ЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ВЫЧИСЛЕНИЯ ОДНОКРАТНОЙ ЧАСТОТНОЙ ОЦЕНКИ Российский патент 2010 года по МПК H04L27/26 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США № 60/660888, поданной 10 марта 2005 года, озаглавленной «Method to compute one shot frequency estimate», полностью включенной в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Представленная технология относится, в целом, к системам и способам связи и, более конкретно, к системам и способам определения частотных оценок эффективным способом для системы беспроводной связи только с прямой линией связи.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Одной технологией, используемой в системах беспроводной связи, является технология цифровой беспроводной связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA). В дополнение к технологии CDMA спецификация радиоинтерфейса определяет технологию FLO (только прямая линия связи), которая была разработана ведущей промышленной группой поставщиков услуг беспроводной связи. В целом, технология FLO усилила наиболее выгодные возможности доступных технологий беспроводной связи и использовала последние достижения в кодировании и проектировании систем для согласованного достижения характеристики высокого качества. Одной целью для технологии FLO является принятие в качестве глобального принятого стандарта.

С одной стороны, технология FLO была разработана для мобильной мультимедийной среды, а также для демонстрации характеристик производительности, идеально подходящих для использования в сотовых телефонах. Технология FLO использует последние достижения в кодировании и чередовании для достижения постоянного высококачественного приема для потоковой передачи контента в реальном времени, а также других услуг передачи данных. Технология FLO может обеспечить устойчивую производительность мобильной станции и высокую пропускную способность без увеличения потребления энергии. Технология также сокращает сетевые расходы на доставку мультимедийного контента посредством значительного сокращения количества используемых передатчиков. Кроме того, многоадресная передача мультимедийных данных, основанная на технологии FLO, дополняет услуги передачи речи и данных сотовой сети операторов беспроводной связи, доставляя контент тем же самым используемым в 3G-сети сотовым телефонам.

Система беспроводной связи FLO была разработана для радиопередачи аудио- и видеосигналов мобильным пользователям в реальном времени, исключая услуги, отличные от услуг реального времени. Соответствующая передача FLO выполняется при использовании высокомощных передатчиков для гарантии большой зоны обслуживания. Более того, в большинстве областей обычно используют 3-4 передатчика для гарантии того, что сигнал FLO достигнет существенной части населения данной области. В процессе получения пакета данных FLO выполняются несколько определений и вычислений для вычисления таких аспектов, как частотные сдвиги для соответствующего беспроводного приемника. Учитывая характер широковещательных передач FLO, которые поддерживают получение мультимедийных данных, эффективная обработка таких данных и связанной служебной информации является первостепенной. Например, при вычислении частотных сдвигов или других параметров требуется выполнение сложной обработки и вычислений, причем вычисления фазы и связанных углов используются для обеспечения передачи и приема данных FLO. Простое выполнение обычного программного алгоритма для вычисления таких параметров, вероятно, занимало бы слишком большой процент производительности процессора, а также повышало бы стоимость беспроводного приемника.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Нижеследующее представляет собой упрощенную сущность различных вариантов осуществления для предоставления основного понимания некоторых аспектов вариантов осуществления. Эта сущность не является всеобъемлющей. Она не предназначена для идентификации ключевых/критических элементов или для определения объема раскрытых в настоящем документе вариантов осуществления. Ее единственной целью является представление некоторых концепций в упрощенной форме, в качестве вводной части для более подробного описания, которое будет представлено ниже.

Предложены системы и способы для определения фазовой и частотной информации эффективным способом, который сохраняет производительность системы обработки данных беспроводного приемника. В одном варианте осуществления первая таблица преобразования, используемая для вычисления функции арктангенса, используется для определения частотной и фазовой информации исключительно в прямой линии связи беспроводного приемника. Перед вычислением преобразования таблица обратного преобразования может быть применена для упрощения вычислительных операций (например, для вычисления частей знаменателя) и сокращения общей сложности операции. Кроме того, на основе анализа, соответствующие таблицы могут быть ограничены в пределах градусов или радиан с целью обеспечения эффективного определения функций. Такой анализ предоставляет возможность добавлять информацию с арифметическим знаком после вычисления, позволяя использовать таблицу в меньшем диапазоне угловых значений. В другом варианте осуществления предложен способ для вычисления однократной частотной оценки. Способ включает в себя этапы отображения функции арктангенса в таблице, которая описывает элементы функции, и использования функции арктангенса для вычисления фазовой информации для устройства беспроводной связи.

Для достижения вышеизложенных и связанных целей некоторые иллюстративные варианты осуществления описаны в настоящем документе со ссылкой на нижеследующее описание и приложенные чертежи. Эти аспекты являются иллюстрациями различных способов, с помощью которых варианты осуществления могут быть осуществлены на практике, каждый из которых должен охватываться объемом изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 изображает схематическую блок-схему, иллюстрирующую блок частотной оценки для беспроводного приемника.

Фиг.2 изображает иллюстративную блок-схему для вычисления функции арктангенса.

Фиг.3 изображает иллюстративный блок однократной частотной оценки, использующий блок функции арктангенса.

Фиг.4 изображает иллюстративный блок автоматической подстройки частоты, который использует частотное значение, вычисленное блоком однократной частотной оценки.

Фиг.5 изображает диаграмму, иллюстрирующую иллюстративные сетевые уровни для системы беспроводной связи.

Фиг.6 изображает диаграмму, иллюстрирующую иллюстративную структуру данных и сигнал для системы беспроводной связи.

Фиг.7 изображает иллюстративный процесс вычисления угла для системы беспроводной связи.

Фиг.8 изображает диаграмму, иллюстрирующую иллюстративное пользовательское устройство для системы беспроводной связи.

Фиг.9 изображает диаграмму, иллюстрирующую иллюстративную базовую станцию для системы беспроводной связи.

