Настоящая Заявка испрашивает приоритет относительно предварительной заявки 60/691434, озаглавленной "Разделение пользователей при множественном доступе с пространственным разделением для системы связи с множеством несущих", поданной 16 июня 2005, переуступленной правообладателю настоящей заявки и включенной в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Нижеследующее описание относится в целом к беспроводной связи и, в частности, к связи в системах множественного доступа с множеством несущих.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Беспроводные сетевые системы стали общепринятым средством связи большинства людей во всем мире. Беспроводные устройства связи стали и меньше по размеру, и более мощными, отвечая потребностям потребителя при улучшенной мобильности и большем удобстве. Увеличение возможностей обработки в мобильных устройствах, например в сотовых телефонах, карманных персональных компьютерах (PDA) и т.п., привело к увеличению спроса на беспроводные передающие сетевые системы.
Система множественного доступа может одновременно поддерживать обмен с множеством мобильных устройств или терминалов. Множество терминалов могут одновременно связываться с базовой станцией посредством беспроводной сетевой системы. Эта одновременная связь может быть достигнута мультиплексированием множества передач данных, так что передачи данных ортогональны друг другу во временной, частотной, кодовой и/или пространственной области. В общем случае полная ортогональность не достигается из-за различных факторов, например, из-за состояний канала, из-за несовершенства приемника и так далее. Вместе с тем, по существу ортогональное мультиплексирование гарантирует то, что передаваемые данные для каждого мобильного устройства минимально мешают передачам данных других мобильных устройств.
В методах мультиплексирования с кодовым разделением сигналы кодируются с ортогональным или полуортогональным кодом. Системы разделения кода используют коды, которые облегчают однозначную идентификацию отдельных каналов связи. Закодированные сигналы обычно воспринимаются как шум теми приемниками, которые не используют тот же самый код для декодирования сигнала. Число кодов, которые могут быть назначены одновременно, обычно ограничивается длиной кода.
В методе временного разделения диапазон разделяется по времени на последовательные временные срезы или временные сегменты. Каждому пользовательскому устройству, сопоставленному данному каналу, предоставляется временной сегмент для передачи и приема информации в циклическом режиме. Например, в любой данный момент времени t пользовательскому устройству обеспечивается доступ к каналу на короткий интервал времени. Затем доступ переключается на другое пользовательское устройство, которому предоставляется короткий интервал времени для передачи и приема информации. Цикл "выполнения оборота" продолжается и в конечном счете каждому пользовательскому устройству предоставляются множество интервалов передачи и приема.
В методе частотного разделения частотный спектр обычно разделяется на отдельные каналы путем разделения частотного спектра на однородные участки в пределах полосы пропускания. Например, частотный спектр или полоса частот, выделенная для беспроводной сотовой телефонной связи, может быть разбита на 30 каналов, каждый из которых может служить для передачи голосового сигнала, или для передачи цифровых данных. Каждый канал единовременно может быть присвоен (предоставлен) только одному пользовательскому устройству или терминалу. Одна из обычно используемых систем разделения частоты - это система множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA), которая использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM). Технология OFDM фактически делит полную полосу пропускания системы на множество каналов ортогональных частот.Система OFDMA может использовать мультиплексирование с временным и/или частотным разделением для достижения ортогональности среди множества передач данных для множества терминалов. Например, различные терминалы могут быть распределены по различным каналам, и передача данных для каждого терминала может осуществляться по каналу(-ам), выделенному(ым) для этого терминала. Использованием непересекающихся или неперекрывающихся каналов для различных терминалов можно избежать или снизить взаимные помехи между множеством терминалов и, тем самым, достичь улучшения работы системы в целом. Число каналов, пригодных для передачи данных, ограничено (до K) структурой OFDM, используемой в системе OFDMA. Ограниченное число каналов задает верхний предел количества терминалов, которые могут передавать и/или принимать информацию одновременно, не мешая друг другу. В определенных случаях может быть желательно иметь большее число терминалов для одновременной передачи и/или приема, например, для лучшего использования имеющейся системной пропускной способности.
Типичная сеть беспроводной связи (например, использующая частотное, временное и кодовое разделения) включает в себя одну или несколько базовых станций, которые обеспечивают зону покрытия, и один или несколько мобильных (например, беспроводных) терминалов, которые могут передавать и принимать данные в пределах зоны обслуживания. Типичная базовая станция может одновременно передавать множество потоков данных для услуг радиовещания групповой передачи и/или абонентской передачи, причем поток данных - это такой поток данных, который может представлять самостоятельный интерес для приема терминалом. Терминал в пределах зоны обслуживания данной базовой станции может нуждаться в приеме одного, больше чем одного, или всех потоков данных, содержащихся в сложном потоке. Аналогично, терминал может передавать данные на базовую станцию или другой терминал. Такая связь между базовой станцией и терминалом или между терминалами может быть ухудшена из-за изменений канала и/или изменений мощности помех. Например, вышеупомянутые изменения могут повлиять на планирование базовой станцией, управление мощностью и/или степень прогнозирования для одного или более терминалов.
Обычные сетевые протоколы передачи данных восприимчивы к ограничениям планирования и пределам пропускной способности передачи, что приводит к снижению пропускной способности сети. Множество антенн в передатчиках и приемниках предоставляют пространственные размерности для увеличения системной пропускной способности передачи данных. При наличии дополнительных пространственных размерностей возникает потребность в системной технологии и/или методологии улучшения пропускной способности и максимизации системной пропускной способности беспроводных сетевых систем.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже упрощенно рассматривается сущность одного или нескольких вариантов реализации с целью получения основных представлений об этих вариантах реализации. Это рассмотрение не представляет собой обзор всех возможных вариантов реализации и не призвано выявить ключевые или критические элементы всех вариантов реализации, а также очертить возможности применения каких-либо или всех вариантов реализации. Единственная цель состоит в том, чтобы показать некоторые идеи одного или нескольких вариантов реализации в упрощенной форме, предваряющей более детальное описание, представленное далее.
В соответствии с одним или несколькими вариантами реализации и соответствующим их описанием, различные аспекты описаны в связи с увеличивающейся системной пропускной способностью в системе беспроводной связи множественного доступа. Пространственные размерности могут быть использованы для различения множества сигналов, использующих тот же самый канал, и, тем самым, для увеличения системной пропускной способности. Сигналы могут быть разделены применением весовых коэффициентов для диаграммы направленности исходя из пространственного признака пары «пользовательское устройство/базовая станция». Группирование по существу пространственно различающихся пользовательских устройств на том же самом канале облегчает разделение сигналов. Пользовательские устройства могут перераспределяться по группам периодически или исходя из изменений пространственного взаиморасположения пользовательских устройств и базовой станцией.
В соответствии со связанным аспектом, способ увеличения системной пропускной способности для среды беспроводной связи может содержать определение пространственного признака для первого пользовательского устройства, назначение первого пользовательского устройства и второго пользовательского устройства множеству каналов так, что когда первое пользовательское устройство и второе пользовательское устройство назначены одному из множества каналов, первое и второе пользовательское устройство по существу пространственно различаются, и определение веса на основе, по меньшей мере частично, пространственного признака первого пользовательского устройства. Вес применяется, по меньшей мере, к одной передаче между первым пользовательским устройством и базовой станцией. Кроме того, способ может содержать назначение первого пользовательского устройства и второго пользовательского устройства, по меньшей мере, одному подмножеству на основе пространственной характеристики группирования и выбора пользовательских устройств, по меньшей мере, из одного подмножества для назначения каналу так, что по существу пространственно различающиеся пользовательские устройства назначены тому же самому каналу. Кроме того, способ может содержать переназначение первого пользовательского устройства, или периодически, или на основе, по меньшей мере частично, изменения пространственного признака.
В соответствии с другим аспектом, устройство беспроводной связи может содержать процессор, который определяет пространственный признак для первого пользовательского устройства, назначает первое пользовательское устройство каналу так, что первое пользовательское устройство оказывается по существу пространственно различающимся со вторым пользовательским устройством, назначенным каналу, и определяет вес на основе, по меньшей мере частично, пространственного признака первого пользовательского устройства. Устройство может также содержать устройство памяти, связанное с процессором, которое сохраняет вес для первого пользовательского устройства. Вес применяется, по меньшей мере, для одной передачи между первым пользовательским устройством и базовой станцией. Процессор может назначить первое пользовательское устройство и второе пользовательское устройство, по меньшей мере, одному подмножеству на основе характеристики пространственного группирования и выбрать пользовательские устройства, по меньшей мере, из одного подмножества для назначение каналу так, что по существу пространственно различающиеся пользовательские устройства назначаются одному и тому же каналу. Процессор может переназначать первое пользовательское устройство, периодически или на основе, по меньшей мере частично, изменения пространственного признака или рабочих характеристик.
