигнала подканала при минимизации взаимных помех между соседними сотами.

Раскрытие изобретения

Следовательно, настоящее изобретение предназначено для того, чтобы разрешить вышеуказанную и другие проблемы, возникающие в предшествующем уровне техники. Цель настоящего изобретения - предоставить устройство и способ для передачи и приема сигнала подканала в системе связи OFDMA.

Другой целью настоящего изобретения является предоставить устройство и способ для перемежения сигнала подканала таким образом, чтобы подканалы, имеющие соседние вспомогательные несущие частоты, могли быть различимы друг от друга в соответствии с их базовыми станциями BS в системе связи OFDMA.

Для того чтобы достичь вышеупомянутые и другие цели, согласно первому аспекту настоящего изобретения предоставляется способ назначения шаблонов перемежения сигналов подканала для базовых станций (BS), формирующий беспроводную систему связи, обладающую возможностью разделения частотного диапазона на множество вспомогательных несущих частот и включающую в себя множество подканалов, которые являются набором предварительно определенных соседних вспомогательных несущих частот. Способ содержит этапы создания базовой ортогональной последовательности, имеющей длину, идентичную количеству вспомогательных несущих частот, формирующих подканал; создания множества последовательностей, имеющих длины, идентичные длине базовой ортогональной последовательности посредством одного из следующего: циклического сдвига базовой ортогональной последовательности предварительно определенное число раз или через выполнение операции взятия остатка от деления, основанной на количестве вспомогательных несущих частот, формирующих подканал, после добавления предварительно определенного смещения к базовой ортогональной последовательности, которая была циклически сдвинута предварительно определенное число раз; выбора предварительно определенного количества последовательностей, соответствующих числу станций BS, из числа множества последовательностей; и назначения выбранных последовательностей как шаблонов перемежения сигналов подканала для станций BS.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предоставляется способ назначения шаблонов перемежения сигналов подканала для базовых станций (BS), формирующих беспроводную систему связи, обладающую возможностью разделения частотного диапазона на множество вспомогательных несущих частот и включающую в себя множество подканалов, которые являются набором предварительно определенных соседних вспомогательных несущих частот. Способ содержит этапы создания базовой ортогональной последовательности, имеющей длину, идентичную количеству вспомогательных несущих частот, формирующих подканал; создания множества последовательностей, имеющих длины, идентичные длине базовой ортогональной последовательности, посредством применения предварительно определенного смещения к базовой ортогональной последовательности после циклического сдвига базовой ортогональной последовательности на предварительно определенное число раз; выбора предварительно определенного количества последовательностей, соответствующих количеству станций BS, из числа множества последовательностей; и назначения выбранных последовательностей как шаблонов перемежения сигналов подканала для станций BS.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предоставляется способ передачи сигнала подканала в беспроводной системе связи, обладающей возможностью разделения частотного диапазона на множество вспомогательных несущих частот и включающей в себя множество подканалов, которые являются набором предварительно определенных соседних вспомогательных несущих частот. Способ содержит этапы создания кодированных битов посредством кодирования информационных данных, предназначенных для передачи, посредством предварительно определенной схемы кодирования; создания массива символов модуляции посредством модулирования кодированных битов в соответствии с предварительно определенной схемой модуляции; перемежения массива символов модуляции в соответствии с предварительно определенным шаблоном перемежения сигналов подканала; распределения перемеженного массива символов модуляции предварительно определенным подканалам; и передачи сигнала подканала, после выполнения процесса обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT) и процесса радиочастотной обработки по отношению к сигналу подканала.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предоставляется устройство для передачи сигнала подканала в беспроводной системе связи, обладающей возможностью разделения частотного диапазона на множество вспомогательных несущих частот и включающей в себя множество подканалов, которые являются набором предварительно определенных соседних вспомогательных несущих частот. Устройство содержит средство кодирования для создания кодированных битов посредством кодирования информационных данных, предназначенных для передачи, посредством предварительно определенной схемы кодирования; средство размещения символов для создания массива символов модуляции посредством модулирования кодированных битов в соответствии с предварительно определенной схемой модуляции; средство распределения подканалов для перемежения массива символов модуляции в соответствии с предварительно определенным шаблоном перемежения сигналов подканала и для распределения перемеженного массива символов модуляции предварительно определенным подканалам; и средство передачи для передачи сигнала подканала после выполнения процесса обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT) и процесса радиочастотной обработки по отношению к сигналу подканала.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предоставляется способ перемежения сигналов подканала для базовых станций (BS), формирующих беспроводную систему связи, обладающую возможностью разделения частотного диапазона на множество вспомогательных несущих частот и включающую в себя множество подканалов, которые являются набором предварительно определенных соседних вспомогательных несущих частот. Способ содержит этапы: создания множества шаблонов перемежения сигналов подканалов, которые отличаются друг от друга и имеют длину, идентичную количеству вспомогательных несущих частот, формирующих подканалы; и назначения шаблонов перемежения станциям BS так, чтобы сигнал подканалы являлся перемеженным.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предоставляется способ назначения шаблонов перемежения сигналов подканала для базовых станций (BS) в беспроводной системе связи, обладающую возможностью разделения частотного диапазона на множество вспомогательных несущих частот и включающую в себя множество подканалов, которые являются набором предварительно определенных соседних вспомогательных несущих частот. Способ содержит этапы: создания множества последовательностей, имеющих длину, идентичную длине базовой последовательности, которая имеет длину, идентичную количеству вспомогательных несущих частот данных, формирующих подканал, посредством применения предварительно определенного смещения к базовой последовательности и циклического сдвига базовой последовательности предварительно определенное число раз; назначения созданного множества последовательностей как шаблонов перемежения сигналов подканала для станций BS.

