По настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке на выдачу патента США под порядковым номером 60/662634, зарегистрированной 16 марта 2005 г., которая в прямой форме включена в материалы настоящей заявки посредством ссылки во всей своей полноте.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к связи, а более точно к передаче данных в системе связи множественного доступа.
Уровень техники
Система множественного доступа может одновременно поддерживать связь с многочисленными терминалами по прямой и обратной линиям связи. Прямая линия связи (или нисходящая линия связи) указывает ссылкой на линию связи с базовых станций на терминалы, а обратная линия связи (или восходящая линия связи) указывает ссылкой на линию связи с терминалов на базовые станции. Многочисленные терминалы могут одновременно передавать данные по обратной линии связи и/или принимать данные по прямой линии связи. Это часто достигается мультиплексированием многочисленных передач данных по каждой линии связи, чтобы были ортогональными одна другой во временной, частотной и/или кодовой области. Полная ортогональность между многочисленными передачами данных типично не достигается в большинстве случаев вследствие различных факторов, таких как канальные условия, неидеальность приемника и так далее. Тем не менее ортогональное мультиплексирование гарантирует, что передача данных для каждого терминала минимально создает помехи передачам данных для других терминалов.
Количество терминалов, которые могут поддерживать связь с системой множественного доступа в любой заданный момент времени, типично ограничено количеством физических каналов, имеющихся в распоряжении для передачи данных, которое, в свою очередь, ограничено имеющимися в распоряжении системными ресурсами. Например, количество физических каналов определено количеством имеющихся в распоряжении ортогональных кодовых последовательностей в системе множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), количеством имеющихся в распоряжении частотных поддиапазонов в системе множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), количеством имеющихся в распоряжении временных интервалов в системе множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), и так далее. Во многих случаях желательно предоставлять возможность большему количеству терминалов одновременно поддерживать связь с системой, для того чтобы улучшить емкость системы. Поэтому в данной области техники есть потребность в технологиях для поддержки одновременных передач для большего количества терминалов в системе множественного доступа.
Раскрытие изобретения
В материалах настоящей заявки описаны технологии для назначения системных ресурсов, чтобы до некоторой степени сдерживать внутрисотовые помехи и чтобы добиваться более высокой емкости системы. В варианте осуществления определена канальная структура с по меньшей мере двумя наборами каналов. Каждый набор каналов содержит многочисленные каналы и ассоциативно связан с определенным отображением каналов в системные ресурсы, имеющиеся в распоряжении для передачи данных. Каждый набор каналов может быть определен на основании дерева каналов, имеющего иерархическую структуру. Например, дерево каналов может включать в себя многочисленные «базовые» каналы и многочисленные «составные» каналы. Базовые каналы могут отображаться в имеющиеся в распоряжении системные ресурсы (например, с использованием скачкообразной перестройки частоты). Каждый составной канал может быть ассоциативно связан с по меньшей мере двумя базовыми каналами. Что касается дерева каналов, каждый канал, который назначен терминалу, ограничивает по меньшей мере один другой канал от назначения. Различные канальные структуры, обладающие разными характеристиками помех, могут формироваться разделением дерева каналов разными способами и/или с использованием разных отображений каналов в ресурсы для наборов каналов, как описано ниже. Например, разнесение внутрисотовых помех может достигаться определением отображения для каждого набора каналов псевдослучайным по отношению к отображению для каждого оставшегося набора каналов.
В каждом интервале планирования терминалы планируются на передачу по прямой и/или обратной линии связи. Планируемым терминалам назначаются каналы из наборов каналов. Планирование и/или назначение каналов может быть основано на существенной информации для терминалов, такой как их оценки каналов, оценки отношения уровня сигнала к совокупному уровню взаимных помех и шумов (SNR), требования качества обслуживания (QoS), состояние эстафетной передачи обслуживания и так далее. Многочисленные терминалы могут использовать одни и те же системные ресурсы, а их перекрывающиеся передачи могут разделяться в пространственной области. Что касается прямой лини связи (FL), данные для работающих с перекрытием терминалов пространственно обрабатываются (например, для формирования лучей) на основании их оценок каналов FL, а затем передаются с многочисленных антенн. Что касается обратной линии связи (RL), многочисленные передачи из работающих с перекрытием терминалов принимаются через многочисленные антенны. Принятые символы для работающих с перекрытием терминалов затем пространственно обрабатываются на основании их оценок каналов RL, чтобы восстанавливать передачу с каждого терминала.
Различные аспекты и варианты осуществления изобретения ниже описаны более подробно.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 показывает систему с многочисленными базовыми станциями и многочисленными терминалами.
Фиг.2 показывает отображение физического канала во время-частотные блоки.
Фиг.3 показывает бинарное дерево каналов.
Фиг.4, 5 и 6 показывают три канальные структуры для случайного перекрытия с полностью загружаемыми, частично загружаемыми и последовательно загружаемыми наборами каналов, соответственно.
Фиг.7 показывает канальную структуру для общего перекрытия.
Фиг.8 показывает канальную структуру для случайного и общего перекрытия.
Фиг.9 показывает канальную структуру с подмножествами каналов случайного перекрытия.
Фиг.10 показывает последовательность операций для назначения системных ресурсов.
Фиг.11 показывает структурную схему базовой станции и двух терминалов.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Слово «примерный» используется в материалах настоящей заявки, чтобы означать «служащий в качестве примера, отдельного случая или иллюстрации». Любой вариант осуществления или конструкция, описанные в материалах настоящей заявки как «примерные», не обязательно должны истолковываться в качестве предпочтительных или преимущественных над другими вариантами осуществления или конструкциями.
Канальные структуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут использоваться для различных систем связи множественного доступа, таких как (1) система CDMA, которая передает данные для разных пользователей с использованием разных ортогональных кодовых последовательностей, (2) система FDMA, которая передает данные для разных пользователей в разных частотных поддиапазонах, (3) система TDMA, которая передает данные для разных пользователей в разных временных интервалах, (4) система множественного доступа с пространственным разделением каналов (SDMA), которая передает данные для разных пользователей по разным пространственным каналам, (5) система множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), которая передает данные для разных пользователей в разных частотных поддиапазонах, и так далее. Система OFDMA использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов, которое является технологией модуляции с многими несущими, которая разделяет полную ширину полосы пропускания системы на многочисленные (K) ортогональные частотные поддиапазоны. Эти поддиапазоны также называются тонами, поднесущими, элементами разрешения, частотными каналами и так далее. Каждый поддиапазон ассоциативно связан с соответственной поднесущей, которая может модулироваться данными.
Канальные структуры, описанные в материалах настоящей заявки, также могут использоваться для систем дуплекса с временным разделением каналов (TDD) и дуплекса с частотным разделением каналов (FDD), для прямой и обратной линий связи, с или без скачкообразной перестройки частоты (FH), и так далее. Для ясности, канальные структуры описаны ниже для отдельной системы множественного доступа с квазиортогональным разделением каналов, которая использует сочетание SDMA и OFDMA. Эта система названа системой доступа с квазиортогональным разделением каналов (QODA).
Фиг.1 показывает систему 100 QODA с многочисленными базовыми станциями 110 и многочисленными терминалами 120. Базовая станция, как правило, является стационарной станцией, которая поддерживает связь с терминалами, и также может называться точкой доступа, Узлом Б или некоторой другой терминологией. Каждая базовая станция 110 обеспечивает покрытие обслуживания связью для конкретной географической зоны 102. Термин «сота» может указывать ссылкой на базовую станцию и/или ее зону обслуживания в зависимости от контекста, в котором используется термин. Чтобы улучшить емкость системы, зона обслуживания базовой станции может быть разделена на многочисленные меньшие зоны (например, три меньшие зоны 104a, 104b и 104c), которые обычно перекрываются на границах. Каждая меньшая зона обслуживается соответственной подсистемой базового приемопередатчика (BTS). Термин «сектор» может указывать ссылкой на BTS и/или ее зону обслуживания в зависимости от контекста, в котором термин используется. Для секторизованной соты BTS для всех секторов такой соты типично являются близкорасположенными в пределах базовой станции для соты. Для простоты, в последующем описании, термин «базовая станция» используется обобщенно, как для стационарной станции, которая обслуживает соту, так и стационарной станции, которая обслуживает сектор. Обслуживающим сектором является сектор, с которым терминал поддерживает связь.
Терминал может быть стационарным или мобильным и также может называться мобильной станцией, беспроводным устройством, пользовательским оборудованием или некоторой другой терминологией. Термины «терминал» и «пользователь» в материалах настоящей заявки используются взаимозаменяемо. Каждый терминал 120 может поддерживать связь с нулем, одной или многочисленными базовыми станциями в любой заданный момент. Терминал поддерживает связь с многочисленными секторами одной и той же соты для «более мягкой» эстафетной передачи обслуживания, и с многочисленными сотами для «мягкой» эстафетной передачи обслуживания.
Каждая базовая станция 110 оборудована многочисленными антеннами, которые могут использоваться для передачи и приема данных. Каждый терминал может быть оборудован одной или многочисленными антеннами для передачи и приема данных. Многочисленные антенны на каждой базовой станции представляют многие входы для передач прямой линии связи и многие выходы (MO) для передач обратной линии связи. Если многочисленные терминалы выбраны для одновременной передачи, то многочисленные антенны для выбранных терминалов вместе представляют многие выходы для передач прямой линии связи и многочисленные входы для передач обратной линии связи.
