ОГРАНИЧЕННОЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ КАНАЛОВ В БЕСПРОВОДНЫХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ Российский патент 2009 года по МПК H04L25/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Раскрытие, в целом, относится к системам связи и, в частности, к ограниченному переключению каналов (скачкам по частоте, hopping) и оценке канала в беспроводных системах связи.

Уровень техники

В цифровой связи информацию преобразуют в цифровые данные, упоминаемые как биты. Передатчик модулирует входной битовый поток в аналоговый сигнал для передачи через канал связи, а приемник выполняет демодуляцию принятого аналогового сигнала обратно в биты, таким образом восстанавливая информацию. В идеальной системе связи принятые данные были бы идентичны переданным данным. Однако в действительности могут быть внесены искажения или шум во время передачи данных через канал связи из передатчика в приемник. Если искажение является существенным, информация может быть не восстанавливаемой из данных, принятых в приемнике.

Ортогональное частотное уплотнение (OFDM, ОЧУ) является способом модуляции, который эффективно разделяет общую полосу частот системы на некоторое количество (N) ортогональных поднесущих. Поднесущие также обычно упоминаются как тональные сигналы, элементы кодированного сигнала и частотные каналы.

ОЧУ широко используют в различных системах связи. Например, система множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (МДОЧР, OFDMA) использует ОЧУ и может поддерживать множество пользователей. N поднесущих могут быть использованы для передачи данных и пилот-сигнала различными способами в зависимости от конструкции системы. Например, Система МДОЧР может разделять N поднесущих на множество не пересекающихся групп поднесущих и назначать каждую группу поднесущих разному пользователю. Затем множество пользователей могут одновременно поддерживаться с помощью назначенных им групп поднесущих.

Данные часто искажаются во время передачи. Чтобы уменьшить воздействия искажений, оценка канала является одним способом, используемым, чтобы компенсировать искажение, внесенное в данные во время их передачи. Оценку канала иногда выполняют с помощью использования широкополосного пилот-сигнала, причем часть всех доступных тональных сигналов резервируют для пилот-символов. Эти пилот-символы обычно разделены одинаковыми интервалами по всей полосе частот для оптимальной производительности. В приемнике затем может быть оценен отклик канала с помощью обработки данных, принятых искаженным образом. Если пользователю необходимо оценить множество каналов, например, пользователю в системе связи с множеством входов и множеством выходов (MIMO, МВхМВых), увеличиваются непроизводительные затраты системы. Например, при передаче МВхМВых с четырьмя антеннами должны быть переданы три дополнительных широкополосных пилот-сигнала.

Типичная система МВхМВых использует множество (NT) передающих антенн и множество (NR) принимающих антенн для передачи данных и обозначена как система (NT, NR). Канал МВхМВых, сформированный с помощью NT передающих и NR принимающих антенн, может быть разделен на NS пространственных каналов, где NS ≤ min{NT, NR}, как описано ниже. NS потоков данных могут быть переданы по NS пространственным каналам. Система МВхМВых может обеспечить увеличенную пропускную способность передачи, если NS пространственных каналов, созданных с помощью множества передающих и принимающих антенн, используют для передачи данных.

Пропускная способность передачи каждого пространственного канала зависит от отношения сигнала к шуму и к помехам (SINR, ОСШП), достигнутого этим пространственным каналом. ОСШП для NS пространственных каналов зависит от состояний каналов и дополнительно может зависеть от способа, в котором потоки данных восстанавливают в приемнике. В одной традиционной системе МВхМВых передатчик кодирует, модулирует и передает каждый поток данных в соответствии со скоростью, выбранной на основании модели статичного канала МВхМВых. Хорошая производительность может быть достигнута, если модель является точной, и если канал МВхМВых является относительно статичным (т.е. существенно не изменяется во времени). В другой традиционной системе МВхМВых передатчик оценивает канал МВхМВых, выбирает подходящую скорость для каждого пространственного канала на основании оценок каналов и посылает NS выбранных скоростей для NS пространственных каналов в передатчик. Затем передатчик обрабатывает NS потоков данных в соответствии с выбранными скоростями и передает эти потоки по NS пространственным каналам. Производительность этой системы зависит от характера канала МВхМВых и точности оценок каналов.

Когда пользовательские символы передают в шаблоне переключения каналов через всю полосу частот, оценки каналов должны быть выполнены относительно всей полосы частот. Это обостряется в случае пользователя МВхМВых, когда требуются широкополосные пилот-сигналы для каждого оцененного канала. Кроме того, наличие пользователей, работающих во всей полосе частот, уменьшает изменение каналов и, следовательно, может уменьшить многопользовательские выгоды.

Таким образом, работа пользователей во всей доступной полосе частот увеличивает непроизводительные затраты. Кроме того, нельзя использовать планирование пользователей при благоприятных состояниях каналов. Следовательно, имеется потребность в более эффективных способах и системах, предназначенных для назначения ресурсов.

Сущность изобретения

В определенных аспектах способ оценки канала в беспроводной системе связи, работающей в данной полосе частот, содержит этапы, на которых принимают множество пилот-сигналов более чем в одном поддиапазоне полосы частот и оценивают отклик канала на основании некоторых из множества пилот-сигналов, принятых в одном поддиапазоне, для этого одного поддиапазона.