Краткое описание чертежей

Вышеуказанная и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из последующего подробного описания, рассматриваемого вместе с прилагаемыми чертежами, из которых:

фиг.1 - это схематический вид, иллюстрирующий традиционную систему связи IEEE 802.16e;

фиг.2 - это схематический вид, иллюстрирующий передатчик для системы связи IEEE 802.16e согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.3 - это схематический вид, иллюстрирующий процедуру перемежения для сигнала подканала в системе связи IEEE 802.16e согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и

фиг.4 - это блок-схема, иллюстрирующая процедуру передачи сигнала подканала в системе связи IEEE 802.16e согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения далее подробно описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи. В последующем подробном описании подробное описание известных функций и конфигураций, содержащихся в данном документе, опущено в случаях, когда это может отвлечь от предмета настоящего изобретения.

Настоящее изобретение направлено на систему связи с множественным доступом с ортогональным частотным разделением сигналов. Более конкретно настоящее изобретение предлагает схему перемежения для сигнала подканала, которая имеет возможность минимизации взаимных помех между соседними сотами в системе связи IEEE 802.16e (институт инженеров по электротехнике и электронике). То есть настоящее изобретение предлагает схему перемежения для сигнала подканала, которая имеет возможность минимизации взаимных помех между соседними сотами, когда система связи IEEE 802.16e имеет фактор многократного использования частоты, равный 1, то есть когда соты, сформированные системой связи IEEE 802.16e, используют один и тот же частотный диапазон.

Следует также отметить, что несмотря на то что настоящее изобретение будет описано по отношению к системе связи IEEE 802.16e, схема перемежения для подканалов в соответствии с настоящим изобретением применима к другим системам, использующим OFDMA-схему.

Фиг.2 - это схематический вид, иллюстрирующий передатчик для системы связи IEEE 802.16e согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Обращаясь к фиг.2, передатчик включает в себя средство 211 для вставки циклического избыточного кода (CRC), кодер 213, средство 215 для размещения символов, средство 217 распределения подканалов, средство 219 преобразования последовательного кода в параллельный, средство 221 вставки контрольного символа, блок 223 обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT), средство 225 преобразования параллельного кода в последовательный, средство 227 вставки защитного интервала, цифроаналоговый преобразователь 229 и радиочастотный (RF) процессор.

Когда биты данных пользователя и биты данных управления, предназначенные для передачи, формируются, биты данных пользователя и биты данных управления поступают на вход средства 211 вставки CRC. В данном документе биты данных пользователя и биты данных управления называются "биты информационных данных". Средство 211 вставки CRC вставляет бит CRC в биты данных информации и выводит биты данных информации в кодер 213.

После получения сигнала от средства 211 вставки CRC кодер 213 кодирует сигнал посредством предварительно определенной схемы кодирования и выводит кодированный сигнал в средство 215 для размещения символов. В данном документе предварительно определенная схема кодирования включает в себя схему турбо-кодирования, имеющую предварительно определенную скорость кодирования или схему сверточного кодирования.