Система QODA может определять физические каналы для содействия распределению и использованию имеющихся в распоряжении системных ресурсов. Физический канал является средством для отправки данных на физическом уровне и также может называться каналом, каналом потока обмена, каналом передачи, каналом данных и так далее. Физические каналы могут быть определены для любого типа системных ресурсов, таких как поддиапазоны, интервалы времени, кодовые последовательности и так далее.
Фиг.2 показывает примерное разделение имеющихся в распоряжении системных ресурсов (времени и частоты) на время-частотные блоки. Время-частотный блок также может называться единицей передачи или некоторой другой терминологией. Каждый время-частотный блок соответствует определенному набору поддиапазонов в определенном временном интервале. Набор поддиапазонов включает в себя один или многочисленные поддиапазоны, которые могут быть смежными или рассредоточенными по полосе пропускания системы. Временной интервал может охватывать один или многочисленные периоды символов. N время-частотных блоков имеются в распоряжении в каждом временном интервале, где N > 1.
Фиг.2 также показывает примерное отображение физического канала в имеющиеся в распоряжении системные ресурсы в системе QODA. Физический канал отображается в определенную последовательность время-частотных блоков. Время-частотные блоки для физического канала могут осуществлять скачкообразную перестройку по частоте в разных временных интервалах, чтобы добиваться частотного разнесения, как показано на фиг.2. Физический канал может быть ассоциативно связан с шаблоном скачкообразной перестройки частоты (FH), который указывает один или более отдельных время-частотных блоков (например, два время-частотных блока для примера на фиг.2), чтобы использовать для физического канала в каждом временном интервале. Физический канал может отображаться во время-частотные блоки в последовательных временных интервалах (как показано на фиг.2) или непоследовательных временных интервалах.
Система QODA может определять физические каналы, обладающие разными пропускными способностями, для того чтобы рационально назначать системные ресурсы терминалам. Система QODA также может использовать канальную структуру, которая содействует как отображению физических каналов в системные ресурсы, так и назначению физических каналов пользователям.
Фиг.3 показывает бинарное дерево 300 каналов, которое может использоваться для определения физических каналов. В дереве 300 каналов каждый узел представляет физический канал, которому назначен уникальный идентификатор (ID) канала. Дерево 300 каналов имеет шесть ярусов физических каналов. 32 физическим каналам на нижнем ярусе 1 назначены ID каналов 1-32, 16 физическим каналам на ярусе 2 назначены ID каналов 33-48, восьми физическим каналам на ярусе 3 назначены ID каналов 49-56, четырем физическим каналам на ярусе 4 назначены ID каналов 57-60, двум физическим каналам на ярусе 5 назначены ID каналов 61-62 и единственному физическому каналу на верхнем ярусе 6 назначен ID канала 63. 32 базовых физических канала (или просто базовых канала) на нижнем ярусе 1 ассоциативно связаны с наименьшим назначением системных ресурсов. Каждый базовый канал ассоциативно связан с определенной последовательностью время-частотных блоков, например, как показано на фиг.2. 32 базовых канала ортогональны друг другу, так что никакие два базовых канала не используют один и тот же время-частотный блок (то есть один и тот же набор поддиапазонов в одном и том же временном интервале). Каждый из 31 составных физических каналов (или просто, составных каналов) выше базовых каналов ассоциативно связаны с многочисленными базовыми каналами.
Дерево 300 каналов имеет иерархическую структуру. Каждый физический канал на каждом ярусе (за исключением нижнего яруса 1) является состоящим из двух «дочерних» физических каналов на следующем более низком ярусе. Например, физический канал 49 на ярусе 3 является состоящим из физических каналов 33 и 34 на ярусе 2 и также является состоящим из физических каналов 1-4 на ярусе 1. Время-частотные блоки для каждого физического канала являются состоящими из время-частотных блоков для всех дочерних физических каналов. Каждый физический канал (за исключением физического канала 63 на верхнем ярусе 6) также является подмножеством или другим физическим каналом. Например, физический канал 1 является подмножеством физического канала 33, который является подмножеством физического канала 49 и так далее.
Структура дерева каналов накладывает определенные ограничения на использование физических каналов для ортогональной системы. Для каждого физического канала, который назначается, все физические каналы, которые являются подмножествами назначенного физического канала, и все физические каналы, для которых назначенный физический канал является подмножеством, ограничиваются. Ограниченные физические каналы не доступны для одновременного использования с назначенным физическим каналом, так что никакие два физических канала не используют одни и те же системные ресурсы в одном и том же промежутке времени. Например, если назначен физический канал 49, то физические каналы 1-4, 33, 34, 57, 61 и 63 ограничены и не используются одновременно с физическим каналом 49, если желательна ортогональность. Каждый физический канал, который назначается, таким образом, ограничивает от назначения по меньшей мере один другой канал.
Фиг.3 показывает примерное дерево каналов, которое может определять физические каналы. Другие деревья каналов также могут использоваться, и это находится в пределах объема изобретения. Например, небинарные деревья каналов, содержащие в себе физические каналы, которые ассоциативно связаны с более чем двумя физическими каналами на одном или более нижних ярусов, также могут использоваться. Вообще, дерево каналов может иметь любое количество базовых каналов, любое количество составных каналов и любое отображение составных каналов в базовые каналы.
В системе QODA передачи для разных пользователей по каждой линии связи отправляются в разных время-частотных блоках, когда только возможно, для того чтобы сохранять ортогональность между этими передачами. Для увеличения емкости системы многочисленные пользователи могут использовать один и тот же время-частотный блок всякий раз, когда имеющихся в распоряжении время-частотных блоков недостаточно для обслуживания всех пользователей. В качестве используемого в материалах настоящей заявки «перекрытие» указывает ссылкой на многочисленные передачи, отправляемые в одном и том же время-частотном блоке, «перекрывающиеся передачи» указывают ссылкой на передачи, отправляемые в одном и том же время-частотном блоке, а «работающие с перекрытием пользователи» и «работающие с перекрытием терминалы» являются пользователями, использующими один и тот же время-частотный блок. Перекрытие пользователей может достигаться с помощью следующих схем:
1. Осуществлять перекрытие пользователей случайным образом в каждом временном интервале, чтобы рандомизировать помехи, наблюдаемые каждым пользователем, и довести до максимума разнесение внутрисотовых помех.
2. Осуществлять перекрытие многочисленных пользователей в одних и тех же время-частотных блоках на всем протяжении передачи.
3. Разделять пользователей на группы, поддерживать ортогональность между пользователями в одной и той же группе и осуществлять перекрытие пользователей случайным образом в разных группах.
4. Разделять пользователей на группы, осуществлять перекрытие пользователей случайным образом в каждой группе и поддерживать ортогональность между пользователями в разных группах.
5. Осуществлять перекрытие пользователей с эстафетной передачей обслуживания с пользователями без эстафетной передачи обслуживания в смежных секторах.
Внутрисотовые помехи указывают ссылкой на помехи, наблюдаемые пользователем со стороны других пользователей внутри одной и той же соты. Внутрисотовые помехи могут происходить от (1) многочисленных пользователей в том же самом секторе, использующих один и тот же время-частотный блок посредством SDMA, и (2) пользователей в других секторах той же самой соты. Внутрисотовые помехи оказывают большое влияние на эксплуатационные показатели SDMA и могут сдерживаться с использованием схем перекрытия, описанных в материалах настоящей заявки.
Схема 1 может обеспечивать максимальное разнесение внутрисотовых помех для пользователей. Схема 2 полезна, если многочисленные передачи в одних и тех же время-частотных блоках могут разделяться с использованием технологий пространственной обработки приемника. Схема 3 является компромиссом схем 1 и 2, где пространственно коррелированные пользователи могут располагаться в одной и той же группе, так что они могут сохранять ортогональность друг с другом и добиваться разнесения помех от пользователей в других группах. Схема 4 может поддерживать пользователей с разными требованиями. Схемы перекрытия могут быть реализованы с помощью различных канальных структур, как описано ниже.
В варианте осуществления канальная структура определена копированием дерева каналов для получения L экземпляров или копий дерева каналов, где L>1, и формированием набора каналов для каждого из L экземпляров дерева каналов. Имеет место однозначное соответствие между набором каналов и экземпляром дерева каналов. Каждый набор каналов ассоциативно связан с определенным отображением базовых каналов во время-частотные блоки. Для случайного перекрытия отображение каналов в ресурсы для каждого набора каналов является псевдослучайным по отношению к отображению для каждого из других L-1 наборов каналов. Например, каждый набор каналов может быть ассоциативно связан с разным набором шаблонов скачкообразной перестройки частоты. Базовые каналы в каждом наборе каналов ортогональны друг другу и являются псевдослучайными по отношению к базовым каналам в каждом из других L-1 наборов каналов.
Фиг.4 показывает канальную структуру 400 для случайного перекрытия с полностью загружаемыми наборами каналов. В этом примере L наборов каналов образованы с L экземплярами дерева каналов, содержащего восемь базовых каналов. Базовым каналам даны ID каналов 1-8. Каждому набору каналов назначен разный набор шаблонов скачкообразной перестройки частоты. Шаблоны скачкообразной перестройки частоты для каждого набора каналов ортогональны друг другу и являются псевдослучайными по отношению к шаблонам скачкообразной перестройки частоты для каждого из других L-1 наборов каналов. Каждому базовому каналу в каждом наборе каналов назначен один из шаблонов скачкообразной перестройки частоты для такого набора каналов. Шаблон скачкообразной перестройки частоты для каждого базового канала указывает время-частотный блок (если таковой имеет место) для использования в каждом временном интервале.
