СПОСОБ АДАПТИВНОГО МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ ДАННЫХ В OFDMA-СИСТЕМЕ И ПЕРЕДАЮЩЕЕ/ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕГО Российский патент 2009 года по МПК H04L12/56 H04B7/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в общем, относится к системе связи, использующей схему множественного доступа. Более конкретно настоящее изобретение относится к способу и устройству передачи/приема для выбора оптимальной схемы мультиплексирования согласно условиям передачи данных и передачи данных с помощью выбранной схемы мультиплексирования, чтобы повысить эффективность приема данных, передаваемых в системе, которая передает/принимает данные с помощью схемы множественного доступа на основе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM).

Уровень техники

В последнее время в области техники систем беспроводной связи проводятся активные исследования по мультиплексированию с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), которое полезно для высокоскоростной передачи данных по беспроводным каналам. OFDM - схема передачи данных с помощью множества несущих - является разновидностью модуляции с множеством несущих, которая преобразует поток последовательных входных символов в параллельные символы и модулирует каждый из символов с помощью множества ортогональных поднесущих, таких как каналы поднесущих, до передачи.

Фиг.1 - это блок-схема, иллюстрирующая структуру передающего устройства для общей OFDM-системы.

Как показано на фиг.1, передающее устройство для общей OFDM-системы включает в себя канальный кодер 101, модулятор 102, преобразователь 103 из последовательной формы в параллельную (S/P), блок 104 обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT), преобразователь 105 из параллельной формы в последовательную (P/S) и блок 106 вставки цикличного префикса (CP).

Канальный кодер 101 выполняет канальное кодирование входного потока информационных битов. Как правило, сверточный кодер, турбо-кодер или кодер с разреженным контролем четности (LDPC) используются в качестве канального кодера 101.

Модулятор 102 выполняет квадратурную (четверичную) фазовую манипуляцию (QPSK), восьмеричную фазовую манипуляцию (PSK) или 16-ричную квадратурную амплитудную модуляцию (QAM) для выхода канального кодера 101. Хотя не проиллюстрировано на фиг. 1, специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что блок согласования скоростей для выполнения функций повторения и перфорирования может быть добавлен между элементами 101 и 102.

S/P-преобразователь 103 имеет функцию преобразования сигнала, выводимого из модулятора 102, в параллельный сигнал. IFFT-блок 104 выполняет IFFT-вычисление для вывода S/P-преобразователя 103.

P/S-преобразователь 105 преобразует вывод IFFT-блока 104 обратно в последовательный сигнал. Блок 106 вставки CP имеет функцию присоединения цикличного префикса (CP) к выходному сигналу P/S-преобразователя 105.

Существует модифицированная схема OFDM-мультиплексирования, в которой передающее устройство выполняет преобразование Адамара над символами модуляции в частотной области до передачи. Эта схема, в общем, называется мультиплексированием в кодовой области с множеством несущих (MC-CDM) или ортогональным частотным мультиплексированием в кодовой области (OFCDM).

Фиг.2 - это блок-схема, иллюстрирующая структуру общего передающего устройства в OFDM с унитарным предварительным кодированием.

Как показано на фиг.2, общее передающее устройство в OFDM с унитарным предварительным кодированием включает в себя канальный кодер 201, модулятор 202, унитарный предварительный кодер 203, S/P-преобразователь 204, блок 205 обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT), P/S-преобразователь 206 и блок 207 вставки CP.

Канальный кодер 201 выполняет канальное кодирование входного потока информационных битов. Как правило, сверточный кодер, турбо-кодер или LDPC-кодер используются в качестве канального кодера 201.

Модулятор 202 выполняет QPSK, 8PSK или 16QAM для выхода канального кодера 201. Хотя это не проиллюстрировано на фиг.2, специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что блок согласования скоростей для выполнения функций повторения и перфорирования может быть добавлен между элементами 201 и 202.

Унитарный предварительный кодер 203 является стандартным унитарным предварительным кодером, и различные примеры унитарного предварительного кодирования описываются далее со ссылками на фиг.3A-3C.

S/P-преобразователь 204 имеет функцию преобразования вывода модулятора 202 в параллельный сигнал. IFFT-блок 205 выполняет IFFT-вычисление для вывода S/P-преобразователя 204.

P/S-преобразователь 206 преобразует вывод IFFT-блока 205 обратно в последовательный сигнал. Блок 207 вставки CP имеет функцию присоединения цикличного префикса (CP) к выходному сигналу P/S-преобразователя 206.

Фиг.3A-3C - это схемы, иллюстрирующие несколько примеров унитарного предварительного кодера по фиг.2. Фиг.3A - это схема, иллюстрирующая унитарный предварительный кодер, в котором используется преобразование Адамара.

Как показано на фиг.3A, унитарный предварительный кодер включает в себя демультиплексор символов (DEMUX) 311 и блок 312 наложения функции Уолша и сумматор 313 Уолша.

Демультиплексор 311 символов преобразует последовательный сигнал, выводимый из модулятора 202 по фиг.2, в параллельный сигнал. Блок 312 наложения функции Уолша выполняет процесс наложения Уолша или кодирования с расширением спектра символов модуляции, выводимых из демультиплексора 311 символов, посредством кода Уолша с заранее определенной длиной. Сумматор 313 Уолша выполняет процесс суммирования выводов (т.е. выводов, закодированных с расширением спектра посредством каждой функции Уолша) блока 312 наложения функции Уолша.

Фиг.3B - это схема, иллюстрирующая унитарный предварительный кодер, в котором используется быстрое преобразование Фурье (FFT).