Фиг.10 изображает диаграмму, иллюстрирующую иллюстративный приемопередатчик для системы беспроводной связи.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Предложены системы и способы для эффективного вычисления частотных оценок в беспроводном приемнике режима передачи только по прямой линии связи. В одном варианте осуществления способ обеспечивается для вычисления однократной частотной оценки. Способ включает в себя этап отображения функции арктангенса в таблице, описывающей элементы функции, и использования функции арктангенса для вычисления фазовой информации для устройства беспроводной связи. Другие аспекты включают в себя этап использования функции арктангенса для вычисления частотной оценки для устройства беспроводной связи, где для выполнения обратного преобразования и обеспечения эффективности вычисления может быть добавлена вторая таблица.

Используемые в настоящем документе термины «компонент», «сеть», «система» и т.п. предназначены для ссылки на объект, связанный с применением компьютера, аппаратным средствам, комбинации аппаратных средств и программных средств, программных средств или к исполняемым программным средствам. Например, компонент может являться, в числе прочего, процессом, выполняющимся на процессоре, процессором, объектом, исполняемым файлом, потоком выполнения, программой и/или компьютером. В качестве иллюстрации, и приложение, выполняющееся на устройстве связи, и само устройство, могут являться компонентом. Один или несколько компонентов могут постоянно находиться в пределах процесса и/или потока выполнения, а также компонент может быть ограничен одним компьютером и/или распределен между двумя или несколькими компьютерами. Кроме того, эти компоненты могут выполняться с различных машиночитаемых носителей, хранящих различные структуры данных. Компоненты могут осуществить информационный обмен в локальных и/или удаленных процессах, например, с использованием сигналов, содержащих один или несколько пакетов данных (например, данные из одного компонента, взаимодействующего с другим компонентом в локальной системе, распределенной системе и/или проводной или беспроводной сети, такой как сеть Интернет).

Фиг.1 изображает систему 100 беспроводной сети для вычисления оценок частоты и фазы. Система 100 включает в себя один или несколько передатчиков 110, которые осуществляют связь с одним или несколькими приемниками 120 по беспроводной сети. По существу, приемники 120 могут включать в себя любой тип коммуникационного устройства, например сотовый телефон, компьютер, «персональный помощник», портативное или переносное устройство и т.д. Части приемника 120 используются для декодирования подмножества 130 символов и других данных, таких как мультимедийные данные. Подмножество 130 символов, в целом, передается в сети с ортогональным частотным мультиплексированием (OFDM), которая для передачи мультимедийных данных использует протоколы исключительно прямой линии связи (FLO). Оценка канала, в целом, основывается на равномерно расположенных контрольных сигналах (пилот-сигналах), вставленных в частотную область и в соответствующие OFDM-символы. Контрольные сигналы разнесены на восемь несущих, а количество несущих контрольных сигналов установлено равным 512. Другие функции приемника включают в себя блок 140 автоматической подстройки частоты (AFC), который использует таблицу 150 арктангенсного преобразования и/или таблицу 160 обратного преобразования для вычисления частотных сдвигов в блоке автоматической подстройки частоты (AFC). Понятно, что таблицы 150 и 160 могут быть использованы для выполнения множества функций, таких как вычисления фазы и другие тригонометрические вычисления. Кроме того, при желании, эти и другие связанные компоненты, которые более подробно описаны ниже, могут быть использованы для вычислений углов в других частях беспроводного приемника 120, отличных от блока автоматической подстройки частоты (AFC). Несмотря на то что таблицы 150 и 160 изображены порознь, понятно, что такие таблицы могут занимать одну область в памяти и в связи с этим могут считаться частью одной таблицы, даже если функциональные возможности соответствующих таблиц отличаются друг от друга.

В одном аспекте таблица 150 арктангенсного преобразования используется для вычисления функции арктангенса, используемой для определения частотной и/или фазовой информации в беспроводном приемнике 120. Перед вычислением преобразования для вычисления соответствующего угла, с целью упрощения вычислительной части, такой как вычислительная часть числителя или знаменателя перед вычислением арктангенса, может быть применена таблица 160 обратного преобразования. Посредством раздвоения преобразований между фактическими определениями углов и промежуточными арифметическими процессами общая сложность операций беспроводного приемника может быть сокращена. В другом аспекте соответствующие таблицы 150 или 160 могут быть ограничены в диапазоне градусов или радиан для упрощения определений функции арктангенса. Такой анализ обеспечивает то, что информация с арифметическим знаком a) может быть определена без тригонометрического вычисления, таким образом сохраняя ресурсы процессора, и b) может быть добавлена после вычисления, позволяя таблицам 150 и 160 работать в меньшем диапазоне. Фиг.2-4 изображают и более подробно описывают некоторые примеры для однократных частотных оценок с использованием таблиц 150 и 160. Как было отмечено выше, другие части беспроводного приемника 120 также могут использовать эти и другие связанные компоненты для определения функций, связанных с арктангенсом. В другом аспекте предложена система 200 для определения углов в беспроводной сети. Система включает в себя средство (например, обозначенное ссылочным номером 120) для приема потока символов, средство (например, обозначенное ссылочным номером 160) для выполнения обратного преобразования для определения функции 1/x и средство (например, обозначенное ссылочным номером 150) для выполнения арктангенсного преобразования, которое применяется после обратного преобразования для определения угла для беспроводного компонента.