Средство 215 для размещения символов модулирует кодированные биты, выведенные из кодера 213, посредством предварительно определенной схемы модуляции, формируя, таким образом, символ модуляции. Символ модуляции выводится в средство 217 распределения каналов. В данном документе предварительно определенная схема модуляции включает в себя схему квадратурной фазовой модуляции (QPSK) или схему 16-позиционной квадратурной амплитудной манипуляции (QAM).

Средство 217 распределения каналов принимает символы модуляции от средство 215 для размещения символов, распределяет символы модуляции по подканалам и выводит символы модуляции в преобразователь 219 последовательного кода в параллельный. Средство 217 распределения каналов распределяет подканалы по символам модуляции посредством предварительно определенной схемы. То есть поскольку система связи IEEE 802.16e имеет фактор многократного использования частоты, равный 1, средство 217 распределения подканалов распределяет подканалы по символам модуляции после перемежения сигнала подканала, так чтобы взаимные помехи между соседними сотами могли быть минимизированы. Эта схема распределения будет описана ниже более подробно.

После приема последовательных символов модуляции, имеющие подканалы, из средства 217 распределения подканалов преобразователь 219 последовательного кода в параллельный преобразует в параллельную форму символы модуляции и выводит символы модуляции в средство 221 вставки контрольного символа. Средство 221 вставки контрольного символа вставляет контрольные символы в параллельные символы модуляции и выводит параллельные символы модуляции IFFT-блок 223. IFFT-блок 223, принимающий сигнал, выходящий из средства 221 вставки контрольного символа, выполняет N-точечное IFFT по отношению к сигналу и отправляет сигнал в преобразователь 225 параллельного кода в последовательный.

После получения параллельного сигнала от IFFT-блока 223 преобразователь 225 параллельного кода в последовательный преобразует параллельный сигнал в последовательный сигнал и выводит последовательный сигнал в средство 227 вставки защитного интервала. После получения последовательного сигнала, выводимого из преобразователя 225 параллельного кода в последовательный, средство 227 вставки защитного интервала вставляет сигнал защитного интервала в последовательный сигнал и выводит последовательный сигнал в цифроаналоговый преобразователь 229. В данном документе защитный интервал используется для удаления взаимных помех между символами мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), которые были переданы в предыдущий момент времени передачи OFDM-символа, и OFDM-символами, предназначенными для передачи в настоящий момент времени передачи OFDM-символа, когда система связи OFDM передает OFDM-символы.

Помимо этого защитный интервал может быть вставлен в OFDM-символ через схему циклического префикса, в которой копируются предварительно определенные окончательные выборки OFDM-символов во временной области и скопированные выборки вставляются в действительные OFDM-символы, или через схему циклического постфикса, в которой копируются предварительно определенные предварительные выборки OFDM-символов во временной области и скопированные выборки вставляются в действительные OFDM-символы

После получения сигнала из средства 227 вставки защитного интервала цифроаналоговый преобразователь 229 преобразует сигнал в аналоговый сигнал и выводит аналоговый сигнал в RF-процессор 231. RF-процессор 231 включает в себя фильтр и блок высокочастотного тракта и передает аналоговый сигнал через передающую антенну после RF-обработки аналогового сигнала.

Фиг.3 - это схематический вид, иллюстрирующий процедуру перемежения для сигнала подканала в системе связи IEEE 802.16e согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Тем не менее, перед пояснением фиг.3 следует отметить, что фактор многократного использования частоты, равный 1, применяется к системе связи IEEE 802.16e. Кроме того, каждый из подканалов, выделенных из сот, то есть выделенных из базовых станций (BS) системы связи IEEE 802.16e, состоит из множества соседних вспомогательных несущих частот.

Как было описано выше, подканал может быть сформирован посредством распределения 48 вспомогательных несущих частот по частотному диапазону системы связи IEEE 802.16e или посредством выравнивания вспомогательных несущих частот в виде соседних вспомогательных несущих частот, так что 48 соседних вспомогательных несущих частоты могли сформировать один подканал.

Согласно настоящему изобретению подканал формируется с использованием соседних вспомогательных несущих частот. В этом случае, как описано выше, соседние соты выбирают подканалы, имеющие один и тот же частотный диапазон. Если к выбранным подканалам применяется одна и та же MCS, сигналы подканалов, передаваемые от одной соты, могут воздействовать как сигналы взаимных помех по отношению к другой соте. Следовательно, может возникнуть проблема при восстановлении сигналов, которые были переданы от каждой BS. То есть даже если станции BS передают сигналы с достаточной избыточностью, принимая во внимание взаимные помехи соседних станций BS, абонентская станция (SS), связывающаяся с соответствующей BS, может восстановить сигнал, имеющий большую мощность между сигналом, переданным от соответствующей BS, и сигналом взаимной помехи.