Как показано на фиг.3B, унитарный предварительный кодер включает в себя демультиплексор 321 символов, FFT-блок 322 и P/S-преобразователь 323.

Демультиплексор 321 символов преобразует последовательный сигнал, выводимый из модулятора 202 по фиг.2, в параллельный сигнал. FFT-блок 322 выполняет FFT-преобразование для вывода демультиплексора 321 символов. P/S-преобразователь 323 преобразует параллельный сигнал, выводимый из FFT-блока 322, в последовательный сигнал.

Фиг.3C - это схема, иллюстрирующая унитарный предварительный кодер, в котором используется быстрый перескок частоты (FFH).

Ссылаясь на фиг.3C, унитарный предварительный кодер включает в себя демультиплексор 331 символов, линейный FFH-процессор 332 и P/S-преобразователь 333.

Демультиплексор 331 символов преобразует последовательный сигнал, выводимый из модулятора 202 по фиг.2, в параллельный сигнал. Линейный FFH-процессор 332 выполняет линейное FFH-преобразование для вывода демультиплексора 331 символов. FFH - это технология сопоставления различных поднесущих каждой OFDM-выборки.

P/S-преобразователь 333 преобразует параллельный сигнал, выводимый из линейного FFH-процессора 332, в последовательный сигнал.

Из вышеописанных традиционных схем OFDM-мультиплексирования с унитарным предварительным кодированием OFDM-схема с предварительным кодированием Адамара по фиг.3A упоминается как схема мультиплексирования с ортогональным частотным и кодовым разделением каналов (OFCDM), а OFDM с предварительным FFT-кодированием по фиг.3B упоминается как OFDM-схема с FFT-кодированием с расширением спектра (FFT-S-OFDM). Помимо этого, OFDM-схема с предварительным FFH-кодированием по фиг.3C упоминается как OFDM-схема с быстрым перескоком частоты (FFH-OFDM).

Фиг.4 - это схема для краткого пояснения понятия общего FFH, введенного на фиг.3A.

Как показано на фиг.4 приводится описание FFH-методики посредством сравнения существующей методики перескока частоты с FFH-методикой для периода одного OFDM-символа при размере FFT в M=4.

На фиг.4 ссылка с номером 401 обозначает устройство модуляции с множеством несущих для осуществления существующей методики перескока частоты на каждый символ для периода 4 OFDM-выборок. Ссылки с номерами 405-408 обозначают устройства FFH-модуляции с множеством несущих.

В существующей методике перескока частоты, показанной слева на фиг.4, входные данные идентичны для периода 4 OFDM-выборок, а выходные сигналы выводятся по одному каждый период выборки. Поскольку существующая методика перескока частоты сопоставляет фиксированные поднесущие в периоде одного OFDM-символа, блоки, обозначенные номерами ссылок 401-404, идентичны для периода 4 OFDM-выборок.

Тем не менее, в FFH-методике, показанной справа на фиг.4, сопоставление между данными подканалов и фактическими поднесущими изменяется посредством переключения M:M каждый период выборки. Поднесущие, с которыми сопоставляется первый подканал, обозначенный номером ссылки 405, сопоставляются в порядке [1 4 2 3]; поднесущие, с которыми сопоставляется второй подканал, обозначенный номером ссылки 406, сопоставляются в порядке [4 3 1 2]; поднесущие, с которыми сопоставляется третий подканал, обозначенный номером ссылки 407, сопоставляются в порядке [2 1 3 4], а поднесущие, с которыми сопоставляется четвертый подканал, обозначенный номером ссылки 408, сопоставляются в порядке [3 2 4 1]. Этот шаблон сопоставления называется шаблоном перескока для каждого подканала.

Как описано выше, в сравнении с технологией OFDM с унитарным предварительным кодированием технология OFDM показывает более высокую эффективность при небольшой кодовой скорости.

Тем не менее, в сравнении с технологией OFDM технология OFDM с унитарным предварительным кодированием демонстрирует более высокую эффективность при очень высокой кодовой скорости, такой как кодовая скорость 4/5. Несмотря на эти характеристики стандартная система мобильной связи невыгодно применяет одну из технологий OFDM и OFDM с унитарным предварительным кодированием для транспортных каналов пакетных данных.

Следовательно, есть потребность в усовершенствованном способе адаптивного мультиплексирования данных в OFDMA-системе и передающем/приемном устройстве, которое использует технологии OFDM и OFDM с унитарным предварительным кодированием.

Раскрытие изобретения

Примерные варианты осуществления настоящего изобретения направлены на разрешение, по меньшей мере, вышеописанных проблем и/или недостатков и предоставление, по меньшей мере, преимуществ, описанных ниже. Соответственно задача примерных вариантов осуществления настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить способ и устройство передачи/приема для адаптивного использования обоих, а не только одной из технологий OFDM и OFDM с унитарным предварительным кодированием согласно ситуации, чтобы повысить эффективность приема при передаче/приеме пакетных данных в OFDM-системе беспроводной связи.

Согласно одному аспекту примерных вариантов осуществления настоящего изобретения предусмотрен способ передачи с адаптивным мультиплексированием данных в базовой станции для системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), в которой терминал осуществляет пакетную связь в области покрытия базовой станции; базовая станция передает пакетные данные в терминал, собирается информация, требуемая для диспетчеризации, диспетчеризация выполняется с помощью собранной информации, кодовая скорость данных, которые должны быть переданы в выбранный терминал, сравнивается с заранее определенным порогом, надлежащая схема мультиплексирования выбирается согласно результату сравнения, и пакетные данные передаются с помощью выбранной схемы мультиплексирования.