В соответствии с еще одним аспектом, устройство для увеличения системной пропускной способности в среде беспроводной связи содержит средство для определения пространственного признака для первого пользовательского устройства, средство для назначения первого пользовательского устройства и второго пользовательского устройства множеству каналов так, что когда первое пользовательское устройство и второе пользовательское устройство предназначены одному из множества каналов, то первое и второе пользовательские устройства являются по существу пространственно различающимися, и средство для определения веса на основе, по меньшей мере частично, пространственного признака первого пользовательского устройства, причем вес применяется, по меньшей мере, к одной передаче между первым пользовательским устройством и базовой станцией. Кроме того, устройство может содержать средство для назначения первого пользовательского устройства и второго пользовательского устройства, по меньшей мере, одному подмножеству на основе характеристики пространственного группирования, и средство для выбора пользовательских устройств, по меньшей мере, из одного подмножества для назначения каналу так, что по существу пространственно различающиеся пользовательские устройства назначаются одному и тому же каналу.
Другой аспект относится к машиночитаемому носителю, хранящему исполняемые компьютером команды для определения пространственного признака для первого пользовательского устройства, назначения первого пользовательского устройства и второго пользовательского устройства множеству каналов так, что когда первое пользовательское устройство и второе пользовательское устройство назначены одному из множества каналов, первое и второе пользовательские устройства являются по существу пространственно различающимися, и для определения веса на основе, по меньшей мере частично, пространственного признака первого пользовательского устройства, причем вес применяется, по меньшей мере, к одной передаче между первым пользовательским устройством и базовой станцией. Кроме того, носитель может содержать команды для назначения первого пользовательского устройства и второго пользовательского устройства, по меньшей мере, одному подмножеству на основе характеристики пространственного группирования и выбора пользовательских устройств, по меньшей мере, из одного подмножества для назначения каналу так, что по существу пространственно различающие пользовательские устройства назначены одному и тому же каналу.
Еще один аспект относится к процессору, который выполняет команды для увеличения системной пропускной способности в среде беспроводной связи множественного доступа, причем команды содержат определение пространственного признака для первого пользовательского устройства, назначение первого пользовательского устройства и второго пользовательского устройства множеству каналов так, что, когда первое пользовательское устройство и второе пользовательское устройство назначены одному из множества каналов, первое и второе пользовательские устройства являются по существу пространственно различающимися, и определение веса на основе, по меньшей мере частично, пространственного признака первого пользовательского устройства, причем вес применяется, по меньшей мере, к одной передаче между первым пользовательским устройством и базовой станцией.
Другой аспект представляет пользовательское устройство, обеспечивающее связь по беспроводной сети, содержащее компонент, который определяет пространственный признак для пользовательского устройства, компонент, который принимает назначение канала так, что, когда первое пользовательское устройство и второе пользовательское устройство назначены одному из множества каналов, первое и второе пользовательские устройства являются по существу пространственно различающимися, и компонент, который определяет на основе, по меньшей мере частично, пространственного признака первого пользовательского устройства, причем применяется, по меньшей мере, к одной передаче между первым пользовательским устройством и базовой станцией.
Еще один аспект представляет способ обновления назначений канала для среды беспроводной связи, содержащий получение стандарта характеристики группирования, определение текущей характеристики группирования для пользовательских устройств, определение, имеется ли значительное различие между стандартом характеристики группирования и текущей характеристикой группирования для пользовательских устройств, обновление назначения канала для пользовательских устройств, если существует значительное различие, и определение веса для обновленных пользовательских устройств. Стандарт характеристики группирования может быть определен усреднением значений предыдущих характеристик группирования пользовательских устройств.
В соответствии с другим аспектом, устройство беспроводной связи может содержать процессор, который получает стандарт характеристики группирования, определяет текущую характеристику группирования для пользовательских устройств, определяет, есть ли значительное различие между стандартом характеристики группирования и текущей характеристикой группирования для пользовательских устройств, обновляет назначение канала для пользовательских устройств, если существует значительное различие и вычисляет вес для пользовательских устройств. Кроме того, устройство может содержать устройство памяти, связанное с процессором, которое сохраняет вес для пользовательских устройств.
В соответствии с еще одним аспектом, устройство для обновления назначений канала в среде беспроводной связи содержит средство для получения характеристического стандарта группирования, средство для определения текущей характеристики группирования для пользовательских устройств, средство для определения того, есть ли значительное различие между стандартом характеристики группирования и текущей характеристикой группирования для пользовательских устройств, средство для обновления назначения канала для пользовательских устройств, если значительное различие существует, и средство для определения веса для обновленных пользовательских устройств.
Еще один аспект относится к машиночитаемому носителю, хранящему выполняемые компьютером команды для получения стандарта характеристики группирования, определения текущей характеристики группирования для пользовательских устройств, определения того, есть ли значительное различие между стандартом характеристики группирования и текущей характеристикой группирования для пользовательских устройств, обновления назначения канала для пользовательских устройств, если значительное различие существует, и определение веса для обновленных пользовательских устройств.
Еще один аспект относится к процессору, который выполняет команды для обновления назначений канала в среде беспроводной связи, причем команды содержат получение стандарта характеристики группирования, определение текущей характеристики группирования для одного или нескольких пользовательских устройств, определение того, есть ли значительное различие между стандартом характеристики группирования и текущей характеристикой группирования для одного или нескольких пользовательских устройств, обновление назначения канала для одного или более пользовательских устройств, если значительное различие существует, и определение весового коэффициента для обновленного одного или более пользовательских устройств.
Для достижения вышеуказанных целей один или несколько вариантов реализации содержат признаки, полностью описанные ниже, но особенно охарактеризованные в пунктах формулы изобретения. Нижеследующее описание и соответствующие чертежи подробно иллюстрируют некоторые аспекты одного или более вариантов реализации. Эти аспекты иллюстрируют, однако, лишь некоторые из различных путей, которыми могут быть осуществлены принципы различных вариантов, и описанные варианты реализации считаются содержащими все такие аспекты и их эквиваленты.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - система беспроводной связи в соответствии с различными представленными аспектами.
Фиг.2 - иллюстрация системы беспроводной связи в соответствии с одним или более представленными аспектами.
Фиг.3 - иллюстрация системы беспроводной связи в соответствии с одним или более представленными аспектами.
Фиг.4 - методология для передачи восходящей линии связи в соответствии с одним или более представленными аспектами.
Фиг.5 - методология для передачи нисходящей линии связи в соответствии с одним или более представленными аспектами.
Фиг.6 - методология группирования пользовательских устройств для беспроводной связи в соответствии с одним или более представленными аспектами.
Фиг.7 - методология, использующая отношение сигнала к помехе и шуму (SINR) для группирования пользователей в соответствии с одним или более представленными аспектами.
Фиг.8 - методология для динамического обновления групп пользовательских устройств для беспроводной связи в соответствии с одним или более представленными аспектами.
Фиг.9 - устройство для увеличения системной пропускной способности в секторе среды беспроводной связи в соответствии с различными аспектами.
Фиг.10 - устройство для обновления назначений каналов в среде беспроводной связи в соответствии с различными аспектами.
Фиг.11 - система, обеспечивающая использование пространственных признаков для увеличения системной пропускной способности в среде беспроводной связи в соответствии с различными аспектами.
Фиг.12 - система, использующая пространственные признаки для группирования пользовательских устройств и для увеличения системной пропускной способности в среде беспроводной связи в соответствии с различными аспектами.
Фиг.13 - среда беспроводной связи, которая может использоваться в связи с различными рассмотренными системами и способами.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Различные варианты реализации рассматриваются ниже со ссылками на чертежи, на которых подобные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. В нижеследующем описании для целей пояснения многочисленные конкретные подробности предоставлены для обеспечения полного понимания одного или более вариантов реализации. Вместе с тем, должно быть ясно, что такой(ие) вариант(-ы) реализации может(гут) быть осуществлены без этих конкретных деталей. В других случаях хорошо известные структуры и устройства показаны в виде блок-схемы для облегчения описания одного или более вариантов реализации.