В других аспектах способ назначения ресурсов для передачи в беспроводной системе связи, работающей в данной полосе частот, содержит этапы, на которых определяют, желательно ли для передачи пользователю находиться в одном поддиапазоне или более чем в одном поддиапазоне, причем каждый поддиапазон включает в себя не перекрывающиеся поднесущие по отношению к любому другому поддиапазону, и назначают передачу таким образом, чтобы она происходила либо в одном поддиапазоне, либо чтобы работать более чем в одном поддиапазоне, на основании определения.

Другие аспекты могут включать в себя средства, которые обеспечивают вышеупомянутые функциональные возможности, и другие структуры и способы, предназначенные для создания подобных результатов.

Краткое описание чертежей

Различные варианты осуществления будут описаны подробно со ссылкой на следующие чертежи, на которых одинаковые ссылочные номера относятся к одинаковых элементам, на которых:

фиг.1 иллюстрирует примерную систему 100 МВхМвых, которая поддерживает некоторое количество пользователей;

фиг.2 иллюстрирует аспекты передатчика 200, предназначенного для использования в системе МВхМВых;

фиг.3 иллюстрирует аспекты приемника 300, предназначенного для использования в системе МВхМВых;

фиг.4А иллюстрирует структуру разделенной полосы частот со смежными поддиапазонами 400;

фиг.4В иллюстрирует структуру разделенной полосы частот, имеющей гибридные поддиапазоны 450;

фиг.5 иллюстрирует процесс 500 оценки канала, когда пилот-сигналы, принятые вне данного поддиапазона, могут быть использованы в процессе оценки канала;

фиг.6 иллюстрирует процесс 600, с помощью которого пользователей назначают данным поддиапазонам;

фиг.7 иллюстрирует процесс 700 назначения пользователя МВхМвых;

фиг.8 иллюстрирует процесс 800 назначения пользователей, чувствительных к времени ожидания;

фиг.9 иллюстрирует структуру, предназначенную для планирования; и

фиг.10 иллюстрирует структуру, предназначенную для оценки канала.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Таким образом, описанные варианты осуществления предоставляют возможность планировать пользователей в полосе частот, разделенной на один или более поддиапазонов, и оценивать отклик канала на основании пилот-сигналов, принятых в одном или более поддиапазонов, с помощью каждого пользователя. В некоторых аспектах, если представляющая интерес поднесущая находится около края поддиапазона, по меньшей мере, часть пилот-сигналов, принятых в соседних поддиапазонах, может быть использована для оценки отклика канала.

Описанные варианты осуществления также предоставляют назначение ресурсов для передачи беспроводного устройства. Полосу частот разделяют, по меньшей мере, на два поддиапазона, которые могут быть смежными или нет. Выполняют определение, является ли желательным передавать в одном поддиапазоне или более чем в одном поддиапазоне данному пользователю или от данного пользователя. Передачу назначают таким образом, чтобы она происходила либо в одном поддиапазоне, либо чтобы работать более чем в одном поддиапазоне.

В описании ниже варианты осуществления могут быть описаны как процесс, который изображен как блок-схема последовательности этапов процесса, поточная схема, структурная схема или блок-схема. Несмотря на то, что блок-схема последовательности этапов процесса может описывать операции как последовательный процесс, многие операции могут быть выполнены параллельно или одновременно. Кроме того, последовательность операций может быть переупорядочена. Процесс завершается, когда завершаются его операции. Процесс может соответствовать способу, функции, процедуре, подпрограмме, стандартной подпрограмме и т.д. Когда процесс соответствует функции, его завершение соответствует возврату функции в вызывающую функцию или главную функцию.

Как раскрыто в настоящем описании, понятие “канал связи” относится как к беспроводному, так и к проводному каналам связи. Примерами беспроводных каналов связи являются радио, спутниковые и акустические каналы связи. Примеры проводных каналов связи включают в себя оптические, медные или другие проводники или среды, но не ограничены ими. Понятие “справочная таблица” относится к данным в базе данных или в различных запоминающих средах (носителях информации). Запоминающая среда может представлять одно или более устройств, предназначенных для запоминания данных, включая постоянную память (ROM, ПЗУ), память произвольного доступа (RAM, ОЗУ), запоминающие носители на магнитном диске, оптические запоминающие носители, устройства флэш-памяти и другие машиночитаемые носители информации, предназначенные для запоминания информации. Понятие “машиночитаемый носитель информации” включает в себя переносимые или фиксированные запоминающие устройства, оптические запоминающие устройства, беспроводные каналы и различные другие среды, которые могут запоминать, содержать или переносить инструкцию (инструкции) и/или данные, но не ограничено ими. Также для целей объяснения варианты осуществления будут описаны со ссылкой на системы ортогонального частотного уплотнения (ОЧУ). Однако будет достаточно понятно, что изобретение может быть применено к другим типам систем, которые требуют оценки канала.

ОЧУ является примером способа связи со многими несущими, который широко известен. Обычно ОЧУ является способом цифровой модуляции, который разделяет сигнал на множество подсигналов, которые передают одновременно на разных частотах. ОЧУ использует перекрывающиеся ортогональные сигналы для разделения канала на множество подканалов, которые передают параллельно. Так как ОЧУ допускает передачу высокоскоростных данных через каналы с ухудшенными характеристиками, ОЧУ успешно использовано в многочисленных беспроводных применениях, таких как высокоскоростные беспроводные локальные сети (LAN, ЛС).

Системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (МДОЧР) используют ОЧУ и могут поддерживать одновременно множество пользователей. Рабочую полосу частот, используемую для передачи сигналов, разделяют на множество поднесущих частот. При разработке соответствующим образом периодов символов модуляции смежные поднесущие частоты являются, соответственно, ортогональными друг к другу. Ортогональность является характеристикой множества функций, такой, что интеграл произведения любых двух членов множества, взятый по соответствующему интервалу, равен нулю. Более конкретно, ортогональные каналы или частоты не мешают друг другу. В результате ортогональность дает возможность приемнику выполнять демодуляцию выбранной поднесущей без демодуляции других поднесущих, которые передают параллельно через мультиплексированные каналы связи. В результате между поднесущими отсутствуют перекрестные помехи, и существенно уменьшаются межсимвольные помехи (ISI, МП).

Если имеется точная оценка характеристик каналов, которые могут быть использованы, чтобы регулировать принятый сигнал, производительность системы ОЧУ может быть улучшена с помощью обеспечения когерентной демодуляции. Таким образом, обучающие последовательности, известные как шаблоны пилот-символов или обучающие символы, передают с помощью передатчика. Обучающие символы известны приемнику таким образом, что приемник может выполнять оценку канала.

Фиг.1 изображает примерную систему 100 МДОЧР, которая поддерживает некоторое количество пользователей. Система 100 включает в себя некоторое количество базовых станций 110, которые поддерживают связь для некоторого количества терминалов 120. Базовая станция является фиксированной станцией, используемой для взаимодействия с терминалами, и также может быть упомянута как точка доступа, узел В или некоторая другая терминология. Терминалы 120 обычно распределены по всей системе, и каждый терминал может быть фиксированным или подвижным. Терминал также может быть упомянут как подвижная станция, пользовательская аппаратура (UE, ПА), беспроводное устройство связи или некоторая другая терминология. Каждый терминал может взаимодействовать с одной или более базовыми станциями по прямой линии связи и/или с одной или более базовыми станциями по обратной линии связи в любой данный момент. Это зависит от того, является ли терминал активным или нет, поддерживается ли мягкая передача обслуживания или нет, и находится ли терминал в состоянии мягкой передачи обслуживания или нет. Прямая линия связи (т.е. нисходящая линия связи) относится к линии связи из базовой станции в терминал, а обратная линия связи (т.е. восходящая линия связи) относится к линии связи из терминала в базовую станцию.

Системный контроллер 130 соединяется с базовой станцией 110 и может выполнять некоторое количество функций, таких как (1) координация и управление для базовых станций 110, (2) маршрутизация данных между этими базовыми станциями и (3) доступ и управление терминалами, обслуживаемыми этими базовыми станциями.

Каждая базовая станция 110 предоставляет зону обслуживания для соответственной географической области 102. Для простоты зону обслуживания каждой базовой станции часто представляют с помощью правильного шестиугольника. Чтобы увеличить пропускную способность, зона обслуживания каждой базовой станции может быть разделена на множество секторов 104. Например, каждая ячейка может быть разделена или может быть не разделена на три сектора, как изображено на фиг.1. В этом случае для простоты каждый сектор разделенной на секторы ячейки может быть представлен с помощью правильного клина 120°, который составляет 1/3 от ячейки. Каждый сектор может обслуживаться соответствующей подсистемой базового приемопередатчика (BTS, ПБПП). Для ячейки, разделенной на секторы, базовая станция для этой ячейки обычно включает в себя все ПБПП для секторов этой ячейки. Понятие “сектор” может относиться к ПБПП и/или к ее зоне обслуживания в зависимости от контекста, в котором используется понятие. Для простоты в следующем описании понятие “базовая станция” используется обобщенно как для фиксированной станции, которая обслуживает ячейку, так и для фиксированной станции, которая обслуживает сектор.

Следует заметить, что также могут быть использованы ячейки, не разделенные на секторы, и ячейки, имеющие секторы разного размера и/или разное число секторов.

Фиг.2 изображает один вариант осуществления передатчика 200, предназначенного для использования в системах ОЧУ. Передатчик 200 содержит шифровальное устройство 210, кодер 220, устройство 230 перемежения, модуль 240 преобразования модуляции, модуль 250 обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT, ОБПФ), модуль 260 формирования импульсов и устройство 270 преобразования частоты с повышением. Передатчик 200 принимает пакет данных и скорость данных, с которой пакет должен быть передан. Шифровальное устройство 210 шифрует, а кодер 220 кодирует принятые пакеты. Кодер 220 может быть сверточным кодером или некоторым другим известным кодером, который допускает кодирование с исправлением ошибок.

Закодированные биты группируют в блок, и каждый блок затем перемежают с помощью устройства 230 перемежения и преобразуют в последовательность символов модуляции с помощью модуля 240 преобразования модуляции. Закодированный и перемеженный битовый поток выбранной длины группируют в различные количества битов в зависимости от модуляции. Обычно битовый поток группируют в один из следующего: 1, 2, 4 или 6 битов, и преобразуют в последовательность комплексных чисел, представляющих символ модуляции в модуляции двоичной фазовой манипуляции (BPSK, ДФМ), модуляции квадратурной фазовой манипуляции (QPSK, КФМ), 16 квадратурной амплитудной модуляции (QAM, КАМ) или 64 КАМ, соответственно. ДФМ, КФМ и КАМ являются способами модуляции, широко известными в данной области техники, и не будут обсуждены подробно. Следует заметить, что также могут быть использованы другие форматы модуляции, дополнительно к форматам модуляции, описанным выше, или вместо них.