Для канальной структуры 400 все из физических каналов в каждом наборе каналов являются используемыми для передачи. Физический канал может использоваться или может не использоваться для передачи в заданном временном интервале в зависимости от того (1), отображается или нет физический канал во время-частотный блок в таком временном интервале, (2) назначен или нет физический канал пользователю и (3) отправляется или нет передача во время-частотном блоке на/посредством назначенного пользователя.
Фиг.4 также показывает восемь время-частотных блоков и отображение восьми базовых каналов в каждом наборе каналов в восемь время-частотных блоков в отдельном временном интервале t. Например, базовый канал 7 в наборе 1 каналов, базовый канал 3 в наборе 2 каналов и так далее, и базовый канал 5 в наборе L каналов - все отображаются во время-частотный блок 1 во временном интервале t. Отображение базовых каналов во время-частотные блоки является другим для другого временного интервала и определено шаблонами скачкообразной перестройки частоты, назначенными базовым каналам.
Для канальной структуры 400 все базовые станции в L наборах каналов могут быть назначены разным пользователям и использоваться для передачи данных. Если все из базовых каналов назначены, то имеют место L работающих с перекрытием пользователей для каждого частотно-временного блока, и каждый пользователь наблюдает помехи от L-1 других пользователей. Однако каждый пользователь наблюдает помехи от разных групп из L-1 пользователей в разных временных интервалах вследствие использования псевдослучайных шаблонов скачкообразной перестройки частоты для L наборов каналов.
Канальная структура 400 поддерживает схемы 1 и 3 перекрытия. Что касается схемы 1, пользователи могут случайным образом наделяться физическими каналами в L наборах каналов. Пользователю могут назначаться физические каналы из разных наборов каналов в разных временных интервалах (например, на основании наличия физических каналов), но не назначаются многочисленные физические каналы из других наборов каналов в том же самом временном интервале (чтобы избежать собственных помех). Что касается схемы 3, пользователи помещаются в группы, каждая группа ассоциативно связана с одним набором каналов, и всем пользователям в каждой группе назначаются физические каналы в ассоциативно связанном наборе каналов. Пользователю могут быть назначены разные физические каналы в ассоциативно связанном наборе каналов в разных временных интервалах, но типично не перемещаются в другую группу, например, пока не изменяются канальные и/или рабочие условия.
Перекрытие пользователей улучшает емкость системы, но также имеет результатом более высокие внутрисотовые помехи. Выбор оптимального соотношения между емкостью системы и помехами может быть производиться перекрытием пользователей на фрагменте полосы пропускания системы.
Фиг.5 показывает канальную структуру 500 для случайного перекрытия с частично загружаемыми наборами каналов. В этом примере образованы L наборов каналов с L экземплярами дерева каналов, содержащего восемь базовых каналов, и каждый набор каналов ассоциативно связан с разным набором шаблонов скачкообразной перестройки частоты, как описано выше для фиг.4. Для канальной структуры 5 каждый набор каналов содержит шесть используемых базовых каналов 1-6 и два неиспользуемых базовых канала 7 и 8. Используемые физические каналы показаны пустыми кружками, а неиспользуемые физические каналы показаны перечеркнутыми кружками ⊗. Используемый физический канал может назначаться пользователю и использоваться для передачи. Неиспользуемый физический канал не может назначаться и не может использоваться для передачи.
Фиг.5 также показывает восемь время-частотных блоков и отображение шести базовых каналов в каждом наборе каналов в восемь время-частотных блоков в отдельном временном интервале t. Например, базовый канал 3 в наборе 2 каналов и так далее, и базовый канал 5 в наборе L каналов - все отображаются во время-частотный блок 1 во временном интервале t. Отображение используемых базовых каналов во время-частотные блоки является разным для разных временных интервалов. При частичной загрузке каждый набор каналов не использует фрагмент полосы пропускания системы. Все из используемых базовых каналов наблюдают одинаковый уровень внутрисотовых помех, благодаря случайной скачкообразной перестройке частоты. Что касается примера, показанного на фиг.5, каждый набор каналов является частично загружаемым и использует только 75% имеющихся в распоряжении время-частотных блоков. Для этого примера каждый базовый канал в каждом наборе каналов перекрывается в среднем с 1,5 других базовых каналов.
Канальная структура 500 также поддерживает схемы 1 и 3 перекрытия. Что касается схемы 1, пользователям могут случайным образом назначаться используемые физические каналы в L наборах каналов. Что касается схемы 3, пользователи помещаются в группы, и пользователям в каждой группе назначаются используемые физические каналы в ассоциативно связанном наборе каналов.
Фиг.5 показывает вариант осуществления, в котором все L каналов имеют одинаковый коэффициент загрузки, которым является 0,75 в этом примере. В еще одном варианте осуществления каждый набор каналов ассоциативно связан с коэффициентом повторного использования, который определяет уровень загрузки для такого набора каналов. Разные наборы каналов могут быть ассоциативно связаны с разными коэффициентами повторного использования. Например, набор 1 каналов может быть ассоциативно связан с коэффициентом повторного использования 1,0, и все восемь базовых каналов в этом наборе каналов являются используемыми, набор 2 каналов может быть ассоциативно связан с коэффициентом повторного использования 0,75, и шесть базовых каналов являются используемыми, набор 3 каналов может быть ассоциативно связан с коэффициентом повторного использования 0,5, и четыре базовых канала являются используемыми, и так далее. Разные коэффициенты повторного использования для разных наборов каналов имеют результатом разные уровни перекрытия по наборам каналов, которые могут обеспечивать разные уровни QoS. Для примера, приведенного выше, с наборами 1, 2 и 3 каналов, имеющими разные коэффициенты повторного использования, 1,0, 0,75 и 0,5 соответственно, каждый базовый канал в наборе 1 каналов перекрывается в среднем с 1,25 других базовых каналов, каждый базовый канал в наборе 2 каналов перекрывается в среднем с 1,5 других базовых каналов, и каждый базовый канал в наборе 3 каналов перекрывается в среднем с 1,75 других базовых каналов.
Фиг.6 показывает канальную структуру 600 для случайного перекрытия с последовательно загружаемыми наборами каналов. В этом примере образованы L наборов каналов с L экземплярами дерева каналов, содержащего восемь базовых каналов, и каждому набору каналов назначен разный набор шаблонов скачкообразной перестройки частоты, как описано выше для фиг.4. Для канальной структуры 600 L наборов каналов используются в последовательном порядке на основании загрузки системы. Таким образом, физические каналы в наборе 1 каналов назначаются пользователям первыми, затем следующими пользователям назначаются физические каналы в наборе 2 каналов, если и когда требуется, и так далее, и последними пользователям назначаются физические каналы в наборе L каналов, снова если и когда требуется. Любое количество наборов каналов может быть в употреблении в любой заданный момент времени в зависимости от загрузки системы. Набор j каналов используется, только если наборов с 1 по j-1 каналов недостаточно для обслуживания пользователей. Для примера, показанного на фиг.6, все из базовых каналов в наборах с 1 по L-1 каналов, а также базовые каналы 1 и 2 в наборе L каналов назначены пользователям, и только базовые каналы 3-8 в наборе L каналов не используются и показаны затемненными кружками.
Для канальной структуры 600 каждый набор каналов полностью используется (если возможно), прежде чем используется следующий набор каналов. Канальная структура 600 также может обеспечивать разные уровни QoS. Например, наборы 1 и 2 каналов могут использоваться полностью, и только базовые каналы 1 и 2 могут использоваться в наборе 3 каналов. В этом случае каждый базовый канал в наборе 3 каналов перекрывается с двумя другими базовыми каналами, и каждый базовый канал в наборах 1 и 2 каналов перекрывается в среднем с 1,25 других базовых каналов. Последовательная загрузка также может использоваться для канальной структуры 500 на фиг.5.
Общее перекрытие может достигаться копированием дерева каналов для получения L экземпляров дерева каналов, формированием набора каналов для каждого из L экземпляров дерева каналов и использованием одинакового отображения базовых каналов во время-частотные блоки для всех L наборов каналов. Например, единый набор шаблонов скачкообразной перестройки частоты может использоваться для всех L наборов каналов. Для каждого набора каналов каждому базовому каналу в наборе каналов назначен разный шаблон скачкообразной перестройки частоты, и все базовые каналы в наборе каналов ортогональны друг другу. Однако базовые каналы x во всех L наборах каналов используют один и тот же шаблон скачкообразной перестройки частоты. Базовые каналы x (во множественном числе) включают в себя с базового канала x для набора 1 каналов по базовый канал x для набора L каналов, где x ∈ {1,...,N}.