Используемые в данной заявке термины "компонент", "система" и др. служат для обозначения компьютерного объекта, аппаратного средства, комбинации аппаратных средств и программного обеспечения, программного обеспечения или исполнимого программного обеспечения. Например, компонент может быть, хотя и не только, процессом, исполняемым на процессоре, процессором объектом, выполняемым файлом, потоком исполнения (под процессом), программой и/или компьютером. Один или несколько элементов могут содержаться в процессе и/или потоке исполнения, компонент может быть локализован на одном компьютере и/или распределен между двумя или более компьютерами. Кроме того, эти компоненты могут исполняться из различных машиночитаемых носителей, имеющих различные структуры сохраняемых данных. Компоненты могут взаимодействовать посредством локальных и/или удаленных процессов, например, в соответствии с сигналом, имеющим один или более пакетов данных (например, данные от одного компонента, взаимодействующего с другим компонентом в локальной системе, распределенной системе, и/или по сети, такой как Интернет, с другими системами посредством сигнала).
Кроме того, различные варианты реализации рассматриваются в данном случае в связи с пользовательским устройством. Пользовательское устройство может быть также системой, абонентским блоком, абонентской станцией, мобильной станцией, мобильным устройством, удаленной станцией, узлом доступа, базовой станцией, удаленным терминалом, терминалом доступа, пользовательским терминалом, терминалом, агентом пользователя или пользовательским оборудованием. Пользовательское устройство может быть сотовым телефоном, радиотелефоном, телефоном Протокола Инициирования Сессии (SIP), станцией абонентской линии радиосвязи (WLL), PDA, портативным устройством с возможностью беспроводной связи или другим обрабатывающим устройством, связанным с беспроводным модемом.
Кроме того, различные описанные здесь аспекты или признаки могут быть осуществлены в виде способа, устройства или изделия с использованием стандартных методов программирования и/или инженерной разработки. Используемый в данном случае термин "изделие" предполагает и компьютерную программу, доступную с любого машиночитаемого устройства, носителя или среды. Например, машиночитаемые носители могут включать в себя, хотя и без ограничения, устройства магнитной памяти (например, жесткий диск, дискету, магнитные ленты...), оптические диски (например, компакт-диск (CD), цифровой универсальный диск (DVD)...), смарт-карты и устройства флэш-памяти (например, плата, карта, клавишный привод...).
На фиг.1 показана система 100 беспроводной связи в соответствии с различными представленными вариантами реализации. Система 100 может содержать одну или более базовых станций 102 в одном или более секторах, которые принимают, передают, повторяют и т.д. сигналы беспроводной связи друг другу и/или на одно или более мобильных устройств 104. Каждая базовая станция 102 может содержать передающий тракт и приемный тракт, каждый из которых может в свою очередь содержать множество компонентов, связанных с передачей и приемом сигнала (например, процессоры, модуляторы, мультиплексоры, демодуляторы, демультиплексоры, антенны, и т.д.), как должно быть понятно специалистам в данной области техники. Мобильные устройства 104 могут быть, например, сотовыми телефонами, смартфонами, портативными компьютерами, портативными устройствами связи, портативными компьютерными устройствами, спутниковыми приемниками, системами глобального позиционирования, PDA и/или каким-либо другим подходящим устройством для связи по беспроводной системе 100.
Пространственные признаки могут использоваться для различения передач данных или коммуникаций между базовыми станциями и множеством мобильных устройств, тем самым увеличивая системную пропускную способность. Пространственные признаки в данном случае представляют собой любой индикатор пространственного соотношения между пользовательским устройством и базовой станцией. Мультимиксирование на основе пространственного разделения (SDM) представляет собой метод, используемый в системе связи с множеством антенн, которая использует пространственные размерности для поддержания дополнительных пользовательских устройств для передач данных. Система множественного доступа с пространственным разделением каналов (SDMA) использует пространственные признаки, связанные с каждым пользовательским устройством для планирования передач данных от или на множество пользовательских устройств и базовых станций. В многоантенной системе пространственное соотношение между базовой станцией и пользовательским устройством определяется на основе сигнала, принятого антеннами на базовой станции. Пространственный признак, основанный на пространственном соотношении, может быть сформирован с использованием направления прихода сигнала в базовой станции, ряда многолучевых составляющих сигнала, и ослабления сигнала для каждой пары «базовая станция/пользовательское устройство». Система SDMA использует пространственные признаки пары «базовая станция/пользовательское устройство» для планирования множества передач данных по каналу или на несущей, которые имеют в общем случае ортогональные или различающиеся пространственные признаки один относительно другого. Хотя мало вероятно, что пространственные признаки будут полностью пространственно ортогональными, но если пространственные признаки по существу ортогональны или существенно различаются, то передачи данных могут быть различимы. В общем случае, чем менее выровнены пространственные признаки передач данных, тем лучше разделение передач данных. "Угол" между пространственными признаками может быть показательным для того, насколько хорошо пространственные признаки разделены. Этот угол может быть количественно измерен с использованием скалярного произведения двух векторов пространственного признака. Значение скалярного произведения может быть определено на основе направления прихода, протяженности антенной решетки и числа антенн. В общем случае, чем протяженнее антенная решетка, тем лучше угловое разрешение пространственного признака и поэтому лучше разрешающая способность различных пространственных признаках и результат пространственного мультиплексирования. Методы SDM применимы к прямой и обратной линиям в среде беспроводной связи при дуплексном режиме с временным разделением (TDD) и дуплексном режиме с частотным разделением (FDD).
На фиг.2 показана система 200 беспроводной связи множественного доступа в соответствии с одним или более вариантами реализации. Трехсекторная базовая станция 202 включает в себя группы множества антенн, одна из которых включает в себя антенны 204 и 206, другая - антенны 208 и 210 и третья - антенны 212 и 214. На чертеже показаны только две антенны для каждой группы антенн, однако, для каждой группы антенн может использоваться больше или меньше антенн. Обычно методы SDM используют множество антенн для определения пространственных размерностей мобильного устройства. Мобильное устройство 216 связано с антеннами 212 и 214, причем антенны 212 и 214 передают информацию на мобильное устройство 216 по прямой линии 220 и принимают информацию от мобильного устройства 216 по обратной линии 218. Прямая линия (или нисходящая линия) - это линия связи от базовых станций на мобильные устройства и обратная линия (или восходящая линия) - это линия связи от мобильных устройств к базовым станциям. Мобильное устройство 222 связано с антеннами 204 и 206, причем антенны 204 и 206 передают информацию на мобильное устройство 222 по прямой линии 126 и принимают информацию от мобильного устройства 222 по обратной линии 224.
Каждая группа антенн и/или зона, в которой они должны действовать, может рассматриваться как сектор базовой станции 202. В одном или более вариантах реализации каждая из групп антенн предназначена для связи с мобильными устройствами в секторе тех зон, которые покрываются базовой станцией 202. При связи по прямым линиям 220 и 226 передающие антенны базовой станции 202 могут использовать методы формирования диаграммы направленности для улучшения отношения сигнал/шум прямых линий для различных мобильных устройств 216 и 222. Кроме того, базовая станция, использующая формирование луча для передачи на мобильные устройства, рассеянные случайным образом по ее зоне покрытия, создает меньше помех мобильным устройствам соседних ячеек/секторов, чем та базовая станция, которая использует передачу через единственную антенну на все мобильные устройства в ее зоне покрытия. Базовая станция может быть неподвижной станцией, используемой для связи с терминалами, но может также упоминаться как узел доступа, Узел B, или определяться некоторым иным термином. Мобильное устройство также может называться мобильной станцией, пользовательским оборудованием (UE), устройством беспроводной связи, терминалом, терминалом доступа, пользовательским устройством или некоторым другим термином.
На фиг.3 представлена система 300 беспроводной связи в соответствии с одним или более вариантами реализации. Базовая станция 302, имеющая множество антенн, осуществляет связь с первым пользовательским устройством 304 и вторым пользовательским устройством 306. Для простоты показаны два пользовательских устройства. Однако с базовой станцией может использоваться множество пользовательских устройств. При передаче по восходящей линии связи первое пользовательское устройство 304 и второе пользовательское устройство 306 передают сигналы на базовую станцию 302. Если сигналы используют тот же самый канал и приходят по существу в одно и то же время, то сигналы от первого пользовательского устройства 304 и второго пользовательского устройства 306 можно все еще различать исходя из пространственных соотношений между первым пользовательским устройством 304, вторым пользовательским устройством 306 и базовой станцией 302. Как показано на фиг.3, сигнал от первого пользовательского устройства 304 приходит на базовую станцию 302 под первым углом Θ1, показанным как А1, а сигнал от второго пользовательского устройства 306 приходит на базовую станцию 302 под вторым углом Θ2, показанным как A2. На основе приема сигнала в антеннах и геометрии антенн базовая станция 302 может определить угол прихода сигнала на базовую станцию 302. Для расчета или оценки направления прихода сигнала при использовании многожества антенн могут использоваться различные алгоритмы, способы и методики. Хотя на фиг.3 показано двумерное пространственное соотношение между базовой станцией 302 и пользовательскими устройствами, для различения сигналов пользовательских устройств могут использоваться и три измерения. Например, в зоне с высотными зданиями или в гористой местности для разделения сигналов пользовательских устройств может быть использован вертикальный компонент пространственного соотношения.