Фиг.2 изображает иллюстративный блок 200 для определения функции арктангенса. Перед продолжением более подробного обсуждения представлено описание потока сигналов. Кроме того, должно быть понятно, что компоненты, изображенные в примерах на фиг.2-4, могут быть представлены в качестве программных компонентов, компонентов аппаратных средств и/или их комбинации. На этапе 210 два 16-битных входных сигнала WI и WQ подаются на компоненты 220 формирования абсолютного значения для формирования значений PI и PQ без знака на этапе 224. На этапе 210 также выполняется сравнение значений WI и WQ для формирования знакового бита в блоке 230, в соответствии с условием: если (WI<0 && WQ>0 || WI>0 && WQ<0), то знак равен единице, иначе знак равен нулю. На этапе 224 PI и PQ подаются на компонент 240 для установки флага числителя или знаменателя, в соответствии с условием: если (PI>=PQ) N=PQ, D=PI, то флаг равен нулю, если же N=PI, D=PQ, то флаг равен единице. Затем сдвиговый регистр 250 обрабатывает значения числителя и знаменателя, где значения знаменателя сдвигаются до значения, равного 00000000001XX …, а числитель сдвигается аналогичное количество раз. Следует отметить, что в одном примере десятичная запятая стоит после пяти наименьших значимых битов. Со сдвигового регистра 250 шесть битов сдвинутого знаменателя подаются на функцию 260 обратного преобразования, и в блоке 264 умножаются на соответствующие семь битов сдвинутого числителя, постоянно находящиеся в сдвиговом регистре 250, начиная после появления первой двоичной 1. В блоке 270 шесть битов из 13-битового значения отбрасываются с помощью стандартного округления, а затем добавляются к шести битам, причем эти биты затем подаются в таблицу 274 арктангенсного преобразования перед информацией о флаге и знаке, добавляемой к значению арктангенса в блоках 280 и 290, соответственно. Следует отметить, что (на выходе) для блока 200 WI и WQ представляют собой SI и SQ, где SI и SQ - вещественная и мнимая составляющие описанного ниже комплексного числа S. PI и PQ представляют собой абсолютные значения WI и WQ, причем К в блоке 280 обозначает выходной сигнал из таблицы 274 арктангенсного преобразования, а L для блока 290 равно К или 255-K, как выбрано с мультиплексором в блоке 280.

В одном аспекте в течение процесса обнаружения сигнала для вычисления частотного сдвига используется однократная оценка. Она может быть основана на обнаружении контрольного сигнала TDM и задержанной корреляции, где нормализованная ошибка по частоте (относительно разностной частоты), в целом, вычисляется в конце обнаружения контрольного сигнала TDM из суммы задержанного выхода коррелятора, как показано ниже на фиг.3, где S представляет собой накопленную сумму:

Арктангенс вычисляется с помощью этих двух таблиц 260 и 247 преобразования, соответственно. Для использования двух таблиц преобразования эффективным способом применяются несколько анализов составляющих. Первая таблица 260 преобразования предоставляет обратное (1/x), а вторая таблица 274 преобразования предоставляет фактическое значение арктангенса, приведенное к 2 пи. В одном аспекте из анализов может быть предположено, что значение частотного сдвига находится в пределах диапазона от -пи/2 до пи/2. В связи с этим, исключая неоднозначность, только одна таблица арктангенсного преобразования, которая соответствует диапазону от 0 до пи/2, должна использоваться, поскольку знак может добавляться позже в блоке 290. Должно быть понятно, что при желании могут быть использованы несколько таблиц арктангенсного преобразования. Кроме того, так как arctan(x)+arctan(1/x)=пи/2, то достаточно рассмотреть случай, в котором значение x больше единицы. В таблице 260 преобразования для 1/x эта таблица преобразования может быть эффективно использована, позволяя значению x находиться между 1 и 2. Таким образом, инверсия в блоке 260 выполняется после масштабирования числителя и знаменателя в блоке 250. Также должно быть понятно, что блок 200 может быть реализован как часть других компонентов, которые более подробно описаны ниже.

Фиг.3 изображает пример блока 300 однократной частотной оценки. Блок 300 включает в себя блок 310 вычисления арктангенса, который выполнен подобно вышеописанному со ссылкой на фиг.2 блоку 200. Выходной сигнал из регистра 320 (S) изменяется один раз за 128 отсчетов, хотя могут быть использованы и другие количества отсчетов. Выходной сигнал суммируется в блоке 330 с выходным сигналом коррелятора 340 «скользящего» окна, который предоставляет входной сигнал в регистр 320. После вычисления арктангенса в блоке 310, компонент 350 деления делит результат вычисления арктангенса из блока 310 на 2 пи N для формирования частотного значения в блоке 360, которое подается на описанный на фиг.4 блок автоматической подстройки частоты.

Фиг.4 изображает иллюстративный блок 400 автоматической подстройки частоты (AFC), который использует частотное значение, определенное в изображенном на фиг.3 блоке 360. Блок автоматической подстройки частоты (AFC) принимает однократную частотную оценку в блоке 410, сформированную в качестве выходного сигнала в изображенном на фиг.3 блоке 360. В блоке 400 автоматической подстройки частоты (AFC) может быть использовано множество компонентов. На этапе 412 входящие сигналы принимаются и подаются на блок 414 чередования фаз, который принимает информацию из таблицы 420 синусного и косинусного преобразования. Выходной сигнал из блока 414 чередования фаз подается в буфер 424 быстрого преобразования Фурье (FFT), который подается на детектор 430 ошибок по частоте. Выходной сигнал из детектора 430 ошибок по частоте умножается на параметрах в блоке 434 и суммируется в блоке 440 с выходным сигналом из частотного регистра в блоке 444, где частотный регистр 444 накапливает однократные частотные оценки. Выходной сигнал из частотного регистра 444 посылается в усредняющий фильтр и сумматор 454, где выходной сигнал из сумматора 454 подается на фазовый сумматор 456, а затем в таблицу 420 синусного и косинусного преобразования. Выходной сигнал из усредняющего фильтра 454 умножается на параметр β в блоке 460 и подается на компонент ограничения или детектор в блоке 464. Выходной сигнал из блока 464 впоследствии обрабатывается регистром 470, компонентом 474 PDM и RC-фильтром 480.

