УСТРОЙСТВО И СПОСОБ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ АДАПТИВНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ КАЧЕСТВА КАНАЛА В БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ ПЕРЕДАЧИ НА НЕСКОЛЬКИХ НЕСУЩИХ Российский патент 2009 года по МПК H04B7/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к беспроводной связи и более конкретно к механизму предназначенному для обеспечения обратной связи качества канала в беспроводной сети передачи на нескольких несущих.

Уровень техники

Ортогональное частотное уплотнение (OFDM) является способом передачи на нескольких несущих, в котором пользователь передает на множестве ортогональных частот (или поднесущих или тональных сигналов). Ортогональные поднесущие (или тональные сигналы) отдельно модулируют и разделяют по частоте таким образом, чтобы они не влияли друг на друга. Это обеспечивает высокую спектральную эффективность и сопротивление многомаршрутным эффектам. Система множественного доступа с ортогональным частотным уплотнением (OFDMA) дает возможность назначать некоторые поднесущие разным пользователям, а не одному пользователю.

Пропускная способность беспроводной сети может быть улучшена с помощью применения обратной связи качества канала. Принимающие станции (например, абонентские станции) в беспроводной сети измеряют выбранные параметры принятого сигнала. Затем измеренные параметры и выборочно вычисленные величины, полученные из измеренных параметров, передают обратно в беспроводную сеть в стандартном сообщении, иногда называемом сообщением показателя качества канала (CQI). Затем сеть использует информацию CQI, чтобы оптимизировать сигнал, передаваемый по прямому каналу (или по нисходящей линии связи), таким образом улучшая прием в абонентских станциях. Подобные способы могут быть использованы абонентскими станциями, чтобы улучшить пропускную способность в обратном канале (или восходящей линии связи).

Множество способов обратной связи качества канала обычно используют в многоканальных беспроводных сетях, таких как сети OFDM и OFDMA. Однако многоканальные беспроводные сети обычно назначают поддиапазон, содержащий группу поднесущих (или тональных сигналов) каждой абонентской станции, и эти традиционные способы обратной связи качества канала обычно передают абсолютную величину показателя качества канала (CQI) для каждого поддиапазона. Передача абсолютной величины CQI для каждого поддиапазона требует чрезмерной величины непроизводительных затрат.

Вследствие этого имеется потребность в усовершенствованной системе передачи OFDM и OFDMA, которые минимизируют величину полосы частот, необходимую для того, чтобы обеспечить обратную связь качества канала.

Сущность изобретения

Техническая проблема

Настоящее изобретение предоставляет способ и устройство, предназначенные для передачи/приема информации о качестве канала в беспроводной системе связи, использующей множество несущих.

Настоящее изобретение также предоставляет способ и устройство, предназначенные для передачи/приема информации о качестве канала с уменьшенными непроизводительными затратами обратной связи в беспроводной системе связи, использующей множество несущих.

Техническое решение

Предоставлен передатчик, предназначенный для использования в беспроводной сети, выполненной с возможностью взаимодействия в соответствии с протоколом передачи на нескольких несущих, таким как OFDM и OFDMA, причем передатчик выполнен с возможностью определения уровня полного среднего сигнала по N поддиапазонам, причем каждый из N поддиапазонов включает в себя множество поднесущих, и определения уровня первого среднего сигнала в первом поддиапазоне из N поддиапазонов. В одном варианте осуществления передатчик содержит контроллер, предназначенный для генерирования сообщения обратной связи о показателе качества канала (CQI), содержащего первое поле данных, указывающее уровень полного среднего сигнала, и второе поле данных, указывающее уровень первого среднего сигнала; модуль передачи, предназначенный для передачи сообщения обратной связи CQI в беспроводную сеть. В другом варианте осуществления предоставлена базовая станция, предназначенная для использования в беспроводной сети, которая может взаимодействовать с множеством абонентских станций в соответствии с протоколом передачи на нескольких несущих. Базовая станция передает по нисходящей линии связи в множество абонентских станций с использованием N поддиапазонов, причем каждый из N поддиапазонов содержит множество поднесущих. Базовая станция выполнена с возможность приема из первой абонентской станции из множества абонентских станций сообщения обратной связи о показателе качества канала (CQI). Сообщение обратной связи CQI содержит первое поле данных, указывающее уровень полного среднего сигнала, определенный с помощью первой абонентской станции по N поддиапазонам, и второе поле данных, указывающее уровень первого среднего сигнала, определенный с помощью первой абонентской станции в первом поддиапазоне из N поддиапазонов. Базовая станция использует сообщение обратной связи CQI для назначения выбранных поддиапазонов из N поддиапазонов для передачи по нисходящей линии связи в первую абонентскую станцию.

Преимущественные эффекты

Настоящее изобретение уменьшает непроизводительные затраты обратной связи в беспроводной системе связи, использующей множество несущих, таким образом, чтобы информация о качестве канала могла быть эффективно передана/принята.

Краткое описание чертежей

Для более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ теперь будет сделана ссылка на следующее описание, взятое совместно с сопровождающими чертежами, на которых одинаковые ссылочные номера представляют одинаковые части:

фиг.1 иллюстрирует примерную беспроводную сеть, которая осуществляет способы адаптивной обратной связи качества канала в сети OFDM в соответствии с принципами настоящего изобретения;

фиг.2а - блок-схема высокого уровня традиционного передатчика OFDMA в соответствии с одним вариантом осуществления раскрытия;

фиг.2b - блок-схема высокого уровня традиционного передатчика OFDMA в соответствии с одним вариантом осуществления раскрытия;

фиг.3 иллюстрирует назначение ресурсов в соответствии с принципами настоящего раскрытия;

фиг.4 - блок-схема последовательности этапов способа, иллюстрирующая обратную связь информации CQI в соответствии с принципами настоящего раскрытия;

фиг.5 иллюстрирует обратную связь CQI в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего раскрытия;

фиг.6 иллюстрирует обратную связь CQI в соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего раскрытия;

фиг.7 иллюстрирует форматы обратной связи CQI в соответствии с принципами настоящего раскрытия; и

фиг.8 иллюстрирует выбор интенсивности обратной связи CQI на основании рабочей частоты несущей.