Число антенн может определять число сигналов, которые могут быть разделены на основе пространственного соотношения пользовательских устройств и базовой станции. Пространственный признак, основанный, по меньшей мере частично, на направлении прихода, может быть использован как базис для вектора весов луча для различения между пространственно ортогональными сигналами или различающимися пользовательскими устройствами. Пространственный признак может быть вектором с размерностями, основанными на числе антенн на базовой станции. Следовательно, максимальное число сигналов пользовательских устройств, которые можно отличить друг от друга с использованием пространственного признака, пропорционально числу антенн, используемых на базовой станции. Например, если базовая станция использует две антенны для приема сигнала, то базовая станция может различить сигналы от двух пользовательских устройств, которые являются по существу пространственно ортогональным или различающимися, при использовании того же самого канала трафика. Аналогично, если базовая станция использует три антенны, то базовая станция может различить три сигнала от пользовательских устройств, которые являются по существу пространственно ортогональным или различающимися при использовании того же самого канала трафика. Примерная формула для определения векторов весовых коэффициентов имеет вид:
Здесь h1 - канал для первого сигнала, G1 -усиление для первого сигнала, n - антенна, r - общее число антенн и Θ1 - угол прихода первого сигнала. Базовая станция может использовать заданный порог для определения того, является ли различие между пространственными признаками достаточным для различения сигналов.
На фиг.4-8 показаны методологии, относящиеся к увеличению пропускной способности в системе беспроводной связи. Например, методологии могут относиться к использованию SDM в среде FDMA, среде OFDMA, среде множественного доступа с перемежающимся частотным разделением (IFDMA), среде Множественного Доступа с Локализованным Частотным Разделением (LFDMA), среде CDMA, среде WCDMA, среде TDMA или любой другой подходящей беспроводной среде. Хотя для простоты объяснения методологии показаны и описаны как ряд действий, следует отметить, что данные методологии не ограничены порядком действий, поскольку некоторые действия могут, в соответствии с одним или несколькими вариантами реализации, происходить в различных порядках и/или одновременно с другими действиями из показанных и описанных в данном случае. Например, специалистам в данной области техники будет ясно, что методология может быть альтернативно представлена в виде ряда взаимосвязанных состояний или событий, например, в диаграмме состояний. Кроме того, не все показанные действия могут быть использованы для осуществления методологии в соответствии с одним или несколькими вариантами реализации.
На фиг.4 показана методология 400 для передачи восходящей линии в среде беспроводной связи в соответствии с одним или более рассматриваемыми вариантами реализации. Пространственные соотношения между пользовательскими устройствами и базовой станцией могут быть использованы для различения двух или более сигналов пользовательских устройств, использующих одну и ту же частоту сигнала. На этапе 402 сигнал, переданный пользовательским устройством, принят двумя или более антеннами базовой станции. Пространственный признак для пары «пользовательское устройство/базовая станция» может быть определен на основе, по меньшей мере частично, принятого сигнала на этапе 404. Пространственный признак может быть основан на направлении прихода сигнала, числе многолучевых составляющих сигнала, ослаблении сигнала или на любых других признаках пространственных соотношений между пользовательским устройством и базовой станцией. Система может использовать мгновенный пространственный признак или, альтернативно, система может использовать пространственные признаки для множества случаев принятого сигнала. Например, система может рассчитать средний пространственный признак исходя из пространственных признаков для предыдущих пяти случаев принятого сигнала. Альтернативные способы для объединения пространственного признака, включающие в себя взвешенное усреднение, должны быть также понятны специалистам в данной области техники. Вследствие мобильности пользовательских устройств, пространственные признаки могут изменяться с течением времени в зависимости от пространственного соотношения между пользовательскими устройствами и базовой станцией. Однако из-за обычно больших расстояний, отделяющих пользовательские устройства от базовой станции, маловероятно, чтобы пространственный признак значительно изменился в течение голосового сеанса связи или обмена данными.
На этапе 406 вектор весов луча определяется на основе принятого сигнала и пространственного признака принятого сигнала. Вектор весов луча может быть рассчитан так, чтобы минимизировать среднеквадратичную ошибку (MMSE) сигнала. В одном или нескольких вариантах реализации вектор весов луча может быть рассчитан для каждого случая принятого сигнала. Альтернативно, вектор весов луча может быть рассчитан периодически, на основе заданного периода времени или числа случаев приема сигнала. В одном или более вариантах реализации вектор весов луча может быть повторно рассчитан на основе изменения пространственного соотношения между пользовательским устройством и базовой станцией. Например, если пространственный признак изменяется на величину, большую заданного порогового значения. Альтернативно, вектор весового коэффициента луча может быть рассчитан по первому приему принимаемого сигнала и использован для всех будущих случаев. В одном или более вариантах реализации вектор весов луча для одного или более сигналов пользовательских устройств может быть сохранен в справочной таблице и может извлекаться при приеме сигнала от пользовательского устройства. На этапе 408 вектор весов луча применяется к сигналу, принятому приемными антеннами базовой станции для получения данных, содержащихся в сигнале.
На фиг.5 показана методология 500 для передачи нисходящей линии в среде беспроводной связи в соответствии с одним или более представленными вариантами реализации. На этапе 502 весов диаграммы направленности (луча) определяется до передачи сигнала базовой станцией. Вес луча основан, по меньшей мере частично, на пространственном признаке пары «пользовательское устройство/базовая станция». Вес луча может быть получен из простого формирования луча на основе нормализованного отклика канала. Альтернативно, вес формирования луча может быть получен собственного формирования луча на основе из наибольшего значащего собственного вектора матрицы корреляции канала. Еще в одном варианте, наибольший значащий собственный вектор может быть выбран так, что суммарная скорость передачи данных пространственно мультиплексированных пользовательских устройств максимизируется. На этапе 504 вес формирования луча применяется к данным, передаваемым на пользовательское устройство. На этапе 506 взвешенный сформированным лучом сигнал передается на пользовательское устройство. Один или несколько пользовательских устройств принимают взвешенный сформированным лучом сигнал на этапе 508. На этапе 510 пользовательские устройства, принявшие взвешенный сформированным лучом сигнал, определяют, являются ли они предполагаемым получателем сигнала на основе пространственного признака и веса луча.
Если пространственные признаки пользовательских устройств, запланированных для того же самого канала трафика, слишком схожи, как если бы пользовательские устройства находились на одном и том же направлении от базовой станции, то сигналы от двух пользовательских устройств будут конфликтовать, приводя к потере данных. Следовательно, захват передач данных от множества пользовательских устройств, или передач данных на пользовательские устройства, зависит от пространственной конфигурации пользовательских устройств, назначенных для канала трафика. Соответственно, группирование пользовательских устройств, использующих один и тот же канал трафика, должно быть скоординировано для максимизации пропускной способности.
При использовании SDM множество пользовательских устройств могут быть назначены единственному каналу трафика. Пользовательские устройства могут быть распределены случайным образом по каналам трафика. Однако для полного использования SDM пользовательские устройства, назначенные информационному каналу, должны быть по существу пространственно ортогональными или различающимися. Хотя и маловероятно, что пространственные признаки пользовательских устройств будут вполне ортогональны, сигналы от существенно пространственно различающихся пользовательских устройств могут быть различены на основе пространственных показателей. Для облегчения разделения сигналов пользовательских устройств пользовательские устройства должны назначаться так, чтобы максимизировать пространственную ортогональность пользовательских устройств, назначенных единственному каналу трафика.
