СТРУКТУРА ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПИЛОТ-СИГНАЛА ДЛЯ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ С МНОЖЕСТВОМ АНТЕНН Российский патент 2012 года по МПК H04L25/02 

Настоящая заявка на патент испрашивает приоритет предварительной заявки № 60/775443, озаглавленной "Система и способ беспроводной связи" и предварительной заявки № 60/775693, озаглавленной "Система и способ системы связи стандарта DO", которые поданы 21 февраля 2006 года, переуступлены заявителю настоящей заявки и явно включены в настоящий документ по ссылке.

Область техники

Настоящее раскрытие имеет отношение к связи вообще и, в частности, к способам передачи для системы беспроводной связи.

Уровень техники

Системы беспроводной связи широко развертываются для обеспечения различных услуг связи, таких как передача голоса, видео, пакетных данных, обмен сообщениями, широковещание и т.д. Эти системы могут являться системами множественного доступа, которые способны поддерживать множество пользователей посредством совместного использования доступных системных ресурсов. Примеры таких систем множественного доступа включают в себя системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), системы множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), системы множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) и системы множественного доступа с частотным разделением каналов с одной несущей (SC-FDMA).

Система множественного доступа может использовать одну или более схем мультиплексирования, таких как мультиплексирование с кодовым разделением (CDM), мультиплексирование с временным разделением (TDM) и т.д. Система может быть развернута и может обслуживать существующие терминалы. Может являться желательным улучшить производительность системы, сохраняя при этом обратную совместимость для существующих терминалов. Например, может являться желательным использовать пространственные методы, такие как технология с множеством входов и множеством выходов (MIMO) и множественный доступ с пространственным разделением (SDMA), для улучшения пропускной способности и/или надежности посредством использования дополнительных пространственных размерностей, обеспечиваемых при помощи множества антенн.

Система связи с множеством антенн поддерживает передачу с множеством входов и множеством выходов (MIMO) от множества (T) передающих антенн на множество (R) приемных антенн. Канал системы MIMO, сформированный с помощью T передающих антенн и R приемных антенн, состоит из S пространственных каналов, где S≤min{T, R}. S пространственных каналов могут использоваться для параллельной передачи данных для достижения более высокой общей пропускной способности и/или достижения большей надежности посредством избыточности.

Точная оценка беспроводного канала между передатчиком и приемником обычно необходима в приемнике для того, чтобы восстановить данные, отправленные через беспроводной канал. Оценка канала обычно выполняется посредством передачи пилот-сигнала от передатчика и измерения пилот-сигнала в приемнике. Пилот-сигнал составляется из символов, которые априорно известны и передатчику, и приемнику. Приемник может, таким образом, оценить характеристику канала на основе принятых символов и известных символов.

Система с множеством антенн поддерживает приемники системы MIMO (которые являются приемниками, оборудованными множеством антенн). Приемники системы MIMO обычно требуют различных оценок канала и, таким образом, имеют различные требования для пилот-сигнала, как описано ниже. Поскольку передача пилот-сигналов представляет собой дополнительные затраты в системе с множеством антенн, желательно в возможной степени минимизировать передачу пилот-сигналов. Однако передача пилот-сигналов должна быть такой, чтобы приемники системы MIMO могли получить оценки канала достаточного качества.

Поэтому в области техники имеется потребность в способах передачи для эффективной передачи пилот-сигнала в системе с множеством антенн, которая может поддерживать пространственные способы при поддержке обратной совместимости для существующих терминалов.

Сущность изобретения

Здесь описываются способы передачи пространственного пилот-сигнала для поддержки приемников MIMO в системе связи с множеством антенн и множеством уровней передачи. В соответствии с одним вариантом воплощения настоящего изобретения описывается способ передачи пилот-сигнала в системе беспроводной связи. Способ включает в себя формирование пилот-сигнала первого уровня для передачи одного уровня. Пилот-сигнал первого уровня повторяется по поддиапазонам в первом символе OFDM, и пилот-сигнал первого уровня также повторяется со смещением от первого символа OFDM в смежном втором символе OFDM. Затем первый и второй символы OFDM передаются.