Наилучший режим для выполнения изобретения

Перед подробным описанием изобретения, приведенным ниже, может быть целесообразным привести определения определенных слов и фраз, используемых по всему этому патентному документу: понятия “заключать” и “содержать”, а также их производные означают включение без ограничения; понятие “или” является включающим, означающим “и/или”; фразы “связанный с” и “связанных с ним”, а также их производные могут означать “включать”, ”быть включенным в”, “взаимно соединенный с”, “содержаться”, ”содержаться в”, “соединяться с”, ”связываться с”, “быть на связи с”, “взаимодействовать с”, “перемежаться”, ”помещать рядом”, “быть вблизи к”, “быть связанным с”, “иметь”, “иметь свойство” или тому подобное; и понятие “контроллер” означает любое устройство, систему или ее часть, которая управляет, по меньшей мере, одной операцией, такое устройство может быть осуществлено в аппаратном обеспечении, программно-аппаратном обеспечении, программном обеспечении или некоторой комбинации, по меньшей мере, двух из них. Следует заметить, что функциональные возможности, связанные с любым конкретным контроллером, могут быть централизованы или распределены либо локально либо дистанционно. Определения определенных слов и фраз предоставлены по всему этому патентному документу, обычные специалисты в данной области техники поняли бы, что во многих, если не в большинстве случаев, такие определения применяются для предыдущих, а также будущих использований таких определенных слов и фраз.

Фиг.1-6, обсужденные ниже, и различные варианты осуществления, используемые для того, чтобы описать принципы настоящего изобретения в этом патентном документе, представлены только в качестве иллюстрации, и не должны быть истолкованы никоим образом, чтобы ограничить рамки объема раскрытия. Специалисты в данной области техники поймут, что принципы настоящего раскрытия могут быть осуществлены в любой подходящим образом устроенной системе связи.

Раскрыт способ обратной связи показателя качества канала (CQI), предназначенный для использования в сетях передачи на нескольких несущих. Принимающее устройство (например, абонентская станция) определяет среднее качество канала относительно всего диапазона частот, используемого сетью. Относительную разность между средним качеством канала относительно всего диапазона частот и средним качеством канала поддиапазона посылают обратно в передающее устройство (например, базовую станцию). Определяют уровни относительного показателя качества канала (RCQI), используемые для уменьшения непроизводительных затрат обратной связи, при передаче информации о качестве канала, и уровень RCQI подают обратно для каждого поддиапазона беспроводной сети.

Фиг.1 иллюстрирует примерную беспроводную сеть 100, которая осуществляет способы адаптивной обратной связи качества канала в примерной сети OFDMA (или OFDM) в соответствии с принципами настоящего раскрытия. В проиллюстрированном варианте осуществления беспроводная сеть 100 включает в себя базовую станцию (BS) 101, базовую станцию (BS) 102, базовую станцию (BS) 103 и другие подобные базовые станции (не изображены). Базовая станция 101 находится на связи с базовой станцией 102 и базовой станцией 103. Базовая станция 101 также находится на связи с Интернет 130 или подобной сетью на основе IP (не изображена).

Базовая станция 102 обеспечивает беспроводный широкополосный доступ (через базовую станцию 101) в Интернет 130 для множества абонентских станций в зоне 120 обслуживания базовой станции 102. Первое множество абонентских станций включает в себя абонентскую станцию 111, которая может быть расположена в малом бизнесе (SB), абонентскую станцию 112, которая может быть расположена на предприятии (E), абонентскую станцию 113, которая может быть расположена в “горячей точке” (HS) прогноза погоды, абонентскую станцию 114, которая может быть расположена в первом доме (R), абонентскую станцию 115, которая может быть расположена во втором доме (R) и абонентскую станцию 116, которая может быть подвижным устройством (М), таким как сотовый телефон, беспроводной портативный переносной компьютер, беспроводной PDA или тому подобное.

Базовая станция 103 обеспечивает беспроводный широкополосный доступ (через базовую станцию 101) в Интернет 130 для второго множества абонентских станций в зоне 125 обслуживания базовой станции 103. Второе множество абонентских станций включает в себя абонентскую станцию 115 и абонентскую станцию 116. В примерном варианте осуществления базовые станции 101-103 могут взаимодействовать друг с другом и с абонентскими станциями 111-116 с использованием способов OFDM или OFDMA.

Базовая станция может быть на связи либо с большим числом либо с меньшим числом базовых станций. Кроме того, несмотря на то, что на фиг.1, например, изображены только шесть абонентских станций, следует понимать, что беспроводная сеть может обеспечить беспроводный широкополосный доступ для дополнительных абонентских станций. Следует заметить, что абонентская станция 115 и абонентская станция 116 расположены на границах как зоны 120 обслуживания, так и зоны 125 обслуживания. Каждая базовая станция 115 и базовая станция 116 взаимодействует как с базовой станцией 102, так и с базовой станцией 103, и можно сказать работают в режиме передачи обслуживания, как известно специалистам в данной области техники.

Абонентские станции 111-116 могут осуществлять доступ к речи, данным, видео, проведению видеоконференций и/или другим широкополосным услугам через Интернет 130. В примерном варианте осуществления одна или более абонентских станций 111-116 могут быть связаны с точкой доступа (AP) (не изображена на фигурах) WLAN прогноза погоды. Абонентская станция 116 может быть любой из ряда подвижных устройств, включая портативный переносной компьютер с возможностью беспроводной связи, персональный ассистент данных, ноутбук, карманное устройство или другое устройство с возможностью беспроводной связи. Абонентские станции 114 и 115, например, могут быть персональным компьютером (РС) с возможностью беспроводной связи, портативным переносным компьютером, шлюзом или другим устройством.

Далее будет описана конфигурация передатчика и приемника в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг.2а и фиг.2b.

Фиг.2а в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения является схемой высокого уровня передатчика 200 множественного доступа с ортогональным частотным уплотнением (OFDMA). Фиг.2b в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения является схемой высокого уровня приемника 250 множественного доступа с ортогональным частотным уплотнением (OFDMA). Передатчик 200 OFDMA или приемник 250 OFDMA, или оба могут быть осуществлены в любой из базовых станций 101-103 беспроводной сети 100. Подобным образом передатчик 200 OFDMA или приемник 250 OFDMA, или оба могут быть осуществлены в любой из абонентских станций 111-116 беспроводной сети 100.

Передатчик 200 OFDMA содержит модулятор 205 квадратурной амплитудной модуляции (QAM), блок 210 последовательно-параллельного преобразования (P-to-S), блок 215 быстрого обратного преобразования Фурье (IFFT) размера N, блок 220 параллельно-последовательного преобразования (S-to-P), блок 225 добавления циклического префикса и преобразователь 230 с повышением частоты (UC). Приемник 250 OFDMA содержит преобразователь 255 с понижением частоты (DC), блок 260 удаления циклического префикса, блок 265 последовательно-параллельного преобразования (S-to-P), блок 270 быстрого преобразования Фурье (FFT) размера N, блок 275 параллельно-последовательного преобразования (P-to-S), демодулятор 280 квадратурной амплитудной модуляции (QAM) и блок 285 вычисления показателя качества канала (CQI).

По меньшей мере, некоторые из компонентов фиг.2а и фиг.2b могут быть осуществлены в программном обеспечении, в то время как другие компоненты могут быть осуществлены с помощью аппаратного обеспечения, доступного для конфигурирования или смеси программного обеспечении и аппаратного обеспечения, доступного для конфигурирования. В частности, следует заметить, что блоки FFT и блоки IFFT, описанные в этом документе раскрытия, могут быть осуществлены как алгоритмы программного обеспечения, доступные для конфигурирования, причем величина размера N может быть изменена в соответствии с осуществлением.

Кроме того, несмотря на то, что настоящее раскрытие адресовано варианту осуществления, который осуществляет быстрое преобразование Фурье и обратное быстрое преобразование Фурье, это является только в качестве иллюстрации и не должно быть истолковано таким образом, чтобы ограничивать рамки объема этого раскрытия. Будет понятно, что в альтернативном варианте осуществления раскрытия функции быстрого преобразования Фурье и функции обратного быстрого преобразования Фурье могу быть без труда заменены на функции дискретного преобразования Фурье (DFT) и функции обратного дискретного преобразования Фурье (IDFT) соответственно. Будет понятно, что для функций DFT и функций IDFT величина N может быть любым целым числом (т.е. 1, 2, 3, 4, и т.д.), в то время как для функций FFT и функций IFFT N может быть любым целым числом, которое является степенью двух (т.е. 1, 2, 4, 8, 16 и т.д.).

В передатчике 200 OFDMA модулятор 205 QAM принимает множество информационных бит и модулирует входные бит, чтобы создать последовательность символов модуляции частотной области, причем способ модуляции выбирают в соответствии с предварительно определенным способом модуляции, таким как QPSK, QAM, 16 QAM, 64 QAM. В выбранном сообщении управления обратной связью эти информационные биты могут включать в себя информацию о показателе качества канала (CQI), как описано в настоящем раскрытии. Таким образом, контроллер может быть соединен с модулятором (205) QAM преамбулы, который генерирует сообщение обратной связи CQI в соответствии с настоящим изобретением, описываемым ниже, из информации о качестве канала. Блок 210 параллельно-последовательного преобразования (S-to-P) преобразует (т.е. демультиплексирует) последовательные символы QAM в параллельные данные, чтобы создать N параллельных потоков символов, где N является размером IFFT/FFT, используемым в передатчике 200 и приемнике 250. Затем блок 215 IFFT выполняет операцию IFFT относительно N параллельных потоков символов, чтобы создать последовательный сигнал временной области. Затем блок 225 добавления циклического префикса вставляет циклический префикс в сигнал временной области.

Наконец, преобразователь 230 с повышением частоты модулирует (т.е. преобразует с повышением частоты) выходной сигнал блока 225 добавления циклического префикса в RF частоту для передачи через прямой канал или обратный канал в зависимости от того, осуществлен ли передатчик 200 OFDM в базовой станции или в абонентской станции. Сигнал из блока 225 добавления циклического префикса также может быть отфильтрован в основной полосе частот до преобразования в RF частоту. Сигнал временной области, передаваемый с помощью передатчика 200 OFDMA, содержит множество перекрывающихся синусоидальных сигналов, соответствующих передаваемым символам данных.

В приемнике 250 OFDMA входящий RF сигнал принимают из прямого канала или обратного канала в зависимости от того, осуществлен ли приемник 250 OFDM в базовой станции или в абонентской станции. Приемник 250 OFDMA инвертирует операции, выполняемые в передатчике 200 OFDMA. Преобразователь 255 с понижением частоты преобразует с понижением частоты принятый сигнал в частоту основной полосы частот и блок 260 удаления циклического префикса удаляет циклический префикс, чтобы создать последовательный сигнал основной полосы частот временной области. Блок 265 последовательно-параллельного преобразования преобразует сигнал основной полосы частот временной области в параллельные сигналы временной области. Затем блок 270 FFT размера N выполняет алгоритм FFT, чтобы создать N параллельных сигналов частотной области. Блок 275 параллельно-последовательного преобразования преобразует параллельные сигналы частотной области в последовательность символов данных QAM. Затем демодулятор QAM демодулирует символы QAM, чтобы восстановить первоначальный поток входных данных.