Каждый символ ОЧУ затем назначают поднесущей и преобразуют с помощью обратного быстрого преобразования Фурье. В результате получают выборки во временной области одного символа ОЧУ. В настоящем варианте осуществления к каждому символу может быть добавлен циклический префикс. Формирование импульсов может быть выполнено с помощью модуля 260 формирования импульсов, если функциональная возможность формирования импульсов обеспечена передатчиком 200, и символы преобразуют с повышением частоты с помощью устройства 270 преобразования частоты с повышением для передачи через канал связи. В настоящем варианте осуществления может быть использовано программируемое формирование импульсов.

Кроме символов модуляции пакет данных может содержать другую информацию. Например, заголовки, начальные данные и/или преамбулы могут быть приложены, когда необходимо, к пакету перед шифрованием. Информация заголовка может содержать информацию о скорости данных и длине пакета. Содержимое заголовка обычно не шифруют.

Передачу пилот-сигналов используют для получения оценки отклика канала. Чем больше пилот-сигналов используют, тем лучше оценка отклика канала. Однако передачи пилот-сигналов добавляют существенный объем непроизводительных затрат. Таким образом, использование передач пилот-сигналов должно быть сбалансировано с учетом непроизводительных затрат. Кроме того, передачи пилот-сигналов через всю представляющую интерес полосу частот добавляются к общему шуму в системе. Если использование пилот-сигналов минимизировано, отклик канала часто может быть неточным и/или ненадежным, таким образом не давая удовлетворительной эффективности.

Фиг.3 иллюстрирует один вариант осуществления приемника 300, предназначенного для использования в системах ОЧУ. Приемник 300 содержит препроцессор 310 радиочастоты/промежуточной частоты (RF/IF, РЧ/ПЧ), модуль 380 синхронизации, модуль 320 быстрого преобразования Фурье (FFT, БФТ), модуль 330 демодуляции, устройство 340 отмены перемежения (обратного перемежения), декодер 350, дешифратор 360 и модуль 370 оценки канала. Следует заметить в настоящем варианте осуществления, что фиг.2 изображает упрощенную блок-схему приемника. Более типичный коммерческий приемник может содержать дополнительные элементы, такие как запоминающий носитель (не изображен) и процессор (не изображен), чтобы управлять одним или более из следующих устройств: препроцессором 310 РЧ/ПЧ, модулем 380 синхронизации, модулем 320 БПФ, модулем 330 демодуляции, устройством 340 отмены перемежения, декодером 350, дешифратором 360 и модулем 370 оценки канала.

Препроцессор 310 РЧ/ПЧ принимает данные через канал связи. Затем сигнал вводят в модуль 320 БПФ и преобразуют из временной области в частотную область. БПФ выполняют после удаления циклического префикса, когда необходимо. Модуль 370 оценки канала принимает сигнал частотной области и предоставляет оценку канала. Сигнал частотной области также может быть введен в блок фазовой автоподстройки частоты (PLL, ФАПЧ), который обеспечивает исправление ошибки фазы при регулировке принятого сигнала. В сигнале, полученном в результате демодуляции, отменяют перемежение с помощью устройства 340 отмены перемежения и его декодируют с помощью декодера 350. Декодер 350 может быть декодером Витерби. Декодированные данные затем дешифруют с помощью дешифратора 360, чтобы восстановить информацию об исходных данных. Дополнительный буфер также может быть применен, чтобы хранить выборки, пока декодируют поле сигнала.

После обработки БПФ получают преамбулы и их используют, чтобы выполнить оценку канала для каждой поднесущей. Начальная оценка (оценки) канала может быть получена на основании пилот-сигналов.

Модуль 370 оценки канала выполняет оценку канала сигнала частотной области. Например, после обработки БПФ сигнал для поднесущей может быть представлен в уравнении [1] следующим образом:

Yn = HnXn + Nn [1].

Однако также могут быть использованы другие подходы и способы.

Фиг.4А иллюстрирует структуру разделенной полосы частот 400 на смежные поддиапазоны 404, 408, 412 и 416. В качестве примера фиг.4А иллюстрирует вариант осуществления, имеющий четыре смежных поддиапазона 404, 408, 412 и 416. В зависимости от ограничений конструкции или других причин может быть использовано любое число поддиапазонов. Каждый из поддиапазонов содержит некоторое количество поднесущих, которые могут быть равны или не равны по количеству, такие как поднесущие 420, 422 и т.д.

Например, система 5 МГц может иметь всего 512 поднесущих. Если всю полосу частот разделяют на четыре смежных поддиапазона, каждый из четырех поддиапазонов 404, 408, 412 и 416 разделяют на 1,25 МГц, причем каждый поддиапазон имеет 128 поднесущих. В определенных аспектах каждый из поддиапазонов может быть разделен на число, которое является степенью двух, таким образом, что число поднесущих в отдельных поддиапазонах также равно степени двух. Эта характеристика полезна при взятии быстрых преобразований Фурье (БПФ) и обратных быстрых преобразований Фурье (ОБПФ) относительно отдельных поддиапазонов, что является полезным для целей оценки канала.

При разделении всей полосы 400 частот на множество поддиапазонов шаблоны переключения каналов могут быть ограничены таким образом, что поднесущие в данном поддиапазоне всегда переключаются в том же самом поддиапазоне. Следовательно, пользователи, которые назначены только в один поддиапазон, должны определить оценку канала только относительно этого данного поддиапазона и только с использованием тональных пилот-сигналов этого поддиапазона. Например, если используют разное дерево канала на поддиапазон, пользователя могут планировать в этом дереве канала, пока он назначен в этот поддиапазон.