Фиг.5 изображает иллюстративные сетевые уровни 500 для системы беспроводной связи, где принятые данные могут использоваться в вышеописанных частотных блоках. На фиг.5 изображена базовая модель протокола радиоинтерфейса FLO. В целом, спецификация радиоинтерфейса FLO охватывает протоколы и услуги, соответствующие OSI6, содержащей уровень 1 (физический уровень) и уровень 2 (канальный уровень). Канальный уровень дополнительно подразделяется на два подуровня, а именно, подуровень управления доступом к среде передачи данных (MAC) и потоковый подуровень. Верхние уровни могут включать в себя сжатие мультимедийного контента, управление доступом к мультимедиа, наряду с контентом и форматированием управляющей информации.

Спецификация радиоинтерфейса FLO, как правило, не определяет верхние уровни для предоставления возможности конструктивной гибкости для поддержки различных приложений и услуг. Эти уровни изображены с целью обеспечения контекста. Потоковый уровень включает в себя мультиплексирование до трех потоков верхнего уровня в один логический канал, связность пакетов верхнего уровня с потоками для каждого логического канала и обеспечение пакетирования и функций обработки оставшихся ошибок. Особенности уровня управления доступом к среде передачи данных (МАС) включают в себя управление доступом к физическому уровню, выполнение распределения между логическими каналами и физическими каналами, мультиплексирование логических каналов для передачи по физическому каналу, демультиплексирование логических каналов на мобильном устройстве и/или обеспечение выполнения требований качества обслуживания (QOS). Особенности физического уровня включают в себя обеспечение структуры канала для прямой линии связи и определение требований частоты, модуляции и кодирования.

В целом, технология FLO использует ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM), которое также используется цифровым аудиовещанием (DAB), цифровым наземным видеовещанием (DVB-T) и цифровым вещанием с интеграцией услуг (ISDB-T). В целом, технология ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM) может достигнуть высокой спектральной эффективности, эффективно отвечая требованиям мобильности в SFN с большими сотовыми ячейками. Кроме того, технология ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM) может обрабатывать большие задержки от множества передатчиков с подходящей длиной циклического префикса, защитный интервал добавляется перед символом (который является копией последней части символа данных) для упрощения ортогональности и смягчения взаимных помех между несущими. До тех пор, пока длина этого интервала будет больше максимальной задержки канала, отражения предыдущих символов удаляются, а ортогональность сохраняется.

На фиг.6 изображен физический уровень 600 FLO. Физический уровень FLO использует режим 4К (дающий преобразование размера в 4096 поднесущих), обеспечивающий высокую мобильную эффективность по сравнению с режимом 8К, сохраняя достаточно большой защитный интервал, который является полезным в достаточно больших сотах SFN. Быстрое обнаружение канала может быть достигнуто с помощью оптимизированной структуры контрольного сигнала и перемежителя. Схемы перемежения, включенные в радиоинтерфейс FLO, упрощают временное разнесение. Структуры контрольного сигнала и перемежителя оптимизируют использование канала, не раздражая пользователя длительным временем обнаружения. В целом, передаваемые сигналы FLO упорядочены в суперкадры, как изображено в блоке 600. Каждый суперкадр состоит из четырех кадров данных, включая в себя контрольные сигналы TDM (с временным мультиплексированием), символы служебной информации (OIS) и кадры, содержащие данные глобальной и локальной областей. Контрольные сигналы TDM обеспечиваются для предоставления возможности быстрого обнаружения OIS. OIS описывают местоположение данных для каждой мультимедиа-услуги в суперкадре.

Как правило, каждый суперкадр состоит из 200 OFDM-символов на МГц выделенной полосы пропускания (1200 символов на 6 МГц), и каждый символ содержит 7 чередований активных поднесущих. Каждое чередование равномерно распределено по частоте для достижения полного частотного разнесения в пределах доступной полосы пропускания. Эти чередования назначены на логические каналы, которые изменяются по длительности и количеству фактически используемых чередований. Это обеспечивает гибкость во временном разнесении, достигаемом посредством любого заданного источника данных. Каналам с меньшей скоростью передачи данных может быть выделено меньшее количество чередований для улучшения временного разнесения, в то время как каналы с более высокой скоростью передачи данных используют большее количество чередований для минимизации времени нахождения в радиосвязи и сокращения потребляемой энергии.

Время обнаружения для каналов как с низкой, так и с высокой скоростью передачи данных, в целом, одинаковое. Таким образом, частотное и временное разнесение могут поддерживаться без увеличения времени обнаружения. Чаще всего логические каналы FLO используется для передачи контента в реальном времени (потоковая передача в реальном времени) с переменными скоростями для получения статистического выигрыша от мультиплексирования, возможной с использованием кодер-декодеров переменной скорости (компрессор и декомпрессор в одном). Каждый логический канал может иметь различные скорости кодирования и модуляцию для поддержки различных требований надежности и качества обслуживания для различных приложений. Схема мультиплексирования FLO предоставляет приемникам возможность демодуляции контента отдельного логического канала для минимизации потребляемой энергии. Мобильные устройства могут одновременно демодулировать множество логических каналов для предоставления возможности передачи аудио- и видеоданных по различным каналам.

Также могут быть использованы методы коррекции ошибок и кодирования. В целом, FLO включает в себя использование внутреннего турбо кода 13 и внешнего кода 14 Рида-Соломона (RS). Как правило, пакет турбо кодов содержит контрольную циклическую сумму (CRC). Код Рида-Соломона (RS) не требуется вычислять для безошибочно принятых данных, что при благоприятных сигнальных условиях приводит к дополнительной экономии энергии. В другом аспекте радиоинтерфейс FLO спроектирован для поддержки ширины полосы частот (диапазона) 5, 6, 7 и 8 МГц. Наиболее желаемое предложение услуг может быть достигнуто с использованием отдельного радиочастотного канала.