Фиг.7 показывает канальную структуру 700 для общего перекрытия. В этом примере L наборов каналов образованы с L экземплярами дерева каналов, содержащего восемь базовых каналов, и все L наборов каналов используют один и тот же набор шаблонов скачкообразной перестройки частоты. Таким образом, базовые каналы x для всех L наборов каналов отображаются в одну и ту же последовательность время-частотных блоков. Для примера на фиг.7, во временном интервале t, базовые каналы 7 для всех наборов каналов отображаются во время-частотный блок 1, базовые каналы 1 для всех наборов каналов отображаются во время-частотный блок 2 и так далее. Отображение базовых каналов во время-частотные блоки является иным для другого временного интервала.
Что касается канальной структуры 700, пользователи, наделенные разными базовыми каналами в одном и том же наборе каналов, ортогональны друг другу. Пользователь, наделенный базовым каналом x в одном наборе каналов, постоянно наблюдает помехи от других пользователей, наделенных базовыми каналами x в других наборах каналов. Вплоть до L пользователей могут всецело повторно использовать одну и ту же последовательность время-частотных блоков.
Для общего перекрытия базовые каналы x в L наборах каналов могут быть назначены пространственно совместимым пользователям, которые являются пользователями, которые могут разделяться с использованием технологий пространственной обработки приемника. Пользователи, которые не являются пространственно совместимыми, могут наделяться разными физическими каналами в одном и том же наборе каналов и, в таком случае, были бы ортогональными друг другу.
Фиг.8 показывает канальную структуру 800 для обоих, случайного и общего, перекрытия. В этом примере L наборов каналов образованы с L экземплярами дерева каналов, содержащего восемь базовых каналов. Случайное перекрытие используется для первого подмножества каналов, содержащего базовые каналы 1-4. Общее перекрытие используется для второго подмножества каналов, содержащего базовые каналы 5-8. Каждый набор каналов ассоциативно связан с (1) разным набором шаблонов скачкообразной перестройки частоты для первого подмножества каналов и (2) общим набором шаблонов скачкообразной перестройки частоты для второго подмножества каналов. Для каждого набора каналов восемь базовых каналов ортогональны друг другу. Базовые каналы 1 для L наборов каналов ассоциативно связаны с разными шаблонами скачкообразной перестройки частоты и являются псевдослучайными относительно друг друга. То же самое справедливо для базовых каналов 2, 3 и 4. Базовые каналы 5 для L наборов каналов ассоциативно связаны с одним и тем же шаблоном скачкообразной перестройки частоты и совместно используют одну и ту же последовательность время-частотных блоков. То же самое справедливо для базовых каналов 6, 7 и 8.
Что касается канальной структуры 800, пространственно совместимым пользователям могут назначаться физические каналы во втором подмножестве каналов. Другим пользователям могут назначаться физические каналы в первом подмножестве каналов.
Фиг.9 показывает канальную структуру 900 с многочисленными подмножествами каналов случайного перекрытия. В этом примере образованы L наборов каналов с L экземплярами дерева каналов, содержащего восемь базовых каналов. Случайное перекрытие используется для первого подмножества каналов, содержащего базовые каналы 1-4. Случайное перекрытие также используется для второго подмножества каналов, содержащего базовые каналы 5-8. Каждый набор каналов ассоциативно связан с двумя наборами шаблонов скачкообразной перестройки частоты для двух подмножеств каналов. Базовые каналы в первом подмножестве каналов для каждого набора каналов являются псевдослучайными по отношению к базовым каналам в первом подмножестве каналов для каждого из других L-1 наборов каналов. То же самое справедливо для второго подмножества каналов.
Канальная структура 900 поддерживает схему 4 перекрытия. Что касается схемы 4, пользователи помещены в две группы, каждая группа ассоциативно связана с одним подмножеством каналов, и всем пользователям в каждой группе назначаются физические каналы в ассоциативно связанном подмножестве каналов. Пользователь, которому назначен физический канал в первом подмножестве каналов в одном наборе каналов, мог бы наблюдать (1) отсутствие помех от других пользователей, наделенных физическими каналами в том же самом подмножестве каналов того же самого набора каналов, (2) отсутствие помех от других пользователей, наделенных физическими каналами в другом подмножестве каналов для всех L наборов каналов, и (3) случайные помехи от других пользователей, наделенных физическими каналами в том же самом подмножестве каналов для других L-1 наборов каналов.
Примерные канальные структуры были описаны выше, на фиг.4-9. Другие канальные структуры также могут определяться на основании описания, предусмотренного в материалах настоящей заявки. Вообще, канальная структура может содержать любое количество наборов каналов, любое количество подмножеств каналов, любое процентное содержание физических каналов для каждого подмножества каналов, любой коэффициент повторного использования для каждого набора/подмножества каналов, и любые тип и комбинацию перекрытий (например, случайных и/или общих) по наборам каналов.
Канальная структура для системы QODA может быть определена однажды и после этого оставаться статической. В качестве альтернативы канальная структура может определяться адаптивно, на основании состава пользователей в системе, и может сигнализироваться пользователям.
Схемы случайного перекрытия, показанные на фиг. 4, 5, 6, 8 и 9, полагаются на статистическое мультиплексирование для получения усредненного поведения внутрисотовых помех. Схемы общего перекрытия, показанные на фиг. 7 и 8, предусматривают прямое сдерживание внутрисотовых помех. При общем перекрытии каждый пользователь наблюдает помехи от других пользователей, использующих те же самые время-частотные блоки. Внутрисотовые помехи могут сдерживаться надлежащим назначением физических каналов пользователям.
Вообще, пользователям могут назначаться физические каналы на основании различных факторов, таких как пространственная совместимость, принимаемое SNR, требования QoS, состояние эстафетной передачи обслуживания, и так далее. Для общего перекрытия базовые каналы x в L наборах каналов могут быть назначены пространственно совместимым пользователям, которые могут разделяться с использованием технологий пространственной обработки приемника. Для обоих, случайного и общего, перекрытия физические каналы могут назначаться пользователям на основании принимаемых SNR. Например, лучшие эксплуатационные показатели могут достигаться осуществлением перекрытия пользователя с низким SNR пользователем с высоким SNR. Пользователь с низким SNR может быть способен формировать провал луча в направлении пользователя с высоким SNR, а пользователь с высоким SNR может быть способным игнорировать помехи от пользователя с низким SNR. Для канальных структур, показанных на фиг.4-6, пользователям с низким SNR могут назначаться физические каналы в наборе 1 каналов, а пользователям с высоким SNR могут назначаться физические каналы в наборе 2 каналов. Пользователям с высокими требованиями QoS могут назначаться (1) физические каналы общего перекрытия без других пользователей, совместно использующих эти физические каналы, или (2) физические каналы случайного перекрытия, которые совместно используют время-частотные блоки с пользователями с низким SNR. Пользователи высокого QoS могут быть пользователями, которые не могут допускать флуктуации времени задержки, обусловленные схемой передачи с инкрементальной избыточностью, такой как HARQ (гибридный автоматический запрос на повторную передачу).
Система QODA может поддерживать пользователей с эстафетной передачей обслуживания различными способами. Пользователь с эстафетной передачей обслуживания может быть пользователем с мягкой эстафетной передачей обслуживания или пользователем с более мягкой эстафетной передачей обслуживания. Пользователем с мягкой эстафетной передачей обслуживания является пользователь, который поддерживает связь с многочисленными сотами и может подвергаться эстафетной передаче обслуживания с обслуживающей соты на соту эстафетной передачи обслуживания. Пользователем с более мягкой эстафетной передачей обслуживания является пользователь, который поддерживает связь с многочисленными секторами в пределах одной и той же соты и может подвергаться эстафетной передаче обслуживания с обслуживающего сектора на сектор эстафетной передачи обслуживания. Пользователь с эстафетной передачей обслуживания типично добивается низких SNR в обоих секторах/сотах.
В варианте осуществления пользователям с эстафетной передачей обслуживания физические каналы назначаются таким же образом, как пользователям без эстафетной передачи обслуживания. Пользователи с эстафетной передачей обслуживания могут подвергаться перекрытию с пользователями без эстафетной передачи обслуживания, виртуозно не вызывая чрезмерных помех посредством использования технологий пространственной обработки приемника. Для пользователя с более мягкой эстафетной передачей обслуживания каждый из обслуживающего сектора и сектора эстафетной передачи обслуживания пытается детектировать передачу от пользователя с использованием технологий пространственной обработки приемника. Детектированные символы из обоих секторов затем комбинируются, демодулируются и декодируются для получения декодированных данных для пользователя. Для пользователя с мягкой эстафетной передачей обслуживания каждая из обслуживающей соты и соты эстафетной передачи обслуживания пытается детектировать, демодулировать и декодировать передачу от пользователя. Сота, которая декодирует данные для пользователя безошибочно, выдает декодированные данные для пользователя.
В одном другом варианте осуществления пользователям с эстафетной передачей обслуживания физические каналы назначаются в совместно используемом подмножестве каналов, которое зарезервировано для этих пользователей. Совместно используемое подмножество каналов используется смежными секторами/сотами. Базовые каналы в совместно используемом подмножестве каналов ортогональны друг другу и также ортогональны всем другим физическим каналам, используемым смежными секторами/сотами. Пользователь с эстафетной передачей обслуживания может наделяться физическим каналом в совместно используемом подмножестве каналов и, в таком случае, был бы ортогональным всем другим пользователям в смежных секторах/сотах. Сетевая сущность может координировать пользователей с эстафетной передачей обслуживания и может назначать физические каналы в совместно используемом подмножестве каналов этим пользователям. Физические каналы в совместно используемом подмножестве каналов также могут подразделяться на многочисленные совместно используемые группы каналов. Эти группы каналов могут быть назначены разным секторам в пределах соты или разным сотам. Каждые сектор/сота, в таком случае, могут назначать физические каналы в своих совместно используемых группах каналов своим пользователям с эстафетной передачей обслуживания.