Как указано выше, каждый из поддиапазонов может быть разделен на множество поднесущих. Например, поддиапазон 404 содержит поднесущие С1,1, С1,2, …,С1,N-1 и C1,N. Подобным образом поддиапазоны 408, 412 и 416 разделены на множество поднесущих.

Оценка канала может быть выполнена с помощью использования обычного широкополосного пилот-сигнала. Часть тоновых сигналов резервируют для пилот-символов. Фиг.4А представляет эти пилот-символы с помощью буквы “Х”. Эти пилот-символы обычно отделены друг от друга, например, одинаково, по всей полной полосе 400 частот для оптимальной производительности в зависимости от конструкции системы. Кроме того, в некоторых случаях пилот-символы могут быть переданы вместе со случайными, псевдослучайными или переключаемыми шаблонами.

Проблема, которая может возникнуть, когда пользователь оценивает канал относительно данного поддиапазона, заключается в том, что может возникать большая ошибка оценки канала в поднесущих поддиапазона около края поддиапазона. С этой целью данные для поднесущих около края полосы частот могут быть специально стерты. В других аспектах, если пользователь может использовать дополнительные пилот-сигналы в смежных поддиапазонах, оценка канала может быть улучшена в поднесущих на краю данного поддиапазона с помощью использования этих пилот-сигналов из других поддиапазонов. В этом случае стертые поднесущие могут быть необязательными.

Например, если оценивали бы канал для поднесущей C2,1, пользователь использовал бы пилот-сигналы в поддиапазоне 408, чтобы оценить отклик канала. Однако может быть внесена большая ошибка при учете пилот-сигнала, принятого в поднесущих, находящихся дальше по частоте, чем данная поднесущая. Например, пилот-сигнал в поднесущей C2,N поддиапазона находится дальше по частоте от поднесущей C2,1. Однако поднесущая C1,N является расположенной рядом, т.е. соседней (смежной) поднесущей C2,1, но в другом поддиапазоне (404). Подобным образом, поддиапазон C1,N-1 находится относительно близко по частоте, чем две поднесущие C2,1. В этом варианте осуществления пилот-сигналы, принятые в смежном поддиапазоне, могут быть использованы для некоторой заданной разности по частоте. В этом случае линия 424 представляет границу, с помощью которой поднесущая C2,1 учитывается при оценке отклика ее канала. В альтернативном варианте осуществления пилот-сигналы даже в этом представляющем интерес поддиапазоне могут быть игнорированы, если считаются слишком далеко находящимися по частоте от представляющей интерес поднесущей. В этом варианте осуществления поднесущие, находящиеся вне линии 428, не учитываются при определении отклика канала поднесущей C2,1.

Фиг.4В иллюстрирует структуру разделенной полосы частот, имеющей гибридные смежные поддиапазоны 450. В этом варианте осуществления определенные поднесущие сгруппированы таким образом, что они являются смежными. Однако меньшие группы смежных поддиапазонов могут быть несмежными с другими меньшими группами поднесущих в поддиапазоне. Например, поддиапазон C1 представлен с помощью групп 454, 458 и 462, второй поддиапазон может быть представлен с помощью групп 466, 470 и 474 поднесущих. Таким же образом, как описано относительно фиг.4А, оценка отклика канала на данную поднесущую может быть выполнена с использованием пилот-сигналов, принятых в этой части поддиапазона или также в соседних поддиапазонах.

В определенных аспектах переключение каналов может быть обеспечено с помощью планирования передач пользователю или от пользователя так, что последовательные периоды передачи или группы периодов используют отличные друг от друга поднесущие, например, поднесущие в поддиапазоне. Это может быть обеспечено с помощью использования шаблонов и генераторов шаблонов, которые являются известными.

Фиг.5 иллюстрирует процесс 500 оценки канала, в котором пилот-сигналы, принятые вне данного поддиапазона, могут быть использованы в процессе оценки канала. Пилот-сигналы принимают 504 в данном поддиапазоне. Выполняют определение относительно того, находится ли представляющая интерес поднесущая около края поддиапазона. Какие поднесущие считаются находящимися “около”, может изменяться на основании развертывания сети, состояний каналов или других факторов. Если данная несущая находится около края поддиапазона, используют 508 пилот-сигналы, принятые в соседнем поддиапазоне. Пилот-сигналы всего соседнего поддиапазона или заданной части соседнего поддиапазона могут быть использованы для оценки отклика 512 канала. Если назначенная поднесущая не находится около края поддиапазона, соседние пилот-сигналы не должны быть рассмотрены, и отклик канала может быть оценен 512 без использования пилот-сигналов в соседних поддиапазонах. Обычно используют оценку канала для всего поддиапазона, так как поднесущие пользователей распределены по всему поддиапазону. Следовательно, соседние поддиапазоны используют, чтобы оценивать канал для тональных сигналов около края. Пилот-сигналы в поддиапазоне используют для всех других тональных сигналов.

Схемы повторного использования частоты, такие как ограниченное использование на основании активного множества (ASBR, ОИОАМ), могут использовать смежные поддиапазоны в качестве своих множеств повторного использования. Способы ОИОАМ описаны более подробно в заявке на патент, озаглавленной “Restrictive Reuse Set Management” № 11/021189 от 22 декабря 2004 г., и заявке на патент, озаглавленной “Feedback to Support Restrictive Reuce” № 11/020707 от 22 декабря 2004 г., права на которые переданы владельцу настоящего изобретения, и специально включенные в настоящее описание в качестве ссылки. Чтобы бороться с помехами между ячейками и чтобы улучшить отношение сигнала к шуму, беспроводная система может использовать схему повторного использования частоты, при этом не все полосы частот, имеющиеся в системе, используют в каждой ячейке.