Достаточная избыточность означает предварительно определенное условие для восстановления первоначального сигнала передачи, когда шум, идентичный взаимной помехе, принимается вместе с сигналом взамен сигнала взаимной помехи, к которому применяется одна и та же MCS.

Причина, по которой декодируется сигнал, имеющий большую мощность между сигналом приема и сигналом взаимной помехи, может быть выявлена из характеристик декодера станции SS.

Декодер каждой SS является системой, способной выбирать кодовое слово, подобное сигналу приема, из множества всех кодовых слов, доступных в предварительно определенной системе кодирования. Соответственно если одна и та же MCS применяется к одним и тем же подканалам, декодер каждой SS не может обнаружить кодовое слово, переданное от BS, осуществляющей связь с SS. В результате декодер обнаруживает только кодовое слово, включенное в состав сигнала приема, имеющего наибольшую мощность. Соответственно SS не может связаться с соответствующей BS.

Для того чтобы разрешить эту проблему, декодер сконструирован так, что он принимает во внимание только кодовые слова, переданные от соответствующей BS, как кодовые слова, сформированные из системы кодирования. Следовательно, согласно настоящему изобретению подканал имеет функцию, способную к различению станций BS. То есть несмотря на то что подканал каждой BS включает в себя одни и те же вспомогательные несущие частоты, возможно изменить порядок выстраивания символов для вспомогательных несущих частот для того, чтобы позволить подканалу иметь функцию различения BS.

Согласно настоящему изобретению сигнал подканала передается в момент отображения сигнала подканала с подканалом после перемежения сигнала подканала, предназначенного для передачи, таким образом предотвращая сигнал подканала от обработки как сигнала взаимной помехи для соседней ячейки.

Фиг.3 иллюстрирует схему перемежения для сигнала подканала, используемую для предварительно определенной BS A, и схему перемежения для сигнала подканала, используемую для предварительно определенной BS B, которая является соседней станцией для BS A. Предположим, что станции BS A и B используют N вспомогательных несущих частот, в которых M соседних вспомогательных несущих частот формируют один подканал в частотно-временной области. В данном документе N вспомогательных несущих частот относятся к набору вспомогательных несущих частот для K OFDM-символов, где K - это предварительно определенное положительное целое.

Поскольку система связи IEEE 802.16e имеет фактор повторного использования частоты, равный единице, и формирует подканал, используя соседние вспомогательные несущие частоты, то позиции вспомогательных несущих частот, формирующих n-й подканал в станциях BS A и B, могут быть идентичны друг другу. В этом случае поскольку вспомогательные несущие частоты, формирующие n-й подканал в станциях BS A и B, имеют один и тот же частотный диапазон, сигнал подканала перемежается. Соответственно порядок сопоставления вспомогательной несущей частоты для символов данных, формирующих сигнал n-го подканала станций BS A и B, то есть порядок сопоставления вспомогательной несущей частоты для символов модуляции, может быть сформирован по-разному в зависимости от символов модуляции.

Например, если система связи IEEE 802.16e использует 1702 вспомогательных несущих частоты, предполагается, что 166 вспомогательных несущих частот используются как контрольные вспомогательные несущие частоты, 1536 вспомогательных несущих частот используются как вспомогательные несущие частоты данных и 1536 вспомогательных несущих частот разделены на 32 подканала, включающих в себя 48 вспомогательных несущих частот данных соответственно. Соответственно один подканал включает в себя 48 вспомогательных несущих частот данных.

Каждый подканал станций BS A и B включает в себя 48 вспомогательных несущих частот данных, включая в себя с первой по сорок восьмую вспомогательную несущую частоту, в которых 48 вспомогательных несущих частот имеют один и тот же частотный диапазон. Кроме того, принимая то, что сигнал, сопоставленный с каждой вспомогательной несущей частотой, является символом модуляции, сигнал подканала, включающий в себя 48 символов модуляции, передается через один подканал. Соответственно шаблон перемежения сигнала подканала для BS A является набором, отличным от шаблона перемежения сигнала подканала для BS B, таким образом предотвращая сигнал подканала, переданный из соседней BS, от обработки как сигнала взаимной помехи. В данном документе шаблон перемежения для сигнала подканала упоминается как "шаблон перемежения сигнала подканала".