В еще одном другом варианте осуществления эстафетная передача обслуживания достигается использованием одной копии набора каналов в каждом секторе соты и совместной обработкой всех принимаемых сигналов из многочисленных секторов. При условии L-секторной соты, L наборов каналов могут формироваться с L копиями дерева каналов, например, как проиллюстрировано на фиг.4, где каждый набор каналов может использоваться одним сектором. Внутрисотовые помехи могут отделяться с использованием технологий пространственной обработки приемника.
Канальные структуры, описанные в материалах настоящей заявки, имеют различные признаки, в том числе:
1. ортогональность между системными ресурсами, назначаемыми одному и тому же пользователю;
2. ортогональность между ресурсами, назначаемыми пользователям, которые не являются вполне разделенными;
3. разнесение помех для работающих с перекрытием пользователей;
4. гибкий выбор оптимального соотношения между уровнем внутрисотовых помех и коэффициентом повторного использования ресурсов;
5. поддержка общего перекрытия для пользователей, которые являются вполне разделенными; и
6. поддержка более мягкой эстафетной передачи обслуживания.
Что касается прямой линии связи, базовая станция может передавать контрольный сигнал со всех своих антенн в достаточном количестве поддиапазонов и периодах символов, чтобы обеспечивать хорошие рабочие характеристики оценки канала для прямой линии связи. Передачи контрольных сигналов с антенн базовой станции могут быть ортогонализированы во временной, частотной, кодовой и/или другой области, чтобы предоставить терминалам возможность различать каждую антенну базовой станции. Например, передача контрольного сигнала с каждой антенны базовой станции может формироваться с помощью разных ортогональных последовательностей, например, кода Уолша или кода OVSF (ортогонального кода с переменным коэффициентом расширения спектра). Каждый терминал может оценивать характеристику канала прямой линии связи с антенн базовой станции на антенну(ы) терминала на основании передач контрольных сигналов с базовой станции.
Что касается обратной линии связи, каждый терминал может передавать контрольный сигнал со всех или подмножества своих антенн, чтобы предоставить базовой станции возможность оценивать характеристику канала обратной линии связи с антенн(ы) терминала на антенны базовой станции. Эксплуатационные показатели всех пользователей, и особенно работающих с перекрытием и эстафетной передачей обслуживания пользователей, являются зависимыми от качества оценок каналов RL для пользователей. Для работающих с перекрытием и эстафетной передачей обслуживания пользователей оценки каналов RL используются для пространственной обработки приемника, чтобы выделять передачи от многочисленных пользователей в одном и том же время-частотном блоке. Погрешности оценок каналов служат причиной остаточных ошибок (или перекрестных помех) при разделении многочисленных передач. Остаточные ошибки олицетворяют уровень собственных шумов, который потенциально может ухудшать SNR.
Ниже описана примерная модель контрольного сигнала, которая может поддерживать работающих с перекрытием и эстафетной передачей обслуживания пользователей и обеспечивает хорошие рабочие характеристики оценки канала. В варианте осуществления L наборов каналов ассоциативно связаны с L разными ортогональными шаблонами контрольных сигналов, один шаблон контрольного сигнала для каждого набора каналов. Каждый шаблон контрольного сигнала является последовательностью P значений, где P > 1, и обозначен как {w l}=[w l,1, w l,2, ..., w l,P], для l=1,...,L. Например, последовательность l контрольного сигнала может быть определена как w l,i = e -j2π·(l-1)·(i-1)/P, для i=1,...,P. Другие ортогональные последовательности или коды также могут использоваться для шаблонов контрольных сигналов.
Контрольные сигналы, передаваемые пользователями в одном секторе, действуют в качестве помех на контрольные сигналы, передаваемые пользователями в других секторах той же самой соты. Чтобы снизить внутрисотовые помехи контрольного сигнала, секторам в одной и той же соте могут быть назначены разные шаблоны скремблирования, один шаблон скремблирования для каждого сектора. Каждый специфичный сектору шаблон скремблирования является последовательностью P значений и обозначен как {x s}=[x s,1,x s,2,...,x s,P], для s=1,...,S, где S - количество секторов в соте. S специфичных сектору шаблонов скремблирования выбираются для обеспечения хороших рабочих характеристик оценки канала при различных канальных и рабочих условиях. Эти шаблоны скремблирования могут быть получены, например, на основании поиска перебором большого количества возможных шаблонов скремблирования. Например, полный перебор 10000 последовательностей может дать несколько «хороших» последовательностей скремблирования, где уровень шума оценки канала гораздо ниже помех из других источников.
Чтобы рандомизировать межсотовые помехи контрольного сигнала, смежным сотам могут быть назначены разные шаблоны скремблирования, один шаблон скремблирования для каждой соты. Каждый специфичный соте шаблон скремблирования является последовательностью P значений и обозначен как {y c}=[y c,1,y c,2,...,y c,P], для c=1,2,...,P. Специфичные соте шаблоны скремблирования выбираются, чтобы по существу отличаться для смежных сот (например, чтобы получить свойство хорошей взаимной корреляции, с тем чтобы создающий помеху контрольный сигнал казался как можно более случайным), и чтобы обеспечивать хорошие рабочие характеристики оценки канала. Оптимизация большого количества последовательностей скремблирования соты может быть действительно сложной, по мере того как количество смежных сот возрастает. Случайные последовательности типично обеспечивают хорошие рабочие характеристики.
Полный шаблон контрольного сигнала для пользователя, наделенного физическим каналом в наборе l каналов и поддерживающего связь с сектором s в соте c, может быть обозначен как {p l,s,c}=[p l,s,c,1, p l,s,c,2, ..., p l,s,c,P], где p l,s,c,i =w l,i·x s,i·y c,i, для i=1,…,P. Специфичное сектору скремблирование может использоваться, если сектором используется больше чем один набор каналов, и может быть опущено в ином случае. Специфичный сектору шаблон {x s} скремблирования может быть последовательностью всех единиц, если специфичное сектору скремблирование не используется. Подобным образом, специфичный соте шаблон {y c} скремблирования может быть последовательностью всех единиц, если не используется специфичное соте скремблирование.
Каждый пользователь формирует полный шаблон {p l,s,c} контрольного сигнала на основании шаблона {w l} контрольного сигнала, ассоциативно связанного с назначенным физическим каналом, шаблона {x s} скремблирования для своего сектора и шаблона {y c} скремблирования для своей соты. Поскольку каждый набор каналов ассоциативно связан с одним шаблоном контрольного сигнала, назначение канала сообщает как назначенный физический канал, так и шаблон контрольного сигнала. Каждый пользователь может передавать контрольный сигнал в части каждого время-частотного блока для назначенного физического канала с использованием своего полного шаблона {p l,s,c} контрольного сигнала. Контрольные сигналы от всех пользователей, совместно использующих заданный время-частотный блок в одном и том же секторе, ортогональны друг другу вследствие ортогональных шаблонов контрольных сигналов, используемых этими пользователями. Если используется специфичное сектору скремблирование, то контрольные сигналы от пользователей в каждом секторе являются псевдослучайными по отношению к контрольным сигналам от пользователей в других секторах этой же соты. Если используется специфичное соте скремблирование, то контрольные сигналы от пользователей в каждой соте являются псевдослучайными по отношению к контрольным сигналам от пользователей в смежных сотах. Сектор может обрабатывать передачу контрольного сигнала от пользователя, убирать оба, специфичное соте скремблирование и специфичное сектору скремблирование, и приводить в соответствие (например, мультиплицировать и накапливать) шаблон контрольного сигнала для такого пользователя, чтобы получать оценку характеристики канала обратной линии связи для пользователя. Ортогональные шаблоны контрольных сигналов предоставляют сектору возможность различать характеристики каналов работающих с перекрытием пользователей, использующих один и тот же время-частотный блок.
Пользователь может передавать контрольный сигнал в одном или более поддиапазонов и в достаточном количестве периодов символов в каждом время-частотном блоке, используемом назначенным физическим каналом. Скорость передачи контрольного сигнала определяется временем когерентности и шириной полосы пропускания когерентности линии связи. Например, пользователь может передавать контрольный сигнал в одном кластере поддиапазонов и периодов символа в каждом время-частотном блоке или многочисленных кластерах, которые распределены по всему протяжению (например, по четырем углам) время-частотного блока.
Пользователь может быть оснащен (1) одиночной антенной, которая может использоваться как для передачи, так и для приема данных, (2) одиночной передающей антенной и многочисленными приемными антеннами, или (3) многочисленными передающими и приемными антеннами. Для случая (3) пользователь может передавать контрольный сигнал, чтобы до некоторой степени предоставлять сектору возможность оценивать характеристику канала для каждой передающей антенны. Пользователь с N передающими антеннами может обрабатываться аналогичным образом, как N пользователей с одиночной антенной.