В соответствии с другим вариантом воплощения настоящего изобретения описывается устройство в системе беспроводной связи. Устройство включает в себя генератор пилот-сигналов для формирования по меньшей мере одного пилот-сигнала на основе множества уровней передачи, и каждый из по меньшей мере одного пилот-сигнала повторяется по поддиапазонам первого символа OFDM. По меньшей мере один пилот-сигнал также повторяется и смещается относительно других из по меньшей мере одного пилот-сигнала первого символа OFDM по поддиапазонам смежного второго символа OFDM. Устройство дополнительно включает в себя множество блоков передатчика, выполненных с возможностью передавать каждый из первого и второго символов OFDM в передаче соответствующего количества уровней через множество передающих антенн.

В соответствии с дополнительным вариантом воплощения настоящего изобретения описывается способ выполнения оценки канала в системе беспроводной связи. Способ содержит этап, на котором принимают через множество приемных антенн принимаемые символы, каждый из которых включает в себя пилот-сигнал первого уровня, и смежные принятые символы включают в себя пилот-сигналы первого уровня, смещенные в поддиапазонах относительно друг друга. Способ дополнительно содержит этап, на котором обрабатывают принятые символы на основе пилот-сигнала первого уровня для получения оценок множества каналов между множеством передающих антенн и множеством приемных антенн.

В соответствии с еще одним дополнительным вариантом воплощения настоящего изобретения описывается устройство в системе беспроводной связи. Устройство содержит множество блоков приемника, выполненных с возможностью выдавать принятые символы, каждый из которых включает в себя пилот-сигнал первого уровня, и смежные принятые символы включают в себя пилот-сигналы первого уровня, смещенные в поддиапазонах относительно друг друга. Устройство дополнительно содержит блок оценки канала, выполненный с возможностью обрабатывать принятые символы на основе пилот-сигнала первого уровня для получения оценки множества каналов между множеством передающих антенн и множеством приемных антенн.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 показывает систему связи с высокоскоростной передачей пакетных данных (HRPD).

Фиг.2 показывает структуру интервала с одной несущей, которая поддерживает мультиплексирование CDM.

Фиг.3 показывает структуру интервала с одной несущей, которая поддерживает мультиплексирование OFDM.

Фиг.4 показывает блок-схему передатчика и приемников в системе связи с высокоскоростной передачей пакетных данных (HRPD).

Фиг.5 показывает структуру интервала с множеством несущих, которая поддерживает мультиплексирование OFDM по унаследованному и не унаследованному каналу.

Фиг.6 показывает структуру поддиапазона для системы связи с высокоскоростной передачей пакетных данных (HRPD), поддерживающей мультиплексирование OFDM.

Фиг.7A-7D показывают пространственную структуру пилот-сигнала для системы связи с высокоскоростной передачей пакетных данных (HRPD), которая поддерживает мультиплексирование OFDM.

Фиг.8 показывает блок-схему передатчика в системе связи с высокоскоростной передачей пакетных данных (HRPD), которая поддерживает мультиплексирование OFDM.

Фиг.9 показывает блок-схему приемника в системе связи с высокоскоростной передачей пакетных данных (HRPD), которая поддерживает мультиплексирование OFDM.

Подробное описание

Описанные здесь способы передачи могут использоваться для различных систем беспроводной связи, таких как системы CDMA, TDMA, FDMA, OFDMA и SC-FDMA. Термины "системы" и "сети" часто используются взаимозаменяемо. Система CDMA может реализовать беспроводную технологию, такую как cdma2000, универсальный наземный беспроводной доступ (UTRA), технология Evolved UTRA (E-UTRA) и т.д. Технология cdma2000 охватывает стандарты IS-2000, IS-95 и IS-856. Технология UTRA включает в себя широкополосный доступ CDMA (W-CDMA) и передачу с низкой скоростью элементарных сигналов (LCR). Система TDMA может реализовать беспроводную технологию, такую как глобальная система мобильной связи (GSM). Система OFDMA может реализовать беспроводную технологию, такую как технология LTE (Long Term Evolution), стандарт IEEE 802.20, технология Flash-OFDM® и т.д. Технологии UTRA, E-UTRA, GSM и LTE описаны в документах организации, называемой "Проект партнерства по созданию сетей третьего поколения" (3GPP). Технология cdma2000 описана в документах организации, называемой "Проект-2 партнерства по созданию сетей третьего поколения" (3GPP2). Эти различные беспроводные технологии и стандарты известны в области техники.