В примерном варианте осуществления на фиг.2b блок 285 вычисления показателя качества канала (CQI) измеряет сигнал на выходе блока 270 FFT размера N, чтобы определить один или более параметров качества канала в соответствии с выбранным алгоритмом обратной связи качества канала в соответствии с настоящим изобретением, например с помощью приема сообщения обратной связи CQI из абонентской станции. Однако в альтернативных вариантах осуществления блок 285 вычисления показателя качества канала (CQI) может измерять принятый сигнал в других точках маршрута приема, например на выходе блока 260 удаления циклического префикса.

В соответствии с принципами настоящего раскрытия блок 285 вычисления CQI может определять среднее качество канала по всем поднесущим на выходе блока 270 FFT размера N (т.е. весь диапазон частот несущей, используемой сетью 100). Блок 285 вычисления CQI также определяет относительную разность между средним качеством канала и средним качеством канала поддиапазона в каждом поддиапазоне. Затем эту информацию о CQI (как изображено на фиг.2а) посылают обратно в передающее устройство с использованием уровней показателя относительного качества канала (RCQI), как описано в настоящем раскрытии. Кроме того, для того чтобы назначить выбранный поддиапазон среди N поддиапазонов для передачи сигнала нисходящей линии связи в абонентскую станцию, настоящее изобретение снабжают контроллером, соединенным с устройством вычисления CQI таким образом, чтобы могло быть использовано сообщение обратной связи CQI настоящего изобретения.

Фиг.3 иллюстрирует распределение поднесущих в схеме планирования в частотной области в беспроводной сети 100 OFDMA в соответствии с принципами настоящего раскрытия. В этом примере все из 512 поднесущих (или тональных сигналов) OFDM разделены на 8 групп (или поддиапазонов) из 64 смежных поднесущих (SC) каждый. В качестве примера первый поддиапазон SB1 содержит подканалы SC1-SC64, второй поддиапазон, SB2 содержит поднесущие SC65-SC128 и т.д. Восьмой (последний) поддиапазон SB8 содержит поднесущие SC449-SC512.

Данной абонентской станции (например, SS 116 или SS 115) может быть назначен один или более из этих поддиапазонов. На фиг.3 восемь поддиапазонов SB1-SB8 назначены в соответствии с замиранием сигнала канала в приемнике для случая двух абонентских станций SS 115 или SS 116. Принятые сигналы в SS 116 и SS 115 испытывают избирательное замирание по частоте из-за эффектов многолучевого распространения. Кривая 330а представляет ровную характеристику замирания. Кривая 310а из пунктирной линии представляет избирательное замирание по частоте сигнала нисходящей линии связи из BS 102, видимого с помощью приемника SS 116. Кривая 320а из непрерывной линии представляет избирательное замирание по частоте сигнала нисходящей линии связи из BS 102, видимого с помощью приемника SS 115.

В соответствии с принципами настоящего раскрытия SS 115 и SS 116 измеряют один или более параметров принятых сигналов нисходящей линии связи и сообщают о данных показателя качества канала (CQI) обратно в BS 102. BS 102 использует эту информацию обратной связи качества канала, чтобы планировать SS 115 и SS 116, чтобы принимать в определенном поддиапазоне. В примере на фиг.3 SS 116 планируют в поддиапазонах SB1, SB2, SB6, SB7 и SB8, причем качество канала для SS 116 лучше, чем качество канала для SS 115. SS 115 планируют в поддиапазонах SB3, SB4 и SB5, причем SS 115 имеет относительно более высокую принятую мощность. Таким образом, относительное замирание в каждой абонентской станции используют, чтобы определить назначение 350 поддиапазона около нижней части фиг.3. С помощью планирования абонентских станций в поддиапазонах с относительно более высоким качеством канала могут быть значительно улучшены SINR абонентских станций и общая пропускная способность системы.

Фиг.4 изображает блок-схему 400 последовательности этапов, которая иллюстрирует обратную связь информации CQI в соответствии с принципами раскрытия. Сначала блок 285 (например, в SS 115) вычисления CQI вычисляет величину общего среднего показателя качества канала (CQI) для всей полосы частот, занятой 512 поднесущими на фиг.3 (этап 410 процесса). Затем блок 285 вычисления CQI вычисляет средний CQI для каждого из поддиапазонов SB1-SB8 (этап 420 процесса). Затем блок 285 вычисления CQI определяет относительную разность между величиной общего среднего CQI и величиной среднего CQI каждого отдельного поддиапазона (этап 430 процесса). Затем блок 285 вычисления CQI (или эквивалентный функциональный блок в SS 115) создает сообщение CQI на основании общего среднего CQI и относительного CQI поддиапазона (RSCQI) (этап 440 процесса). Наконец, SS 115 передает сообщение CQI в BS 102.

Следует заметить, что не строго обязательно вычислять величину общего среднего CQI на основании всей полосы частот, занятой всеми поднесущими. В альтернативных вариантах осуществления величина общего среднего CQI может быть основана на представительном подмножестве поднесущих. Например, величина общего среднего CQI может быть определена из поднесущих в поддиапазонах с SB2 по SB7, в то время как поднесущие в поддиапазонах SB1 и SB8 не используют, чтобы определять величину общего среднего CQI. В другом примере величина общего среднего CQI может быть вычислена с использованием только четных пронумерованных поднесущих (или только нечетных пронумерованных поднесущих) из всех поддиапазонов или меньше, чем из всех поддиапазонов. Эти альтернативные способы требуют меньшей мощности обработки, но могут обеспечивать оценки меньшей точности для величины общего среднего CQI.