В варианте осуществления пользователю с эстафетной передачей обслуживания назначается шаблон контрольного сигнала, который ортогонален шаблонам контрольных сигналов, используемых пользователями без эстафетной передачи обслуживания, для того чтобы улучшать рабочие характеристики оценки канала для пользователя с эстафетной передачей обслуживания. Пользователь с эстафетной передачей обслуживания обладает более слабыми сигналами в отношении обслуживающего сектора и сектора эстафетной передачи обслуживания и, к тому же, может быть менее устойчивым к помехам от других пользователей. Подмножество шаблонов контрольных сигналов может резервироваться для пользователей с эстафетной передачей обслуживания. Зарезервированное подмножество используется для всех секторов одной и той же соты, подобным образом, как совместно используемое подмножество каналов, описанное выше. Каждый шаблон контрольного сигнала в зарезервированном подмножестве может быть назначен одному пользователю с эстафетной передачей обслуживания. Контрольный сигнал от каждого пользователя с эстафетной передачей обслуживания, в таком случае, был бы ортогонален контрольным сигналам от других пользователей в той же самой соте.
Канальные структуры, описанные в материалах настоящей заявки, содействует как отображению физических каналов в системные ресурсы, так и назначению физических каналов пользователям. Канальные структуры могут использоваться как для прямой, так и обратной линий связи. Одни и те же или разные системные ресурсы могут быть в распоряжении для передачи данных по прямой и обратной линиям связи. Одинаковые или разные канальные структуры могут использоваться для прямой и обратной линий связи. Для простоты, части описания в материалах настоящей заявки, допускают, что одни и те же системные ресурсы доступны для обеих линий связи и что одна и та же канальная структура используется для обеих линий связи.
Фиг.10 показывает последовательность 100 операций для назначения системных ресурсов и передачи данных в системе QODA. В начале определяется канальная структура с по меньшей мере двумя наборами каналов, при каждом наборе каналов, содержащем многочисленные физические каналы и ассоциативно связанном с отдельным отображением физических каналов в имеющиеся в распоряжении системные ресурсы (этап 1010). Этап 1010 может выполняться неявным образом для статической канальной структуры и выполняться явным образом для адаптивной/динамической канальной структуры. Отображение для каждого набора каналов является псевдослучайным по отношению к отображению для каждого из оставшихся наборов каналов для по меньшей мере подмножества физических каналов. Каждый набор каналов может быть определен на основании дерева каналов, имеющего иерархическую структуру, как описано выше.
В каждом интервале планирования получается информация, которая является существенной для планирования и/или назначения каналов (этап 1012). Существенная информация может включать в себя, например, оценки каналов, оценки SNR, требования QoS, состояние эстафетной передачи обслуживания и так далее. Терминалы планируются на передачу по прямой и/или обратной линии связи (этап 1014). Планируемым терминалам назначаются физические каналы из наборов каналов (этап 1016). Планирование и/или назначение каналов может быть основано на накопленной информации для терминалов. Например, оценки каналов, оценки SNR и/или требования QoS могут использоваться для компоновки терминалов в группу, осуществления перекрытия пространственно совместимых терминалов, для изоляции терминалов с эстафетной передачей обслуживания, и так далее. Терминалу с эстафетной передачей обслуживания может быть назначен физический канал, который ортогонален физическим каналам для пользователей без эстафетной передачи обслуживания в той же самой соте, и, кроме того, может быть назначен шаблон контрольного сигнала, который ортогонален шаблонам контрольных сигналов для пользователей без эстафетной передачи обслуживания. Назначения каналов формируются и отправляются на планируемые терминалы.
Что касается прямой лини связи, данные для работающих с перекрытием терминалов пространственно обрабатываются (например, для формирования лучей) на основании их оценок каналов FL, как описано ниже (этап 1018), а затем передаются с многочисленных антенн базовой станции (этап 1020). Что касается обратной линии связи, многочисленные передачи из работающих с перекрытием терминалов принимаются через многочисленные антенны базовой станции (этап 1022). Принятые символы для работающих с перекрытием терминалов пространственно обрабатываются (например, для пространственной согласованной фильтрации) на основании их оценок каналов RL, чтобы восстанавливать передачу с каждого терминала (этап 1024).
По прямой линии связи базовая станция может передавать данные многочисленным пользователям в каждом время-частотном блоке через многочисленные антенны. Базовая станция может направленно управлять каждой передачей FL на целевого пользователя на основании оценки канала для такого пользователя. Для простоты, последующее описание предназначено для одного время-частотного блока, базовая станция предполагается имеющей многочисленные (T) антенны, а каждый терминал предполагается имеющим одиночную антенну.
Канал с многими входами и одним выходом (MISO) формируется между T антеннами на базовой станции и одиночной антенной на терминале u. Канал MISO может характеризоваться характеристическим вектором T×1 канала, h fl,u(k,t), который может быть выражен как:
где h u,j(k,t), для j=1,...,T, является комплексным коэффициентом передачи канала с антенны j базовой станции на антенну терминала для поддиапазона k во временном интервале t, а «T» обозначает транспонирование.
Базовая станция может предавать данные на вплоть до L терминалов в одном и том же время-частотном блоке с использованием L наборов каналов. Вообще, количество терминалов, которые могут подвергаться передаче в одном и том же время-частотном блоке, ограничено количеством антенн на базовой станции, так что L≤T. Для простоты, последующее описание предполагает, что базовая станция осуществляет передачу на L терминалов в каждом время-частотном блоке.
Канал с многими входами и многими выходами (MIMO) формируется между T антеннами на базовой станции и L антеннами на L терминалах. Канал MIMO может характеризоваться характеристической матрицей T×L канала, H fl(k,t), которая может быть выражена как:
Каждый столбец у H fl(k,t) соответствует характеристическому вектору канала FL для одного терминала.
Базовая станция может выполнять пространственную обработку передатчика (или формирование лучей) для передач данных на L терминалов, как изложено ниже:
где s fl(k,t,n) - вектор L×1 с L символами данных, которые должны отправляться на L терминалов в поддиапазоне k в периоде n символа временного интервала t;
x fl(k,t,n) - вектор T×1 с T символами передачи, которые должны отправляться на T антенн базовой станции в поддиапазоне k в периоде n символа временного интервала t; а
«*» обозначает сопряжение.
Для простоты, масштабирование символов данных, передаваемых на L антенн, в равенстве (3) опущено. Временной интервал t может охватывать один или многочисленные периоды символов. Для простоты, характеристика канала предполагается постоянной на протяжении временного интервала t и не является функцией периода n символа. Характеристическая матрица H fl(k,t) является зависимой от отдельного набора терминалов, назначенных на поддиапазон во временном интервале. Терминалы, работающие с перекрытием в каждом время-частотном блоке, могут выбираться из условия, чтобы их характеристические векторы каналов были пространственно некоррелированными, например были как можно более ортогональными друг другу. Формирование лучей также может выполняться другим способом, например, на основании форсирования нуля (ZF), объединения с максимальным отношением (MRC), минимальной среднеквадратической ошибки (MMSE) или некоторых других технологий. Что касается обратной линии связи, базовая станция может принимать передачи RL с вплоть до терминалов в каждом время-частотном блоке через антенны. Вообще, количество терминалов, которые могут осуществлять передачу в одном и том же время-частотном блоке, ограничено количеством антенн на базовой станции, которые определяют способность базовой станции выделять передачи RL, так что, для простоты, последующее описание предполагает, что базовая станция осуществляет прием с терминалов в каждом время-частотном блоке.
Канал с одним входом и многими выходами (SIMO) формируется между одиночной антенной на терминале и T антеннами на базовой станции. Канал SIMO может характеризоваться характеристическим вектором T×1 канала, h rl,u(k,t), имеющим вид, показанный в равенстве (1). Канал MIMO RL формируется между L антеннами на L терминалах и T антеннами базовой станции. Канал MIMO RL может характеризоваться характеристической матрицей T×L канала, H rl(k,t), которая может быть выражена как:
Каждый столбец у H rl(k,t) соответствует характеристическому вектору канала RL для одного терминала. Характеристическая матрица H rl(k,t) является зависимой от отдельного набора терминалов, назначенных на поддиапазон k во временном интервале t.
Базовая станция получает принятые символы с T антенн для передач RL с L терминалов, которые могут быть выражены как:
где s rl(k,t,n) - вектор L×1 с L символами данных, отправленными L терминалами в поддиапазоне k в периоде n символа временного интервала t;
r (k,t,n) - вектор T×1 с T принятыми символами, полученными через T антенн базовой станции для поддиапазона k в периоде n символа временного интервала t; и
n (k,t,n) - вектор шумов для поддиапазона k в периоде n символа временного интервала t.
Для простоты, шумы могут предполагаться являющимися аддитивным белым гауссовым шумом (AWGN) с нулевым вектором средних значений и ковариационной матрицей φ nn=σ 2· I , где σ 2 - дисперсия шума, а I - единичная матрица.
Базовая станция может использовать технологии пространственной обработки приемника для выделения передач RL, отправленных L терминалами в одном и том же время-частотном блоке. Эти технологии пространственной обработки приемника включают в себя технологию форсирования нуля (ZF), технологию минимальной среднеквадратической ошибки (MMSE), технологию объединения с максимальным отношением (MRC), и так далее. Базовая станция может выводить матрицу пространственного фильтра на основании технологии ZF, MMSE или MRC, как изложено ниже:
где 
и
Базовая станция выводит оценку H rl(k,t) на основании контрольных сигналов, переданных L терминалами. Для простоты, равенства (6)-(8) предполагают отсутствие погрешности оценки канала.