Для ясности различные аспекты способов описываются ниже для системы с высокоскоростной передачей пакетных данных (HRPD), которая реализует технологию IS-856. Технология HRPD также называется эволюционным стандартом для передачи данных (EV-DO), стандартом для передачи данных (DO), высокоскоростной передачей данных (HDR) и т.д. Термины HRPD и EV-DO часто используются взаимозаменяемо. В настоящее время версии (Rev) 0, A и B технологии HRPD стандартизированы, версии 0 и A технологии HRPD введены в действие, и версия C технологии HRPD находится в разработке. Версии 0 и A технологии HRPD охватывают высокоскоростную передачу пакетных данных с одной несущей (1xHRPD). Версия B технологии HRPD охватывает высокоскоростную передачу пакетных данных с множеством несущих и является обратно совместимой с версиями 0 и A технологии HRPD. Описанные здесь способы могут быть включены в любую версию технологии HRPD. Для ясности в большей части последующего описания используется термин HRPD.

Фиг.1 показывает систему 100 связи технологии HRPD с множеством точек 110 доступа и множеством терминалов 120. Точка доступа в общем случае является стационарной станцией, которая взаимодействует с терминалами и может также называться базовой станцией, узлом B и т.д. Каждая точка 110 доступа обеспечивает охват связи для конкретной географической области и поддерживает связь для терминалов, расположенных в пределах зоны охвата. Точки 110 доступа могут быть соединены с системным контроллером 130, который обеспечивает координацию и управление для этих точек доступа. Системный контроллер 130 может включать в себя такие сетевые объекты, как контроллер базовых станций (BSC), функция управления пакетами (PCF), узел обслуживания пакетных данных (PDSN) и т.д.

Терминалы 120 могут быть рассредоточены повсюду в системе, и каждый терминал может являться стационарным или мобильным. Терминал также может называться терминалом доступа, мобильной станцией, пользовательским оборудованием, абонентским блоком, станцией и т.д. Терминал может являться сотовым телефоном, карманным компьютером (PDA), беспроводным устройством, карманным устройством, беспроводным модемом, переносным компьютером и т.д. Терминал может поддерживать любые версии технологии HRPD. В технологии HRPD терминал может осуществлять прием по прямой линии связи от одной точки доступа в любой заданный момент и может осуществлять отправку по обратной линии связи одной или более точкам доступа. Прямой линией связи (или нисходящей линией связи) называется линия связи от точек доступа до терминалов, и обратной линией связи (или восходящей линией связи) называется линия связи от терминалов до точек доступа.

Фиг.2 показывает структуру 200 интервала с одной несущей, которая поддерживает мультиплексирование CDM на прямой линии связи в технологии HRPD. Время передачи делится на интервалы. Каждый интервал имеет продолжительность 1,667 миллисекунд (мс) и охватывает 2048 элементарных сигналов ("чипов"). Каждый элементарный сигнал имеет продолжительность 813,8 наносекунд (нс) для скорости 1,2288 миллионов элементарных сигналов в секунду (Мчип/с). Каждый интервал делится на две идентичных половины интервала. Каждая половина интервала включает в себя (i) служебный сегмент, состоящий из пилотного сегмента в центре половины интервала и двух сегментов управления доступом к среде (MAC) с обеих сторон пилотного сегмента, и (ii) два сегмента информационных данных с обеих сторон служебного сегмента. Сегменты информационных данных также могут называться сегментами информационного канала, сегментами данных, полями данных и т.д. Пилотный сегмент переносит пилотный сигнал и имеет продолжительность 96 элементарных сигналов. Каждый сегмент MAC несет служебные сигналы (например, информацию обратного управления мощностью (RРC)) и имеет продолжительность 64 элементарных сигнала. Каждый сегмент информационных данных несет информационные данные (например, данные одноадресной передачи для конкретных терминалов, данные широковещательной передачи и т.д.) и имеет продолжительность 400 элементарных сигналов.