Фиг.7 изображает иллюстративный процесс 700 вычисления угла для системы беспроводной связи. Хотя для простоты метод изображен и описан как последовательность ряда действий, должно быть понято, что описанный в настоящем документе процесс не ограничен порядком действий, поскольку некоторые действия могут выполняться в другом порядке и/или одновременно с другими действиями изображенного и описанного в настоящем документе процесса. Например, специалистам в данной области техники понятно, что метод альтернативно может быть представлен как ряд взаимодействующих состояний или событий, например в диаграмме состояний. Кроме того, не все изображенные действия должны требоваться для осуществления метода, в соответствии с раскрытыми в настоящем документе методами.

На этапе 710 входные значения, такие как вышеупомянутые значения WI и WQ, обрабатываются для получения абсолютного значения на этапе 720 для формирования промежуточных значений PI и PQ без знака. Значения WI и WQ также могут сравниваться для формирования знакового бита, согласно условию: если (WI<0 && WQ>0 || WI>0 && WQ<0), то знак равен единице, иначе знак равен нулю. На этапе 730 значения PI и PQ анализируются для установки флага числителя или знаменателя, согласно условию: если (PI>=PQ), N=PQ, D= PI, то флаг равен нулю, если же N=PI, D=PQ, то флаг равен единице. На этапе 740 промежуточные значения PI и PQ сдвигаются, причем значения в знаменателе сдвигаются вправо до тех пор, пока не станут равными 00000000001XX …, а числитель сдвигается аналогичное количество раз. После выполнения сдвига в промежуточных значениях на этапе 740, шесть битов из сдвинутого знаменателя подаются на функцию обратного преобразования и умножаются на соответствующие семь битов сдвинутого числителя на этапе 750. Шесть битов из 13-битового значения, полученного посредством обратного преобразования и умножения, выполненных на этапе 750, отбрасываются с помощью стандартного округления и добавляются к шести битам на этапе 760, причем эти биты затем подаются в таблицу арктангенсного преобразования, где информация о флаге и знаке также может быть добавлена к значению арктангенса.

Как было отмечено выше, в течение процесса обнаружения сигнала, для вычисления частотного сдвига может быть использована однократная оценка. Она может быть основана на обнаружении контрольного сигнала TDM и задержанной корреляции, где нормализованная ошибка по частоте (относительно разностной частоты), в целом, вычисляется в конце обнаружения контрольного сигнала TDM из суммы задержанного выходного сигнала коррелятора, где значение S представляет собой накопленную сумму:

Арктангенс вычисляется с помощью этих двух таблиц преобразования на этапах 750 и 770 соответственно. Первая таблица преобразования предоставляет обратное (1/x), а вторая таблица преобразования предоставляет фактическое значение арктангенса, приведенное к 2 пи. В одном аспекте из анализов можно предположить, что значение частотного сдвига находится в пределах диапазона от -пи/2 до пи/2. В связи с этим, исключая неоднозначность, только одна таблица арктангенсного преобразования, которая соответствует диапазону от 0 до пи/2, может быть использована, так как знак может быть добавлен позже. Поскольку arctan(x)+arctan(1/x)=пи/2, достаточно рассмотреть случай, в котором значение x больше единицы. В таблице преобразования для 1/x эта таблица преобразования может быть эффективно использована, позволяя значению x находиться между 1 и 2.

Фиг.8 изображает пользовательское устройство 800, которое используется в среде беспроводной связи, в соответствии с одним или несколькими сформулированными в настоящем документе аспектами. Пользовательское устройство 800 содержит приемник 802, который принимает сигнал, например, от приемной антенны (не показана), и выполняет над принятым сигналом типичные действия (например, выполняет фильтрацию, усиление, преобразование с понижением частоты и т.д.), а также оцифровывает преобразованный сигнал для получения выборок. Приемник 802 может являться нелинейным приемником. Демодулятор 804 может демодулировать и передать принятые контрольные символы на процессор 806 для оценки канала. Компонент 810 канала FLO обеспечивается для обработки сигналов FLO, как было описано выше. Он может включать в себя этап обработки цифрового потока и/или вычисления местоположения, в числе других процессов. Процессор 806 может являться процессором, предназначенным для анализа принятой приемником 802 информации и/или формирования информации для передачи с помощью передатчика 816, процессором, управляющим одним или несколькими компонентами пользовательского устройства 800, и/или процессором, анализирующим принятую приемником 802 информацию, формирующим информацию для передачи с помощью передатчика 816 и управляющим одним или несколькими компонентами пользовательского устройства 800.

Пользовательское устройство 800 может дополнительно содержать соединенное с процессором 806 запоминающее устройство 808, хранящее информацию, связанную с вычисленными оценками для пользовательского устройства 800, протокол вычисления оценок, таблицу(ы) преобразования, содержащую связанную информацию, и любую другую информацию, подходящую для поддержки декодирования каталога таблицы для вычисления оценки в нелинейном приемнике системы беспроводной связи, как описано в настоящем документе. Запоминающее устройство 808 может дополнительно хранить протоколы, связанные с вычислением оценки, формированием матрицы и т.д., чтобы пользовательское устройство 800 могло использовать сохраненные протоколы и/или алгоритмы для реализации определения оценки в нелинейном приемнике, как описано в настоящем документе.