Как проиллюстрировано на фиг.3, согласно шаблону перемежения сигнала подканала станции BS A 48 символов модуляции последовательно сопоставляются с вспомогательными несущими частотами {2, 14, 1,...., 13, 3, 9}. Кроме того, согласно шаблону перемежения сигнала подканала станции BS B 48 символов модуляции последовательно сопоставляются с вспомогательными несущими частотами {7, 13, 5,...., 1, 8, 23}.

Шаблоны перемежения сигнала подканала должны быть установлены отличными друг от друга в зависимости от станций BS, формирующих систему связи IEEE 802.16e. Соответственно последующие материалы должны быть приняты во внимание при установке шаблонов перемежения сигнала подканала.

Первое, поскольку один подканал включает в себя M вспомогательных несущих частот данных, порядок сопоставления вспомогательной несущей частоты для символов модуляции, передаваемых через подканал, то есть шаблон перемежения сигнала подканала является набором, использующим последовательность, имеющую длину M, включая элементы {0, 1,...., M-1}. Каждый из элементов {0, 1,...., M-1} используется один раз в последовательности, имеющей длину М. Шаблон перемежения сигнала подканала может быть определен посредством различных схем, как описано ниже, путем использования последовательности, имеющей длину М.

(1) Схема случайного поиска

(1-1) Шаблон перемежения сигнала подканала может быть определен путем использования ортогональной последовательности, имеющей длину М

Как описано выше, один подканал включает в себя M вспомогательных несущих частот данных, так что возможно создать ортогональные последовательности, имеющие длину М. В данном документе ортогональная последовательность означает последовательность, в которой одинаковые элементы не существуют на одинаковых позициях при выборе двух последовательностей из всех ортогональных последовательностей, имеющих длину М.

Кроме того, ортогональная последовательность, имеющая длину M, может быть создана посредством различных схем как описано ниже.

Первое, ортогональные последовательности, имеющие длину М, которые являются ортогональными друг к другу, могут быть созданы за счет разрешения последовательности {0, 1,..., M-1} подвергнуться циклическому сдвигу [0, M-1] раз.

Второе, ортогональные последовательности, имеющие длину М, могут быть созданы посредством компьютерного моделирования. Каждая из ортогональных последовательностей, имеющих длину М, созданных посредством первой или второй схем, назначается как шаблон перемежения для каждого сигнала подканала каждой BS, таким образом предотвращая сигнал станции BS от обработки как сигнала взаимной помехи соседней станции BS.

(1-2) Шаблон перемежения сигнала подканала может быть определен путем использования неортогональной последовательности, имеющей длину М

Если число С станций BS, формирующих систему связи IEEE 802.16e, больше, чем длина М последовательности, число ортогональных последовательностей меньше, чем число С станций BS, таким образом делая невозможным различение всех станций BS посредством использования ортогональной последовательности. Соответственно большее количество неортогональных последовательностей создается за счет затухающей ортогональности ортогональной последовательности, таким образом различая станции BS друг от друга. То есть обеспечивается М! последовательностей, имеющих длину М, включая элементы {0, 1,...., M-1}, в которых каждый из элементов {0, 1,...., M-1} используется один раз в последовательности.

В этом случае, когда выбирается две последовательности из всех М! последовательностей, возможно выбрать последовательности, соответствующие числу С станций BS, в которых последовательности включают в себя предварительно определенное количество вспомогательных несущих частот, имеющих характеристики столкновений меньшие, чем Н вспомогательных несущих частот. В частности, если количество последовательностей, включающих предварительно определенное количество вспомогательных несущих частот, имеющих характеристики столкновений, меньшие, чем Н вспомогательных несущих частот, превышает число С станций BS, возможно выбрать последовательность таким образом, что станции BS могут быть различимы в возрастающем порядке, построенном на количестве вспомогательных несущих частот, имеющих характеристики столкновения.

Неортогональные последовательности, имеющие длину М, могут быть созданы посредством компьютерного моделирования. Каждая из неортогональных последовательностей, имеющих длину М, распределяется через шаблон перемежения сигнала подканала каждой станции BS, таким образом предотвращая обработку сигнала каждой станции BS, как сигнала взаимной помехи соседней станции BS.