Подобным образом не строго обязательно вычислять величину среднего CQI в конкретном поддиапазоне с использованием всех поднесущих в поддиапазоне. В альтернативных вариантах осуществления величина среднего CQI в поддиапазоне может быть основана на представительном подмножестве поднесущих в этом поддиапазоне. Например, величина относительного CQI для поддиапазона SB1 может быть определена только из нечетных поднесущих или только четных поднесущих в поддиапазоне SB1. В другом примере величина относительного CQI для поддиапазона SB1, например, может быть определена из 32 случайно выбранных поднесущих из 64 поднесущих в поддиапазоне SB1.

Фиг.5 иллюстрирует обратную связь CQI в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего раскрытия. На фиг.5 уровень принятого сигнала для SS 115 изображен по всем 512 поднесущим с SB1 по SB8. Три относительных уровня сигнала изображены с помощью горизонтальных сплошных линий. Средняя линия представляет уровень общего среднего сигнала, а именно х децибел, по всему спектру. Нижняя линия представляет уровень мощности, который на 3 децибела ниже общего среднего, а именно (х-3) децибел. Верхняя линия представляет уровень мощности, который на 3 децибела выше общего среднего, а именно (х+3) децибел. Линия (х-3) децибел, линия х децибел и линия (х+3) децибел определяют четыре области, которые представляют уровни показателя относительного качества канала (RCQI).

Первый уровень RCQI (RCQI=0) является областью ниже линии (х-3) децибел. Второй уровень RCQI (RCQI=1) является областью между линией (х-3) децибел и линией х децибел. Третий уровень RCQI (RCQI=2) является областью между линией (х+3) децибел и линией х децибел. Четвертый уровень RCQI (RCQI=3) является областью выше линии (х+3) децибел.

В примере фиг.5 пунктирные линии 501-508 представляют уровень среднего CQI в каждом из поддиапазонов SB1-SB8 соответственно. Местоположение каждой из пунктирных линий 501-508 в четырех областях, определенных с помощью уровней 0, 1, 2 и 3 RCQI, определяет величину RCQI для соответствующего поддиапазона. На фиг.5 величины RCQI 0, 1, 3, 3, 2, 1 и 0 соответственно подают обратно в BS 102 как показатели качества канала для поддиапазонов SB1-SB8 соответственно.

Таблица 1 иллюстрирует пример выбранных частей сообщения обратной связи CQI в соответствии с принципами настоящего раскрытия.

Таблица 1 Величина Число бит Общий средний CQI В0 SB1 CQI В1 SB2 CQI В2 SB3 CQI В3 … … SBn CQI Вn

Сообщение CQI использует В0 бит, чтобы квантовать и указывать средний CQI по всей полосе частот. Сообщение CQI использует В1, В2, Вn бит соответственно, чтобы указывать средний CQI для поддиапазонов с SB1 по SBn соответственно. Таким образом, непроизводительные затраты обратной связи CQI равны сумме (В0 + В1+,…,+ Вn) бит.

Примерное сообщение обратной связи CQI для фиг.5 изображено в таблице 2.

Таблица 2 Средний SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 1011 00 01 11 11 10 01 00 00

Общий средний CQI по всему спектру указан с помощью четырех (4) бит (В0=4), которые могут представлять до 16 разных уровней CQI. Например, эти 16 уровней могут указывать CQI с приращением 1 децибел для диапазона от 0 децибел до 15 децибел. Относительный CQI для каждого из поддиапазонов SB1-SB8 указан с использованием двух (2) бит. С помощью 2 бит могут быть указаны 4 уровня RCQI. В этом примере общий средний CQI равен 11 децибел (1011).

В альтернативном варианте осуществления раскрытия вычисляют действительное отношение сигнала к шуму (SNR) и подают обратно в передатчик вместо CQI. Действительное SNR может быть вычислено на основании формулы пропускной способности канала. Во-первых, вычисляют среднюю пропускную способность канала с использованием формулы пропускной способности Шеннона:

где К - общее число поднесущих, использованных для вычисления действительного SNR, а k - индекс поднесущей. Затем может быть вычислено действительное SNR, как указано ниже:

Фиг.6 иллюстрирует обратную связь CQI в соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего раскрытия. На фиг.6 неодинаковые уровни квантования используют, чтобы квантовать уровни RCQI поддиапазона. Уровень общего среднего сигнала по всему диапазону допускают равным 0 децибел для удобства. Уровни среднего сигнала в поддиапазоне в поддиапазонах SB1-SB8 указаны с помощью пунктирных линий 601-608 соответственно. Обычно абонентскую станцию планируют в поддиапазоны с более высоким CQI, чтобы максимизировать отношение принятого сигнала к помехам и шуму (SINR). Вследствие этого важно точным способом отличать обновленные варианты относительно среднего. Мало вероятно, что базовую станцию назначают в поддиапазон, который находится в области ниже замирания. Вследствие этого область ниже замирания может быть квантована с помощью меньшей степени разбиения.

В примере фиг.6 каждая область выше замирания относительно средних 0 децибел отличается одним из трех уровней RCQI: 1, 2 и 3. RCQI, равный 1, указывает область между 0 децибелами и 2 децибелами. RCQI, равный 2, указывает область между 2 децибелами и 4 децибелами. RCQI, равный 3, указывает область выше 4 децибел. Однако область ниже замирания отличается только одним уровнем RCQI: 0. Четыре уровня RCQI могут быть указаны с помощью двух двоичных разрядов, давая в результате непроизводительные затраты 16 битов для случая восьми (8) поддиапазонов. Кроме того, 4 бита могут быть использованы, чтобы квантовать общий средний CQI по всей полосе частот. Вследствие этого полные непроизводительные затраты в этом случае равны 20 битам. В примере фиг.6 только три поддиапазона, а именно SB3, SB4 и SB5 находятся выше среднего CQI. Эти три поддиапазона SB3, SB4 и SB5 указаны с помощью уровней RCQI, равных 2, 3 и 1 соответственно. Все другие поддиапазоны находятся ниже 0 децибел и обозначены с помощью уровня 0 RCQI.

Кроме того, не является требованием, чтобы размер шага квантования был одинаковым. Например, на фиг.6 размер шага для уровней 1 и 2 RCQI является одинаковым, равным 2 децибела. Однако в альтернативном варианте осуществления RCQI уровня 1 может указывать область между 0 децибелами и 2 децибелами, в то время как RCQI уровня 2 может указывать область между 2 децибелами и 6 децибелами. Таким образом, размер шага равен 2 децибелам для уровня 1 RCQI и 4 децибелам для уровня 2 RCQI.

В другом варианте осуществления раскрытия величины относительного CQI для поддиапазонов вычисляют относительно среднего CQI во времени и по частоте. Тогда эта величина среднего CQI представляет величину долгосрочного CQI из-за потерь маршрута и теневого замирания. С помощью усреднения во времени и по частоте уравновешивают эффект Доплера из-за замирания. В таком варианте осуществления общий средний CQI может быть подан обратно со сравнительно низкой частотой. Это благодаря тому факту, что коэффициент усиления канала из-за потери маршрута и теневого замирания изменяется очень медленно как функция времени. Однако мгновенный CQI поддиапазона может быть вычислен относительно долгосрочного среднего CQI и подан обратно более часто.

В одном варианте осуществления настоящего раскрытия разные форматы обратной связи CQI могут быть выбраны на основании типа канала (или характеристик канала). Тип канала может быть оценен с использованием контрольной преамбулы или пилот-сигнала, передаваемого из BS 102. Тип канала включает в себя, в частности, степень множества маршрутов или избирательность по частоте в канале. В случае канала с одним маршрутом и ровным замиранием только одну величину RCQI подают обратно в данное время из-за отсутствия избирательности по частоте в канале. Вследствие этого формат CQI содержит одну величину RCQI, которая применяется ко всем поддиапазонам в частотной области. С другой стороны, в канале с множеством маршрутов, избирательным по частоте, разные поддиапазоны видят разное замирание. Вследствие этого формат RCQI может включать в себя величины RCQI поддиапазона, как описано выше. После оценки типа канала определяют формат CQI и величину CQI подают обратно в базовую станцию на основании выбранного формата CQI.

Фиг.7 иллюстрирует множество форматов обратной связи CQI в соответствии с принципами настоящего раскрытия. В качестве примера в типе канала с ровным замиранием используют формат А, чтобы передать одну величину CQI в BS 102. В типе канала с небольшим замиранием с избирательностью по частоте используют формат В, чтобы передать две величины RCQI в BS 102. В типе канала с умеренным замиранием с избирательностью по частоте используют формат С, чтобы передать четыре величины RCQI в BS 102. Наконец, в типе канала с сильным замиранием с избирательностью по частоте используют формат D, чтобы передать восемь величин RCQI в BS 102.

В беспроводной мобильной системе наблюдают смещение Доплера из-за относительной мобильности между передатчиком и приемником. В сотовой системе базовые станции находятся в фиксированных местоположениях. Вследствие этого смещение Доплера происходит из-за мобильности абонентской станции. Смещение Доплера является функцией скорости абонентской станции и частоты несущей и записывается как D = fv/C, где С - скорость света, f - частота несущей, а v - скорость абонентской станции.

Качество канала изменяется быстрее как функция времени для высокой частоты Доплера относительно низкой частоты Доплера. Подобным образом качество канала изменяется быстрее как функция времени на высокой частоте несущей для одной и той же скорости абонентской станции. Для того чтобы получить точные оценки канала для планирования, интенсивность обратной связи CQI может быть выше для более высокой частоты несущей. Таким образом, интенсивность обратной связи CQI может быть выбрана адаптивно на основании рабочей частоты.

Фиг.8 изображает блок-схему 800 последовательности этапов, которая иллюстрирует выбор интенсивности обратной связи CQI на основании рабочей частоты несущей в соответствии с принципами настоящего раскрытия. Беспроводные системы могут быть использованы при множестве частот несущих. Это влияет на интенсивность обратной связи CQI. В качестве примера, чтобы получить одну и ту же производительность, интенсивность обратной связи CQI может быть в четыре (4) раза больше в беспроводной сети 3,6 ГГц, чем в беспроводной сети 900 МГц.

На фиг.8 сначала определяют частоту несущей беспроводной сети (этап 810 процесса). Затем определяют, равна ли частота несущей 900 МГц (этап 820 процесса). Если да, основную базовую интенсивность обратной связи устанавливают в R обновлений в секунду для 900 МГц (этап 830 процесса). Если нет, вычисляют отношение К между фактической рабочей частотой f и опорной частотой 900 МГц (этап 840 процесса). Затем выбирают коэффициент обратной связи CQI как KR обновлений в секунду (этап 850 процесса).

Настоящее изобретение уменьшает непроизводительные затраты обратной связи в беспроводной системе связи, использующей множество несущих, таким образом, чтобы можно было эффективно передавать/принимать информацию о качестве канала.