Версии 0, A и B технологии HRPD используют мультиплексирование CDM для данных, отправляемых в сегментах информационных данных. Сегмент информационных данных может переносить данные с мультиплексированием CDM для одного или более терминалов, обслуживаемых точкой доступа. Информационные данные для каждого терминала могут быть обработаны на основе параметров кодирования и модуляции, определенных посредством информации обратной связи канала, принятой от этого терминала, для формирования символов данных. Символы данных для одного или более терминалов могут быть демультиплексированы и покрыты функциями или кодами Уолша с 16 элементарными сигналами для формирования данных с мультиплексированием CDM для сегмента информационных данных. Таким образом, данные мультиплексирования CDM формируются во временной области с использованием функций Уолша. Сегмент информационных данных с мультиплексированием CDM представляет собой сегмент информационных данных, переносящий данные с мультиплексированием CDM.

Может являться желательным использовать мультиплексирование OFDM и/или мультиплексирование с частотным разделением с одной несущей (SC-FDM) для данных, передаваемых в сегментах информационных данных. Мультиплексирование OFDM и SC-FDM делят доступную ширину полосы на несколько ортогональных поднесущих, которые также называются тонами и т.д. Каждая поднесущая может быть модулирована с помощью данных. Обычно символы модуляции отправляют в частотной области с мультиплексированием OFDM и во временной области с мультиплексированием SC-FDM. Мультиплексирование OFDM и SC-FDM имеют некоторые желательные характеристики, такие как способность легко противодействовать межсимвольным помехам (ISI), вызываемым частотно-избирательным замиранием. Мультиплексирование OFDM также может эффективно поддерживать технологии MIMO и SDMA, которые могут быть применены независимо на каждой поднесущей и могут, таким образом, обеспечить хорошие рабочие характеристики в частотно-избирательном канале. Для ясности ниже описывается использование мультиплексирования OFDM для передачи данных.

Может являться желательным поддерживать мультиплексирование OFDM, при этом поддерживая обратную совместимость с версиями 0, A и B технологии HRPD. В технологии HRPD пилотные сегменты и сегменты MAC всегда могут быть демодулированы всеми активными терминалами, тогда как сегменты информационных данных могут быть демодулированы только обслуживаемыми терминалами. Следовательно, обратная совместимость может быть достигнута посредством сохранения пилотных сегментов и сегментов MAC и модификации сегментов информационных данных. Данные мультиплексирования OFDM могут быть переданы в сигнале HRPD посредством замены данных мультиплексирования CDM в заданном сегменте информационных данных, состоящем из 400 элементарных сигналов, на один или более символов OFDM, имеющих общую продолжительность 400 элементарных сигналов или меньше.

Фиг.3 показывает структуру 300 интервала с одной несущей, которая поддерживает мультиплексирование OFDM в технологии HRPD. Для простоты на фиг.3A показана только одна половина интервала. Половина интервала включает в себя (i) служебный сегмент, состоящий из пилотного сегмента с длиной 96 элементарных сигналов в центре половины интервала и двух сегментов MAC с длиной 64 элементарных сигнала с обеих сторон пилотного сегмента, и (ii) два сегмента информационных данных с обеих сторон служебного сегмента. Обычно каждый сегмент информационных данных может переносить один или более символов OFDM. В примере, показанном на фиг.3A, каждый сегмент информационных данных несет два символа OFDM, и каждый символ OFDM имеет продолжительность 200 элементарных сигналов и передается в одном периоде символа OFDM из 200 элементарных сигналов.

Фиг.4 показывает подробный вид точки 110 доступа системы 100 связи HRPD с множеством антенн с двумя терминалами 120a и 120b. Для простоты точка 110 доступа имеет две передающих антенны, терминал 120a системы с множеством входов и одним выходом MISO имеет одну приемную антенну, и терминал 120b MIMO имеет две приемных антенны.