Должно быть понятно, что описанные в настоящем документе компоненты хранения данных (например, блоки памяти), могут являться либо энергозависимым запоминающим устройством, либо энергонезависимым запоминающим устройством, либо может включать в себя как энергозависимое запоминающее устройство, так и энергонезависимое запоминающее устройство. В иллюстративных целях, в числе прочего, энергонезависимое запоминающее устройство может включать в себя постоянное запоминающее устройство (ROM), программируемое постоянное запоминающее устройство (PROM), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EPROM), электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM) или флэш-память. Энергозависимое запоминающее устройство может включать в себя оперативное запоминающее устройство (RAM), которое функционирует в качестве внешней кэш-памяти. В иллюстративных целях, в числе прочего, оперативное запоминающее устройство (RAM) доступно во многих формах, таких как синхронное оперативное запоминающее устройство (SRAM), динамическое оперативное запоминающее устройство (DRAM), синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство (SDRAM), синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство с удвоенной скоростью обмена (DDR SDRAM), усовершенствованное синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство (ESDRAM), динамическое оперативное запоминающее устройство стандарта Synchlink (SLDRAM) и оперативное запоминающее устройство с шиной прямого резидентного доступа (DRRAM). Запоминающее устройство 808 из описанных систем и способов предназначено для включения, в числе прочего, этих и любых подходящих типов запоминающих устройств. Пользовательское устройство 800 дополнительно содержит фоновый монитор 814 для обработки данных FLO, модулятор 814 символов и передатчик 816, передающий модулированный сигнал.

Фиг.9 изображает иллюстративную систему 900, содержащую базовую станцию 902 с приемником 910, принимающим сигнал(ы) с одного или нескольких пользовательских устройств 904 посредством множества приемных антенн 906, и передатчиком 924, передающим сигнал(ы) на один или несколько пользовательских устройств 904 посредством передающей антенны 908. Приемник 910 может принять информацию от приемных антенн 906, кроме того, он связан с демодулятором 912, демодулирующим принятую информацию. Демодулированные символы анализируются процессором 914, который подобен процессору, описанному выше со ссылкой на фиг.8, а также соединен с запоминающим устройством 916, хранящим информацию, связанную с пользовательскими оценками, связанные таблицы преобразования и/или любую другую подходящую информацию, связанную с выполнением различных сформулированных в настоящем документе действий и функций. Процессор 914 дополнительно соединен с компонентом 918 канала FLO, упрощающим обработку информации FLO, связанной с одним или несколькими соответствующими пользовательскими устройствами 904.

Модулятор 922 может мультиплексировать сигнал для передачи с помощью передатчика 924 через передающую антенну 908 на пользовательские устройства 904. Компонент 918 канала FLO может добавить к сигналу информацию, связанную с обновленным потоком данных для заданного потока передачи для связи с пользовательским устройством 904, которая может быть передана на пользовательское устройство 904 для обеспечения индикации о том, что новый оптимальный канал был идентифицирован и квитирован. Таким способом базовая станция 902 может взаимодействовать с пользовательским устройством 904, представляющим информацию FLO и использующим протокол декодирования совместно с нелинейным приемником, таким как приемник ML-MIMO, и т.д.

Фиг.10 изображает иллюстративную систему 1000 беспроводной связи. В целях краткости система 1000 беспроводной связи изображает одну базовую станцию и один терминал. Однако должно быть понятно, что система может включать в себя несколько базовых станций и/или несколько терминалов, причем дополнительные базовые станции и/или терминалы, по существу, могут быть подобны или отличаться от иллюстративной базовой станции и терминала, описанных ниже.

На фиг.10, на нисходящей линии связи, в узле 1005 доступа, передающий (TX) процессор 1010 принимает, форматирует, кодирует, чередует и модулирует (или выполняет символьное преобразование) передающиеся данные и предоставляет символы модуляции («символы данных»). Модулятор 1015 символов принимает и обрабатывает символы данных и контрольные символы, а также предоставляет поток символов. Модулятор 1020 символов мультиплексирует данные и контрольные символы и предоставляет их передатчику 1020 (TMTR). Каждый символ передачи может являться символом данных, контрольным символом или нулевым значением сигнала. Контрольные символы могут передаваться непрерывно в каждом символьном периоде. Контрольные символы могут быть мультиплексированы с помощью частотного мультиплексирования (FDM), ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM), временного мультиплексирования (TDM), частотного мультиплексирования (FDM) или кодового мультиплексирования (CDM).

Передатчик 1020 (TMTR) принимает и преобразует поток символов в один или несколько аналоговых сигналов, а затем предварительно обрабатывает (например, выполняет усиление, фильтрацию и преобразование с повышением частоты) аналоговые сигналы для формирования сигнала нисходящей линии связи, подходящего для передачи по беспроводному каналу. Сигнал нисходящей линии связи затем передается посредством антенны 1025 на терминалы. На терминале 1030 антенна 1035 принимает сигнал нисходящей линии связи и передает принятый сигнал на приемник 1040 (RCVR). Приемник 1040 предварительно обрабатывает (например, выполняет фильтрацию, усиление и преобразование с понижением частоты) принятый сигнал, а затем оцифровывает преобразованный сигнал для получения выборок. Демодулятор 1045 символов выполняет демодуляцию и передает принятые контрольные символы на процессор 1050 для оценки канала. Демодулятор 1045 символов дополнительно принимает оценку частотной характеристики для нисходящей линии связи с процессора 1050, выполняет демодуляцию данных принятых символов данных с целью получить оценки символов данных (которые являются оценками переданных символов данных) и передает оценки символов данных на принимающий (RX) процессор 1055, выполняющий демодуляцию (то есть выполняет обратное символьное преобразование), обратное чередование и декодирование оценок символов данных для восстановления переданных данных трафика. Обработка демодулятором 1045 символов и принимающим (RX) процессором 1055 является дополнительной по отношению к обработке модулятором 1015 символов и передающим (TX) процессором 1010, соответственно, в узле 1005 доступа.