Согласно другому аспекту примерных вариантов осуществления настоящего изобретения предусмотрен способ передачи с адаптивным мультиплексированием данных в базовой станции для системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), в которой терминал осуществляет пакетную связь в области покрытия базовой станции; базовая станция передает пакетные данные в терминал, собирается информация, требуемая для диспетчеризации, диспетчеризация выполняется с помощью собранной информации, фактическое отношение "сигнал-шум" (SNR), соответствующее пакету передачи выбранного терминала, получается для мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) с унитарным предварительным кодированием и OFDM, фактическое SNR для OFDM с унитарным предварительным кодированием сравнивается с фактическим SNR для OFDM, схема мультиплексирования, подходящая для выбранного терминала, выбирается согласно результату сравнения, и пакетные данные передаются с помощью выбранной схемы мультиплексирования.

Согласно дополнительному аспекту примерных вариантов осуществления настоящего изобретения предусмотрен способ приема с адаптивным мультиплексированием данных в базовой станции для системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), в которой терминал осуществляет пакетную связь в области покрытия базовой станции; базовая станция передает пакетные данные в терминал, выполняется определение того, приняты ли пакетные данные терминала, находится схема мультиплексирования, используемая для пакетных данных терминала, пакетные данные демультиплексируются с помощью найденной схемы мультиплексирования.

Согласно еще одному аспекту примерных вариантов осуществления настоящего изобретения предусмотрено устройство базовой станции для системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), в которой терминал осуществляет пакетную связь в области покрытия базовой станции; базовая станция передает пакетные данные в терминал посредством адаптивного мультиплексирования данных, блок унитарного преобразования выполняет унитарное преобразование символов модуляции, которые должны быть переданы, в частотной области, блок переключения переключается на блок унитарного преобразования, и контроллер определяет, следует ли переключить блок переключения, согласно схеме мультиплексирования.

Согласно еще одному аспекту примерных вариантов осуществления настоящего изобретения предусмотрено устройство терминала для системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), в которой терминал осуществляет пакетную связь в области покрытия базовой станции; базовая станция передает пакетные данные в терминал посредством адаптивного мультиплексирования данных, блок обратного унитарного преобразования выполняет обратное унитарное преобразование принимаемых символов модуляции в частотной области, а контроллер определяет, следует ли активировать блок обратного унитарного преобразования, согласно схеме мультиплексирования.

Согласно еще одному аспекту примерных вариантов осуществления настоящего изобретения предусмотрена система множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), в которой терминал осуществляет пакетную связь в области покрытия базовой станции; базовая станция передает пакетные данные в терминал посредством адаптивного мультиплексирования данных, собирает информацию, требуемую для диспетчеризации, выполняет диспетчеризацию с помощью собранной информации, сравнивает кодовую скорость данных, которые должны быть переданы в выбранный терминал, с заранее определенным порогом, выбирает надлежащую схему мультиплексирования согласно результату сравнения и передает пакетные данные с помощью выбранной схемы мультиплексирования; терминал определяет, приняты ли пакетные данные, если пакетные данные приняты, находит схему мультиплексирования, использованную для его пакетных данных, и демультиплексирует пакетные данные с помощью найденной схемы мультиплексирования.

Согласно еще одному аспекту примерных вариантов осуществления настоящего изобретения предусмотрена система множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), в которой терминал осуществляет пакетную связь в области покрытия базовой станции; базовая станция передает пакетные данные в терминал посредством адаптивного мультиплексирования данных, собирает информацию, требуемую для диспетчеризации, выполняет диспетчеризацию с помощью собранной информации, получает фактическое отношение "сигнал-шум" (SNR), соответствующее пакету передачи выбранного терминала для мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) с унитарным предварительным кодированием и OFDM, сравнивает фактическое SNR для OFDM с унитарным предварительным кодированием с фактическим SNR для OFDM, выбирает схему мультиплексирования, подходящую для выбранного терминала, согласно результату сравнения и передает пакетные данные с помощью выбранной схемы мультиплексирования; терминал определяет, приняты ли пакетные данные, если пакетные данные приняты, находит схему мультиплексирования, использованную для его пакетных данных, и демультиплексирует пакетные данные с помощью найденной схемы мультиплексирования.

Другие цели, преимущества и выраженные признаки изобретения должны стать очевидными специалистам в данной области техники из последующего подробного описания, которое при рассмотрении вместе с прилагаемыми чертежами раскрывает примерные варианты осуществления изобретения.

Краткое описание чертежей

Вышеуказанные и другие цели, признаки и преимущества конкретных примерных вариантов осуществления настоящего изобретения должны стать более понятными из последующего подробного описания, рассматриваемого вместе с прилагаемыми чертежами, из которых:

фиг.1 - это блок-схема, иллюстрирующая структуру передающего устройства в общей OFDM-системе;

фиг.2 - это блок-схема, иллюстрирующая структуру общего передающего устройства в OFDM с унитарным предварительным кодированием;

фиг.3A - это схема, иллюстрирующая унитарный предварительный кодер, в котором используется преобразование Адамара;

фиг.3B - это схема, иллюстрирующая унитарный предварительный кодер, в котором используется быстрое преобразование Фурье (FFT);

фиг.3C - это схема, иллюстрирующая унитарный предварительный кодер, в котором используется быстрый перескок частоты (FFH);

фиг.4 - это схема для краткого пояснения понятия общего FFH, введенного на фиг.3A;

фиг.5 - это схема, иллюстрирующая результаты сравнения эффективности между OFDM и OFCDM для кодовой скорости=1/4 транспортного блока;

фиг.6 - это схема, иллюстрирующая результаты сравнения эффективности между OFDM и OFCDM для кодовой скорости=1/2 транспортного блока;