(2) Схема с циклическим сдвигом и добавления остатка от деления

Среди ортогональных последовательностей, имеющих длину М, включая элементы {0, 1,...., M-1}, в которых каждый из элементов {0, 1,...., M-1} используется один раз в последовательности, предварительно определенная ортогональная последовательность S₀ задается как базовая ортогональная последовательность. Возможно создать M² последовательностей, используя базовую ортогональную последовательность S₀. Ниже будет описан способ для создания M² последовательностей.

Первое, примем, что последовательность имеет предварительно определенный остаток после циклического сдвига базовой ортогональной последовательности S₀ f раз и деления каждого элемента базовой ортогональной последовательности S₀ на М во время добавления смещения g к элементу, причем f и g имеют целое значение в диапазоне [0, M-1]. То есть последовательность может быть получена операцией взятия остатка от деления с использованием М. Соответственно возможно создать общее число M² последовательностей . Последовательности, которые подвергаются циклическому сдвигу f раз на одно и тоже смещение g, имеют ортогональность друг к другу. Последовательности, имеющие параметры g и f других значений, могут привести к коллизиям между элементами последовательностей.

Шаблон перемежения сигнала подканала для каждой станции BS может быть определен с использованием М² ортогональных последовательностей. В общем, максимальное число С станций BS, формирующих систему связи IEEE 802.16e, ограничено несколькими сотнями. Следовательно, возможно назначить шаблон перемежения сигнала подканала, если М имеет целое значение, большее 20.

Кроме того, если число С станций BS меньше, чем М², как описано выше, последовательности, включающие в себя относительно небольшое число вспомогательных несущих частот, имеющих характеристики столкновения, могут быть выбраны для назначения шаблона перемежения сигнала подканала для С станций BS.

Шаблон перемежения сигнала подканала может быть определен в соответствии со схемами для выбора базовой ортогональной последовательности S₀. Ниже будут описаны схемы для выбора базовой ортогональной последовательности S₀.

Первое, базовая ортогональная последовательность S₀ выбирается таким образом, чтобы число вспомогательных несущих частот, имеющих характеристики столкновения, могло быть минимизировано в каждой из М² последовательностей. То есть выбирается С последовательностей, соответствующих числу С станций BS, причем С последовательностей включают в себя предварительно определенное число вспомогательных несущих частот, которые могут представлять характеристики столкновения при выборе двух последовательностей из числа М² последовательностей, меньшее, чем Н вспомогательных несущих частот. Выбранные С последовательностей формируются как поднабор последовательностей. Как описано выше, С последовательностей, которые формируют поднабор последовательностей, могут быть выбраны через компьютерное моделирование.

(3) Схема последовательности Рида Соломона

Когда M=Q^р-1, где Q является десятичным, а p является целым, шаблон перемежения сигнала подканала может быть определен, используя последовательность Рида Соломона, заданную в поле Галуа (GF, Q^p). Если шаблон перемежения сигнала подканала определяется с использованием последовательности Рида Соломона, последовательность Рида Соломона может включать в себя максимум три вспомогательных несущих частоты, имеющих характеристики столкновения. В данном документе j-й элемент последовательности Рида Соломонта представлен как который удовлетворяет уравнению (1).

В уравнении (1) P_о представляет базовую ортогональную последовательность в GF (Q^p), а P_f(j) представляет j-й элемент циклически сдвинутой ортогональной последовательности, которая создана посредством циклического сдвига P₀ по направлению влево f раз. Кроме того, является j-м элементом последовательности, представляющей шаблон перемежения сигнала подканала. Операция сложения в уравнении (1) представляет операцию сложения в GF (Q^p). Кроме того, общее число M(M+1) последовательностей, используемых для различения станций BS, определяется в зависимости от схемы определения для параметров f и g.

Согласно настоящему изобретению параметры f и g определяются через одну из следующих трех схем.

Согласно первой схеме параметр f имеет предварительно определенное целое значение, выбранное из предварительно определенного диапазона целых чисел между 0 и М-1. Кроме того, параметр g имеет предварительно определенное целое значение, выбранное из предварительно определенного диапазона целых чисел между 0 и М.

Шаблон перемежения сигнала подканала назначается для станций BS следующим образом.

Шаблон перемежения сигнала подканала адаптирован для М ортогональных последовательностей и от С до М последовательностей, включающих предварительно определенное число вспомогательных несущих частот, имеющих характеристики столкновения, меньшие, чем Н вспомогательных несущих частот.