Например, система может использовать шаблон повторного использования из 7-ми ячеек и коэффициент повторного использования К=7. Для этой системы всю полосу W частот системы разделяют на семь одинаковых полос частот и каждой ячейке в кластере из 7-ми ячеек назначают одну из семи полос частот. Каждая ячейка использует только одну полосу частот, а каждая седьмая ячейка повторно использует одну и ту же полосу частот. С помощью этой схемы повторного использования частоты одну и ту же полосу частот повторно используют только в ячейках, которые не являются смежными друг другу, помехи между ячейками, наблюдаемые в каждой ячейке, уменьшаются относительно случая, в котором все ячейки используют одну и ту же полосу частот. Однако большой коэффициент повторного использования представляет неэффективное использование имеющихся системных ресурсов, так как каждая ячейка может использовать только часть всей полосы частот системы. Та же самая схема повторного использования может быть применена также к пилот-сигналам. По существу, улучшения, обнаруженные в отношении сигнала к шуму, относительно переданных данных также видны с помощью переданных пилот-сигналов.

Когда пользователя ограничивают в использовании определенной части полосы частот, его излучение вне полосы частот является существенно меньше. Схема переключения смежных каналов может быть использована в обратной линии связи, чтобы получить это преимущество. Чтобы получить также дополнительное разнесение частоты, пользователь может быть назначен в один поддиапазон в любое данное время, но этот поддиапазон может быть изменен во времени.

Фиг.6 иллюстрирует процесс 600, с помощью которого пользователя назначают данным поддиапазонам. Могут быть обстоятельства, при которых желательно иметь пользователей, работающих в более чем одном поддиапазоне. Наоборот, могут быть обстоятельства, при которых желательно иметь пользователей, работающих только в данном поддиапазоне. Например, пользователи МВхМВых должны оценивать множество пространственных каналов. Следовательно, широкополосный пилот-сигнал требовался бы для каждого оцениваемого пространственного канала. Для передачи МВхМВых с помощью четырех антенн должны быть переданы четыре широкополосных пилот-сигнала. Следовательно, может быть выгодным назначать пользователей МВхМВых конкретному поддиапазону, который может изменяться или может быть одним и тем же для всех используемых пространственных каналов. Дополнительные тональные пилот-сигналы, которые требуются для оценки дополнительных каналов пользователя МВхМВых, должны быть назначены только в этом данном поддиапазоне. Следовательно, существенно уменьшаются непроизводительные потери полосы частот.

В другом примере пользователи, чувствительные к времени ожидания, требуют разнесения частоты. Следовательно, пользователям, чувствительным к времени ожидания, могут быть назначены поднесущие во множестве поддиапазонов. Так как меньше разнесения частоты имеется относительно отдельного поддиапазона, увеличивается возможность выгоды разнесения множества пользователей. Следовательно, наличие пользователей, чувствительных к времени ожидания, работающих во множестве поддиапазонов, увеличивает разнесение частоты и уменьшает выгоду разнесения множества пользователей.

Процесс, с помощью которого могут быть обработаны пользователи, описан на фиг.6. Идентифицируют 604 потребности пользователя. Выполняют определение 608 относительно того, должен ли пользователь находиться более чем в одном поддиапазоне. Если определяют, что предпочтительно иметь пользователя, работающего более чем в одном поддиапазоне, пользователя назначают работать в множестве поднесущих в множестве поддиапазонов 612. Этот процесс представляет, что может иметь место для пользователя, чувствительного к времени ожидания. С другой стороны, если определяют, что пользователь должен работать только в одном поддиапазоне, пользователя назначают поднесущим в одном поддиапазоне 616. Это может быть пример пользователя МВхМВых. Следовательно, в случае МВхМВых дополнительные пилот-сигналы могут быть назначены 620 в выбранном поддиапазоне.

Фиг.7 иллюстрирует процесс 700 назначения пользователя МВхМВых. Базовая станция 704 посылает пилот-сигналы через всю полосу частот, которые принимают с помощью подвижного терминала 708. Подвижный терминал 708 принимает пилот-сигналы и определяет 712 показатель качества канала (CQI, ПКК), который затем посылают обратно в базовую станцию. В зависимости от состояний и целесообразности в базовую станцию могут быть посланы различные представления ПКК.

Опция, предназначенная для вычисления и передачи ПКК, включает в себя посылку ПКК для каждого поддиапазона в базовую станцию. Затем базовая станция может принять наилучшее возможное решение относительно планирования и предсказания скорости. Другой опцией является передавать ПКК для последнего используемого поддиапазона. Или, если используют более чем один поддиапазон, тогда посылают ПКК через объединенные поддиапазоны. Этот способ уменьшает непроизводительные затраты, но должен быть сбалансирован с потенциальной неточностью в алгоритме предсказания скорости, когда базовая станция желает переключить поддиапазон пользователя. Другой опцией является передача ПКК для наилучшего поддиапазона для пользователя. Это требует указания также индекса поддиапазона. Другой опцией является передача того, что телефон наблюдает как являющийся наилучшим возможным поддиапазоном. Кроме того, может быть использовано множество ПКК для разных поддиапазонов.