На фиг.6 показана методология 600 для группирования пользовательских устройств для беспроводной связи в соответствии с одним или более представленными вариантами реализации. На этапе 602 определяются характеристика группирования или характеристики для каждого пользовательского устройства. Характеристика группирования может быть любым индикатором пространственного соотношения пользовательского устройства и базовой станции или любым объединением индикаторов. Например, в одном или более вариантах реализации характеристика группирования может быть направлением прихода сигнала на базовую станцию. Кроме того, в характеристику группирования может быть включено расстояние между пользовательским устройством и базовой станцией. В частности, если направление прихода сигнала от одного или более пользовательских устройств неразличимо, то сигналы могут быть разделены исходя из расстояния между пользовательским устройством и базовой станцией. Расстояние может быть отражено в отношении сигнала к помехе и шуму (SINR) для сигналов. Альтернативно, в качестве характеристики группирования может быть использована степень разрешения различных пространственных признаков. Например, порядок величины разделения любой пары пространственных признаков может быть оценен расчетом скалярного произведения двух пространственных признаков. Пара с высоким разрешением будет считаться достаточно различающейся, чтобы помещаться в ту же самую группу и назначаться тому же самому каналу трафика.
После того, как характеристика группирования для пользовательских устройств определена, пользовательские устройства могут быть разделены на подмножества исходя из характеристики группирования на этапе 604. В одном или более вариантах реализации пользовательские устройства с подобными или согласованными характеристиками группирования могут быть сгруппированы в подмножество. Пользовательские устройства могут быть сгруппированы с использованием заданного разброса пороговых значений так, что если различие между характеристиками группирования первого и второго пользовательского устройства оказываются вне заданного разброса пороговых значений, то пользовательские устройства назначаются в различные подмножества. Пользовательские устройства могут быть разделены на любое число подмножеств так, что пользовательские устройства с несходными характеристиками группирования разделяются по отдельным подмножествам. На этапе 606 пользовательские устройства выбираются из подмножеств и назначаются каналам. Обычно, единственному каналу должно быть назначено не больше одного пользовательского устройства из каждого подмножества. Это гарантирует то, что пользовательские устройства, назначенные каждому каналу, будут иметь различающиеся характеристики группирования и, следовательно, различающиеся пространственные признаки, что облегчает разделение сигналов пользовательских устройств.
На фиг.7 показана методология 700, использующая SINR в качестве характеристики группирования. На этапе 702 пользовательское устройство выбирается из набора активных, не предоставленных пользовательских устройств, имеющих данные для передачи. Каждое пользовательское устройство имеет минимальный соответствующий порог SINR. Минимальный порог SINR может быть основан, по меньшей мере частично, на схемах кодирования и модуляции, а также на требовании к ошибкам пакета пользовательского устройства. На этапе 704 SINR определяется для каждого пользовательского устройства, предоставляемого в данный момент выбранному каналу. На этапе 706 рассчитывается минимальный запас по SINR для выбранного пользовательского устройства и выбранного канала. Минимальный запас по SINR - это наименьшее различие между минимальным порогом SINR выбранного пользовательского устройства и SINR пользовательских устройств, в данный момент назначенных выбранному каналу. На этапе 708 определяется, имеются ли дополнительные каналы для анализа. Если да, то способ продолжается на этапе 704, где определяются SINR для пользовательских устройств следующего выбранного канала. Если нет, то на этапе 710 запасы по SINR каналов сравниваются, и определяется наибольший запас по SINR. На этапе 712 выбранное пользовательское устройство назначается каналу с наибольшим запасом по SINR.
Обычно максимальное число пользовательских устройств на единственном канале трафика, которые можно отличить друг от друга исходя из пространственного соотношения между пользовательским устройством и базовой станцией, равно числу антенн, используемых для приема сигналов пользовательских устройств базовой станцией. Однако максимальное число пользовательских устройств не должно всегда назначаться каналам. В одном или нескольких вариантах реализации пользовательские устройства могут назначаться раздельным каналам до тех пор, пока число пользовательских устройств не превысит число доступных каналов в системе. Тогда пользовательские устройства могут быть сгруппированы исходя из характеристики группирования и назначены с использованием одной из рассмотренных выше методологий. В одном или нескольких вариантах реализации максимальное число пользовательских устройств может быть назначено каждому каналу. Это может быть адекватным для конкретных занятых секторов, когда число пользовательских устройств близко к максимальному для пропускной способности системы. Например, максимальное число пользовательских устройств, N, может быть назначено первому каналу. После этого следующие N ортогональных или различающихся пользовательских устройств могут быть назначены второму каналу и т.д. до тех пор, пока все пользовательские устройства не будут назначены, или все доступные каналы не будут исчерпаны. Альтернативно, пользовательские устройства могут быть равномерно распределены по каналам, минимизируя число пользовательских устройств на любом из каналов.
Обычно пользовательские устройства могут перемещаться или перемещаются во время голосовой передачи или передачи данных, тем самым изменяя пространственное соотношение между пользовательским устройством и базовой станцией. Хотя изменение расположения пользовательских устройств может не сильно влиять на пространственный показатель или пространственный признак пользовательского устройства из-за больших используемых расстояний, подмножество пользовательских устройств может быть обновлено для отражения этих изменений. В одном или нескольких вариантах реализации подмножества пользовательских устройств могут быть обновлены для гарантии того, что пользовательские устройства, назначенные одному и тому же каналу, останутся по существу пространственно ортогональными или различающимися. Группы пользовательских устройств могут быть обновлены периодически исходя из заданного временного интервала, заданного числа передач данных или изменения в числе назначенных в данный момент пользовательских устройств. Временной интервал может настраиваться в зависимости от количества пользовательских устройств или режима передачи данных. Альтернативно, группы пользовательских устройств могут быть обновлены после передачи или приема заданного числа передач данных или после добавления или удаления заданного числа пользовательских устройств.
На фиг.8 показана методология 800 для динамического обновления групп пользовательских устройств для беспроводной связи в соответствии с одним или несколькими представленными вариантами реализации. На этапе 802 вычисляется пространственный признак или характеристика группирования для одного или нескольких пользовательских устройств. Пространственный признак или характеристика группирования могут вычисляться периодически или в каждом случае приема сигнала. На этапе 804 определяется изменение пространственного признака или характеристики группирования. Система может поддерживать одно или несколько предыдущих значений пространственного признака или характеристики группирования. Пространственный признак или характеристика группирования может сравниваться со стандартом характеристики группирования, который может включать в себя заданное значение характеристики группирования, среднее предыдущих значений или любую комбинацию предшествующих значений для определения того, перемещалось ли пользовательское устройство. Альтернативно, система может использовать начальное значение пространственного признака или характеристики группирования в качестве стандарта характеристики группирования так, что текущий пространственный признак или характеристика группирования пользовательского устройства может сравниваться с этим начальным значением. На этапе 806 определяется, является ли существенным изменение пространственного признака или характеристики группирования, если таковые вообще имеются. Если нет, то способ заканчивается и подмножества пользовательских устройств остаются неизменными. Если да, то подмножества пользовательских устройств могут быть обновлены на этапе 808. Обновление подмножеств пользовательских устройств может включать в себя определение характеристики группирования для каждого пользовательского устройства и переназначение пользовательских устройств в одном или нескольких подмножествах. В одном или нескольких вариантах реализации все пользовательские устройства могут быть переоценены и переназначены по подмножествам или каналам. Альтернативно, подмножество пользовательских устройств или единственное пользовательское устройство может быть переназначено. Пользовательские устройства, выбранные для переназначения, могут быть определены исходя из степени изменения пространственного признака или характеристики группирования для отдельного пользовательского устройства, группы пользовательских устройств или общего изменения во всех пользовательских устройствах. Пользовательские устройства, подлежащие переназначению, могут также быть определены исходя из величины времени с тех пор, когда подмножества были определены последний раз, или числа пользовательских устройств, назначенных или удаленных с тех пор, когда поскольку подмножества были определены последний раз. На этапе 810 вектор весов луча для каждого обновленного пользовательского устройства может быть повторно рассчитан исходя из текущего пространственного признака. Повторно рассчитанный вектор весов луча может быть сохранен в справочной таблице.
В одном или нескольких вариантах реализации рабочая характеристика системы может контролироваться для определения, должны ли пользовательские устройства быть перераспределены. Например, после назначения пользовательского устройства каналу индикатор (CQI) качества канала для того канала, которому было назначено пользовательское устройство, может контролироваться. Если CQI находится ниже заданного порогового значения, то одно или несколько пользовательских устройств могут быть переоценены и переназначены. В одном или нескольких вариантах реализации CQI для всех каналов, из подмножества каналов или для отдельного канала, может периодически оцениваться для определения, следует ли переназначать пользовательские устройства. Альтернативно, может контролироваться SINR для всех пользовательских устройств из подмножества пользовательских устройств или для отдельного пользовательского устройства.