Первое, предварительно определенные последовательные числа от 0 до С-1 выделяются для С последовательностей. То есть последовательности, имеющие предварительно определенный остаток после деления индексов С станций BS на С (операция взятия остатка после деления на С), выделяются для С станций BS. В данном документе индекс станции BS - это индекс, назначенный уникально станции BS в системе связи OFDMA, таким образом, система связи OFDMA назначает индексы множеству станций BS системы связи OFDMA.

Второе, среди С последовательностей число последовательностей, ортогональных друг к другу, является набором, меньшим, чем число последовательностей, представляющих характеристики столкновений, таким образом выделяя последовательности, имеющие предварительно определенный остаток после деления индексов станций BS на С (операция взятия остатка после деления на С) для каждой BS.

Третье, система спроектирована таким образом, что станции BS, имеющие один и тот же остаток после деления индексов станций BS на С (операция взятия остатка после деления на С), отделены пространственно друг от друга.

Согласно второй схеме параметры f и g определяются с использованием уравнения (2).

f=c_id mod PERM

В уравнении (2) параметр PERM представляет М (PERM=M), а параметр OFFSET представляет M+1 (OFFSET=M+1). Кроме того, представляет максимальное целое значение, которое не больше, чем х, c_id представляет индекс станции BS, а mod представляет операцию взятия остатка от деления.

Согласно третьей схеме параметры f и g определяются с использованием уравнения (3).

g=c_id mod OFFSET(3)

В уравнении (3) параметры PERM и OFFSET имеют значения, идентичные таковым, заданным в уравнении (2).

Согласно вышеприведенным трем схемам шаблон перемежения сигнала подканала для каждой BS определяется посредством использования M(M+1) ортогональных последовательностей, которые удовлетворяют уравнению (1).

Если число С станций BS меньше, чем М(М+1), как описано выше, ортогональные последовательности, включающие в себя относительно небольшое число вспомогательных несущих частот, имеющих характеристики столкновения, выбираются для назначения шаблона перемежения сигнала подканала для каждой из С станций BS.

Ниже описана процедура назначения шаблона перемежения сигнала подканала, когда число М вспомогательных несущих частот данных, формирующих один подканал, равно 48 (M=48).

Как описано выше, предварительно определенная последовательность Рида Соломона выбирается среди последовательностей Рида Соломона, имеющих длину М=48=Q²-1 (Q=7), в качестве базовой ортогональной последовательности Р₀, таким образом создавая 48×49 последовательностей, включающих максимум три вспомогательных несущих частоты, имеющих характеристики столкновения. В данном документе базовая ортогональная последовательность Р₀ может быть представлена, как показано ниже, через семеричную нотацию в уравнении (4).

P₀={01, 22, 46, 52, 42, 41, 26, 50, 05, 33, 62, 43, 63, 65, 32, 40, 04, 11, 23, 61, 21, 24, 13, 60, 06, 55, 31, 25, 35, 36, 51, 20, 02, 44, 15, 34, 14, 12, 45, 30, 03, 66, 54, 16, 56, 53, 64, 10}(4)

Кроме того, 48×49 последовательностей назначаются каждой станции BS согласно вышеописанным трем схемам.

Фиг.4 - это схематический вид, иллюстрирующий процедуру для передачи сигнала подканала в системе связи IEEE 802.16e согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Обращаясь к фиг.4, когда информационные данные, предназначенные для передачи, формируются, как описано со ссылкой на фиг.2, передатчик создает массив символов модуляции, выполняя процессы вставки бита CRC, кодирования и размещения символов по отношению к информационным данным на этапе 411. Передатчик перемежает матрицу символов модуляции в соответствии с шаблоном перемежения сигнала подканала, который представлен в передатчике, на этапе 413. Поскольку схемы для определения шаблона перемежения сигнала подканала уже были описаны выше, они не будут повторно описаны ниже.

На этапе 415 передатчик назначает перемеженный сигнал подканала соответствующему подканалу, то есть вспомогательным несущим частотам, формирующим соответствующий подканал. На этапе 417 передатчик передает сигнал подканала, таким образом завершая процедуру передачи сигнала подканала.

Как описано выше со ссылкой на фиг.2, процедура передачи сигнала подканала включает в себя этапы преобразования последовательного сигнала, назначенного подканалу, в параллельный сигнал, вставки контрольного символа в параллельный сигнал, выполнения IFFT по отношению к параллельному сигналу, преобразование параллельного сигнала в последовательный сигнал, вставки защитного интервала в последовательный сигнал, преобразования последовательного сигнала в аналоговый сигнал и радиочастотной обработки аналогового сигнала.