фиг.7 - это схема, иллюстрирующая результаты сравнения эффективности между OFDM и OFCDM для кодовой скорости=4/5 транспортного блока;

фиг.8 и 9 - это схемы, иллюстрирующие способ, в котором передающее устройство адаптивно выбирает схему мультиплексирования на основе заранее определенного критерия каждый раз, когда оно передает канал пакетных данных, и передает пакеты с помощью выбранной схемы мультиплексирования в OFDM-системе беспроводной связи согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.10 - это схема, иллюстрирующая структуру передающего устройства на основе способа адаптивного мультиплексирования по фиг.8 или 9 согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.11 - это схема, иллюстрирующая способ, в котором приемное устройство принимает пакеты с помощью предлагаемого способа адаптивного мультиплексирования согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.12 - это схема, иллюстрирующая структуру приемного устройства согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Аспекты, указываемые в описании, такие как подробная структура и элементы, предоставляются для того, чтобы помочь в исчерпывающем понимании вариантов осуществления изобретения. Следовательно, специалисты в данной области техники должны признавать, что различные изменения и модификации вариантов осуществления, описанные в данном документе, могут выполняться без отступления от области применения и сущности изобретения. Помимо этого, описания хорошо известных функций и конструкций опущены для ясности и краткости.

В широком смысле понятие "OFDM с унитарным предварительным кодированием" включает в себя все из OFCDM, FFT-S-OFDM и FFH-OFDM. Хотя фиг.5-7 иллюстрируют данные сравнения между OFDM и OFCDM, все из OFCDM, FFT-S-OFDM и FFH-OFDM имеют такие же характеристики. Следовательно, можно считать, что фиг.5-7 являются данными моделирования между OFDM и OFDM с унитарным предварительным кодированием.

Относительная эффективность двух вышеуказанных технологий, т.е. OFDM и OFDM с унитарным предварительным кодированием, не является константой, а является переменной согласно нескольким факторам. Важные факторы из нескольких факторов могут включать в себя кодовую скорость транспортного блока данных и частотную избирательность канала. Следовательно, далее приводится описание со ссылкой на фиг.5-7 результатов сравнения эффективности между OFDM и OFCDM в отношении кодовой скорости и частотной избирательности канала.

Фиг.5 - это схема, иллюстрирующая результаты сравнения эффективности между OFDM и OFCDM (обозначенной как MC-CDM на фиг.5-7) для кодовой скорости=1/4 транспортного блока. На фиг.5-7 EG обозначает пути равного усиления, а UEG обозначает пути неравного усиления. На графиках ось X представляет энергию битов/совокупный шум (Eb/Nt), а ось Y представляет частоту ошибок по пакетам (PER).

На фиг.5 OFDM превосходит по эффективности OFCDM (MC-CDM) при кодовой скорости=1/4 транспортного блока. Кроме того, уровень разности эффективности изменяется согласно вариациям частотной избирательности, т.е. вариациям в числе путей.

Фиг.6 - это схема, иллюстрирующая результаты сравнения эффективности между OFDM и OFCDM для кодовой скорости=1/2 транспортного блока.

На фиг.6 OFDM превосходит по эффективности OFCDM (MC-CDM) при кодовой скорости=1/2 транспортного блока. Кроме того, уровень разности эффективности изменяется согласно вариациям частотной избирательности, т.е. вариациям в числе путей.

Фиг.7 - это схема, иллюстрирующая результаты сравнения эффективности между OFDM и OFCDM для кодовой скорости=4/5 транспортного блока.

На фиг.7 OFDM превосходит по эффективности OFCDM при кодовой скорости=4/5 транспортного блока. Кроме того, уровень разности эффективности изменяется согласно вариациям частотной избирательности, т.е. вариациям в числе путей.

Фиг.8 и 9 - это схемы, иллюстрирующие способ, в котором передающее устройство адаптивно выбирает схему мультиплексирования на основе заранее определенного критерия каждый раз, когда оно передает канал пакетных данных и передает пакеты с помощью выбранной схемы мультиплексирования в OFDM-системе беспроводной связи согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Другими словами, фиг.8 и 9 - это схемы, иллюстрирующие способ передачи прямых данных от базовой станции к терминалу согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Способ передачи прямых данных может быть поделен на способы по фиг.8 и 9 согласно критериям, на основе которых базовая станция адаптивно выбирает схему мультиплексирования. Способ по фиг.8 описывается первым ниже.

Как показано на фиг.8, на этапе 801 диспетчер пакетного передающего устройства собирает информацию, требуемую для диспетчеризации. Информация, требуемая для диспетчеризации, в общем, может включать в себя уровень качества обслуживания (QoS) для трафика каждого пользователя, текущее состояние канала каждого пользователя и объем текущего передаваемого трафика для каждого пользователя.

На этапе 802 диспетчер пакетного передающего устройства выполняет диспетчеризацию после сбора информации, требуемой для диспетчеризации. В процессе диспетчеризации диспетчер определяет пакетные данные пользователя, которые он будет передавать на скорости передачи данных в соответствующее время. В отношении выбранного пользователя один или множество пользователей может выбираться согласно состоянию системы. Определение скорости передачи данных означает определение того, какой объем данных должен передаваться в течение какого времени. В этом процессе общая система мобильной связи определяет порядок модуляции (например, QPSK, 8PSK, 16QAM и т.п.) и кодовую скорость наряду со скоростью передачи данных каждого отдельного пользователя.

После того как диспетчеризация определена, схема мультиплексирования, которая должна быть использована для передачи пакетных данных выбранным пользователем, определяется на этапах 803-805.