На фиг.9 показана система или устройство 900 для увеличения пропускной способности системы в секторе среды беспроводной связи в соответствии с одним или несколькими представленными аспектами. Система 900 включает в себя блок 902 пространственного определения для определения пространственных признаков или пространственных характеристик группирования пользовательских устройств и блок 904 назначения, чтобы назначать пользовательские устройства каналам так, что любые два пользовательских устройства, назначенные каналу, были по существу пространственно ортогональными или пространственно различающимися. Система 900 может также включать в себя блок 906 определения весов, который определяет веса, применяемые к сеансам связи между пользовательскими устройствами и базовыми станциями. Кроме того, система 900 может включать в себя блок 908 назначения подмножества и селектор 910. Блок 908 назначения подмножества может использоваться для назначения пользовательских устройств одному или нескольким подмножествам. Селектор 910 может выбирать пользовательские устройства из подмножеств, назначаемых каналам так, что пространственно ортогональные или различающиеся пользовательские устройства назначаются одному и тому же каналу. Система 900 может также включать в себя блок 912 переназначения, который может периодически переназначать пользовательские устройства исходя из, по меньшей мере частично, изменений в пространственных признаках пользовательских устройств и/или исходя из рабочих характеристик системы.
На фиг.10 показана система или устройство 1000 для обновления назначений каналов в среде беспроводной связи в соответствии с одним или несколькими представленными аспектами. Система 1000 включает в себя блок 1002 получения стандарта характеристики группирования для получения значения стандарта характеристики группирования и блок 1004 определения характеристики группирования для определения текущего значения пространственной характеристики группирования для пользовательских устройств. Система 1000 также включает в себя блок 1006 определения различия для определения, есть ли значительное различие между стандартом характеристики группирования и значением характеристики группирования одного или нескольких пользовательских устройств. Кроме того, система 1000 включает в себя также блок 1008 обновления назначения каналу для обновления назначения каналу пользовательских устройств, если имеется значительное различие, блок 1010 определения весов для расчета вектора весов луча для обновленных пользовательских устройств.
На фиг.11 показана система 1100, обеспечивающая SDM в среде беспроводной связи для увеличения пределов пропускной способности системы в соответствии с одним или несколькими представленными вариантами реализации. Система 1100 может находиться в базовой станции и/или в пользовательском устройстве, как должно быть понятно специалистам в данной области техники. Система 1100 содержит приемник 1102, который принимает сигнал от, например, одной или более приемных антенн, осуществляет затем типичные действия (например, фильтрацию, усиление, понижающее преобразование и т.д.) с принятым сигналом и переводит аналоговый сигнал в цифровую форму для получения выборок. Демодулятор 1104 может демодулировать и предоставлять принятые пилотные символы процессору 1106 для оценки канала.
Процессор 1106 может быть процессором, предназначенным для анализа информации, принятой компонентом 1102 приемника и/или создания информации для передачи передатчиком 1112. Процессор 1106 может быть процессором, который управляет одним или несколькими компонентами пользовательского устройства 1100 и/или процессором, который анализирует принятую приемником 1102 информацию, генерирует информацию для передачи передатчиком 1112, и управляет одним или несколькими компонентами пользовательского устройства 1100. Процессор 1106 может включать в себя компонент оптимизации (не показан), который координирует назначения канала. Должно быть ясно, что компонент оптимизации может включать в себя код оптимизации, который выполняет анализ полезности в связи с назначением пользовательских устройств каналам. Код оптимизации может использовать способы искусственного интеллекта в связи с выполняемым выводом и/или вероятностные определения и/или статистические определения в связи с оптимизацией пользовательского назначения канала.
Пользовательское устройство 1100 может дополнительно содержать устройство памяти 1108, которое оперативно связано с процессором 1106 и которое сохраняет информацию, связанную с пространственной информацией, справочные таблицы, содержащие информацию, связанную с этим, и любую другую подходящую информацию, связанную с указанным SDM. Устройство памяти 1108 может дополнительно сохранять протоколы, связанные с созданием справочных таблиц, и т.д. так, что пользовательское устройство 1100 может использовать сохраненные протоколы и/или алгоритмы для увеличения пропускной способности системы. Должно быть ясно, что упоминаемые элементы сохранения данных (например, память) могут быть или устройством временной памяти или устройством энергонезависимой памяти или могут содержать и временную и энергонезависимую память. Например, не в качестве ограничения, энергонезависимое устройство памяти может включать в себя постоянное запоминающее устройство (ROM), программируемое ROM (PROM), электрически программируемое ROM (EPROM), электрически стираемое ROM (EEPROM) или флэш-память. Устройство временной памяти может включать в себя оперативное запоминающее устройство (RAM), которое действует как внешняя кэш-память. Например, не в качестве ограничения, RAM доступна во многих формах, например синхронная RAM (SRAM), динамическая RAM (DRAM), синхронная DRAM (SDRAM), SDRAM удвоенной скорости передачи данных (DDR SDRAM), усиленная SDRAM (ESDRAM), Synchlink DRAM (SLDRAM) и прямая Rambus RAM (DRRAM). Устройство памяти 1108 данных систем и способов может содержать, без ограничений, эти и любые другие подходящие устройства памяти. Процессор 1106 связан с символьным модулятором 1110 и передатчиком 1112, который передает модулированный сигнал.
На фиг.12 показана система 1200, способствующая увеличению пропускной способности системы в среде связи в соответствии с различными аспектами. Система 1200 содержит базовую станцию 1202 с приемником 1210, который принимает сигнал(-ы) от одного или более пользовательских устройств 1204 через множество приемных антенн 1206 и передает одному или более пользовательским устройствам 1204 через передающую антенну 1208. Приемник 1210 может принимать информацию от приемных антенн 1206, и оперативно связан с демодулятором 1212, который демодулирует принятую информацию. Приемник 1210 может быть, например, Rake-приемником (например, устройство, которое индивидуально обрабатывает компоненты многолучевого сигнала, используя множество корреляторов базовой полосы...), приемником на основе MMSE, или каким-либо другим подходящим приемником для разделения пользовательских устройств, необходимым в этом случае, что должно быть ясно специалистам в данной области техники. Демодулированные символы анализируются процессором 1214, который подобен процессору, рассмотренному выше в связи с фиг.10, и связан с устройством памяти 1216, которое сохраняет информацию, относящуюся к назначениям пользовательских устройств, соответствующим справочным таблицам, и т.п.Выходной сигнал приемника для каждой антенны может быть совместно обработан приемником 1210 и/или процессором 1214. Модулятор 1218 может мультиплексировать сигнал для передачи передатчиком 1220 через передающую антенну 1208 на пользовательские устройства 1204.
Базовая станция 1202 дополнительно содержит компонент 1222 назначения, который может быть процессором, отдельным или объединенным с процессором 1214, и который может оценивать пул всех пользовательских устройств в секторе, обслуживаемом базовой станцией 1204, и может группировать пользовательские устройства в подмножества (например, подмножество 1204 пользовательских устройств) исходя из, по меньшей мере частично, пространственных признаков отдельных пользовательских устройств (например, используя технологию SDMA или подобную). Например, веса формирования луча могут быть использованы для однозначного отделения местоположения одного пользовательского устройства от следующего, где пользовательское устройство распознает только те сигналы связи, которые соответствуют весам формирования луча пользовательского устройства, и пространственный признак его передач идентифицирует пользовательское устройство для базовой станции.
Компонент 1222 назначения может группировать пользовательские устройства в подмножества в соответствии с числом пользовательских устройств, которые могут поддерживаться числом приемных антенн. Например, все пользовательские устройства в секторе могут быть разделены на подмножества исходя из, по меньшей мере частично, их географической близости друг к другу.
Должно быть ясно, что хотя выше рассмотрена линейная зависимость системной пропускной способности обратной линии связи при увеличении числа приемных антенн в среде беспроводной связи, такая технология может быть применена к передаче прямой линии связи при увеличении числа передающих антенн, как это должно быть понятно специалистам в данной области техники. Кроме того, в соответствии с различными аспектами может использоваться множество приемников (например, по одному на приемную антенну), и такие приемники могут осуществить связь друг с другом для обеспечения улучшенных оценок пользовательских данных.
На фиг.13 показана примерная система 1300 беспроводной связи. Система 1300 беспроводной связи представлена, для простоты, как имеющая одну базовую станцию и один терминал. Однако должно быть ясно, что система может включать в себя больше чем одну базовую станцию и/или больше чем один терминал, причем дополнительные базовые станции и/или терминалы могут быть по существу подобными или отличающимися от описанных ниже базовой станции и терминала. Кроме того, должно быть ясно, что базовая станция и/или терминал могут использовать рассмотренные системы (фиг.9-12) и/или способы (фиг.4-8) для облегчения беспроводной связи между ними.