Несмотря на то что настоящее изобретение было раскрыто в связи со схемами для определения шаблона перемежения сигнала подканала, настоящее изобретение также применимо для изменения позиции размещения вспомогательных несущих частот, поскольку процесс для перемежения сигнала подканала согласно шаблону перемежения является в сущности идентичным процессу для изменения позиции вспомогательных несущих частот, формирующих подканал. То есть согласно настоящему изобретению шаблон перемежения сигнала подканала может быть заменен шаблоном размещения вспомогательных несущих частот, формирующих подканал.

Как описано выше, согласно настоящему изобретению сигналы подканала, выделенные внутри одного и того же частотного диапазона для соседних ячеек в системе связи OFDMA, передаются посредством перемежения сигналов подканала в соответствии с шаблоном перемежения сигнала подканала, так что взаимные помехи, вызванные сигналом подканала соседней ячейки, могут быть минимизированы, таким образом повышая производительность системы.

Несмотря на то что настоящее изобретение показано и описано со ссылкой на его конкретные варианты осуществления, специалистам в данной области техники следует понимать, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны без отступления от духа и области применения изобретения заданной прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к системе связи, использующей схему множественного доступа с ортогональным частотным разделение каналов (OFDMA). В частности к способу и устройству распределения символов на вспомогательных несущих частотах. Достигаемый технический результат - минимизация взаимных помех между соседними каналами. Согласно изобретению формируют последовательность для распределения символов на вспомогательных несущих частотах. Последовательность включает в себя результирующие значения, которые формируются путем добавления смещения каждому из элементов циклически сдвинутой определенное количество раз базовой последовательности, при этом базовая последовательность имеет длину, соответствующую количеству вспомогательных несущих частот. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ формирования последовательности в системе связи, способ содержит этапы, на которых:

формируют последовательность для распределения символов на вспомогательных несущих частотах,

при этом последовательность включает в себя результирующие значения, которые формируются путем добавления смещения каждому из элементов циклически сдвинутой определенное количество раз базовой последовательности, при этом базовая последовательность имеет длину, соответствующую количеству вспомогательных несущих частот.

,

где является j-м элементом последовательности, Р_f(j) представляет j-й элемент циклически сдвинутой базовой последовательности по направлению влево f раз, f является предварительно определенным целым значением от 0 до М-1, g является предварительно определенным смещением, имеющим предварительно определенное целое значение от 0 до М, а М является количеством вспомогательных несущих частот.

f=c_id mod PERM

,

где PERM представляет М, которое является количеством вспомогательных несущих частот, OFFSET представляет М+1, представляет максимальное целое значение, которое не больше х, a c_id представляет заранее определенное значение.

средство распределения подканалов для распределения символов на вспомогательных несущих частотах, с использованием последовательности,

при этом последовательность включает в себя результирующие значения, которые формируются путем добавления смещения каждому из элементов циклически сдвинутой определенное количество раз базовой последовательности, при этом базовая последовательность имеет длину, соответствующую количеству вспомогательных несущих частот.

,

где является j-м элементом последовательности, P_f(j) представляет j-й элемент циклически сдвинутой базовой последовательности по направлению влево f раз, f является предварительно определенным целым значением от 0 до М-1, g является предварительно определенным смещением, имеющим предварительно определенное целое значение от 0 до М, а М является количеством вспомогательных несущих частот.

f=c_id mod PERM

,

где PERM представляет М, которое является количеством вспомогательных несущих частот, OFFSET представляет М+1, представляет максимальное целое значение, которое не больше х, a c_id представляет заранее определенное значение.

распределяют символы на вспомогательных несущих частотах с использованием последовательности,

при этом последовательность включает в себя результирующие значения, которые формируются путем добавления смещения каждому из элементов циклически сдвинутой определенное количество раз базовой последовательности, при этом базовая последовательность имеет длину, соответствующую количеству вспомогательных несущих частот.

,

где является j-м элементом последовательности, Р_f(j) представляет j-й элемент циклически сдвинутой базовой последовательности по направлению влево f раз, f является предварительно определенным целым значением от 0 до М-1, g является предварительно определенным смещением, имеющим предварительно определенное целое значение от 0 до М, а М является количеством вспомогательных несущих частот.

f=c_id mod PERM

,

где PERM представляет М, которое является количеством вспомогательных несущих частот, OFFSET представляет М+1, представляет максимальное целое значение, которое не больше х, a c_id представляет заранее определенное значение.

Приоритет по пунктам: