РЕГУЛИРОВАНИЕ МОЩНОСТИ И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЯ В СИСТЕМЕ OFDM Российский патент 2009 года по МПК H04J3/16 H04L27/26 

Испрашивание приоритета согласно 35 U.S.C. §119

Настоящая Заявка на патент испрашивает приоритет Предварительной заявки № 60/470 727, озаглавленной "Power Control and Scheduling in an OFDM System", зарегистрированной 14 мая 2003 года, переуступленной правопреемнику этой заявки и включенной в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники

Изобретение относится к области беспроводной связи. Более конкретно изобретение относится к системам и способам регулирования мощности передачи и распределения несущих в системе множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM).

Описание предшествующего уровня техники

Системы беспроводной связи постоянно основывались на передаче громадных объемов данных в различных условиях работы. Величина частотного спектра (или полоса пропускания), которая выделяется системе связи, зачастую ограничена правительственными постановлениями. Таким образом, существует постоянная необходимость в том, чтобы оптимизировать пропускную способность в данной полосе частот системы связи.

Проблема оптимизации пропускной способности в данной полосе частот связи осложняется необходимостью одновременно поддерживать множество пользователей. Каждый пользователь может иметь различные потребности в связи. Один пользователь может передавать сигналы на низкой скорости, такие как речевые сигналы, тогда как другой пользователь может передавать сигналы данных на высокой скорости, такие как видео. Система связи может реализовать конкретный способ эффективного использования полосы частот связи для поддержки множества пользователей.

Системы беспроводной связи могут быть реализованы множеством различных способов. Например, в системах беспроводной связи используются множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA), множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA), множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA) и множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM). Каждая из различных систем связи имеет преимущества и недостатки, связанные с конкретными аспектами систем.

На фиг. 1 показано частотно-временное представление сигналов в типичной системе OFDM. Система OFDM имеет выделенный частотный спектр 120. Выделенный частотный спектр 120 делится на множество несущих частот, например, 130a-130d и 132a-132d. Множество несущих частот в системе OFDM могут также упоминаться как поднесущие. Каждая из поднесущих, например, 130a, модулируется потоком данных с низкой скоростью передачи. Помимо этого, как подразумевает название системы, каждая из поднесущих, например, 130a, является ортогональной по отношению ко всем остальным поднесущим, например, 130b-130d и 132a-132d.

Поднесущие, например, 130a-130d, могут быть реализованы как ортогональные по отношению друг к другу, посредством стробирования поднесущей. Поднесущая, например, 130a, запираемая и отпираемая с помощью прямоугольного окна, генерирует частотный спектр, имеющий форму (sin (x))/x. Прямоугольный период стробирования и разнос поднесущих, например, 130a и 130b, может быть выбран таким образом, что спектр модулируемой первой поднесущей 130a обнуляется на центральных частотах других поднесущих, например, 130b-130d.

Система OFDM может конфигурироваться для поддержки множества пользователей, посредством выделения части поднесущих каждому пользователю. Например, первому пользователю может быть выделен первый набор поднесущих 130a-130d, а второму пользователю может быть выделен второй набор поднесущих 132a-132d. Число поднесущих, выделяемых пользователям, не обязательно должно быть одинаковым, и поднесущие не обязательно должны находиться в непрерывной полосе.

Таким образом, во временной области передается ряд символов 110a-110n OFDM, что приводит к частотному спектру ортогональных поднесущих 130a-130d и 132a-132d. Каждая из поднесущих, например, 130a, модулируется независимо. Одна или более поднесущих 130a-130d может быть выделена отдельному каналу связи. Помимо этого, число поднесущих, выделяемых конкретному пользователю, может изменяться во времени.

Таким образом, OFDM является эффективным методом мультиплексирования для передачи данных на высокой скорости по беспроводным каналам, который может быть реализован в системах беспроводной связи, например, системах сотовой связи, поддерживающих большое число пользователей. Однако сотовые системы используют концепцию повторного использования частот, чтобы повысить эффективность использования спектра. Повторное использование частот приводит к внутриканальной помехе (CCI), которая является основным источником снижения производительности в таких системах. Как описано выше, все пользователи в одной сотовой ячейке или секторе системы OFDM являются ортогональными по отношению друг к другу, поскольку все поднесущие являются ортогональными. Таким образом, в одной сотовой ячейке или секторе множество поднесущих по существу не создают взаимных помех друг другу. Однако соседние сотовые ячейки или секторы могут использовать один и тот же разнос частот вследствие повторного использования частот. Следовательно, в системе OFDM пользователи в различных сотовых ячейках или секторах являются источниками взаимных помех и создают основной источник CCI для соседних сотовых ячеек или секторов.

Приемное устройство может работать в замкнутом контуре регулирования мощности с передающим устройством. Передающее устройство в типовом случае регулирует уровень мощности, передаваемый на каждой поднесущей, чтобы сохранять отношение "сигнал-взаимная помеха плюс шум" (SNIR), требуемое для определенного уровня качества обслуживания (QOS) или производительности.

Желательно поддерживать мощность передачи на каждой поднесущей в заранее определенном интервале, чтобы минимизировать необходимый динамический диапазон приемного устройства. Помимо этого, желательно минимизировать величину CCI посредством минимизации помех, генерируемых конкретным передающим устройством.

Сущность изобретения

Предложены способ и устройство для диспетчеризации поднесущих в системе OFDM. В одном аспекте изобретение относится к способу диспетчеризации поднесущих в системе OFDM. Способ включает в себя определение отношения "сигнал-шум" для выделенных поднесущих в канале связи OFDM и регулирование числа выделенных поднесущих на основе, по меньшей мере, частично отношения "сигнал-шум". В другом аспекте способ включает в себя прием на базовой станции передаваемого беспроводным способом сигнала OFDM от терминала, определение уровня "сигнал-шум" для выделенных поднесущих в сигнале OFDM, определение того, находится ли отношение "сигнал-шум" в заранее определенном диапазоне и диспетчеризацию числа поднесущих для канала связи от терминала к базовой станции, по меньшей мере, частично, на основе того, находится ли отношение "сигнал-шум" в заранее определенном диапазоне.

В еще одном аспекте изобретение относится к устройству для диспетчеризации поднесущих в системе OFDM. Устройство содержит блок оценки шума, обеспечивающий оценивание уровня шума в полосе частот поднесущей, модуль определения отношения "сигнал-шум", связанный с блоком оценки шума и обеспечивающий определение отношения "сигнал-шум" в полосе частот поднесущей и диспетчер поднесущих, связанный с модулем определения отношения "сигнал-шум" и обеспечивающий распределение числа с поднесущих, по меньшей мере частично, на основе того, находится ли отношение "сигнал-шум" в заранее определенном диапазоне.

В еще одном аспекте изобретение относится к способу диспетчеризации поднесущих в системе OFDM, включающий в себя прием распределения поднесущих, модификацию скорости кодирования данных, предоставляемых выделенной поднесущей, по меньшей мере частично, на основе числа поднесущих в распределении поднесущих и генерирование сигнала OFDM с использованием числа поднесущих в распределении поднесущих.

Краткое описание чертежей

Вышеописанные другие аспекты, признаки и преимущества изобретения поясняются в последующем подробном описании со ссылками на чертежи. На чертежах аналогичные ссылочные символы идентифицируют идентичные или функционально эквивалентные элементы.

Фиг. 1 - функциональное частотно-временное представление типичной системы OFDM.

Фиг. 2 - функциональная блок-схема системы OFDM, реализованной в сотовой среде.

Фиг. 3 - функциональная блок-схема передающего устройства OFDM.

Фиг. 4A-4B - функциональные блок-схемы приемных устройств OFDM.

Фиг. 5 - схема спектра части полосы частот OFDM.

Фиг. 6 - блок-схема последовательности операций способа определения шума и взаимных помех в системе OFDM.

Фиг. 7 - блок-схема последовательности операций способа диспетчеризации поднесущих в системе OFDM.

Фиг. 8 - функциональная блок-схема модуля регулирования мощности и диспетчеризации поднесущих.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Предпочтительно управлять мощностью различных пользователей в системе OFDM, так чтобы отношение сигнал-шум в полосе частот сигнала было одинаковым для всех пользователей. В системе OFDM полезно поддерживать одинаковое отношение сигнал-шум в каждой полосе частот поднесущих для всех пользователей. Поддержание одинаковых отношений сигнал-шум поднесущих помогает минимизировать взаимные помехи между несущими. Поддержание одинаковых отношений сигнал-шум поднесущих также помогает уменьшить динамический диапазон приемного устройства. Снижение динамического диапазона приемного устройства упрощает требования к усилителям мощности, используемым в приемном устройстве, потенциально снижая затраты на приемное устройство. Спектральная плотность мощности передачи OFDM для всех пользователей может поддерживаться в заранее определенном диапазоне посредством определения отношения сигнал-шум в каждой полосе частот поднесущей и регулирования числа поднесущих, выделяемых каналу связи, частично на основе отношений сигнал-шум.

Функциональная блок-схема сотовой беспроводной системы 200 связи OFDM, имеющей приемные устройства, которые реализуют определение шума и взаимных помех поднесущих, показана на фиг. 2. Система 200 OFDM включает в себя ряд базовых станций 210a-210g, которые обеспечивают связь для ряда терминалов 220a-220o. Базовая станция, например, 210a может быть стационарной станцией, используемой для обмена данными с терминалами, например, 220a и может также определяться как пункт доступа, узел B или каким-либо другим термином.

Различные терминалы 220a-220o могут быть распределены по системе 200 OFDM, и каждый терминал может быть стационарным, например, 220k, или мобильным, например, 220b. Терминал, например, 220a может также определяться как мобильная станция, удаленная станция, абонентская аппаратура (UE), терминал доступа или каким-либо другим термином. Каждый терминал, например, 220a может обмениваться данными с одной или, возможно, несколькими базовыми станциями по нисходящему каналу и/или восходящему каналу в любой данный момент времени. Каждый терминал, например, 220m может включать в себя передающее устройство 300m OFDM и приемное устройство 400m OFDM, чтобы обеспечивать связь с одной или более базовыми станциями. Варианты осуществления передающего устройства 300m OFDM и приемного устройства 400m OFDM подробнее описаны на фиг. 3 и 4. На фиг. 2 терминалы 220a-220o могут принимать, например, пилот-сигналы, сигнализацию и передачи пользовательских данных от базовых станций 210a-210g.

Каждая базовая станция, например, 210a, в системе 200 OFDM предоставляет покрытие конкретной географической области, например, 202a. Область покрытия каждой базовой станции в типовом случае зависит от различных факторов (к примеру, территории, препятствий и т.д.), но для простоты часто представляется идеальным шестиугольником, как показано на фиг. 2. Базовая станция и/или ее область покрытия также определяется как сотовая ячейка, в зависимости от контекста, в котором используется термин.

Чтобы повысить пропускную способность, область покрытия каждой базовой станции, например, 210a, может быть разбита на несколько секторов. Если каждая сотовая ячейка разбита на три сектора, то каждый сектор разделенной на сектора сотовой ячейки часто представляется идеальным клином 120°, который представляет одну треть ячейки. Каждый сектор может обслуживаться соответствующей базовой приемо-передающей подсистемой (BTS), например, 212d. BTS 212d включает в себя передающее устройство 300d OFDM и приемное устройство 400d OFDM, каждое из которых подробнее описано на фиг. 3 и 4. Для разделенной на сектора ячейки базовая станция для этой ячейки включает в себя все BTS, которые обслуживают секторы этой ячейки. Термин "сектор" также часто используется для ссылки на BTS и/или ее область покрытия, в зависимости от контекста, в котором используется термин.

Как подробнее описано ниже, каждая базовая станция, например, 210a, в типовом случае реализует передающее устройство, обеспечивающее передачи по нисходящей линии связи, также называемой прямой линией связи, к терминалам, например, 520a. Помимо того, каждая базовая станция, например, 210a, также реализует приемное устройство, обеспечивающий прием передач по восходящей линии связи, также называемой линией обратной связи от терминалов, например, 520a.

В направлении нисходящей линии связи передающее устройство базовой станции принимает сигнал от источника сигнала, которым может быть коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN) или какой-либо другой источник сигнала. Передающее устройство базовой станции затем преобразует сигнал в сигнал OFDM, который должен быть передан одному или более терминалов. Передающее устройство базовой станции может оцифровывать сигнал, мультиплексировать сигнал в несколько параллельных сигналов и модулировать заранее определенное число поднесущих, соответствующее числу параллельных путей сигнала. Число поднесущих может быть постоянным или может изменяться. Помимо этого, поднесущие могут быть соседними по отношению друг к другу, для определения непрерывной полосы частот, или могут быть не смежными, занимая ряд независимых полос частот. Базовая станция в способе может выделять поднесущие, которые являются постоянными, например, в случае фиксированного числа поднесущих, псевдослучайными или случайными. Передающее устройство базовой станции может также включать в себя аналоговую или радиочастотную (RF) часть, чтобы преобразовывать сигналы базовой полосы OFDM в желательную полосу частот передачи.

В системе 200 OFDM повторное использование частоты может происходить в каждой сотовой ячейке. Т.е. частоты восходящей и нисходящей линий связи, используемые первой базовой станцией, например, 210d, в первой сотовой ячейке, например, 202d, могут быть использованы базовыми станциями 210a-c и 210e-g в соседних сотовых ячейках 202a-c и 202e-g. Как описано выше, передающее устройство каждой базовой станции вносит внутриканальные помехи (CCI), испытываемые соседними приемными устройствами, в данном случае приемными устройствами соседних терминалов. Например, передающее устройство в первой базовой станции 210f вносит вклад в CCI терминалов 220e и 220g в соседних сотовых ячейках 202c и 202d, которые не осуществляют связь с первой базовой станцией 210f. Для минимизации величины CCI, испытываемых соседними терминалами, передающее устройство базовой станции может быть частью системы регулирования мощности в замкнутом контуре.

Для минимизации величины CCI, испытываемых терминалами вне сотовой ячейки, например, 202f, передающее устройство базовой станции может минимизировать мощность RF, которую оно передает каждому из терминалов 220m и 220l, с которыми осуществляет связь базовая станция 210f. Передающее устройство базовой станции может управлять мощностью передачи частично на основе определения уровня шума в каждой полосе поднесущей и сигнала управления мощностью, передаваемого терминалом и принимаемого приемным устройством базовой станции.

Базовая станция, например, 210b, может попытаться сохранить заранее определенное значение SINR или C/I для каждой поднесущей, так чтобы для терминалов, например, 220b-d поддерживалось заранее определенное качество обслуживания. Значение SINR или C/I, которое больше, чем заранее определенное значение, может в незначительной степени улучшить качество обслуживания, воспринимаемое терминалом, например, 520b, но при этом приведет к увеличению CCI для соседних сотовых ячеек 202a, 202d и 202e. И наоборот, значение SINR или C/I, которое ниже заранее определенного уровня, может привести к значительному снижению качества обслуживания, испытываемого терминалом 220b.

Приемное устройство базовой станции может измерять уровни шума и взаимных помех в каждой из полос поднесущей, как часть контура управления мощностью, который устанавливает SINR или C/I сигнала передачи. Приемное устройство базовой станции измеряет уровни шума и взаимных помех в каждой из полос поднесущей и сохраняет уровни. Поскольку поднесущие выделяются каналам связи, передающее устройство базовой станции анализирует уровни шума и взаимных помех при определении мощности, выделяемой каждой поднесущей. Таким образом, передающее устройство базовой станции может поддерживать заранее определенное значение SINR или C/I для каждой поднесущей, которое минимизирует CCI, испытываемое терминалами в других сотовых ячейках.

В другом варианте осуществления терминал, например, 220i, может попытаться сохранить минимально принятый SINR или C/I, требуемые для достижения заранее определенного качества обслуживания. Когда принятый SINR или C/I находится выше заранее определенного уровня, терминал 220i может передать сигнал базовой станции 210f, чтобы запросить базовую станцию 210f уменьшить мощность сигнала передачи. Альтернативно, если принятый SINR или C/I находится ниже заранее определенного уровня, терминал 220i может передать сигнал базовой станции 210f, чтобы запросить базовую станцию 210f увеличить мощность сигнала передачи. Таким образом, посредством минимизации мощности, передаваемой любому данному терминалу, величина CCI, испытываемых терминалами в соседних ячейках, минимизируется.

На фиг. 3 представлена функциональная блок-схема предающего устройства 300 OFDM, которое может быть встроено, например, в базовую приемо-передающую станцию или терминал. Функциональная блок-схема передающего устройства 300 OFDM включает в себя элементы секции базовой полосы передающего устройства, но показывает обработку сигнала, интерфейс источника или радиочастотные секции, которые могут быть включены в передающее устройство 300.

Передающее устройство 300 OFDM включает в себя один или более источников 302, которые соответствуют одному или более потокам данных. Когда передающим устройством 300 OFDM является передающее устройство базовой станции, источники 302 могут включать в себя потоки данных из внешней сети, например, сети PSTN. Каждый из потоков данных может быть предназначен для отдельного терминала. Источники 302 могут включать в себя речевые потоки и потоки данных, когда передающим устройством OFDM является передающее устройство терминала.

Данные, предоставляемые источниками 302, могут представлять собой множество параллельных потоков данных, последовательных потоков данных или сочетанием потоков данных. Источники 302 предоставляют данные кодеру 304. Кодер 304 обрабатывает потоки данных, предоставляемые источниками 302. Кодер 304 может включать в себя функциональные блоки, которые выполняют перемежение, кодирование и группировку, как известно в данной области техники. Кодер 304 не ограничен выполнением конкретного типа перемежения. Например, кодер 304 может независимо чередовать блок данных источника для каждого терминала.

Передающее устройство 300 не ограничено конкретным типом кодирования. Например, кодер 304 может выполнять кодирование Рида-Соломона или сверточное кодирование. Скорость кодирования может быть фиксированной или может изменяться в зависимости от числа поднесущих, выделенных каналу связи с терминалом. Например, кодер 304 может выполнять сверточное кодирование с половинной скоростью кодера, когда первое число поднесущих выделено терминалу, и может быть управляемым, чтобы выполнять сверточное кодирование с одной третьей скорости, когда второе число поднесущих выделено терминалу. В другом примере модулятор может выполнять кодирование Рида-Соломона со скоростью, которая варьируется в зависимости от числа поднесущих, выделенных терминалу. Скорость кодирования может варьироваться периодически или может управляться модулем 312 выделения поднесущих. Например, кодер 304 может быть выполнен с возможностью выполнения блочного чередования, и число битов данных в блоке может соответствовать периоду кадра. Скорость кодирования может быть регулируемой на каждой границе периода кадра. Альтернативно, скорость кодирования может регулироваться в какой-либо другой границе.

Поскольку скорость кодера может регулироваться относительно числа поднесущих, выделенных каналу связи, кодер может конфигурироваться для обеспечения N_max различных скоростей кодирования, где N_max представляет максимальное число поднесущих, которые могут быть выделены каналу связи. Выход кодера 304 подключен к модулятору 310.

Модулятор 310 может быть выполнен с возможностью модулировать кодированные данные с использованием заранее определенного формата. Например, модулятор 310 может выполнять квадратурную амплитудную модуляцию (QAM), квадратурную фазовую манипуляцию (QPSK), двухпозиционную фазовую манипуляцию (BPSK) либо какой-либо другой формат модуляции. В другом варианте осуществления модулятор 310 обрабатывает данные в формате для модуляции поднесущих.

Модулятор 310 также может включать в себя усилители или усилительные каскады, чтобы регулировать амплитуду символов данных, выделенных поднесущим. Модулятор 310 может регулировать коэффициент усиления усилителей на основе поднесущей, при этом коэффициент усиления для каждой поднесущей зависит, по меньшей мере, частично от шума и взаимных помех в полосе поднесущей. Модулятор 310 также может регулировать коэффициент усиления для каждой поднесущей частично на основе значения C/I или SINR либо сигнала управления мощностью, передаваемого приемным устройством.

Выход модулятора 310 связан с входом мультиплексора 320 1:N, где N представляет максимальное число поднесущих, используемых в канале передачи системы связи. Мультиплексор 320 может также определяться как "преобразователь последовательного кода в параллельный", поскольку мультиплексор 320 принимает последовательные данные от модулятора 310 и преобразует их в параллельный формат, чтобы взаимодействовать с множеством поднесущих.

Модуль 312 распределения поднесущих управляет кодером 304, модулятором 310 и мультиплексором 320. Число поднесущих, используемых для поддержки данных источника, может быть, и в типовом случае меньше, чем максимальное число поднесущих, используемых в канале передачи системы связи. Число поднесущих, выделяемых конкретному каналу связи, может меняться во времени. Способ выделения ряда поднесущих каналу связи описан ниже со ссылкой на фиг. 7. Помимо этого, даже если число поднесущих, выделенных конкретному каналу связи, остается неизменным, идентификационные данные поднесущих могут меняться со временем.

Поднесущие могут случайно (или псевдослучайно) выделяться каналам связи. Поскольку идентификационные данные поднесущих могут меняться, полосы частот, занимаемые каналом связи, могут меняться со временем. Система связи может представлять собой систему со скачкообразным изменением частоты, реализующую предварительно определенный способ скачкообразного изменения частоты.

Модуль 312 распределение поднесущих может реализовывать способ скачкообразного изменения частоты и может отслеживать набор используемых поднесущих и наборы поднесущих, выделенные каналам связи. Например, в базовой станции с тремя сигналами прямой линии связи модуль 312 распределения поднесущих может выделить первый набор поднесущих первому каналу связи, второй набор поднесущих - второму каналу связи, а третий набор поднесущих - третьему каналу связи. Число поднесущих частот в каждом наборе может быть одинаковым или может различаться. Модуль 312 распределения поднесущих отслеживает число поднесущих, выделенных каналам связи, и число поднесущих, которые находятся в режиме ожидания, могут быть выделены каналам связи.

Модуль 312 распределения поднесущих управляет модулятором 310, для обеспечения желательного кодирования и требуемой модуляции, поддерживающей набор выделенных поднесущих. Помимо этого, модуль 312 распределения поднесущих управляет мультиплексором 320, так что данные от модулятора 310 выдаются в канал мультиплексора, соответствующий выделенной поднесущей. Таким образом, модуль 312 распределения поднесущих управляет идентификационными данными и числом поднесущих, выделенных конкретному каналу связи. Модуль 312 распределения поднесущих также отслеживает идентификационные данные поднесущих, которые находятся в режиме ожидания и которые могут быть выделены каналу связи.

Выход мультиплексора 320 связан с модулем 330 обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ). Параллельная шина 322, имеющая ширину, равную или большую, чем общее число поднесущих, связывает параллельный выход из мультиплексора 320 с модулем 330 ОБПФ.

Преобразование Фурье выполняет отображения из временной области в частотную область. Таким образом, обратное преобразование Фурье выполняет отображение из частотной области во временную область. Модуль 330 ОБПФ преобразует модулированные поднесущие в сигнал временной области. Свойства преобразования Фурье обеспечивают, что сигналы поднесущих равномерно разнесены и ортогональны по отношению друг к другу.

Параллельный выход из модуля 330 ОБПФ связан с демультиплексором 340 с помощью другой параллельной шины 332. Демультиплексор 340 преобразует поток параллельных модулированных данных в последовательный поток. Выходной сигнал демультиплексора 340 может затем подаваться на генератор защитной полосы частот (не показан), а затем - на цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) (не показан). Генератор защитной полосы вставляет период времени между последовательными символами OFDM, чтобы минимизировать влияние межсимвольных помех вследствие многолучевого распространения в канале связи. Выходной сигнал ЦАП затем может подаваться на радиочастотное передающее устройство (не показано), которое преобразует с повышением частоты сигнал OFDM в желательную полосу частот передачи.

На фиг. 4A-4B представлены функциональные блок-схемы вариантов осуществления приемного устройства 400 OFDM. Приемное устройство 400 OFDM может быть реализовано в базовой станции или терминале, например, мобильном терминале. Приемное устройство 400 OFDM, показанное на фиг. 4A, реализует блок оценки шума главным образом в цифровой области, тогда как приемное устройство 400 OFDM фиг. 4B реализует блок оценки шума главным образом в аналоговой области. Блок оценки шума основывается частично на обнаруженных сигналах и может быть реализован в процессоре 460 и памяти 470.

Приемное устройство 400 OFDM, показанное на фиг. 4A, принимает в антенне 402 радиочастотные сигналы, которые передаются дополнительным передающим устройством OFDM. Выход антенны 420 связан с приемным устройством 410, которое может фильтровать, усиливать и осуществлять преобразование с понижением частоты в базовую полосу принятый сигнал OFDM.

Выходной сигнал базовой полосы из приемного устройства 410 подается в модуль 420 удаления защиты, предназначенный для удаления защитного интервала, вставленного между символами OFDM в передающем устройстве. Выходной сигнал модуля 420 удаления защиты подается в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 422, который преобразует аналоговый сигнал базовой полосы в цифровое представление. Выходной сигнал АЦП 422 подается на мультиплексор 424, который преобразует последовательный сигнал базовой полосы в N параллельных каналов данных. Число N представляет общее число поднесущих OFDM. Символы в каждом из параллельных каналов данных представляют стробированные символы временной области сигнала OFDM.

Параллельные каналы данных связаны с модулем 430 быстрого преобразования Фурье (БПФ). Модуль 430 БПФ преобразует стробированные сигналы временной области в сигналы частотной области. Каждый из выходных сигналов из модуля 430 БПФ представляет модулированную поднесущую.

Параллельный выход из модуля 430 БПФ связан с демодулятором 440, который демодулирует поднесущие OFDM. Демодулятор 440 может конфигурироваться, чтобы демодулировать только поднабор поднесущих, принимаемых приемным устройством 400, или может конфигурироваться, чтобы демодулировать все выходные сигналы модуля 430 БПФ, соответствующие всем поднесущим. Выходной сигнал демодулятора 440 может быть одним символом или может быть множеством символов. Например, если поднесущая квадратурно модулирована, то демодулятор 440 может выводить синфазную и квадратурную составляющую сигнала демодулированного символа.

Выход демодулятора 440 связан с детектором 450. Детектор 450 конфигурируется, для детектирования принятой мощности в каждой из полос частот поднесущих. Детектор 450 может детектировать принятую мощность посредством детектирования или иного определения, например, мощности, амплитуды, абсолютной величины, квадрата абсолютной величины и т.п., или какого-либо другого представления демодулированного сигнала поднесущей, который коррелируется с принятой мощностью. Например, возведенная в квадрат величина квадратурно модулированного сигнала может быть определена посредством суммирования квадратов синфазной и квадратурной составляющей сигнала. Детектор 450 может включать в себя множество детекторов или может включать в себя один детектор, который определяет продетектированное значение полезных сигналов поднесущих до появления следующего демодулированного символа.

Процессор 460 взаимодействует с памятью 470, которая включает в себя считываемые процессором инструкции. Память 470 может также включать в себя перезаписываемые ячейки памяти, которые используются для хранения и обновления продетектированных значений шума поднесущих.

Поднесущие, выделенные конкретному каналу связи, могут меняться у каждой границы символов. Последовательность скачкообразного изменения частоты или информация скачкообразного изменения частоты, которая идентифицирует поднесущие, выделенные каналу связи для приемного устройства 400, также может быть сохранена в памяти 470. Процессор 460 использует информацию скачкообразного изменения частоты, чтобы оптимизировать производительность модуля 430 БПФ, демодулятора 440 и детектора 450. Таким образом, процессор 460 может использовать последовательность скачкообразного изменения частоты или другую информацию скачкообразного изменения частоты, чтобы идентифицировать, какие из поднесущих выделены каналу связи и какие из поднесущих находятся в режиме ожидания.

Например, когда меньше чем общее число поднесущих выделено каналу связи к приемному устройству 400, процессор 460 может управлять модулем 430 БПФ, чтобы определять только те выходные сигналы БПФ, которые соответствуют выделенным поднесущим. В другом варианте осуществления процессор 460 управляет модулем 430 БПФ, чтобы определять выходные сигналы, соответствующие поднесущим, выделенным каналу связи к приемному устройству 400, плюс выходные сигналы, соответствующие поднесущим, которые находятся в режиме ожидания и не выделены ни одному каналу связи. Процессор 460 может ослабить нагрузку на модуль 430 БПФ посредством уменьшения числа выходных сигналов БПФ, которые ему нужно определить.

Процессор 460 также может управлять демодулятором 440, чтобы демодулировать только те сигналы, для которых модуль 430 БПФ предоставляет выходной сигнал. Помимо этого, процессор 460 может управлять детектором 450 для детектирования только тех сигналов поднесущих, которые соответствуют находящимся в режиме ожидания или невыделенным поднесущим. Поскольку детектор 450 может быть ограничен детектированием уровней шума в невыделенных поднесущих, детектор 450 может конфигурироваться для детектирования сигналов до демодулятора. Однако размещение детектора 450 после демодулятора 440 может быть предпочтительным, поскольку шум, продетектированный детектором 450, должен проходить такую же обработку сигнала, что и обработка символов в этой поднесущей. Таким образом, статистические свойства обработки сигнала для демодулированного шума аналогичны статистическим свойствам соответствующим демодулированным символам.

Процессор 460 может отслеживать шум в поднесущих посредством детектирования мощности демодулированного шума в поднесущей, когда поднесущая не выделена каналу связи. Продетектированная мощность невыделенной поднесущей представляет мощность взаимных помех плюс шум в этой полосе поднесущей. Процессор может сохранять продетектированную мощность в ячейке памяти в памяти 470, соответствующей поднесущей. В системе OFDM со скачкообразным изменением частоты идентификационные данные невыделенных поднесущих изменяются во времени и могут изменяться у каждой границы символов.

Процессор 460 может сохранять некоторое число измерений продетектированной мощности для первой поднесущей в независимых ячейках памяти. Затем процессор 460 может усреднять заранее определенное число измерений продетектированной мощности. Альтернативно, процессор 460 может вычислять взвешенное среднее шума и взаимных помех посредством взвешивания каждого из сохраненных измерений продетектированной мощности коэффициентом, который зависит частично от “возраста” измерения продетектированной мощности. В еще одном варианте осуществления процессор 460 может сохранять продетектированную мощность шума и взаимных помех в соответствующей ячейке памяти 470. Затем процессор 460 может обновлять значение шума и взаимных помех, чтобы генерировать оценку шума для конкретной поднесущей посредством взвешивания сохраненного значения первой величиной и взвешивания новой продетектированной мощности второй величиной и сохранения суммы в ячейке памяти, соответствующей поднесущей. При использовании альтернативного способа обновления требуется только N ячеек памяти, чтобы сохранить N оценок шума и взаимных помех поднесущих. Можно отметить, что доступны другие способы сохранения и обновления значений шума и взаимных помех для поднесущих.

Распознанная мощность невыделенной поднесущей представляет агрегированный шум и взаимные помехи для полосы этой поднесущей, если ни один мешающий источник не ведет широковещательную передачу в полосе частот. Когда ни один мешающий источник не ведет широковещательную передачу в полосе частот, продетектированная мощность представляет продетектированную мощность минимального уровня шума.

Система OFDM может гарантировать, что ни один системный источник не ведет широковещательную передачу мешающего сигнала в полосе поднесущей посредством синхронизации всех передающих устройств и задания периода, в течение которого все передающие устройства не ведут передачу на конкретной поднесущей. То есть, когда оценка шума выполняется в приемном устройстве терминала, все базовые станции в системе OFDM могут периодически прекращать передачу на одной или более заранее определенных поднесущих в течение заранее определенного периода символов. Передача данных в системе OFDM не прекращается в течение периода, в котором одна поднесущая не выделена, поскольку все остальные поднесущие могут по-прежнему быть выделены каналам связи. Таким образом, уровень шума без взаимных помех может быть определен для каждой полосы поднесущих посредством синхронизации передающих устройств и периодического невыделения каждой из поднесущих какому-либо каналу связи для одного или более периодов символов. Затем уровень шума без источников помех может быть определен для полосы поднесущей в течение периода невыделения.

На фиг. 4B представлена функциональная блок-схема другого варианта осуществления приемного устройства 400 OFDM, в котором шум и взаимные помехи детектируются с помощью аналоговых устройств. Приемное устройство 400 сначала принимает сигналы OFDM в антенне 402 и подают выходной сигнал антенны 402 в приемное устройство 410. Как и в предыдущем варианте осуществления, приемное устройство 410 фильтрует, усиливает и осуществляет преобразование с понижением частоты к полосе частот модуляции принятый сигнал OFDM. Выходной сигнал приемного устройства 410 подается на вход фильтра 480. Выходной сигнал базовой полосы приемного устройства 410 может также подаваться на другие каскады обработки сигнала (не показаны), например, на модуль удаления защиты, модуль БПФ и демодулятор.

В одном варианте осуществления фильтром 480 является гребенка фильтров, имеющая некоторое количество фильтров базовой полосы, равное числу поднесущих в системе связи. Каждый из фильтров может быть выполнен, по существу с такой же полосой пропускания, что и ширина полосы частот сигнала поднесущей. В другом варианте осуществления фильтром 480 является гребенка фильтров, имеющая один или более перестраиваемых фильтров, которые могут быть настроены на любую полосу поднесущей в системе связи. Перенастраиваемые фильтры настраиваются на полосы частот поднесущих, которые не выделены каналу связи с приемным устройством 400. Полоса пропускания настраиваемых фильтров может быть по существу такой же, что и полоса поднесущей.

Выходной сигнал фильтра 480 подается на детектор 490. Выходным сигналом фильтра 480 может быть один или более отфильтрованных сигналов. Число выходных сигналов фильтра 480 не может превышать число поднесущих в системе связи.

Детектор 490 может обеспечивать детектирование мощности в каждом из отфильтрованных сигналов. Детектор 490 может включать в себя один или более детекторов мощности. Детекторы мощности могут соответствовать выходному сигналу фильтра 480. Альтернативно, один или более детекторов мощности могут быть использованы для последовательного детектирования мощности каждого из выходных сигналов фильтра.

Выходной сигнал детектора 490 подключается на вход АЦП 494. АЦП 494 может включать в себя множество преобразователей, при этом каждый из них соответствует одному из выходных сигналов детектора 490. Альтернативно, АЦП 494 может включать в себя один АЦП, который последовательно преобразует каждый из выходных сигналов детектора 490.

Процессор 460, взаимодействующий с памятью 470, может быть связан с выходом АЦП 494. Процессор 460 может обеспечивать с помощью считываемых процессором инструкций, сохраненных в памяти 470, управление АЦП 494, для преобразования только необходимых уровней продетектированной мощности. Помимо этого, процессор 460 может отслеживать последовательность скачкообразного изменения частоты и обновлять продетектированные уровни шума и взаимных помех, как в предыдущем варианте осуществления. Уровень шума может детектироваться независимо от уровня взаимных помех в синхронных системах, в которых всех передающие устройства могут управляться, для периодического прекращения передачи на заранее определенной поднесущей в течение заранее определенного периода времени, например, периода символов.

На фиг. 5 показана диаграмма спектра части полосы 500 частот OFDM в течение заранее определенного периода времени, например, в течение одного периода символов или в течение одного периода кадра. Полоса 500 частот OFDM включает в себя некоторое число поднесущих, каждая из которых занимает заранее определенную полосу частот, например, 502a. Множество каналов связи могут одновременно занимать полосу 500 частот OFDM. Множество каналов связи могут использовать только поднабор из общего числа поднесущих, доступных в системе.

Например, первому каналу связи может быть выделено четыре поднесущие, занимающие четыре полосы частот 502a-d. Поднесущие и соответствующие полосы частот 502a-d показаны как расположенные в одной непрерывной полосе частот. Однако поднесущие, выделенные конкретному каналу связи, не обязательно должны быть соседними и могут быть любыми из доступных поднесущих в системе OFDM. Второму каналу связи может быть выделен второй набор поднесущих, и, таким образом, второй набор полос 522a-d частот поднесущих. Аналогично, третьему и четвертому каналу связи может быть выделен третий и четвертый набор, соответственно, поднесущих. Третий набор поднесущих соответствует третьему набору полос 542a-c частот, а четвертый набор поднесущих соответствует четвертому набору полос 562a-c частот поднесущих.

Число поднесущих, выделенных конкретному каналу связи, может варьироваться во времени и может варьироваться согласно нагрузкам в канале связи. Таким образом, каналам связи с более высокой скоростью передачи данных может быть выделено большее число поднесущих. Число поднесущих, выделенных конкретному каналу связи, может изменяться у каждой границы символов. Таким образом, число и положение поднесущих, выделенных в системе OFDM, может меняться у каждой границы символов.

Поскольку общее число выделенных поднесущих может не соответствовать общему числу поднесущих, доступных в системе OFDM, может иметься одна или более поднесущих, которые не выделены ни одному из каналов связи и, таким образом, находятся в режиме ожидания. Например, три полосы 510a-c, 530a-c и 550a-e частот поднесущих показаны в полосе 500 частот OFDM как не выделенные ни одному из каналов связи. Кроме того, невыделенные поднесущие и, таким образом, соответствующие полосы поднесущих не обязательно должны быть соседними и не обязательно находятся между выделенными несущими. Например, некоторые или все невыделенные поднесущие могут находиться в одном конце полосы частот.

Приемное устройство может оценивать и обновлять оценки шума плюс взаимных помех на поднесущей посредством детектирования мощности в полосе поднесущей, когда поднесущая не выделена. Невыделенная поднесущая может представлять поднесущую, которая не выделена локально, например, в сотовой ячейке или секторе, в котором находится приемное устройство. Другие сотовые ячейки или секторы сотовой ячейки могут выделять поднесущую каналу связи.

Например, первое приемное устройство, такое как приемное устройство в терминале, может установить канал связи с базовой станцией с помощью первого набора поднесущих в первой полосе 502a-d частот. Первое приемное устройство может оценить шум и взаимные помехи в невыделенной полосе частот, например, 530a посредством определения мощности в полосе 530a частот поднесущей. Как описано выше, приемное устройство может обновить оценку, ранее сохраненную в памяти, посредством усреднения сохраненных уровней мощности с самым последним измеренным уровнем мощности. Альтернативно, самый последний измеренный уровень мощности, соответствующий самой последней оценке шума и взаимных помех, может быть использован при определении взвешенного среднего заранее определенного числа последних оценок шума плюс взаимных помех.

Помимо этого, в синхронизированной системе одна или более поднесущих может быть не выделена для всех передающих устройств в течение определенного периода времени, например, одного периода символов. Таким образом, поднесущая не выделена во всех сотовых ячейках конкретной системы OFDM в течение периода символов. Затем для невыделенной поднесущей уровня системы приемное устройство может оценить минимальный уровень шума посредством определения мощности в полосе, например, 550d частот поднесущей в течение периода, в котором ни одно передающее устройство не осуществляет передачу в данной полосе частот. Приемное устройство также может обновить оценки шума посредством усреднения или взвешенного усреднения некоторого числа оценок. Приемное устройство может отдельно хранить оценку минимального уровня шума для каждой из полос поднесущих. Таким образом, приемное устройство периодически может обновлять минимальный уровень шума и уровни шума и взаимных помех в каждой из полос поднесущих.

На фиг. 6 представлена блок-схема последовательности операций способа 600 определения и обновления уровней шума и взаимных помех в полосах поднесущих OFDM. Способ 600 может быть реализован в приемном устройстве в системе OFDM. Приемным устройством может быть, например, приемное устройство в терминале. Альтернативно (или дополнительно), приемным устройством может быть, например, приемное устройство в приемо-передающем устройстве базовой станции.

Способ 600 начинается на этапе 602, где приемное устройство синхронизируется по времени с передающим устройством. Приемное устройство может, например, синхронизировать опорный момент времени с опорным моментом времени в передающем устройстве. Приемному устройству может потребоваться синхронизироваться с передающим устройством по множеству причин, не связанных с оценкой шума. Например, приемному устройству может потребоваться синхронизироваться с передающим устройством, чтобы определить, какие поднесущие выделены его каналу связи в течение одного или более периодов символов.

Приемное устройство далее переходит к этапу 610, на котором приемное устройство определяет неиспользуемые, или невыделенные поднесущие в следующем периоде символов. Передающее устройство может отправить эту информацию приемному устройству в служебном сообщении. Таким образом, сообщение, принятое приемным устройством, указывает, какие поднесущие не выделены в данном периоде символов. Альтернативно, выделение поднесущих может быть псевдослучайным, и приемное устройство может синхронизировать локально генерируемую псевдослучайную последовательность с передающим устройством на предыдущем этапе синхронизации. В альтернативном варианте осуществление приемное устройство определяет невыделенные поднесущие на основе генерируемой внутренним образом последовательности, такой как локально генерируемая псевдослучайная последовательность или генерируемая внутренним образом последовательность скачкообразного изменения частоты.

Приемное устройство переходит к этапу 620, на котором принимаются переданные сигналы OFDM. Принятые символы могут включать в себя назначенные поднесущие, выделенные каналу связи с приемным устройством, а также поднесущие, не выделенные каналу связи с приемным устройством.

Приемное устройство переходит к этапу 622, на котором приемное устройство преобразует принятые сигналы в сигнал OFDM базовой полосы. Принятые сигналы в типовом случае передаются беспроводным способом в приемное устройство как радиочастотные символы OFDM с использованием радиочастотного канала. Приемное устройство в типовом случае преобразует принятый сигнал в сигнал базовой полосы, чтобы облегчить обработку сигнала.

После преобразования принятого сигнала в сигнал базовой полосы приемное устройство переходит к этапу 624, на котором защитные интервалы удаляются из принятых сигналов. Как описано выше для передающего устройства OFDM, защитные интервалы вставляются, для обеспечения устойчивости к многолучевому распространению.

После удаления защитных интервалов приемное устройство переходит к этапу 630, на котором сигнал оцифровывается в АЦП. После оцифровки сигнала приемное устройство переходит к этапу 632, на котором сигнал преобразуется из последовательного сигнала в ряд параллельных сигналов. Число параллельных сигналов не может превышать, и в типовом случае равно числу поднесущих в системе OFDM.

После преобразования из последовательной формы в параллельную приемное устройство переходит к этапу 640, на котором приемное устройство выполняет БПФ над параллельными данными. БПФ преобразует сигналы OFDM временной области в модулированные поднесущие частотной области.

Приемное устройство переходит к этапу 650, на котором, по меньшей мере, некоторые из модулированных поднесущих, выведенных из БПФ, демодулируются. Приемное устройство в типовом случае демодулирует поднесущие, выделенные каналу связи с приемным устройством, а также демодулирует невыделенные поднесущие.

Приемное устройство затем переходит к этапу 660, на котором невыделенные поднесущие детектируются для получения оценки шума и взаимных помех. Если поднесущей частотой является поднесущая, не выделенная на уровне системы, то продетектированный выходной сигнал представляет оценку минимального уровня шума для этой полосы поднесущей.

Затем приемное устройство переходит к этапу 670 и обновляет оценки шума плюс взаимных помех и минимального уровня шума, сохраненные в памяти. Как описано выше, приемное устройство может сохранять заранее определенное число самых последних определенных оценок шума плюс взаимных помех и выполнять усреднение оценок. Аналогично, приемное устройство может определять среднее заранее определенного числа самых последних определенных оценок минимального уровня шума.

Приемное устройство переходит к этапу 680, на котором оценка шума передается передающему устройству. Например, если приемным устройством является приемное устройство терминала, приемное устройство терминала может передавать оценку шума передающему устройству в приемо-передающем устройстве базовой станции. Приемное устройство терминала может сначала передать оценку шума связанному передающему устройству терминала. Передающее устройство терминала затем может передать оценку шума приемному устройству базовой станции. Приемное устройство базовой станции, в свою очередь, передает оценку передающему устройству базовой станции. Передающее устройство базовой станции может использовать оценку шума для регулирования уровня мощности, передаваемой передающим устройством на поднесущей, в соответствии с оценкой шума.

Приемное устройство базовой станции может аналогично передать принятую оценку шума передающему устройству терминала посредством передачи сначала оценки шума с помощью передающего устройства базовой станции приемному устройству терминала.

На этапе 690 приемное устройство определяет качество сигнала принимаемых затем символов на основе, по меньшей мере, частично оценки шума, определенной с помощью невыделенной поднесущей. Например, приемное устройство оценивает шум плюс взаимные помехи невыделенной поднесущей. В следующем периоде символов приемное устройство может принимать символ на той же, ранее невыделенной, поднесущей. Тогда приемное устройство может определить качество сигнала (например, C/I или SINR) частично на основе ранее определенной оценки шума. Аналогично, если приемное устройство определяет оценку минимального уровня шума, приемное устройство может определять SNR для последующих символов, принимаемых на той же поднесущей.

Поскольку число и положение невыделенных поднесущих варьируется случайным или псевдослучайным образом, приемное устройство может периодически обновлять оценки шума плюс взаимных помех и минимального уровня шума для каждой из полос частот поднесущих в системе OFDM. Приемное устройство, таким образом, может генерировать и обновлять оценки шума плюс взаимных помех и минимального уровня шума, которые могут передаваться каскадам передающего устройства как части замкнутого контура управления мощностью. Помимо этого, модуль диспетчеризации поднесущих может использовать оценки шума плюс взаимных помех и минимального уровня шума для определения выделения поднесущих.

На фиг. 7 представлена блок-схема последовательности операций способа 700 диспетчеризации поднесущих, который может быть реализован либо в передающем устройстве (например, 300 на фиг. 3), либо в приемном устройстве (например, 400 на фиг. 4). Способ 700 также может быть использован как часть контура управления мощностью. В одном варианте осуществления способ 700 реализован в приемном устройстве базовой станции, например, 400d на фиг. 2. Приемное устройство базовой станции может определять диспетчеризацию поднесущих и передавать информацию о выделении поднесущих передающему устройству терминала. Передающее устройство терминала может реализовать обновленное выделение поднесущих, например, у границы следующего кадра.

Способ 700 начинается на этапе 702, на котором приемное устройство определяет уровень шума. Уровнем шума может быть оценка шума плюс взаимных помех, определенная с помощью способа, показанного на фиг. 6. Альтернативно, уровнем шума может быть оценка минимального уровня шума, определенная с помощью способа, показанного на фиг. 6, когда система является синхронной.

После определения на этапе 702 уровня шума приемное устройство переходит к этапу 704 и определяет общий уровень мощности. Общий уровень мощности может быть определен с помощью оценки общей мощности приема. Общий уровень мощности может быть оценен, например, с помощью детектора, который детектирует принятую мощность в поднесущих, выделенных каналу связи. Альтернативно, поскольку поднесущие, выделенные каналу связи, необязательно находятся в непрерывной полосе, общий уровень мощности может быть оценен с помощью мощности приема, продетектированной в каждой из выделенных поднесущих. Мощность может быть определена, например, как корень из квадрата среднего (RMS) отдельных мощностей поднесущих или квадратный корень суммы квадратов амплитуд сигнала поднесущих. Контур управления мощностью может пытаться поддерживать общую мощность в пределах заранее определенного диапазона мощности приема. Таким образом, если общая мощность достигает заранее определенной максимальной принятой мощности P_max, то контур управления мощностью не запрашивает, чтобы передающее устройство увеличило мощность передачи. Наоборот, если общая мощность уменьшается до минимальной принятой мощности P_min, то контур управления мощностью не запрашивает, чтобы передающее устройство дополнительно уменьшило мощность передачи.

После определения общей мощности, определяемой также как общая принятая мощность, агрегированная принятая мощность или принятая мощность, приемное устройство переходит к этапу 706. На этапе 706 приемное устройство определяет отношение принятой мощности к шуму, R_pOT, для каждой выделенной поднесущей. Если приемное устройство реализует детектор, который определяет мощность каждой поднесущей, то R_pOT для этой поднесущей - это принятая мощность на поднесущей, деленная на уровень шума на этой поднесущей. Альтернативно, среднее значение R_pOT для выделенных поднесущих может быть определено как общая мощность, деленная на общий шум на всех поднесущих. Общий шум может быть определен как значение RMS отдельных оценок шума поднесущих или как квадратный корень суммы квадратов амплитуд оценок шума поднесущих. R_pOT в типовом случае определяется в децибелах (дБ), и контур регулирования мощности стремится поддерживать значение

R_pOT в заранее определенном диапазоне. Например, заранее определенный диапазон может быть центрирован около заранее определенного порога, R_POT_TH, и варьироваться выше и ниже заранее определенного порога в заранее определенном диапазоне Δ. Таким образом, контур регулирования мощности стремится поддерживать R_pOT в диапазоне от R_pOT_min, (R_pOT-Δ) до R_pOT_max, (R_POT+Δ). Заранее определенным диапазоном Δ может быть, например, 1 дБ, 2 дБ, 3 дБ, 6 дБ, 9 дБ, 10 дБ, 20 дБ или какое-либо другое значение.

После того, как среднее значение R_pOT или отдельные значения R_pOT определены, приемное устройство переходит к этапам 710 и 750 принятия решения. Две независимых ветви, или пути, начинающиеся на этапах 710 и 750 принятия решения, изображены в способе 700 как осуществляющиеся параллельно. Однако две независимых ветви могут выполняться параллельно или последовательно. При выполнении последовательно нет явного предпочтения в отношении того, какой из независимых путей выполняется первым. В некоторых вариантах применения может быть предпочтительно выполнение одной из ветвей перед другим.

Первая ветвь способа используется, чтобы определить, должны ли дополнительные поднесущие выделяться каналу связи. Одна причина того, что дополнительные поднесущие могут быть добавлены к каналу связи, заключается в том, что хотя принятая мощность уже минимальна, SNR на каждой поднесущей превышает требуемый диапазон. Таким образом, более низкая мощность поднесущей может быть использована без снижения CCI или существенного ухудшения качества обслуживания.

Начиная на этапе 710 принятия решения, приемное устройство сначала определяет, является ли общая мощность P меньшей или равной заранее определенной минимальной мощности P_min. Если нет, приемное устройство переходит к этапу 790, и ветвь способа 700 заканчивается. Однако, если общая мощность P меньше или равна заранее определенной минимальной мощности, приемное устройство переходит к этапу 720 принятия решения.

На этапе 720 принятия решения приемное устройство определяет, является ли число N поднесущих, в данный момент выделенных каналу связи, меньшим или равным максимальному числу N_max, поднесущих, которое может быть выделено каналу связи. Значение N_max в типовом случае меньше или равно общему числу поднесущих, доступных в системе связи. Если N не меньше, чем N_max, приемное устройство переходит к этапу 790, и ветвь способа 700 заканчивается. Если N меньше, чем N_max, приемное устройство переходит к этапу 730 принятия решения.

На этапе 730 принятия решения приемное устройство определяет, является ли R_pOT большим, чем R_pOT_max. Если нет, приемное устройство переходит к этапу 790, и ветвь способа 700 заканчивается. Однако, если R_pOT больше, чем R_pOT_max, приемное устройство переходит к этапу 740.

На этапе 740 приемное устройство выделяет дополнительную поднесущую каналу связи. Приемное устройство может выделить поднесущую посредством передачи запроса, чтобы увеличить число поднесущих в канале связи, системному контроллеру. Системный контроллер затем может выделить поднесущую каналу связи. Передающее устройство базовой станции может передать сообщение с обновленным выделением поднесущих приемному устройству терминала. Приемное устройство терминала восстанавливает обновленное выделение поднесущих и использует его в модуле выделения поднесущих передающего устройства терминала. Передающее устройство терминала в ответ на обновленное выделение поднесущих может отрегулировать скорость кодирования данных поднесущих. Например, передающее устройство может поддерживать постоянную скорость передачи символов на каждой поднесущей. Таким образом, когда число поднесущих возрастает, скорость кодирования, используемая для каждой поднесущей, снижается для поддержания постоянной скорости передачи символов. Сниженная скорость кодирования, например, с одной второй скорости до одной третьей скорости, соответствует более устойчивому коду и, таким образом, большей эффективности кодирования.

Идентификационные данные каждой поднесущей могут быть определены с помощью заранее определенной последовательности скачкообразного изменения частоты или могут быть определены случайным либо псевдослучайным образом. Например, может быть предпочтительным выделить поднесущую, которая не является соседней по отношению к любым выделенным в данный момент поднесущим, чтобы увеличить частотное разнесение в канале связи. Увеличение числа поднесущих, выделенных каналу связи, может снизить среднюю мощность на поднесущую и, таким образом, может уменьшить взаимные помехи, испытываемые другими пользователями. После выделения дополнительной поднесущей приемное устройство переходит к этапу 790, и ветвь способа 700 заканчивается.

Вторая ветвь способа 700 используется, чтобы определить, следует ли выделить каналу связи меньшее число поднесущих. Вторая ветвь способа 700 начинается на этапе 750 принятия решения. На этапе 750 принятия решения приемное устройство определяет, является ли общая мощность P большей или равной заранее определенной максимальной принятой мощности P_max. Если нет, приемное устройство переходит к этапу 790, и ветвь способа заканчивается.

Однако, если P больше, чем P_max, приемное устройство переходит к этапу 760 принятия решения. На этапе 760 принятия решения приемное устройство определяет, является ли число поднесущих, выделенных в данный момент каналу связи, большим, чем одна. Число выделенных в данный момент поднесущих должно быть больше одной, поскольку ветвь способа 700 определяет, следует ли уменьшить число выделенных поднесущих. Если число поднесущих не больше одной, уменьшение числа выделенных поднесущих приведет к исключению канала связи. Таким образом, если число выделенных в данный момент поднесущих не больше одной, приемное устройство переходит к этапу 790, и ветвь способа заканчивается.

Если число выделенных в данный момент поднесущих больше одной, приемное устройство переходит к этапу 770 принятия решения. На этапе 770 принятия решения приемное устройство определяет, является ли R_pOT меньшим, чем R_pOT_min. Если нет, SNR на каждой поднесущей находится в требуемом диапазоне и, таким образом, не требуются изменения в выделении поднесущих. Приемное устройство переходит к этапу 790, если R_pOT не меньше, чем R_pOT_min. На этапе 790 ветвь способа 700 заканчивается.

Однако, если R_pOT меньше, чем R_pOT_min, приемное устройство переходит к этапу 780. На этапе 780 приемное устройство отменяет выделение одной поднесущей для канала связи. То есть число поднесущих, выделенных каналу связи, уменьшается на одну.

Уменьшение числа поднесущих, выделенных каналу связи, дает возможность увеличить мощность на каждой поднесущей без увеличения общей мощности.

Кроме того, обновленное выделение поднесущих передается в передающее устройство. Передающее устройство также может увеличить скорость кодирования в ответ на уменьшение числа поднесущих, выделенных каналу связи. Таким образом, передающее устройство продолжает поддерживать постоянную скорость передачи символов на каждой поднесущей.

Хотя способ 700 описан как способ диспетчеризации поднесущих частот, способ 700 также полезен в качестве способа управления мощностью. Способ 700 выделяет дополнительную поднесущую каналу связи, когда принятая мощность находится на минимуме, но R_pOT больше, чем заранее определенный максимум. Результат выделения дополнительной поднесущей каналу связи заключается в том, чтобы уменьшить R_POT без изменения общей принятой мощности. Уменьшение R_pOT приводит к снижению взаимных помех для других каналов связи с использованием одной и той же поднесущей.

Наоборот, способ отменяет выделения поднесущей для канала связи, когда принятая мощность находится на максимуме, а R_pOT меньше заранее определенного минимума. Результат уменьшения числа выделенных поднесущих частот заключается в том, чтобы повысить R_POT при условии той же принятой мощности.

На фиг. 8 представлена функциональная блок-схема диспетчера поднесущих частот, реализованного как часть приемного устройства, например, приемного устройства 400 фиг. 4A. В варианте осуществления, показанном на фиг. 8, выход детектора 450 связан с блоком 810 оценки шума. В варианте осуществления по фиг. 4A процессор 460 и память 470 выполняют функции блока 810 оценки шума.

Блок 810 оценки шума отслеживает выделение поднесущих и считывает продетектированную мощность из невыделенных поднесущих. Блок 810 оценки шума также выполняет всю последующую обработку сигнала на выходах детектора. Например, блок 810 оценки шума может сохранять продетектированные значения в памяти 470 или в памяти (не показана), выделенной блоку 810 оценки шума. Блок 810 оценки шума может сохранять одну или более оценок шума плюс взаимных помех или минимального уровня шума для каждого канала. Помимо этого, блок 810 оценки шума может усреднять несколько оценок шума, чтобы создать среднюю оценку шума для полосы частот поднесущей.

Выход детектора 450 также связан с модулем 820 определения SNR. Модуль 820 определения SNR также связан с блоком 810 оценки шума. Модуль 820 определения SNR предназначен для определения SNR или SINR для принятого сигнала. Модуль 820 определения SNR может получать мощность сигнала на каждой из поднесущих из детектора 450. Таким образом, модуль 820 определения SNR может определять общую мощность принятого сигнала. Значение шума, будь то минимальный уровень шума или шум плюс взаимные помехи, может быть получено из блока 810 оценки шума.

Модуль 820 определения SNR может обеспечивать определение требуемого отношения для каждой отдельной выделенной поднесущей, а также для общего принятого сигнала. Модуль 820 определения SNR, таким образом, может определять значение R_pOT для выделенных поднесущих. В одном варианте осуществления модуль 820 определения SNR вычисляет значения R_pOT частично на основе SNR. В другом варианте осуществления модуль 820 определения SNR вычисляет значения R_pOT частично на основе SINR.

Диспетчер 830 поднесущих подключен к блоку 810 оценки шума и модулю 820 определения SNR. Диспетчер 830 поднесущих может использовать значения шума, мощности и R_pOT, полученные из блока 810 оценки шума и модуля 820 определения SNR, чтобы определять, должна ли дополнительная поднесущая быть выделена каналу связи, либо должна ли поднесущая быть освобождена из канала связи.

Процессор 460 и соответствующая память 470 связаны с блоком 810 оценки шума, модулем 820 определения SNR и диспетчером 830 поднесущих. Процессор 460 может обеспечивать выполнение некоторых или всех функций, связанных с блоком 810 оценки шума, модулем 820 определения SNR и диспетчером 830 поднесущих. Помимо этого, процессор 460 может обеспечивать передачу некоторых или всех значений, определенных предыдущими модулями, последующим модулям. Например, процессор 460 может передавать инструкцию на увеличение или уменьшение числа поднесущих локальному передающему устройству. Локальное передающее устройство затем может передать сообщение модулю выделения поднесущих, предназначенному для отслеживания и выделения поднесущих конкретным каналам связи.

Когда приемным устройством является приемное устройство базовой станции, инструкция на добавлении или убавлении поднесущей из канала связи может быть передана модулю выделения поднесущих, который использует заранее определенную последовательность скачкообразного применения частоты, для определения нового выделения поднесущих терминалу. Новое выделение поднесущих затем может быть передано терминалу. После этого терминал может реализовать новое выделение поднесущих у следующей границы перескока частоты.

Электрические соединения, связи и соединения описаны относительно различных устройств или элементов. Соединения и связи могут быть прямыми и косвенными. Соединение между первым и вторым устройством может быть прямым соединением или может быть косвенным соединением. Косвенное соединение может включать в себя промежуточные элементы, которые могут обрабатывать сигналы из первого устройства ко второму устройству.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что информация и сигналы могут быть представлены с помощью любой из множества различных технологий и методов. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и микросхемы, на которые даются ссылки в описании, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами, либо любым их сочетанием.

Специалистам в данной области техники также должно быть понятно, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритма, описанные в связи с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления, могут быть реализованы как электронные аппаратные средства, вычислительное программное обеспечение либо их сочетания. Чтобы проиллюстрировать эту взаимозаменяемость аппаратных средств и программного обеспечения, различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы описаны выше в целом на основе их функциональности. Реализация этой функциональности в качестве аппаратных средств или программного обеспечения зависит от конкретного применения и структурных ограничений, накладываемых на систему в целом. Высококвалифицированные специалисты могут реализовать описанную функциональность различными способами для каждого конкретного применения, но такие решения о реализации не должны интерпретироваться как вызывающие отступление от объема настоящего изобретения.

Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, процессора цифровых сигналов (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой пользователем матричной БИС (FPGA) или другого программируемого логического устройства, дискретного логического элемента или транзисторной логики, дискретных компонентов аппаратных средств или любого их сочетания, предназначенного, чтобы выполнять описанные в данном документе функции. Процессором общего назначения может быть микропроцессор, но в альтернативном варианте процессором может быть любой процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован как сочетание вычислительных устройств, к примеру, сочетание DSP и микропроцессора, множество микропроцессоров, один или более микропроцессоров вместе с ядром DSP либо любая другая подобная конфигурация.

Этапы способа или алгоритма, описанные в связи с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления, могут быть реализованы непосредственно в аппаратных средствах, в программном модуле, приводимом в исполнение процессором, или в их сочетании. Программный модуль может постоянно размещаться в оперативной памяти, флэш-памяти, ПЗУ, памяти типа ЭППЗУ, памяти типа ЭСППЗУ, регистрах, на жестком диске, сменном диске, компакт-диске или любой другой форме носителя хранения данных, известной в данной области техники. Типичный носитель хранения данных соединяется с процессором, такой процессор может считывать информацию и записывать информацию на носитель для хранения данных. В альтернативном варианте носитель для хранения данных может быть встроен в процессор. Процессор и носитель для хранения данных могут постоянно размещаться в ASIC.

Вышеприведенное описание раскрытых вариантов осуществления предоставлено, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники создавать или использовать изобретение. Различные модификации в этих вариантах осуществления будут явными для специалистов в данной области техники, а описанные в данном документе общие принципы могут быть применены к другим вариантам осуществления без отступления от сущности и объема изобретения. Таким образом, изобретение не предназначено для ограничения показанными в данном документе вариантами осуществления, а должно соответствовать самому широкому объему, согласованному с принципами и новыми признаками, раскрытыми в данном документе.

Изобретение относится к беспроводной связи. Технический результат заключается в минимизации взаимных помех между несущими, а также динамический диапазон приемного устройства может быть минимизирован посредством контура регулирования мощности, который стремится поддерживать принятую мощность по отношению к минимальному уровню шума в заранее определенном диапазоне. Это упрощает требование к усилителям мощности. Если принятая мощность относительно минимального уровня шума в выделенных поднесущих превышает заранее определенный диапазон, а общая принятая мощность находится на минимуме, система диспетчеризации выделяет дополнительную поднесущую каналу связи. Помимо этого, если принятая мощность относительно минимального уровня шума меньше, чем минимум заранее определенного диапазона, и общая принятая мощность находится на максимуме, система диспетчеризации освобождает поднесущую из канала связи. Система диспетчеризации также может регулировать скорость кодирования, чтобы поддерживать относительно постоянную скорость символов в каждой поднесущей. 5 н. и 26 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ диспетчеризации поднесущих в системе множественного доступа с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), при этом способ включает в себя этапы, на которых определяют отношение сигнал/шум для выделенных поднесущих; определяют принятую мощность в приемнике; определяют число выделенных в текущий момент поднесущих и регулируют число выделенных поднесущих на основе, по меньшей мере частично, отношения сигнал/шум, общей принятой мощности и числа выделенных в текущий момент поднесущих.

2. Способ по п.1, в котором определение отношения сигнал/шум включает в себя этапы, на которых определяют принятую мощность в полосе частот поднесущей; определяют оценку шума в полосе частот поднесущей в течение, по меньшей мере, одного периода времени, в котором поднесущая, соответствующая полосе частот поднесущей, является невыделенной; и определяют отношение принятой мощности в полосе частот поднесущей к оценке шума.

3. Способ по п.2, в котором оценку шума определяют в течение, по меньшей мере, одного периода времени, в котором поднесущая является локально невыделенной.

4. Способ по п.2, в котором оценку шума определяют в течение, по меньшей мере, одного периода времени, в котором поднесущая является невыделенной на уровне системы.

5. Способ по п.1, в котором отношение сигнал/шум содержит отношение сигнал/минимальный уровень шума.

6. Способ по п.1, в котором отношение сигнал/шум содержит отношение сигнал/взаимные помехи плюс шум.

7. Способ по п.1, в котором отношение сигнал/шум содержит среднее отношение сигнал/шум по всем выделенным в текущий момент полосам частот поднесущих.

8. Способ по п.1, в котором упомянутое регулирование содержит увеличение числа выделенных в текущий момент поднесущих, если принятая мощность меньше минимальной принятой мощности, число выделенных в текущий момент поднесущих меньше, чем максимальное число поднесущих в канале, и отношение сигнал/шум больше, чем предварительно определенное максимальное отношение сигнал/шум.

9. Способ по п.1, в котором упомянутое регулирование содержит уменьшение числа выделенных в текущий момент поднесущих, если принятая мощность больше максимальной принятой мощности, число выделенных в текущий момент поднесущих больше одной, и отношение сигнал/шум меньше, чем предварительно определенное минимальное отношение сигнал/шум.

10. Способ диспетчеризации поднесущих в системе множественного доступа с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), при этом способ включает в себя этапы, на которых определяют отношение сигнал/шум для выделенных поднесущих в принятом сигнале OFDM;
определяют, находится ли отношение сигнал/шум в пределах предварительно определенного диапазона; определяют общую принятую мощность в приемнике; определяют число выделенных в текущий момент поднесущих и диспетчеризуют число поднесущих для канала связи от терминала к базовой станции, основываясь, по меньшей мере частично, на том, находится ли отношение сигнал/шум в предварительно определенном диапазоне, на общей принятой мощности и числе выделенных в текущий момент поднесущих.

11. Способ по п.10, в котором диспетчеризация числа выделенных поднесущих содержит увеличение числа выделенных в текущий момент поднесущих, если общая принятая мощность меньше минимальной общей принятой мощности, число выделенных в текущий момент поднесущих меньше, чем максимальное число поднесущих, и отношение сигнал/шум больше, чем предварительно определенное максимальное отношение сигнал/шум.

12. Способ по п.10, в котором диспетчеризация числа поднесущих содержит уменьшение числа выделенных в текущий момент поднесущих, если общая принятая мощность больше максимальной общей принятой мощности, число выделенных в текущий момент поднесущих больше одной, и отношение сигнал/шум меньше, чем предварительно определенное минимальное отношение сигнал/шум.

13. Устройство для диспетчеризации поднесущих в системе множественного доступа с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), содержащее блок оценки шума, конфигурированный для оценки уровня шума в полосе частот поднесущей; модуль определения отношения сигнал/шум, связанный с блоком оценки шума и конфигурированный для определения отношения сигнал/шум в полосе частот поднесущей и принятой мощности в приемнике; и диспетчер поднесущих, связанный с модулем определения отношения сигнал/шум и конфигурированный для диспетчеризации числа поднесущих, основываясь, по меньшей мере частично, на том, находится ли отношение сигнал/шум в предварительно определенном диапазоне, и на принятой мощности в приемнике.

14. Устройство по п.13, в котором модуль определения отношения сигнал/шум конфигурирован для определения отношения сигнал/минимальный уровень шума.

15. Устройство по п.13, в котором модуль определения отношения сигнал/шум конфигурирован для определения отношения сигнал/шум плюс взаимные помехи.

16. Устройство по п.13, в котором диспетчер поднесущих увеличивает число поднесущих, если принятая мощность меньше минимальной принятой мощности, число выделенных в текущий момент поднесущих меньше, чем максимальное число поднесущих, и отношение сигнал/шум больше, чем предварительно определенное максимальное отношение сигнал/шум.

17. Устройство по п.13, в котором диспетчер поднесущих уменьшает число выделенных поднесущих, если общая принятая мощность больше максимальной общей принятой мощности, число выделенных в текущий момент поднесущих больше одной, и отношение сигнал/шум меньше, чем предварительно определенное минимальное отношение сигнал/шум.

18. Устройство для диспетчеризации поднесущих в системе множественного доступа с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), содержащее детектор, предназначенный для определения принятой мощности, и процессор, связанный с детектором и конфигурированный для определения отношения сигнал/шум в полосе частот поднесущей и для регулирования числа выделенных поднесущих, основываясь, по меньшей мере частично, на отношении сигнал/шум, принятой мощности и числе выделенных в текущий момент поднесущих.

19. Устройство по п.18, в котором процессор конфигурирован для увеличения числа поднесущих, если принятая мощность меньше минимальной принятой мощности, число выделенных в текущий момент поднесущих меньше, чем максимальное число поднесущих, и отношение сигнал/шум больше, чем предварительно определенное максимальное отношение сигнал/шум.

20. Устройство по п.18, в котором модуль определения отношения сигнал/шум конфигурирован для определения отношения сигнал/минимальный уровень шума.

21. Устройство по п.18, в котором модуль определения отношения сигнал/шум конфигурирован для определения отношения сигнал/взаимные помехи плюс шум.

22. Устройство по п.18, в котором процессор дополнительно конфигурирован для уменьшения числа выделенных поднесущих, если принятая мощность больше максимальной принятой мощности, число выделенных в текущий момент поднесущих больше одной, и отношение сигнал/шум меньше, чем предварительно определенное минимальное отношение сигнал/шум.

23. Устройство для определения распределения поднесущих в системе множественного доступа с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), содержащее средство для определения отношения сигнал/шум для выделенных поднесущих; средство для определения принятой мощности в приемнике; средство для определения числа выделенных в текущий момент поднесущих и средство для регулирования числа выделенных поднесущих, основываясь, по меньшей мере частично, на отношении сигнал/шум, общей принятой мощности и числе выделенных в текущий момент поднесущих.

24. Устройство по п,23, в котором средство для определения отношения сигнал/шум содержит средство для определения принятой мощности в полосе частот поднесущей; средство для определения оценки шума в полосе частот поднесущей в течение, по меньшей мере, одного периода времени, в котором поднесущая, соответствующая полосе частот поднесущей, является невыделенной; и средство для определения отношения принятой мощности в полосе частот поднесущей к оценке шума.

25. Устройство по п.24, в котором средство для определения оценки шума определяет оценку шума в течение, по меньшей мере, одного периода времени, в котором поднесущая является локально невыделенной.

26. Устройство по п.24, в котором средство для оценки шума определяет оценку шума в течение, по меньшей мере, одного периода времени, в котором поднесущая является невыделенной на уровне системы.

27. Устройство по п.23, в котором отношение сигнал/шум содержит отношение сигнал/минимальный уровень шума.

28. Устройство по п.23, в котором отношение сигнал/шум содержит отношение сигнал/взаимные помехи плюс шум.

29. Устройство по п.23, в котором отношение сигнал/шум содержит среднее отношение сигнал/шум по всем выделенным в текущий момент полосам частот поднесущих.

30. Устройство по п.23, в котором средство для регулирования содержит средство для увеличения числа выделенных в текущий момент поднесущих, если принятая мощность меньше минимальной принятой мощности, число выделенных в текущий момент поднесущих меньше, чем максимальное число поднесущих в канале, и отношение сигнал/шум больше, чем предварительно определенное максимальное отношение сигнал/шум.

31. Устройство по п.23, в котором средство для регулирования содержит средство для уменьшения числа выделенных в текущий момент поднесущих, если принятая мощность больше максимальной принятой мощности, число выделенных в текущий момент поднесущих больше одной, и отношение сигнал/шум меньше, чем предварительно определенное минимальное отношение сигнал/шум.