После приема ПКК из подвижного терминала базовая станция 704 назначает 716 пользователя в данный поддиапазон. Кроме того, базовая станция 720 посылает дополнительные пилот-сигналы в назначенном поддиапазоне. Затем подвижный терминал 708 посылает 724 ПКК, соответствующий дополнительным пилот-сигналам, назначенным в выбранном поддиапазоне.

Фиг.8 изображает процесс назначения 800 пользователей, чувствительных к времени ожидания. Базовая станция 804 посылает 808 широкополосные пилот-сигналы через всю полосу частот в подвижный терминал 812. ПКК посылают 816 обратно в базовую станцию 804. Затем базовая станция 804 назначает 820 пользователя работать во множестве поддиапазонов. В этом множестве поддиапазонов подвижный терминал определяет ПКК пилот-сигналов, принятых во множестве поддиапазонов, и посылает 824 ПКК из представляющих интерес поддиапазонов обратно в базовую станцию 804.

Ссылаясь на фиг.9, изображена структура 900, предназначенная для планирования. Структура планирования включает в себя средство 902, предназначенное для определения количества поддиапазонов, чтобы планировать в них пользователя. Это может быть основано на том, является ли пользователь пользователем МВхМВых, на времени ожидания пользователя, комбинации того и другого или на других подходах. Затем средство 904, предназначенное для планирования пользователя во множестве поддиапазонов, и средство 906, предназначенное для планирования пользователя в одном поддиапазоне, может быть использовано соответствующим образом. Средства 904 и 906 также могут содержать одно средство.

Ссылаясь на фиг.10, изображена структура 1000, предназначенная для оценки канала. Структура 1000 включает в себя средство 1002, предназначенное для определения того, что принято множество пилот-сигналов более чем в одном поддиапазоне полосы частот, и средство 1004, предназначенное для оценки отклика канала на основании некоторых из множества пилот-сигналов, принятых в одном поддиапазоне, для этого одного поддиапазона. Кроме того, средство, предназначенное для использования, по меньшей мере, части пилот-сигналов, принятых в соседних поддиапазонах, чтобы оценивать отклик канала в данном поддиапазоне, может быть включено в средство 1004.

Схемы передачи пилот-сигналов и данных, описанные в настоящей заявке, могут быть реализованы с помощью различных средств. Например, эти способы могут быть реализованы в аппаратном обеспечении, программном обеспечении или их комбинации. Для реализации аппаратного обеспечения элементы, используемые, чтобы выполнять обработку в устройствах передатчика и приемника, могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах (ASIC, СИС), процессорах цифровых сигналов (DSP, ПЦС), устройствах обработки цифровых сигналов (DSPD, УОЦС), программируемых логических устройствах (PLD, ПЛУ), вентильных матрицах, программируемых в условиях эксплуатации (FPGA, ВМПУЭ), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, других электронных устройствах, предназначенных для выполнения функций, описанных в настоящей заявке, или их комбинации.

Для реализации программного обеспечения обработка в устройствах передатчика и приемника для схем передачи, описанных в настоящей заявке, может быть реализована с помощью модулей (например, процедур, функций и т.д.), которые выполняют функции, описанные в настоящей заявке. Коды программного обеспечения могут быть запомнены в памяти и выполнены с помощью процессоров. Устройства памяти могут быть реализованы в процессорах или вне процессоров, в последнем случае они могут быть соединены с возможностью взаимодействия с процессорами через различные средства, как известно в данной области техники.

Предыдущее описание раскрытых вариантов осуществления предоставлено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники изготовить или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления будут легко понятны специалистам в данной области техники, а основные принципы, определенные в настоящей заявке, могут быть применены к другим вариантам осуществления, не выходя за рамки объема и сущности изобретения. Следовательно, не предполагается, что настоящее изобретение ограничено вариантами осуществления, изображенными в настоящей заявке, а должно соответствовать самому широкому объему, согласующемуся с принципами и новыми признаками, раскрытыми в настоящей заявке.

Изобретение относится к технике связи и предназначено для назначения ресурсов при передаче в беспроводное устройство. Технический результат состоит в оценке каналов во всей полосе частот. Для этого полосу частот разделяют, по меньшей мере, на два смежных поддиапазона. Выполняют определение, желательно ли передавать в одном поддиапазоне или более чем в одном поддиапазоне. Назначают передачу таким образом, чтобы она происходила либо в одном поддиапазоне, либо более чем в одном поддиапазоне. Если передачу ограничивают одним поддиапазоном, шаблон переключения каналов также ограничивают поднесущими в конкретном поддиапазоне. 5 н. и 20 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ оценки канала в беспроводной системе связи, работающей в пределах данной полосы частот, содержащий этапы, на которых
принимают множество пилот-сигналов более чем в одном поддиапазоне полосы частот; и
оценивают отклик канала на основании некоторых из множества пилот-сигналов, принятых в одном поддиапазоне, для одного поддиапазона,
причем этап, на котором оценивают отклик канала, дополнительно содержит этап, на котором используют, по меньшей мере, часть пилот-сигналов, принятых в одном или более соседних поддиапазонах, для оценки отклика канала для одного поддиапазона.

2. Способ по п.1, в котором этап, на котором оценивают отклик канала, дополнительно содержит этап, на котором используют пилот-сигналы, принятые в соседних поддиапазонах, для оценки отклика канала в одном поддиапазоне, и в котором используемые пилот-сигналы находятся в заданном диапазоне частот от краев одного поддиапазона.