Операции на этапах 803-805 могут считаться сутью примерного варианта осуществления настоящего изобретения. На этапе 803 пакетное передающее устройство определяет, больше или меньше кодовая скорость для пакетных данных, определенная в результате диспетчеризации, чем заранее определенный порог T_r. Причина выбора схемы мультиплексирования согласно кодовой скорости заключается в том, что эффективность OFDM и OFDM с унитарным предварительным кодированием чувствительна к кодовой скорости, как показано в результатах моделирования на фиг.5 и 7. Следовательно, конкретные примерные варианты осуществления изобретения выбирают схему мультиплексирования на основе порога кодовой скорости, ранее определенного в пакетном передающем устройстве.

Если на этапе 803 сделано определение того, что кодовая скорость выше T_r, пакетное передающее устройство определяет OFDM в качестве схемы мультиплексирования на этапе 804. С другой стороны, пакетное передающее устройство определяет OFDM с унитарным предварительным кодированием в качестве схемы мультиплексирования на этапе 805. Далее на этапе 806 пакетное передающее устройство передает пакетные данные согласно схеме мультиплексирования, определенной на этапах 803-805.

Фиг.9 - это схема, иллюстрирующая процесс адаптивного определения схемы мультиплексирования с помощью другого критерия, отличного от критерия на фиг.8, согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.9, на этапе 901 диспетчер пакетного передающего устройства собирает информацию, требуемую для диспетчеризации. Информация, требуемая для диспетчеризации, в общем, может включать в себя уровень QoS для трафика каждого пользователя, текущее состояние канала каждого пользователя и объем текущего передаваемого трафика для каждого пользователя.

На этапе 902 диспетчер пакетного передающего устройства выполняет диспетчеризацию после сбора информации, требуемой для диспетчеризации. В процессе диспетчеризации диспетчер определяет пакетные данные пользователя, которые он будет передавать на скорости передачи данных в соответствующее время. В отношении выбранного пользователя, по меньшей мере, один из пользователей может выбираться согласно состоянию системы. Определение скорости передачи данных означает определение того, какой объем данных должен передаваться в течение какого времени. В этом процессе общая система мобильной связи определяет порядок модуляции (например, QPSK, 8PSK, 16QAM и т.п.) и кодовую скорость наряду со скоростью передачи данных каждого отдельного пользователя.

После того как диспетчеризация определена, схема мультиплексирования, которая должна быть использована для передачи пакетных данных выбранным пользователем, определяется на этапах 903-905.

Операции на этапах 903-905 могут считаться сутью настоящего изобретения. Другой критерий согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения для адаптивного определения схемы мультиплексирования включает в себя фактическое отношение "сигнал-шум" (SNR). Т.е. предлагаемый способ определяет, выше или ниже OFDM, чем OFDM с унитарным предварительным кодированием в отношении фактического SNR для текущего канала выбранного пользователя и затем выбирает схему мультиплексирования, имеющую более высокое фактическое SNR.

Фактическое SNR для OFDM обозначается как SNReff_OFDM, а фактическое SNR для OFDM с унитарным предварительным кодированием обозначается как SNReff_Unitary. В общем, беспроводной канал каждого пользователя может быть измерен в каждом терминале, с тем чтобы терминал знал SNReff_OFDM и SNReff_Unitary. Поэтому для того, чтобы дать возможность базовой станции знать SNReff_OFDM и SNReff_Unitary, предусмотрен возможный способ, при котором терминал отправляет и SNReff_OFDM, и SNReff_Unitary в базовую станцию. Предусмотрен другой возможный способ, при котором каждый терминал отправляет одно из SNReff_OFDM и SNReff_Unitary в базовую станцию наряду с информацией о предпочтительной схеме мультиплексирования.

Этап 903 соответствует процессу, в котором базовая станция получает SNReff_OFDM и SNReff_Unitary для каждого терминала вышеописанным способом. Общий способ, используемый для вычисления SNReff_OFDM и SNReff_Unitary, приводится ниже в качестве примера.

Уравнение (1) представляет общий способ нахождения SNReff_Unitary.

Уравнение (2) представляет общий способ нахождения SNReff_OFDM. В уравнении (2), Ndata обозначает число поднесущих, используемых для передачи данных в одном OFDM-символе, SNR[k] обозначает SNR каждой поднесущей, C(SNR[k]) обозначает формулу пропускной способности AWGN, а C-1(Rsum) указывает обратную функцию C(SNR[k]).

(3)

Уравнение (3) представляет другой общий способ нахождения SNReff_OFDM. В уравнении (3) β - это константа, Nu обозначает общее число поднесущих, а γk обозначает SNR поднесущей k. На этапе 904 пакетное передающее устройство получает SNReff_OFDM и SNReff_Unitary и сравнивает уровни SNReff_OFDM и SNReff_Unitary.

Если на этапе 904 сделано определение, что SNReff_Unitary выше SNReff_OFDM, пакетное передающее устройство выбирает OFDM с унитарным предварительным кодированием в качестве схемы мультиплексирования на этапе 906. В противном случае пакетное передающее устройство выбирает OFDM в качестве схемы мультиплексирования на этапе 905. Далее на этапе 907 пакетное передающее устройство передает пакетные данные согласно выбранной схеме мультиплексирования.

Фиг.10 - это схема, иллюстрирующая структуру передающего устройства на основе способа адаптивного мультиплексирования по фиг.8 или 9 согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.10, передающее устройство на основе способа адаптивного мультиплексирования включает в себя канальный кодер 1001, модулятор 1002, блок 1003 унитарного преобразования, блок 1004 переключения, контроллер 1005, S/P-преобразователь 1006, IFFT-блок 1007, P/S-преобразователь 1008 и блок 1009 вставки CP.