Несмотря на то, что настоящее раскрытие описано с помощью примерного варианта осуществления, различные изменения и модификации могут быть предложены специалисту в данной области техники. Предполагается, что настоящее раскрытие заключает в себе такие изменения и модификации, которые находятся в рамках объема прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к беспроводной связи и может использоваться для обеспечения обратной связи с указанием качества канала в беспроводной сети передачи на нескольких несущих частотах. Достигаемый технический результат - эффективная передача/прием информации о качестве канала. Передатчик выполнен с возможнстью определения уровня полного среднего сигнала по N поддиапазонам, который включает в себя множество поднесущих, и определения уровня первого среднего сигнала в первом поддиапазоне, содержит контроллер, который предназначен для генерирования сообщения обратной связи о показателе качества канала, содержащего первое поле данных, указывающее уровень полного среднего сигнала, и второе поле данных, указывающее уровень первого среднего сигнала, модуль передачи, предназначенный для передачи сообщения обратной связи в беспроводную сеть. 6 н. и 40 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл.

1. Передатчик, предназначенный для использования в беспроводной сети, выполненной с возможностью взаимодействия в соответствии с протоколом передачи на нескольких несущих, причем передатчик выполнен с возможностью определения уровня полного среднего сигнала по N поддиапазонам, причем каждый из N поддиапазонов включает в себя множество поднесущих, и определения уровня первого среднего сигнала в первом поддиапазоне из N поддиапазонов, содержащий
контроллер, предназначенный для генерирования сообщения обратной связи о показателе качества канала (CQI), содержащего первое поле данных, указывающее уровень полного среднего сигнала, и второе поле данных, указывающее уровень первого среднего сигнала;
модуль передачи, предназначенный для передачи сообщения обратной связи CQI в беспроводную сеть.

2. Передатчик по п.1, в котором первое поле данных указывает уровень полного среднего сигнала как абсолютную величину.

3. Передатчик по п.2, в котором второе поле данных указывает уровень первого среднего сигнала относительно уровня полного среднего сигнала.

4. Передатчик по п.1, в котором контроллер определяет уровень полного среднего сигнала по N поддиапазонам на основании всех поднесущих в N поддиапазонах.

5. Передатчик по п.1, в котором контроллер определяет уровень полного среднего сигнала на основании меньше чем всех поднесущих.

6. Передатчик по п.1, в котором контроллер определяет уровень полного среднего сигнала по N поддиапазонам на основании подмножества всех поднесущих в N поддиапазонах.

7. Передатчик по п.1, в котором контроллер определяет уровень первого среднего сигнала в первом поддиапазоне на основании всех поднесущих в первом поддиапазоне.

8. Передатчик по п.1, в котором контроллер определяет уровень первого среднего сигнала в первом поддиапазоне на основании подмножества всех поднесущих в первом поддиапазоне.

9. Передатчик по п.1, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью определения уровня второго среднего сигнала во втором поддиапазоне из N поддиапазонов и, в котором сообщение обратной связи CQI дополнительно содержит третье поле данных, указывающее уровень второго среднего сигнала.

10. Передатчик по п.9, в котором третье поле данных указывает уровень второго среднего сигнала относительно уровня полного среднего сигнала.

11. Передатчик по п.10, в котором уровень первого и второго среднего сигнала соответственно квантуют с помощью отличного друг от друга размера шага.

12. Передатчик, предназначенный для передачи информации о качестве канала в беспроводной сети, выполненной с возможностью взаимодействия в соответствии с протоколом передачи на нескольких несущих, содержащий контроллер, предназначенный для оценки типа канала с использованием сигнала, принятого из беспроводной сети, и генерирования сообщения обратной связи, включающего в себя информацию о качестве канала, имеющую разный формат в соответствии с оцененным типом канала; модуль передачи, предназначенный для передачи сообщения обратной связи в беспроводную сеть.

13. Передатчик по п.12, в котором тип канала содержит избирательность по частоте в канале.

14. Передатчик по п.12, в котором число поддиапазонов относительно показателя полного среднего качества канала (CQI) пропорционально степени замирания канала с избирательностью по частоте, причем информация о качестве канала содержит показатель качества канала (CQI) для каждого из поддиапазонов.

15. Способ передачи, предназначенный для использования в беспроводной сети, выполненной с возможностью взаимодействия в соответствии с протоколом передачи на нескольких несущих, причем способ передачи предназначен для определения уровня полного среднего сигнала по N поддиапазонам, причем каждый из N поддиапазонов включает в себя множество поднесущих, и определения уровня первого среднего сигнала в первом поддиапазоне из N поддиапазонов, содержащий этапы, на которых генерируют сообщение обратной связи о показателе качества канала (CQI), содержащее первое поле данных, указывающее уровень полного среднего сигнала, и второе поле данных, указывающее уровень первого среднего сигнала; передают сообщение обратной связи CQI в беспроводную сеть.

16. Способ передачи по п.15, в котором первое поле данных указывает уровень полного среднего сигнала как абсолютную величину.

17. Способ передачи по п.15, в котором второе поле данных указывает уровень первого среднего сигнала относительно уровня полного среднего сигнала.

18. Способ передачи по п.15, в котором уровень полного среднего сигнала определяют по N поддиапазонам на основании всех поднесущих в N поддиапазонах.

19. Способ передачи по п.15, в котором уровень полного среднего сигнала определяют с использованием меньше чем всех поднесущих.

20. Способ передачи по п.15, в котором уровень полного среднего сигнала определяют по N поддиапазонам на основании подмножества всех поднесущих в N поддиапазонах.

21. Способ передачи по п.15, в котором уровень первого среднего сигнала в первом поддиапазоне определяют на основании всех поднесущих в первом поддиапазоне.

22. Способ передачи по п.15, в котором уровень первого среднего сигнала в первом поддиапазоне определяют на основании подмножества всех поднесущих в первом поддиапазоне.

23. Способ передачи по п.15, дополнительно содержащий этап, на котором определяют уровень второго среднего сигнала во втором поддиапазоне из N поддиапазонов и, в котором сообщение обратной связи CQI дополнительно содержит третье поле данных, указывающее уровень второго среднего сигнала.