3. Способ по п.1, в котором один поддиапазон включает в себя только смежные поднесущие частоты.

4. Способ по п.1, в котором один поддиапазон включает в себя несмежные поднесущие частоты.

5. Способ назначения ресурсов для передачи для беспроводного устройства в беспроводной системе связи, работающей в данной полосе частот, содержащий этапы, на которых определяют, желательно ли для передачи пользователю находиться в одном поддиапазоне или более чем в одном поддиапазоне, причем каждый поддиапазон включает в себя неперекрывающиеся поднесущие относительно любого другого поддиапазона; и
назначают передачу таким образом, чтобы она происходила либо в одном поддиапазоне, либо чтобы работать более чем в одном поддиапазоне, на основании определения.

6. Способ по п.5, дополнительно содержащий этап, на котором назначают дополнительные пилот-сигналы в одном поддиапазоне.

7. Способ по п.5, в котором этап, на котором определяют, желательно ли для передачи пользователю находиться в одном поддиапазоне или более чем в одном поддиапазоне, дополнительно содержит этап, на котором определяют, является ли беспроводная передача передачей с множеством входов и множеством выходов (МВхМВых).

8. Способ по п.5, в котором этап, на котором определяют, желательно ли для передачи пользователю находиться в одном поддиапазоне или более чем в одном поддиапазоне, дополнительно содержит этап, на котором определяют, является ли передача передачей, чувствительной к времени ожидания.

9. Способ по п.5, дополнительно содержащий этап, на котором используют дополнительные пилот-сигналы для передачи МВхМВых.

10. Способ по п.5, дополнительно содержащий этап, на котором принимают указатель качества канала, указывающий качество канала каждого поддиапазона, наблюдаемого беспроводным устройством.

11. Способ по п.5, дополнительно содержащий этап, на котором принимают указатель качества канала, указывающий качество канала последнего поддиапазона, наблюдаемого беспроводным устройством.

12. Способ по п.5, дополнительно содержащий этап, на котором принимают указатель качества канала, указывающий качество канала наилучшего поддиапазона, наблюдаемого беспроводным устройством.

13. Способ по п.5, дополнительно содержащий этап, на котором ограничивают шаблон переключения каналов поднесущими в конкретном поддиапазоне.

14. Машиночитаемый носитель информации, содержащий инструкции, предписывающие процессору выполнять этапы
определения, что множество пилот-сигналов принято более чем в одном поддиапазоне полосы частот; и
оценки отклика канала на основании некоторых из множества пилот-сигналов, принятых в одном поддиапазоне, для одного поддиапазона,
причем отклик канала оценивают с использованием, по меньшей мере, части пилот-сигналов, принятых в одном или более соседних поддиапазонах.

15. Устройство для оценки канала, содержащее
средство, предназначенное для определения того, что множество пилот-сигналов принято более чем в одном поддиапазоне полосы частот; и
средство, предназначенное для оценки отклика канала на основании некоторых из множества пилот-сигналов, принятых в одном поддиапазоне, для одного поддиапазона, причем средство, предназначенное для оценки отклика канала, дополнительно содержит средство, предназначенное для использования, по меньшей мере, части пилот-сигналов, принятых в соседних поддиапазонах, для оценки отклика канала в одном поддиапазоне.

16. Устройство по п.15, в котором средство, предназначенное для оценки отклика канала, дополнительно содержит средство, предназначенное для использования пилот-сигналов, принятых в соседних поддиапазонах, для оценки отклика канала в данном поддиапазоне, и в котором используемые пилот-сигналы находятся в заданном диапазоне частот от краев данного поддиапазона.

17. Устройство для назначения ресурсов для передачи, содержащее
средство, предназначенное для определения, желательно ли для передачи пользователю находиться в одном поддиапазоне или более чем в одном поддиапазоне; и
средство, предназначенное для назначения передачи таким образом, чтобы она происходила либо в одном поддиапазоне, либо чтобы работать более чем в одном поддиапазоне.

18. Устройство по п.17, дополнительно содержащее средство, предназначенное для назначения дополнительных пилот-сигналов в одном поддиапазоне.

19. Устройство по п.18, в котором средство, предназначенное для определения, желательно ли для передачи пользователю находиться в одном поддиапазоне или более чем в одном поддиапазоне, дополнительно• содержит средство, предназначенное для определения, является ли беспроводная передача передачей с множеством входов и множеством выходов (МВхМВых).

20. Устройство по п.18, в котором средство, предназначенное для определения, желательно ли для передачи пользователю находиться в одном поддиапазоне или более чем в одном поддиапазоне, дополнительно содержит средство, предназначенное для определения, является ли передача передачей, чувствительной к времени ожидания.

21. Устройство по п.18, дополнительно содержащее средство, предназначенное для использования дополнительных пилот-сигналов для передачи МВхМВых.

22. Устройство по п.18, дополнительно содержащее средство, предназначенное для приема указателя качества канала, указывающего качество канала каждого поддиапазона, наблюдаемого беспроводным устройством.

23. Устройство по п.18, дополнительно содержащее средство, предназначенное для приема указателя качества канала, указывающего качество канала последнего поддиапазона, наблюдаемого беспроводным устройством.

24. Устройство по п.18, дополнительно содержащее средство, предназначенное для приема указателя качества канала, указывающего качество канала наилучшего поддиапазона, наблюдаемого беспроводным устройством.

25. Устройство по п.18, дополнительно содержащее средство, предназначенное для ограничения шаблона переключения каналов поднесущими в конкретном поддиапазоне.