Канальный кодер 1001 выполняет канальное кодирование входного потока информационных битов. Как правило, сверточный кодер, турбо-кодер или LDPC-кодер используется в качестве канального кодера 1001. Модулятор 1002 выполняет QPSK, 8PSK или 16QAM для выхода канального кодера 1001. Хотя не проиллюстрировано на фиг.10, специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что блок согласования скоростей для выполнения функций повторения и перфорирования может быть добавлен между элементами 1001 и 1002.

Блок 1004 переключения под управлением контроллера 1005 выполняет переключение, чтобы использовать одно из OFDM и OFDM с унитарным предварительным кодированием в качестве схемы мультиплексирования. Контроллер 1005 управляет блоком 1004 переключения в процессе по фиг.8 или 9. Если блок 1004 переключения переключается на блок 1003 унитарного преобразования под управлением контроллера 1005, активируется унитарный предварительный кодер. Т.е. данные передаются посредством OFCDM, FFT-S-OFDM или FFH-OFDM, описанных со ссылкой на фиг.2.

Блок 1003 унитарного преобразования идентичен по структуре и работе любому из предварительных унитарных кодеров, показанных на фиг.3A-3C. Если блок 1004 переключения переключается на S/P-преобразователь 1006 под управлением контроллера 1005, передающее устройство не активирует блок 1003 унитарного преобразования.

S/P-преобразователь 1006 имеет функцию преобразования последовательного входного сигнала в параллельный сигнал. IFFT-блок 1007 выполняет IFFT-вычисление для вывода S/P-преобразователя 1006. P/S-преобразователь 1008 преобразует параллельный вывод IFFT-блока 1007 в последовательный сигнал. Блок 1009 вставки CP имеет функцию присоединения CP к выходному сигналу P/S-преобразователя 1008.

Хотя не проиллюстрировано на фиг.10, размер матрицы, соответствующей блоку 1003 унитарного преобразования, является переменным согласно данному размеру вывода S/P-преобразователя 1006. Помимо этого, поскольку размер матрицы является переменным, может быть использовано множество предварительных унитарных кодеров. Тем не менее, передающее устройство не обязательно должно включать в себя множество предварительных унитарных кодеров, а может выполнять итеративные вычисления с помощью одного унитарного предварительного кодера.

Например, если размерность выхода S/P-преобразователя 1006 равна 16 (что означает, что число поднесущих, выделенных передающему устройству, составляет 16), это значит, что размер входа в S/P-преобразователь 1006 равен 16. При этом матрица предварительного кодера размером 16, две матрицы предварительного кодера размером 8 (или два вычисления с одной матрицей предварительного кодера размером 8), четыре матрицы предварительного кодера размером 4 (или четыре вычисления с одной матрицей предварительного кодера размером 4), либо восемь матриц предварительного кодера размером 2 (или восемь вычислений с одной матрицей предварительного кодера размером 2) могут быть использованы для блока 1003 унитарного преобразования.

Между тем, конкретные примерные варианты осуществления настоящего изобретения не обязательно должны быть ограничены прямой передачей. Предлагаемый способ также может быть применен к обратной передаче, т.е. передаче данных от терминала к базовой станции. Тем не менее, в большинстве систем, поскольку предметом операции диспетчеризации является базовая станция, терминал после непосредственного выполнения диспетчеризации способом по фиг.8 или 9 принимает информацию диспетчеризации от базовой станции до обратной передачи вместо использования способа адаптивного мультиплексирования. Далее передающее устройство немного другим образом выбирает схему мультиплексирования согласно тому же критерию, что и описанный выше, в разрешенное время, когда передающее устройство передает данные.

Фиг.11 - это схема, иллюстрирующая способ, в котором приемное устройство принимает пакеты с помощью предлагаемого способа адаптивного мультиплексирования согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Хотя способ по фиг.11 описывается со ссылкой на прямую пакетную передачу от базовой станции к терминалу, способ также может быть применен к обратной пакетной передаче.

Как показано на фиг.11, на этапе 1101 терминал постоянно определяет, принят ли его пакет. Операция на этапе 1101 идентична соответствующей операции в стандартной системе пакетных данных. Т.е. в данном процессе терминал постоянно отслеживает канал управления пакетными данными, передаваемый в прямом направлении, и определяет, есть ли в нем какой-либо пакет, предназначенный терминалу.

Если на этапе 1101 сделано определение, что пакет терминала принят, терминал выполняет процесс приема канала пакетных данных на этапе 1102. В этот момент терминал должен выполнить поиск схемы мультиплексирования (одной из OFDM и OFDM с унитарным предварительным кодированием), использованной для пакетной передачи.

Чтобы выполнить операцию этапа 1102, есть два возможных способа. В первом возможном способе базовая станция предоставляет информацию, указывающую используемую схему мультиплексирования в терминал посредством канала управления пакетными данными.

В другом возможном способе используемые схемы мультиплексирования с учетом конкретной кодовой скорости заранее задаются между передающим и приемным устройствами. В примерной реализации приемное устройство, после того как оно узнает кодовую скорость, может определять, какую схему мультиплексирования использовало передающее устройство при передаче пакета. Например, заранее задано, что OFDM используется на кодовой скорости меньше или равной кодовой скорости в 1/2, а OFCDM используется на кодовой скорости выше кодовой скорости в 1/2.

На этапе 1103 терминал демодулирует канал пакетных данных, переданный ему, согласно схеме мультиплексирования, обнаруженной на этапе 1102.

Фиг.12 - это схема, иллюстрирующая структуру приемного устройства согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.12, приемное устройство включает в себя блок 1201 удаления CP, S/P-преобразователь 1202, блок 1203 быстрого преобразования Фурье (FFT), P/S-преобразователь 1204, блок 1205 обратного унитарного преобразования, контроллер 1206, демодулятор 1207 и канальный кодер 1208.

Блок 1201 удаления CP удаляет CP из принимаемого сигнала. S/P-преобразователь 1202 преобразует принимаемый сигнал с удаленным CP в параллельный сигнал и выводит параллельный сигнал в FFT-блок 1203. P/S-преобразователь 1204 преобразует выход FFT-блока 1203 в последовательный сигнал. Блок 1205 обратного унитарного преобразования является блоком для выполнения обратного унитарного преобразования. Блок 1205 обратного унитарного преобразования под управлением контроллера 1206 определяет, следует ли активировать или деактивировать обратный унитарный преобразователь. Выход блока 1205 обратного унитарного преобразования является входом в демодулятор 1207, а выход демодулятора 1207 является входом в канальный декодер 1208. Канальный декодер 1208 получает конечную информацию с помощью процесса канального декодирования.

Хотя не проиллюстрировано на фиг.12, в способе, аналогичном способу по фиг.10, размер матрицы, соответствующей блоку 1205 обратного унитарного преобразования, является переменным согласно данному размеру вывода S/P-преобразователя 1204, и поскольку размер матрицы является переменным, может быть использовано множество предварительных унитарных кодеров. Тем не менее, приемное устройство не обязательно должно включать в себя множество унитарных предварительных кодеров, а может выполнять итеративные вычисления с помощью одного унитарного предварительного кодера. Например, если допустить, что размер выхода P/S-преобразователя 1204 равен 16, матрица предварительного кодера размером 16, две матрицы предварительного кодера размером 8 (или два вычисления с помощью одной матрицы предварительного кодера размером 8), четыре матрицы предварительного кодера размером 4 (или четыре вычисления с помощью одной матрицы предварительного кодера размером 4), либо восемь матриц предварительного кодера размером 2 (или восемь вычислений с помощью одной матрицы предварительного кодера размером 2) могут быть использованы для блока 1205 обратного унитарного преобразования.

Способ адаптивного мультиплексирования, предлагаемый в настоящем изобретении, также может быть применен в системе, использующей гибридный запрос на автоматическую повторную передачу (HARQ). В общем, в процессе пакетной передачи в системе, использующей HARQ, во многих случаях кодовая скорость является высокой для начальной передачи. Следовательно, если приемное устройство применяет OFDM для HARQ на основе OFDM с унитарным предварительным кодированием в ходе первоначальной передачи согласно предлагаемому правилу, оно может эффективно повысить эффективность приема. Помимо этого, правило для определения мультиплексирования может быть использовано посредством адаптивного изменения схемы мультиплексирования в первоначальной передаче и повторной передаче согласно фактическому SNR вместо кодовой скорости.

Для упрощения операции HARQ предусмотрен возможный способ, при котором после того, как схема мультиплексирования определена на основе кодовой скорости или фактического SNR при первоначальной передаче, та же схема мультиплексирования, что и определена при первоначальной передаче, может быть использована для повторной передачи. Специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что, как описано выше, способ адаптивного мультиплексирования, предлагаемый в примерном варианте осуществления настоящего изобретения, может быть использован для HARQ, и схема мультиплексирования может быть определена даже для других целей с помощью выбранного одного из двух критериев, т.е. кодовой скорости и фактического SNR, способствуя повышению эффективности приема передаваемых пакетов.

Из вышеприведенного описания можно понять, что в системе связи, использующей схему множественного доступа на основе OFDM, конкретные примерные варианты осуществления настоящего изобретения позволяют повысить эффективность приема передаваемых беспроводных пакетных данных с помощью способа адаптивного мультиплексирования.

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

Изобретение относится к системе связи, использующей схему множественного доступа. Технический результат заключается в повышении эффективности приема пакетных данных при высокой кодовой скорости. Предусмотрен способ и устройство передачи/приема в системе беспроводной связи на основе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), в которой устройство передачи данных адаптивно выбирает схему мультиплексирования согласно кодовой скорости пакета передачи или фактическому отношению сигнал/шум (SNR) беспроводного канала для соответствующего терминала при передаче канала пакетных данных. Схема адаптивного мультиплексирования идентична по концепции схеме адаптивной реализации унитарного предварительного кодирования. Мультиплексирование с унитарным предварительным кодированием включает в себя ортогональное частотное мультиплексирование в кодовой области (OFCDM), OFDM-кодирование с расширением спектра с помощью быстрого преобразования Фурье (FFT-S-OFDM), OFDM с быстрым перескоком частоты (FFH-OFDM) и т.п. Способ и устройство адаптивно выбирают схему мультиплексирования и передают/принимают данные с помощью выбранной схемы мультиплексирования, тем самым повышая эффективность приема пакетных данных. 7 н. и 7 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Способ передачи с адаптивным мультиплексированием данных в базовой станции для системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), в которой терминал осуществляет пакетную связь в области покрытия базовой станции, а базовая станция передает пакетные данные в терминал, при этом способ содержит этапы, на которых:
собирают информацию, требуемую для диспетчеризации;
выполняют диспетчеризацию с помощью собранной информации;
сравнивают кодовую скорость данных, которые должны быть переданы в выбранный терминал, с порогом;
выбирают надлежащую схему мультиплексирования согласно результату сравнения; и
передают пакетные данные с помощью выбранной схемы мультиплексирования.

2. Способ передачи с адаптивным мультиплексированием данных по п.1, в котором схема мультиплексирования содержит выбранное мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) с унитарным предварительным кодированием, если кодовая скорость данных ниже порога, и OFDM, если кодовая скорость данных выше порога.