Базовая станция может выполнять пространственную обработку приемника, как изложено ниже:
где M (k,t) может быть равна M zf(k,t), M mmse(k,t), или M mrc(k,t);
- вектор L×1 с L детектированными символами для поддиапазона k в периоде n символа временного интервала t; и
(k,t,n) - шумы после пространственной обработки приемника.
Детектированный символ является оценкой переданного символа данных.
Для простоты, описание, приведенное выше, предполагает, что каждый терминал оборудован одиночной антенной. Терминал, оборудованный многочисленными (R) антеннами, может принимать многочисленные передачи FL в одном и том же время-частотном блоке через R антенн, а также может отправлять многочисленные передачи RL в одном и том же время-частотном блоке с этих R антенн. Матрица H fl(k,t) могла бы содержать столбец для каждой антенны терминала, используемой для приема передачи по FL. Матрица H rl(k,t) могла бы содержать столбец для каждой антенны терминала, используемой для передачи RL.
Фиг.11 показывает вариант осуществления базовой станции 110 и двух терминалов 120x и 120y в системе 100 QODA. Базовая станция 110 оборудована многочисленными (T) антеннами с 1128a по 1128t, терминал 120x оборудован одиночной антенной 1152x, а терминал 120y оборудован многочисленными (R) антеннами с 1152a по 1152r.
В прямой линии связи, на базовой станции 110, процессор 120 данных/контрольного сигнала принимает данные потока обмена из источника 1112 данных для всех планируемых терминалов и сигнализацию (например, назначения каналов) из контроллера 1130. Процессор 1120 данных/контрольных сигналов кодирует, перемежает и посимвольно отображает данные потока обмена и сигнализацию, чтобы сформировать символы данных, и дополнительно формирует контрольные символы для прямой линии связи. В качестве используемого в материалах настоящей заявки символом данных является символ модуляции для данных потока обмена/пакетных данных, контрольным символом является символ для контрольного сигнала (которым являются данные, которые известны априори как передатчику, так и приемнику), символом модуляции является комплексное значение для точки в сигнальном созвездии для схемы модуляции (например, M-PSK (М-позиционной фазовой манипуляции или M-QAM (М-позиционной квадратурной амплитудной модуляции)), а символом является любое комплексное значение. Пространственный процессор 1122 передачи (TX) выполняет пространственную обработку над символами данных (например, как показано в равенстве (3)), мультиплексирует в контрольные символы и выдает контрольные символы в узлы (TMTR) 1126a-1126t передатчика. Каждый узел 1126 передатчика обрабатывает свои символы передачи (например, для OFDM) и формирует модулированный сигнал FL. Модулированные сигналы FL из узлов 1126a-1126t передатчика передаются с антенн 1128a-1128t, соответственно.
В каждом терминале 120 одна или многочисленные антенны 1152 принимают модулированные сигналы FL, и каждая антенна выдает принятый сигнал в соответственный узел (RCVR) 1154 приемника. Каждый узел 1154 приемника выполняет обработку, комплементарную обработке, выполняемой узлами 1126 передатчика, и выдает принятые символы. Что касается каждого терминала, блок 1178 оценки канала выводит оценку канала FL на основании контрольного сигнала, принятого с базовой станции 110. Для многоантенного терминала 120y пространственный процессор 1160y приема (RX) выполняет пространственную обработку приемника над принятыми символами с помощью оценки канала FL и выдает детектированные символы. Процессор 1170 данных RX посимвольно обращенно отображает, обращенно перемежает и декодирует принятые или детектированные символы, выдает декодированные данные в приемник 1172 данных и выдает детектированную сигнализацию (например, для назначения канала) в контроллер 1180.
В обратной линии связи данные потока обмена из источника 1188 данных и сигнализация (например, ACK/NAK), которые должны отправляться каждым терминалом 120, обрабатываются процессором 1190 данных/контрольного сигнала, дополнительно обрабатываются пространственным процессором 1192 TX, если представлены многочисленные антенны, приводятся в нужное состояние узлами(ом) 1154 передатчика и передаются с антенн(ы) 1152. На базовой станции 110 переданные модулированные сигналы RL с терминалов 120 принимаются антеннами 1128 и приводятся в нужное состояние узлами 1126 приемника, чтобы получать принятые символы. Блок 1136 оценки канала выводит оценку канала RL для каждого терминала 120 на основании контрольного сигнала, принятого с такого терминала. Пространственный процессор 1140 RX выполняет пространственную обработку приемника над принятыми символами с помощью оценок канала RL для всех терминалов (например, как показано в равенстве (9)) и выдает детектированные символы. Процессор 1142 данных RX затем посимвольно обращенно отображает, обращенно перемежает и декодирует детектированные символы, выдает декодированные данные в приемник 1144 данных и выдает детектированную сигнализацию в контроллер 1130.
Контроллеры 1130, 1180x и 1180y управляют работой различных узлов обработки на базовой станции 110 и терминалах 120x и 120y, соответственно. Узлы 1132, 1182x и 1182y памяти хранят данные и управляющие программы, используемые, соответственно, контроллерами 1130, 1180x и 1180y. Планировщик 1134 планирует терминалы на передачу данных по прямой и обратной линиям связи и назначает физические каналы планируемым терминалам. Планировщик 1134 или некоторая другая сетевая сущность может назначать физические каналы и шаблоны контрольных сигналов пользователям с эстафетной передачей обслуживания. Контроллеры 1130 могут создавать и отправлять назначения каналов для планируемых терминалов.
Технологии, описанные в материалах настоящей заявки, могут быть реализованы различными средствами. Например, эти технологии могут быть реализованы в аппаратных средствах, программном обеспечении или их сочетании. Для аппаратной реализации узлы обработки, используемые для планирования терминалов, назначения каналов и выполнения пространственной обработки, могут быть реализованы в пределах одних или более специализированных интегральных схемах (ASIC), цифровых сигнальных процессорах (ЦСП, DSP), устройствах цифровой сигнальной обработки (DSPD), программируемых логических устройствах (PLD), программируемых пользователем вентильных матрицах (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, других электронных узлах, предназначенных для выполнения функций, описанных в материалах настоящей заявки, или их сочетании.
Для программной реализации технологии передачи могут быть реализованы модулями (например, процедурами, функциями и так далее), которые выполняют функции, описанные в материалах настоящей заявки. Машинные программы могут храниться в узлах памяти (например, узле 1132, 1182x или 1182y памяти по фиг.11) и выполняться процессором (например, контроллером 1130, 1180x или 1180y). Узел памяти может быть реализован внутри процессора или внешним по отношению к процессору.
Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления предоставлено, чтобы дать любому специалисту в данной области техники возможность изготовить или использовать настоящее изобретение. Различные модификации в отношении этих вариантов осуществления будут без труда очевидны специалистам в данной области техники, а общие принципы, определенные в материалах настоящей заявки, могут применяться к другим вариантам осуществления, не выходя из сущности или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не подразумевается ограниченным вариантами осуществления, показанными в материалах настоящей заявки, но должно быть согласованным, самым широким объемом, не противоречащим принципам и отличительным признакам, раскрытым в материалах настоящей заявки.
Изобретение относится к передаче данных в системе связи множественного доступа. Техническим результатом является поддержка одновременных передач для множества терминалов связи. Для этого канальная структура содержит, по меньшей мере, два набора каналов. Каждый набор каналов содержит многочисленные каналы и ассоциативно связан с отдельным отображением каналов в системные ресурсы, имеющиеся в распоряжении для передачи данных. Каждый набор каналов может быть определен на основании дерева каналов, имеющего иерархическую структуру. Для достижения разнесения внутрисотовых помех отображение каналов в ресурсы для каждого набора каналов является псевдослучайным по отношению к отображению для каждого оставшегося набора каналов. В каждом интервале планирования терминалы планируются на передачу по прямой и/или обратной линии связи. Планируемым терминалам назначаются каналы из наборов каналов. Многочисленные терминалы могут использовать одни и те же системные ресурсы, а их перекрывающиеся передачи могут разделяться в пространственной области. 5 н. и 26 з.п. ф-лы, 11 ил.
1. Устройство для назначения системных ресурсов в системе связи, содержащее:
планировщик, действующий, чтобы планировать множество терминалов на передачу данных и чтобы наделять множество терминалов каналами в по меньшей мере двух наборах каналов, при этом каждый набор каналов содержит множество каналов и ассоциативно связан с отдельным отображением множества каналов в системные ресурсы, имеющиеся в распоряжении для передачи данных, и при этом отображение для каждого набора каналов является псевдослучайным по отношению к отображению для каждого оставшегося одного из по меньшей мере двух наборов каналов для по меньшей мере одного подмножества из множества каналов; и
контроллер, действующий, чтобы формировать назначения каналов для множества терминалов.
2. Устройство по п.1, в котором каждый набор каналов определен на основании дерева каналов, содержащего иерархическую структуру для множества каналов.
3. Устройство по п.2, в котором дерево каналов содержит множество базовых каналов и множество составных каналов, при этом множество базовых каналов отображаются в имеющиеся в распоряжении системные ресурсы, и при этом каждый составной канал ассоциативно связан с по меньшей мере двумя базовыми каналами и отображается в системные ресурсы, используемые для по меньшей мере двух базовых каналов.