24. Способ передачи по п.23, в котором третье поле данных указывает уровень второго среднего сигнала относительно уровня полного среднего сигнала.

25. Способ передачи по п.24, в котором уровень первого и второго среднего сигнала соответственно квантуют с помощью отличного друг от друга размера шага.

26. Способ передачи, предназначенный для передачи информации о качестве канала в беспроводной сети, выполненной с возможностью взаимодействия в соответствии с протоколом передачи на нескольких несущих, содержащий этапы, на которых оценивают тип канала с использованием сигнала, принятого из беспроводной сети, и генерируют сообщение обратной связи, включающее в себя информацию о качестве канала, имеющую разный формат в соответствии с оцененным типом канала; передают сообщение обратной связи в беспроводную сеть.

27. Способ передачи по п.26, в котором тип канала содержит избирательность по частоте в канале.

28. Способ передачи по п.26, в котором число поддиапазонов относительно показателя полного среднего качества канала (CQI) пропорционально степени замирания канала с избирательностью по частоте, причем информация о качестве канала содержит показатель качества канала (CQI) для каждого из поддиапазонов.

29. Базовая станция, предназначенная для использования в беспроводной сети, выполненная с возможностью взаимодействия с множеством абонентских станций в соответствии с протоколом передачи на нескольких несущих, причем базовая станция передает по нисходящей линии связи в множество абонентских станций с использованием N поддиапазонов, причем каждый из N поддиапазонов содержит множество поднесущих, и при этом базовая станция выполнена с возможностью приема из первой абонентской станции из множества абонентских станций сообщения обратной связи о показателе качества канала (CQI), причем сообщение обратной связи CQI содержит первое поле данных, указывающее уровень полного среднего сигнала, определенный с помощью первой абонентской станции по N поддиапазонам, и второе поле данных, указывающее уровень первого среднего сигнала, определенный с помощью первой абонентской станции в первом поддиапазоне из N поддиапазонов, и при этом базовая станция использует сообщение обратной связи CQI для назначения выбранных поддиапазонов из N поддиапазонов для передачи по нисходящей линии связи в первую абонентскую станцию.

30. Базовая станция по п.29, в которой первое поле данных указывает уровень полного среднего сигнала как абсолютную величину.

31. Базовая станция по п.30, в которой второе поле данных указывает уровень первого среднего сигнала относительно уровня полного среднего сигнала.

32. Базовая станция по п.29, в которой первая абонентская станция определяет уровень полного среднего сигнала по N поддиапазонам на основании всех поднесущих в N поддиапазонах.

33. Базовая станция по п.29, в которой первая абонентская станция определяет уровень полного среднего сигнала по N поддиапазонам на основании подмножества всех поднесущих в N поддиапазонах.

34. Базовая станция по п.29, в которой первая абонентская станция определяет уровень первого среднего сигнала в первом поддиапазоне на основании всех поднесущих в первом поддиапазоне.

35. Базовая станция по п.29, в которой первая абонентская станция определяет уровень первого среднего сигнала в первом поддиапазоне на основании подмножества всех поднесущих в первом поддиапазоне.

36. Базовая станция по п.29, в которой сообщение обратной связи CQI дополнительно содержит третье поле данных, указывающее уровень второго среднего сигнала.

37. Базовая станция по п.29, в которой третье поле данных указывает уровень второго среднего сигнала относительно уровня полного среднего сигнала.

38. Базовая станция по п.37, в которой уровень первого и второго среднего сигнала соответственно квантуют с помощью отличного друг от друга размера шага.

39. Способ назначения выбранных поддиапазонов из N поддиапазонов в нисходящей линии связи, предназначенный для использования в базовой станции, выполненной с возможностью взаимодействия с множеством абонентских станций в соответствии с протоколом передачи на нескольких несущих, причем базовая станция передает по нисходящей линии связи в множество абонентских станций с использованием N поддиапазонов, причем каждый из N поддиапазонов содержит множество поднесущих, содержащий этапы, на которых принимают сообщение обратной связи о показателе качества канала (CQI) из первой абонентской станции из множества абонентских станций; идентифицируют в сообщении обратной связи CQI первое поле данных, указывающее уровень полного среднего сигнала, определенный с помощью первой абонентской станции по N поддиапазонам; идентифицируют в сообщении обратной связи CQI второе поле данных, указывающее уровень первого среднего сигнала, определенный с помощью первой абонентской станции в первом поддиапазоне из N поддиапазонов; и используют уровень полного среднего сигнала и уровень первого среднего сигнала для назначения, по меньшей мере, одного из N поддиапазонов для передачи по нисходящей линии связи в первую абонентскую станцию.

40. Способ по п.39, в котором первое поле данных указывает уровень полного среднего сигнала как абсолютную величину.

41. Способ по п.39, в котором второе поле данных указывает уровень первого среднего сигнала относительно уровня полного среднего сигнала.

42. Способ по п.39, в котором первая абонентская станция определяет уровень полного среднего сигнала по N поддиапазонам на основании всех поднесущих в N поддиапазонах.

43. Способ по п.39, в котором первая абонентская станция определяет уровень полного среднего сигнала по N поддиапазонам на основании подмножества всех поднесущих в N поддиапазонах.

44. Способ по п.39, в котором первая абонентская станция определяет уровень первого среднего сигнала в первом поддиапазоне на основании всех поднесущих в первом поддиапазоне.

45. Способ по п.39, в котором первая абонентская станция определяет уровень первого среднего сигнала в первом поддиапазоне на основании подмножества всех поднесущих в первом поддиапазоне.

46. Способ по п.39, дополнительно содержащий этап, на котором идентифицируют в сообщении обратной связи CQI третье поле данных, указывающее уровень второго среднего сигнала, определенный с помощью первой абонентской станции во втором поддиапазоне из N поддиапазонов.