На фиг.13 показано, что для нисходящей линии связи, в узле 1305 доступа, передающий (TX) процессор 1310 данных принимает, форматирует, кодирует, перемежает и модулирует (или отображает на символы) данные трафика и предоставляет символы модуляции ("символы данных"). Модулятор 1315 символов принимает и обрабатывает символы данных и пилотные символы и предоставляет поток символов. Модулятор 1315 символов мультиплексирует символы данных и пилотные символы и предоставляет их на блок 1320 передатчика (TMTR). Каждый передаваемый символ может быть символом данных, пилотным символом, или сигналом нулевого значения. Пилотные символы могут посылаться непрерывно в каждом символьном периоде. Пилотные символы могут быть мультиплексированы с частотным разделением (FDM), мультиплексированы с ортогональным частотным разделением (OFDM), мультиплексированы с временным разделением (TDM) или мультиплексированы с кодовым разделением (CDM).
TMTR 1320 принимает и преобразует поток символов в один или несколько аналоговых сигналов и выполняет последующую обработку (например, усиливает, фильтрует и повышает частоту) аналоговых сигналов для образования сигнала нисходящей линии связи, пригодного для передачи по беспроводному каналу. Сигнал нисходящей линии связи передается через антенну 1325 на терминалы. На терминале 1330 антенна 1335 принимает сигнал нисходящей линии связи и подает принятый сигнал на блок 1340 приемника (RCVR). Блок 1340 приемника обрабатывает (например, фильтрует, усиливает и понижает частоту) принятый сигнал и оцифровывает обработанный сигнал для получения выборок. Символьный демодулятор 1345 демодулирует и подает принятые пилотные символы на процессор 1350 для оценки канала. Символьный демодулятор 1345 затем принимает оценку частотного отклика для нисходящей линии связи от процессора 1350, выполняет демодуляцию данных по принятым символам данных для получения оценок символов данных (которые являются оценками переданных символов данных) и предоставляет оценки символов данных на процессор 1355 данных RX, который демодулирует (т.е. выполняет обращенное отображение символов), выполняет обращенное перемежение и декодирует оценки символов данных для восстановления переданных данных трафика. Обработка символьным демодулятором 1345 и RX процессором 1355 данных является комплиментарной по отношению к обработке символьным модулятором 1315 и TX процессором 1310 данных соответственно в узле 1305 доступа.
В восходящей линии связи процессор TX 1360 данных обрабатывает данные трафика и предоставляет символы данных. Символьный модулятор 1365 принимает и мультиплексирует символы данных с пилотными символами, осуществляет модуляцию и предоставляет поток символов. Блок передатчика 1370 затем принимает и обрабатывает поток символов для создания сигнала восходящей линии связи, который передается антенной 1335 в узел 1305 доступа.
В узле 1305 доступа сигнал восходящей линии связи от терминала 1330 принимается антенной 1325 и обрабатывается блоком 1375 приемника для получения выборок. Символьный демодулятор 1380 затем обрабатывает выборки и предоставляет принятые пилотные символы и оценки символа данных для восходящей линии связи. Процессор RX 1385 данных обрабатывает оценки символа данных для восстановления данных трафика, передаваемых терминалом 1330. Процессор 1390 выполняет оценку канала для каждого активного терминала, передающего по восходящей линии связи. Множество терминалов могут передавать пилотный сигнал одновременно по восходящей линии связи на соответствующих назначенных наборах пилотных поднесущих, причем пилотные поднесущие могут чередоваться.
Процессоры 1390 и 1350 направляют (например, управляют, координируют, организуют и т.д.) работу узла 1305 доступа и терминала 1330 соответственно. Соответствующие процессоры 1390 и 1350 могут быть связаны с блоками памяти (не показаны), которые сохраняют программные коды и данные. Процессоры 1390 и 1350 могут также осуществлять вычисления для получения оценок частоты и импульсного отклика для восходящей и нисходящей линий связи соответственно.
Для системы с множественным доступом (например, FDMA, OFDMA, CDMA, TDMA, SDMA, IFDMA, LFDMA и т.д.) множество терминалов могут передавать одновременно по восходящей линии связи. Для такой системы пилотные поднесущие могут быть совместно использованы для различающихся терминалов. Методы оценки канала могут быть использованы в случаях, когда пилотные поднесущие для каждого терминала охватывают весь рабочий диапазон (возможно, за исключением краев диапазона). Такая структура пилотной поднесущей была бы желательна для получения частотного различия для каждого терминала. Рассмотренные здесь методы могут быть осуществлены различными средствами. Например, эти методы могут быть осуществлены аппаратными средствами, программным обеспечением, или их комбинацией. Для осуществления аппаратными средствами блоки обработки, используемые для оценки канала, могут быть реализованы в пределах одной или нескольких определенных интегральные схем (ASIC), цифровых сигнальных процессоров (DSP), устройств цифровой обработки сигнала (DSPD), программируемых логических устройств (PLD), программируемой пользователем логической микросхемы (FPGA), процессоров, контроллеров, микроконтроллеров, микропроцессоров, других электронных блоков, изготовленных для выполнения рассмотренных функций, или их комбинаций. С программным обеспечением выполнение могут обеспечить модули (например, процедуры, функции, и так далее), выполняющие рассмотренные функции. Коды программного обеспечения могут быть сохранены в блоке памяти и извлечены процессорами 1390 и 1350.
Для выполнения на основе программного обеспечения рассмотренные методы могут быть реализованы модулями (например, процедурами, функциями и так далее), которые выполняют рассмотренные функции. Коды программного обеспечения могут хранится в блоках памяти и извлекаться процессорами. Блок памяти может быть осуществлен в пределах процессора или вне процессора и тогда он может быть связан с процессором посредством известных средств.
Рассмотренное выше включает в себя примеры одного или более вариантов реализации. Естественно, невозможно описать все мыслимые комбинации компонентов или методологий для вышеупомянутых вариантов реализации, но специалистам в данной области техники должно быть понятно, что возможны многие дополнительные комбинации и модификации различных вариантов реализации. Соответственно, описанные варианты реализации предназначены для учета всех таких альтернатив, модификаций и вариаций в пределах сущности и объема формулы изобретения. Кроме того, термин "включает", используемый в подробном описании или в формуле изобретения, должен пониматься включительным образом, подобно термину "содержащий", когда он используется в качестве переходного слова в формуле изобретения.
Представлены устройство и способ, позволяющие увеличить системную пропускную способность в системе беспроводной связи с множественным доступом. Технический результат заключается в технологии и/или методологии улучшения пропускной способности и максимизации системной пропускной способности беспроводных сетевых систем. Для этого пространственные размерности могут быть использованы для различения множества сигналов, использующих тот же самый канал, и, тем самым, увеличить системную пропускную способность. Сигналы могут быть разделены применением весов формирования лучей на основе пространственного признака пары «пользовательское устройство/базовая станция». Группирование пространственно ортогональных или различающихся пользовательских устройств на том же самом канале облегчает разделение сигналов и максимизацию пропускной способности пользовательского устройства. Пользовательские устройства могут переназначаться по группам периодически или исходя из изменений пространственных соотношений между пользовательскими устройствами и базовой станцией. 5 н. и 26 з.п. ф-лы, 13 ил.
1. Способ увеличения системной пропускной способности для среды беспроводной связи, содержащий:
определение пространственного признака для первого пользовательского устройства;
определение пространственного признака для второго пользовательского устройства;
определение, является ли первое пользовательское устройство по существу пространственно различающимся со вторым пользовательским устройством, путем сравнения характеристики пространственного группирования первого пользовательского устройства и характеристики пространственного группирования второго пользовательского устройства;
назначение первого пользовательского устройства и второго пользовательского устройства каналу, если первое пользовательское устройство является по существу пространственно различающимся со вторым пользовательским устройством; и
определение веса на основе, по меньшей мере частично, пространственного признака первого пользовательского устройства, причем вес применяется, по меньшей мере, к одной передаче между первым пользовательским устройством и базовой станцией.
2. Способ по п.1, дополнительно содержащий:
назначение первого пользовательского устройства и второго пользовательского устройства, по меньшей мере, одному подмножеству, на основе характеристики пространственного группирования; и
выбор пользовательских устройств, по меньшей мере, из одного подмножества для назначения одному из множества каналов так, что по существу пространственно различающиеся пользовательские устройства назначаются одному и тому же каналу.
3. Способ по п.2, в котором первое пользовательское устройство и второе пользовательское устройство назначаются различным подмножествам, когда пространственные характеристики группирования для первого и второго пользовательских устройств оказываются вне заданного диапазона пороговых значений.