4. Устройство по п.2, в котором каждый канал в дереве каналов, который назначен терминалу, ограничивает по меньшей мере один другой канал в дереве каналов от назначения.
5. Устройство по п.1, в котором множество каналов в каждом дереве каналов отображается в имеющиеся в распоряжении системные ресурсы с использованием скачкообразной перестройки частоты.
6. Устройство по п.1, в котором отображение для каждого набора каналов является псевдослучайным по отношению к отображению для каждого оставшегося одного из по меньшей мере двух наборов каналов для множества каналов.
7. Устройство по п.1, в котором множество каналов в каждом наборе каналов отображается в подмножество имеющихся в распоряжении системных ресурсов в каждом временном интервале.
8. Устройство по п.1, в котором планировщик является действующим, чтобы выбирать по меньшей мере два набора каналов в последовательном порядке и чтобы назначать множество каналов в каждом выбранном наборе каналов по меньшей мере одному из множества терминалов.
9. Устройство по п.1, в котором отображение для каждого набора каналов является общим по отношению к отображению для каждого оставшегося одного из по меньшей мере двух наборов каналов для по меньшей мере одного из множества каналов.
10. Устройство по п.1, в котором каждый набор каналов содержит множество подмножеств каналов, которые ассоциативно связаны с множеством подмножеств, имеющихся в распоряжении системных ресурсов, и при этом перекрывающиеся подмножества каналов для по меньшей двух наборов каналов ассоциативно связаны с разными псевдослучайными отображениями каналов в системные ресурсы.
11. Устройство по п.1, в котором планировщик является действующим, чтобы наделять терминал с эстафетной передачей обслуживания каналом, который ортогонален каналам для терминалов без эстафетной передачи обслуживания.
12. Устройство по п.1, в котором по меньшей мере два набора каналов ассоциативно связаны с по меньшей мере двумя ортогональными шаблонами контрольных сигналов, один шаблон контрольного сигнала для каждого набора каналов, и при этом контрольные сигналы для множества каналов в каждом наборе каналов формируются с использованием шаблона контрольного сигнала, ассоциативно связанного с набором каналов.
13. Устройство по п.1, в котором планировщик является действующим, чтобы наделять терминал с эстафетной передачей обслуживания шаблоном контрольного сигнала, который ортогонален шаблонам контрольных сигналов для терминалов без эстафетной передачи обслуживания.
14. Устройство по п.1, в котором планировщик является действующим, чтобы выбирать терминалы для перекрывающихся передач на основании оценок каналов, оценок отношения уровня сигнала к совокупному уровню взаимных помех и шумов (SNR), требований качества обслуживания (QoS) или их сочетания.
15. Устройство по п.1, которое также содержит
пространственный процессор, действующий, чтобы пространственно обрабатывать данные для работающих с перекрытием терминалов на основании оценок каналов для терминалов; и
множество узлов передатчика, действующих, чтобы передавать пространственно обработанные данные через множество антенн на работающие с перекрытием терминалы.
16. Устройство по п.1, которое также содержит
множество узлов приемника, действующих, чтобы принимать множество передач с работающих с перекрытием терминалов через множество антенн; и
пространственный процессор, действующий, чтобы выполнять пространственную обработку приемника над принятыми символами с множества антенн на основании оценок каналов для работающих с перекрытием терминалов, чтобы восстанавливать множество передач.
17. Способ назначения системных ресурсов в системе связи, содержащий этапы, на которых
планируют множество терминалов на передачу данных; и
наделяют множество терминалов каналами в по меньшей мере двух наборах каналов, при этом каждый набор каналов содержит множество каналов и ассоциативно связан с отдельным отображением множества каналов в системные ресурсы, имеющиеся в распоряжении для передачи данных, и при этом отображение для каждого набора каналов является псевдослучайным по отношению к отображению для каждого оставшегося одного из по меньшей мере двух наборов каналов для по меньшей мере одного подмножества из множества каналов.
18. Способ по п.17, содержащий также этап, на котором
определяют отображение для каждого набора каналов общим по отношению к отображению для каждого оставшегося одного из по меньшей мере двух наборов каналов для по меньшей мере одного из множества каналов.
19. Способ по п.17, содержащий также этап, на котором
наделяют терминал с эстафетной передачей обслуживания каналом, который ортогонален каналам для терминалов без эстафетной передачи обслуживания.
20. Способ по п.17, содержащий также этап, на котором
выбирают терминалы для перекрывающихся передач на основании оценок каналов, оценок отношения уровня сигнала к совокупному уровню взаимных помех и шумов (SNR), требований качества обслуживания (QoS) или их сочетания.
21. Способ по п.17, содержащий также этап, на котором
принимают множество передач от работающих с перекрытием терминалов через множество антенн; и
выполняют пространственную обработку приемника над принятыми символами с множества антенн на основании оценок каналов для работающих с перекрытием терминалов, чтобы восстанавливать множество передач.
22. Устройство для назначения системных ресурсов в системе связи, содержащее
средство для планирования множества терминалов на передачу данных; и
средство для наделения множества терминалов каналами в по меньшей мере двух наборах каналов, при этом каждый набор каналов содержит множество каналов и ассоциативно связан с отдельным отображением множества каналов в системные ресурсы, имеющиеся в распоряжении для передачи данных, и при этом отображение для каждого набора каналов является псевдослучайным по отношению к отображению для каждого оставшегося одного из по меньшей мере двух наборов каналов для по меньшей мере одного подмножества из множества каналов.
23. Устройство по п.22, которое также содержит
средство для определения отображения для каждого набора каналов общим по отношению к отображению для каждого оставшегося одного из по меньшей мере двух наборов каналов для по меньшей мере одного из множества каналов.
24. Устройство по п.22, которое также содержит
средство для приема множества передач от работающих с перекрытием терминалов через множество антенн; и
средство для выполнения пространственной обработки приемника над принятыми символами с множества антенн на основании оценок каналов для работающих с перекрытием терминалов, чтобы восстанавливать множество передач.
25. Устройство для назначения системных ресурсов в системе связи, содержащее
контроллер, действующий, чтобы принимать назначение канала для использования при передаче данных и чтобы определять отображение канала в системные ресурсы, имеющиеся в распоряжении для передачи данных, при этом канал выбирается из числа по меньшей мере двух наборов каналов, при этом каждый набор каналов содержит множество каналов и ассоциативно связан с отдельным отображением множества каналов в системные ресурсы, имеющиеся в распоряжении для передачи данных, и при этом отображение для каждого набора каналов является псевдослучайным по отношению к отображению для каждого оставшегося одного из по меньшей мере двух наборов каналов для по меньшей мере одного подмножества из множества каналов; и
процессор, действующий, чтобы обрабатывать данные для передачи по системным ресурсам, отображенным в канал.
26. Устройство по п.25, в котором канал отображается в имеющиеся в распоряжении системные ресурсы на основании шаблона скачкообразной перестройки частоты.
27. Устройство по п.25, в котором контроллер также является действующим, чтобы определять шаблон контрольного сигнала, ассоциативно связанного с каналом, и при этом процессор также является действующим, чтобы формировать контрольный сигнал на основании шаблона контрольного сигнала.
28. Устройство по п.25, в котором контроллер также является действующим, чтобы принимать второе назначение второго канала для использования при приеме данных и для определения отображения второго канала в системные ресурсы, имеющиеся в распоряжении для приема данных, и при этом процессор также является действующим, чтобы обрабатывать данные, принятые по системным ресурсам, отображенным во второй канал.
29. Устройство для назначения системных ресурсов в системе связи, содержащее
средство, действующее для приема назначения канала для использования при передаче данных, при этом канал выбирается из числа по меньшей мере двух наборов каналов, при этом каждый набор каналов содержит множество каналов и ассоциативно связан с отдельным отображением множества каналов в системные ресурсы, имеющиеся в распоряжении для передачи данных, и при этом отображение для каждого набора каналов является псевдослучайным по отношению к отображению для каждого оставшегося одного из по меньшей мере двух наборов каналов для по меньшей мере одного подмножества из множества каналов;
средство для определения отображения канала в системные ресурсы, имеющиеся в распоряжении для передачи данных; и
средство для передачи данных по системным ресурсам, отображенным в канал.
30. Устройство по п.29, которое также содержит средство для определения шаблона контрольного сигнала, ассоциативно связанного с каналом; и
средство для формирования контрольного сигнала на основании шаблона контрольного сигнала.
31. Устройство по п.29, которое также содержит средство для приема второго назначения для второго канала, чтобы использовать для приема данных;
средство для определения отображения второго канала в системные ресурсы, имеющиеся в распоряжении для передачи данных;
и средство для приема данных по системным ресурсам, отображенным во второй канал.
| СПОСОБ ПЛАНИРОВАНИЯ ПОКАЗАНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ БЛОКОВ С ПОМОЩЬЮ ФЛАГА СОСТОЯНИЯ ВОСХОДЯЩЕЙ ЛИНИИ СВЯЗИ В СИСТЕМЕ ПЕРЕДАЧИ ПАКЕТНЫХ ДАННЫХ | 1999 |
|
RU2216100C2 |
| Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
| Способ приготовления мыла | 1923 |
|
SU2004A1 |
| Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер | 1923 |
|
SU2003A1 |
| US 6693952 B1, 17.02.2004. | |||