На восходящей линии связи передающий (TX) процессор 1060 обрабатывает данные трафика и предоставляет символы данных. Модулятор 1065 символов принимает и мультиплексирует символы данных с контрольными символами, выполняет модуляцию и предоставляет поток символов. Затем передатчик 1070 принимает и обрабатывает поток символов для формирования сигнала восходящей линии связи, который передается посредством антенны 1035 в узел 1005 доступа.

В узле 1005 доступа сигнал восходящей линии связи с терминала 1030 принимается посредством антенны 1025 и обрабатывается посредством приемника 1075 для получения дискретных значений. Затем демодулятор 1080 символов обрабатывает дискретные значения и предоставляет принятые контрольные символы и оценки символов данных для восходящей линии связи. Принимающий (RX) процессор 1085 обрабатывает оценки символов данных для восстановления данных, переданных с терминала 1030. Процессор 1090 выполняет оценку канала для каждого активного терминала, выполняющего передачу по восходящей линии связи. Множество терминалов может передавать контрольный сигнал одновременно по восходящей линии связи на их соответствующих выделенных наборах контрольных подполос, где наборы контрольных подполос могут чередоваться.

Процессоры 1090 и 1050 управляют (например, выполняют контроль, координирование, управление и т.д.) работой узла 1005 доступа и терминала 1030 соответственно. Соответствующие процессоры 1090 и 1050 могут быть связаны с модулями запоминающего устройства (не показано) для сохранения программных кодов и данных. Процессоры 1090 и 1050 также могут выполнять вычисления для получения оценки частотных и импульсных характеристик для восходящей линии связи и нисходящей линии связи, соответственно.

В системе с множественным доступом (такой как FDMA, OFDMA, CDMA, TDMA и т.д.) множество терминалов могут одновременно выполнять передачу по восходящей линии связи. В такой системе контрольные подполосы могут быть поделены среди различных терминалов. Методы оценки канала могут быть использованы в случаях, если контрольные подполосы для каждого терминала охватывают всю рабочую полосу (возможно за исключением краев полосы). Такая структура контрольных подполос была бы желаемой для достижения частотного разнесения для каждого терминала. Описанные в настоящем документе методы могут быть осуществлены с помощью различных средств. Например, эти методы могут быть осуществлены в аппаратных средствах, программных средствах или их комбинации. Что касается осуществления в аппаратных средствах, процессоры, используемые для оценки канала, могут быть осуществлены в пределах одной или нескольких специализированных интегральных схем (ASIC), цифровых сигнальных процессоров (DSP), устройств цифровой обработки сигналов (DSPD), программируемых логических устройств (PLD), программируемых вентильных матриц (FPGA), процессоров, контроллеров, микроконтроллеров, микропроцессоров, других электронных модулей, разработанных для выполнения описанных в настоящем документе функций, или их комбинации. Что касается осуществления в программных средствах, оно может быть выполнено с помощью модулей (например, процедур, функций и так далее), которые выполняют описанные в настоящем документе функции. Программные коды могут быть сохранены в запоминающем устройстве, и выполняться посредством процессоров 1090 и 1050.

Что касается осуществления программными средствами, описанные в настоящем документе методы могут быть осуществлены с помощью модулей (например, процедур, функций и так далее), которые выполняют описанные в настоящем документе функции. Программные коды могут быть сохранены в запоминающем устройстве и выполняться посредством процессоров. Запоминающее устройство может быть осуществлено в пределах процессора или внешним способом на процессоре, в этом случае оно может быть соединено с процессором с помощью различных известных в данной области техники средств.

Вышеописанное включает в себя иллюстративные варианты осуществления. Конечно, с помощью вышеописанного невозможно описать каждую мыслимую комбинацию компонентов или методов с целью описания вариантов осуществления, но специалистам в данной области техники должно быть понятно, что возможно множество дополнительных комбинаций и перестановок. Соответственно, эти варианты осуществления предназначены для охвата всех подобных изменений, модификаций и разновидностей, которые находятся в пределах сущности и объема приложенной формулы изобретения. Кроме того, используемый в подробном описании и формуле изобретения термин «включает» должен интерпретироваться аналогично термину «содержащий», как он интерпретируется в формуле изобретения.

Изобретения относятся к системам и способам эффективного определения частотной оценки в беспроводном приемнике в режиме только прямой линии связи. Технический результат: повышение эффективности оценок частоты и фазы. В одном варианте осуществления предложен способ определения однократной частотной оценки. Способ включает в себя этап представления функции арктангенса в таблицу, которая описывает элементы функции, и использования функции арктангенса для определения фазовой информации для устройства беспроводной связи. 7 н. и 26 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ определения частотной информации для беспроводного устройства, содержащий этапы, на которых:
принимают значение 1/х из функции обратного преобразования, сохраненной в таблице, занимающей, по меньшей мере, часть памяти беспроводного устройства, при этом таблица обратного преобразования характеризует значения 1/х для поданных значений х, причем поданные значения х определяются из беспроводного сигнала;
принимают значение арктангенса из функции арктангенсного преобразования, сохраненной в таблице, занимающей, по меньшей мере, часть памяти беспроводного устройства, при этом таблица арктангенсного преобразования характеризует элементы функции; и вычисляют фазовую информацию для беспроводного устройства с процессором, используя значения, принятые из таблицы обратного преобразования и таблицы арктангенсного преобразования.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором используют функцию арктангенса для определения частотной оценки для устройства беспроводной связи.

3. Способ по п.1, в котором значение х находится в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 2.

4. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором ограничивают диапазон таблицы арктангенсного преобразования, чтобы он был меньше 2 пи радиан.

5. Способ по п.3, в котором диапазон таблицы арктангенсного преобразования равен приблизительно от 0 радиан до приблизительно пи/2 радиан.

6. Способ по п.3, дополнительно содержащий этап, на котором добавляют арифметический знак плюса или минуса после использования таблицы арктангенсного преобразования.

7. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором определяют изменения по частоте с помощью следующего уравнения

где 128 представляет собой количество отсчетов, a S состоит из вещественной и мнимой составляющих WQ и WI.

8. Способ по п.7, дополнительно содержащий этап, на котором применяют абсолютное значение к составляющим WQ и WI для формирования значений PQ и PI без знака.

9. Способ по п.8, дополнительно содержащий этап, на котором сдвигают значения PQ и PI для формирования числителя и знаменателя, причем знаменатель применяется к таблице обратного преобразования.

10. Способ по п.9, дополнительно содержащий этап, на котором округляют значение, которое было сформировано из таблицы обратного преобразования, с помощью операций округления для формирования входного значения для таблицы арктангенсного преобразования.

11. Способ по п.10, дополнительно содержащий этап, на котором формируют значения арктангенса, которое подается на блок однократной частотной оценки.

12. Способ по п.11, в котором формируют выходное значение из блока однократной частотной оценки и используют значение в блоке автоматической постройки частоты.

13. Модуль формирования фазового угла для использования с определениями частоты в системе беспроводной сети, содержащий:
блок обратного преобразования, содержащий таблицу обратного преобразования, характеризующую значение 1/х из поданного значения х для формирователя фазового угла, причем поданное значение х определяется из беспроводного сигнала; и блок арктангенсного преобразования, который применяется после блока обратного преобразования для определения фазового угла для беспроводного приемника.

14. Модуль по п.13, дополнительно содержащий, по меньшей мере, один блок формирования абсолютного значения для обработки вещественных и мнимых чисел.

15. Модуль по п.14, дополнительно содержащий блок знакового бита для определения флага знака для вещественных и мнимых чисел.

16. Модуль по п.13, дополнительно содержащий сдвиговый регистр для коррекции числителя и знаменателя перед определением фазового угла.

17. Модуль по п.13, дополнительно содержащий компонент округления для сокращения сложности вычислений.

18. Модуль по п.13, дополнительно содержащий один или несколько мультиплексоров для применения знаков или флагов для фазового угла, причем один или несколько мультиплексоров подсоединены к модулю формирования фазового угла на выходе с блока арктангенсного преобразования.

19. Модуль по п.13, дополнительно содержащий блок однократной частотной оценки, который принимает определения фазового угла и формирует определения частоты.

20. Модуль по п.19, в котором блок однократной частотной оценки дополнительно содержит запаздывающий коррелятор для упрощения определений частоты.

21. Модуль по п.19, в котором блок однократной частотной оценки дополнительно содержит компонент суммирования и регистр выборок для упрощения определений частоты.

22. Модуль по п.19, в котором блок однократной частотной оценки дополнительно содержит компонент деления для упрощения определений частоты.

23. Модуль по п.19, дополнительно содержащий компонент автоматической подстройки частоты (АПЧ), который использует определения частоты.

24. Модуль по п.23, в котором компонент АПЧ дополнительно содержит блок поворота фазы, буфер быстрого преобразования Фурье (БПФ) или детектор ошибок по частоте для подстройки частоты.

25. Модуль по п.23, компонент АПЧ дополнительно содержит накапливающий сумматор фаз, частотный регистр, усредняющий фильтр, компонент ограничения, фильтр или таблицу преобразования для подстройки частоты.

26. Модуль по п.13, содержащий машиночитаемый носитель, хранящий машиноисполняемые команды для исполнения блока обратного преобразования или блока арктангенсного преобразования.

27. Система для определения фазовых углов в беспроводной сети, содержащая:
средство для приема потока символов;
средство для выполнения обратного преобразования, используя таблицу, характеризующую значение 1/х из поданного значения х, причем поданное значение х определяется из беспроводного сигнала; и средство для выполнения арктангенсного преобразования, которое применяется после обратного преобразования для определения фазового угла для беспроводного компонента.

28. Машиночитаемый носитель, хранящий машиноисполняемые команды, содержащие:
определение однократной частотной оценки из таблицы арктангенсного преобразования;
применения функции обратного преобразования, используя таблицу, характеризующую значение 1/х из поданного значения х в таблицу арктангенсного преобразования, причем поданное значение х определяется из беспроводного сигнала; и
применение выходного сигнала, сформированного из однократной частотной оценки, в функции автоматической подстройки частоты.

29. Машиночитаемый носитель, хранящий структуру данных, содержащую:
множество полей данных, хранящих функцию обратного преобразования, причем множество полей данных сохранены в таблице, характеризующей значение 1/х из поданного значения х для функции арктангенса, причем поданное значение х определяется из беспроводного сигнала; и
множество полей данных, хранящих функцию арктангенсного преобразования, где функция обратного преобразования и функция арктангенсного преобразования взаимодействуют для определения фазового угла для беспроводного приемника.

30. Машиночитаемый носитель по п.29, в котором фазовый угол используется для однократной частотной оценки.

31. Машиночитаемый носитель по п.30, в котором однократная частотная оценка используется в блоке автоматической подстройки частоты.

32. Устройство беспроводной связи для получения данных по беспроводной сети, содержащее:
память, которая включает в себя компонент параметра 1/х обратного преобразования, используя таблицу, характеризующую параметр 1/х как функцию поданного парамтра х, и функции арктангенса, причем поданное значение х определяется из беспроводного сигнала; и
процессор, который определяет, по меньшей мере, один фазовый угол из функции арктангенса с использованием параметра обратного преобразования.

33. Процессор, который выполняет команды для беспроводной сети, содержащие:
вычисление частотной оценки из таблицы арктангенсного преобразования;
определение функции обратного преобразования для сохранения в таблице, характеризующей значение 1/х из поданного значения х, в соответствии с таблицей арктангенсного преобразования, причем поданное значение х определяется из беспроводного сигнала; и
использование частотной оценки в функции автоматической подстройки частоты.