4. Способ по п.2, в котором характеристика группирования содержит направление прихода сигнала на базовую станцию.
5. Способ по п.1, в котором пространственный признак определяется на основе, по меньшей мере, одного из направления прихода сигнала от первого пользовательского устройства, числа многолучевых составляющих сигнала и ослабления сигнала.
6. Способ по п.1, в котором назначение первого пользовательского устройства каналу основано, по меньшей мере частично, на SINR сигнала от первого пользовательского устройства.
7. Способ по п.1, в котором вес основан, по меньшей мере частично, на минимальной среднеквадратичной ошибке (MMSE) сигнала связи между первым пользовательским устройством и базовой станцией.
8. Способ по п.1, в котором вес является весом формирования луча, определяемым на основе, по меньшей мере, одного из простого формирования луча на основе нормализованного отклика канала и собственного формирования луча, на основе наиболее значимого собственного вектора.
9. Способ по п.1, дополнительно содержащий периодическое переназначение первого пользовательского устройства.
10. Способ по п.1, дополнительно содержащий переназначение первого пользовательского устройства на основе, по меньшей мере частично, изменения пространственного признака первого пользовательского устройства.
11. Способ по п.1, дополнительно содержащий переназначение первого пользовательского устройства на основе, по меньшей мере частично, рабочей характеристики системы.
12. Способ по п.11, в котором рабочая характеристика системы оценивается на основе, по меньшей мере, одного из - индикатора качества канала и отношения сигнала к шуму.
13. Устройство беспроводной связи, содержащее:
процессор, который определяет пространственный признак для первого пользовательского устройства, определяет пространственный признак для второго пользовательского устройства, определяет, является ли первое пользовательское устройство по существу пространственно различающимся со вторым пользовательским устройством, путем сравнения характеристики пространственного группирования первого пользовательского устройства и характеристики пространственного группирования второго пользовательского устройства, назначает первое пользовательское устройство и второе пользовательское устройство каналу, если первое пользовательское устройство является по существу пространственно различающимся со вторым пользовательским устройством, и определяет вес на основе, по меньшей мере частично, пространственного признака первого пользовательского устройства, причем вес применяется, по меньшей мере, к одной передаче между первым пользовательским устройством и базовой станцией; и
устройство памяти, связанное с процессором, которое сохраняет вес для первого пользовательского устройства.
14. Устройство по п.13, в котором процессор назначает первое пользовательское устройство и второе пользовательское устройство, по меньшей мере, одному подмножеству, на основе характеристики пространственного группирования, и выбирает пользовательские устройства, по меньшей мере, из одного подмножества для назначения каналу так, что по существу пространственно различающиеся пользовательские устройства назначаются одному и тому же каналу.
15. Устройство по п.14, в котором устройство памяти сохраняет заданный диапазон пороговых значений, и процессор назначает первое пользовательское устройство и второе пользовательское устройство различным подмножествам при определении того, что различие между характеристиками пространственного группирования для первого и второго пользовательских устройств оказывается вне заданного диапазона пороговых значений.
16. Устройство по п.14, в котором характеристика группирования содержит направление прихода сигнала в базовую станцию.
17. Устройство по п.13, в котором пространственный признак определяется на основе, по меньшей мере, одного из направления прихода сигнала от первого пользовательского устройства, числа многолучевых составляющих сигнала и ослабления сигнала.
18. Устройство по п.13, в котором процессор назначает первое пользовательское устройство каналу, исходя из SINR сигнала от первого пользовательского устройства.
19. Устройство по п.13, в котором вес основан, по меньшей мере частично, на минимальной среднеквадратичной ошибке (MMSE) сигнала связи между первым пользовательским устройством и базовой станцией.
20. Устройство по п.13, в котором вес является весом формирования луча, определенным на основе, по меньшей мере, одного из простого формирования луча, основанного на нормализованном отклике канала, и собственного формирования луча, на основе того, что более существенно.
21. Устройство по п.13, в котором процессор переназначает первое пользовательское устройство периодически.
22. Устройство по п.13, в котором процессор переназначает первое пользовательское устройство на основе, по меньшей мере частично, изменения пространственного признака первого пользовательского устройства.
23. Устройство по п.13, в котором процессор переназначает первое пользовательское устройство, на основе, по меньшей мере частично, рабочей характеристики системы.
24. Устройство для увеличения системной пропускной способности в секторе среды беспроводной связи, содержащее:
средство для определения пространственного признака для первого пользовательского устройства;
средство для определения пространственного признака для второго пользовательского устройства;
средство для определения, является ли первое пользовательское устройство по существу пространственно различающимся со вторым пользовательским устройством, путем сравнения характеристики пространственного группирования первого пользовательского устройства и характеристики пространственного группирования второго пользовательского устройства;
средство для назначения первого пользовательского устройства и второго пользовательского устройство каналу, если первое пользовательское устройство является по существу пространственно различающимся со вторым пользовательским устройством; и
средство для определения веса, на основе, по меньшей мере частично, пространственного признака первого пользовательского устройства, причем весовой коэффициент применяется, по меньшей мере, к одной передаче между первым пользовательским устройством и базовой станцией.
25. Устройство по п.24, дополнительно содержащее:
средство для назначения первого пользовательского устройства и второго пользовательского устройства, по меньшей мере, одному подмножеству на основе характеристики пространственного группирования; и
средство для выбора пользовательских устройств, по меньшей мере, из одного подмножества для назначения одному из множества каналов так, что пользовательские устройства, которые, по существу пространственно различаются, назначаются одному и тому же каналу.
26. Устройство по п.24, дополнительно содержащее средство для периодического переназначения первого пользовательского устройства.
27. Устройство по п.24, дополнительно содержащее средство для переназначения первого пользовательского устройства на основе, по меньшей мере частично, изменения пространственного признака первого пользовательского устройства.
28. Машиночитаемый носитель, содержащий сохраняемые в нем исполняемые компьютером команды для
определения пространственного признака для первого пользовательского устройства;
определения пространственного признака для второго пользовательского устройства;
определения, является ли первое пользовательское устройство по существу пространственно различающимся со вторым пользовательским устройством, путем сравнения характеристики пространственного группирования первого пользовательского устройства и характеристики пространственного группирования второго пользовательского устройства;
назначения первого пользовательского устройства и второго пользовательского устройства каналу, если первое пользовательское устройство является по существу пространственно различающимся со вторым пользовательским устройством; и
определения веса на основе, по меньшей мере частично, пространственного признака первого пользовательского устройства,
причем вес применяется, по меньшей мере, к одной передаче между первым пользовательским устройством и базовой станцией.
29. Машиночитаемый носитель по п.28, дополнительно содержащий команды для назначения первого пользовательского устройства и второго пользовательского устройства, по меньшей мере, одному подмножеству на основе характеристики пространственного группирования; и
выбора пользовательских устройств, по меньшей мере, из одного подмножества, для назначения одному из множества каналов так, что по существу пространственно различающиеся пользовательские устройства оказываются назначенными одному и тому же каналу.
30. Машиночитаемый носитель по п.28, дополнительно содержащий команды для
назначения первого пользовательского устройства на основе, по меньшей мере, одного из изменения пространственного признака, рабочей характеристики системы, и заданного временного интервала.
31. Процессор, который выполняет команды для увеличения системной пропускной способности в среде беспроводной связи с множественным доступом, причем команды выполняются для:
определения пространственного признака для первого пользовательского устройства;
определения пространственного признака для второго пользовательского устройства;
определения, является ли первое пользовательское устройство по существу пространственно различающимся со вторым пользовательским устройством, путем сравнения характеристики пространственного группирования первого пользовательского устройства и характеристики пространственного группирования второго пользовательского устройства;
назначения первого пользовательского устройства и второго пользовательского устройства каналу, если первое пользовательское устройство является по существу пространственно различающимся со вторым пользовательским устройством; и
определения веса на основе, по меньшей мере частично, пространственного признака первого пользовательского устройства, причем вес применяется, по меньшей мере, к одной передаче между первым пользовательским устройством и базовой станцией.
| Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
| RU 2000117634 A, 10.07.2002 | |||
| Приспособление в пере для письма с целью увеличения на нем запаса чернил и уменьшения скорости их высыхания | 1917 |
|
SU96A1 |
| Способ обработки целлюлозных материалов, с целью тонкого измельчения или переведения в коллоидальный раствор | 1923 |
|
SU2005A1 |
| Способ получения антибиотического комплекса | 1977 |
|
SU786914A3 |