3. Способ передачи с адаптивным мультиплексированием данных в базовой станции для системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), в которой терминал осуществляет пакетную связь в области покрытия базовой станции, а базовая станция передает пакетные данные в терминал, при этом способ содержит этапы, на которых:
собирают информацию, требуемую для диспетчеризации;
выполняют диспетчеризацию с помощью собранной информации;
получают фактическое отношение "сигнал-шум" (SNR), соответствующее пакету передачи выбранного терминала для мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) с унитарным предварительным кодированием и OFDM;
сравнивают фактическое SNR для OFDM с унитарным предварительным кодированием с фактическим SNR для OFDM;
выбирают схему мультиплексирования, подходящую для выбранного терминала, согласно результату сравнения; и
передают пакетные данные с помощью выбранной схемы мультиплексирования.

4. Способ передачи с адаптивным мультиплексированием данных по п.3, в котором схема мультиплексирования содержит выбранное OFDM с унитарным предварительным кодированием, если фактическое SNR для OFDM с унитарным предварительным кодированием выше фактического SNR для OFDM, и OFDM, если фактическое SNR для OFDM с унитарным предварительным кодированием ниже фактического SNR для OFDM.

5. Способ приема с адаптивным мультиплексированием данных в терминале для системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), в которой терминал осуществляет пакетную связь в области покрытия базовой станции, а базовая станция передает пакетные данные в терминал, при этом способ содержит этапы, на которых:
определяют, приняты ли пакетные данные терминала;
если пакетные данные терминала приняты, находят схему мультиплексирования, использованную для пакетных данных терминала; и
демультиплексируют пакетные данные с помощью найденной схемы мультиплексирования.

6. Способ приема с адаптивным мультиплексированием данных по п.5, в котором схема мультиплексирования содержит, по меньшей мере, одно из выбранного мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) с унитарным предварительным кодированием и OFDM.

7. Устройство базовой станции для системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), в которой терминал осуществляет пакетную связь в области покрытия базовой станции, а базовая станция передает пакетные данные в терминал посредством адаптивного мультиплексирования данных, при этом устройство содержит:
блок унитарного преобразования для выполнения унитарного преобразования символов модуляции, которые должны быть переданы, в частотной области;
блок переключения для переключения на блок унитарного преобразования; и
контроллер для определения того, следует ли переключить блок переключения, согласно схеме мультиплексирования.

8. Устройство базовой станции по п.7, в котором схема мультиплексирования содержит, по меньшей мере, одно из выбранного мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) с унитарным предварительным кодированием и OFDM.

9. Устройство терминала для системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), в которой терминал осуществляет пакетную связь в области покрытия базовой станции, а базовая станция передает пакетные данные в терминал посредством адаптивного мультиплексирования данных, при этом устройство содержит:
блок обратного унитарного преобразования для выполнения обратного унитарного преобразования принимаемых символов модуляции в частотной области; и
контроллер для определения того, следует ли активировать блок обратного унитарного преобразования, согласно схеме мультиплексирования.

10. Устройство терминала по п.9, в котором схема мультиплексирования содержит, по меньшей мере, одно из выбранного мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) с унитарным предварительным кодированием и OFDM.

11. Система множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), содержащая:
базовую станцию для сбора информации, требуемой для диспетчеризации, выполнения диспетчеризации с помощью собранной информации, сравнения кодовой скорости данных, которые должны быть переданы в выбранный терминал с порогом выбора надлежащей схемы мультиплексирования согласно результату сравнения, и передачи пакетных данных с помощью выбранной схемы мультиплексирования; и
терминал для осуществления пакетной связи в области покрытия базовой станции, причем базовая станция передает пакетные данные в терминал посредством адаптивного мультиплексирования данных, определяя, приняты ли пакетные данные, определяя схемы мультиплексирования, использованные для его пакетных данных, если пакетные данные приняты, и демультиплексируя пакетные данные с помощью найденной схемы мультиплексирования.

12. OFDMA-система по п.11, в которой схема мультиплексирования содержит, по меньшей мере, одно из выбранного мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) с унитарным предварительным кодированием, если кодовая скорость данных ниже порога, и OFDM, если кодовая скорость данных выше порога.

13. Система множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), содержащая:
базовую станцию для сбора информации, требуемой для диспетчеризации, выполнения диспетчеризации с помощью собранной информации, получения фактического отношения "сигнал-шум" (SNR), соответствующего пакету передачи выбранного терминала для каждого из мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) с унитарным предварительным кодированием и OFDM, сравнения фактического SNR для OFDM с унитарным предварительным кодированием с фактическим SNR для OFDM, выбора схемы мультиплексирования, подходящей для выбранного терминала, согласно результату сравнения, и передачи пакетных данных с помощью выбранной схемы мультиплексирования; и
терминал для осуществления пакетной связи в области покрытия базовой станции, причем базовая станция передает пакетные данные в терминал посредством адаптивного мультиплексирования данных, определения того, приняты ли пакетные данные, нахождения схемы мультиплексирования, использованной для его пакетных данных, если пакетные данные приняты, и демультиплексирования пакетных данных с помощью найденной схемы мультиплексирования.

14. OFDMA-система по п.13, в которой схема мультиплексирования содержит, по меньшей мере, одно из выбранного OFDM с унитарным предварительным кодированием, если фактическое SNR для OFDM с унитарным предварительным кодированием выше фактического SNR для OFDM, и OFDM, если фактическое SNR для OFDM с унитарным предварительным кодированием ниже фактического SNR для OFDM.