Канал MISO, образованный двумя антеннами в точке 110 доступа и одной антенной в терминале 120a MISO, может быть характеризован вектором-строкой h _1×2 характеристики канала с размерностью 1×2. Канал MIMO, образованный двумя антеннами в точке 110 доступа и двумя антеннами в терминале системы 120b MIMO, может быть характеризован матрицей H _2×2 характеристики канала с размерностью 2×2. Точка 110 доступа передает пилот-сигнал от этих двух передающих антенн, чтобы дать возможность терминалам MISO и MIMO оценить свои соответствующие каналы MISO и MIMO. Генератор 112 пилот-сигналов в точке 110 доступа может формировать составной пилот-сигнал.

Точка 110 доступа может параллельно передавать данные от обеих передающих антенн на приемник MIMO для улучшения пропускной способности. Приведенное выше описание предназначено для системы с размерностью 2×2, в которой точка доступа имеет две передающие антенны, и терминалы имеют по крайней мере две приемные антенны. В общем случае система с множеством антенн может включать в себя передатчики и приемники с любым количеством антенн, поэтому T и R могут являться любыми целочисленными значениями.

Фиг.5 показывает структуру 400 интервала с множеством несущих, которая поддерживает мультиплексирование OFDM в технологии HRPD. В версии B технологии HRPD несколько сигналов 1xHRPD могут быть мультиплексированы в частотной области для приема сигнала HRPD с множеством несущих, который заполняет заданное спектральное распределение и передается на первой передающей антенне. В примере, показанном на фиг.5, один сигнал 1xHRРD проиллюстрирован как сконфигурированный в виде унаследованного канала, содержащего пилотные сегменты и сегменты MAC, которые всегда могут быть демодулированы всеми активными терминалами, тогда как сегменты информационных данных могут быть демодулированы только обслуживаемыми терминалами. Следовательно, обратная совместимость может быть достигнута посредством сохранения пилотных сегментов и сегментов MAC. Также на фиг.5 показаны три сигнала 1xHRPD, сконфигурированных как не унаследованные каналы, передаваемые на соответствующих второй, третьей и четвертой передающих антеннах, которые не требуют служебных сегментов, поскольку символы OFDM содержат периодические составные пилотные сигналы, встроенные в поддиапазоны или тоны. Как указано, генератор 112 пилотных сигналов, показанный на фиг.4, формирует составные пилот-сигналы для передачи в символах OFDM. Приемный терминал 120b MIMO (фиг.4) принимает известный составной пилот-сигнал в символах OFDM и может вывести оценку характеристики канала MIMO.

Система с множеством антенн может использовать множество несущих для передачи данных и пилот-сигналов. Множество несущих могут быть обеспечены посредством мультиплексирования OFDM, каких-либо других способов модуляции с множеством несущих или какой-либо другой структуры. Мультиплексирование OFDM эффективно делит полную ширину полосы пропускания системы (W МГц) на множество (K) ортогональных частотных поддиапазонов. Эти поддиапазоны также называются тонами, поднесущими и частотными каналами. С помощью мультиплексирования OFDM каждый поддиапазон привязывается к соответствующей поднесущей, которая может быть модулирована с помощью данных. Система мультиплексирования OFDM с множеством антенн может использовать только подмножество из всех K поддиапазонов для передачи данных и пилот-сигналов, а оставшиеся поддиапазоны могут служить защитными поддиапазонами, чтобы дать возможность системе отвечать требованиям спектральной маски. Для простоты следующее описание предполагает, что все K поддиапазонов пригодны для использования для передачи данных и/или пилот-сигналов.

Фиг.6 показывает структуру 500 поддиапазона, которая может использоваться для передачи пилот-сигналов в системе мультиплексирования OFDM с множеством антенн. Передаваемый символ передается на каждом из P пилотных поддиапазонов, которые являются поддиапазонами, используемыми для передачи пилот-сигналов, где обычно K>P. Для улучшенной производительности и упрощенной обработки приемника P пилотных поддиапазонов могут быть однородно распределены по всем K поддиапазонам таким образом, что последовательные пилотные поддиапазоны отделены друг от друга K/P поддиапазонами. Оставшиеся K-P поддиапазонов могут использоваться для передачи данных и называются поддиапазонами данных.

Фиг.7A-7D показывают иллюстративную схему передачи пилот-сигналов для системы мультиплексирования OFDM с множеством антенн. Настоящий вариант воплощения использует пространственные тоны пилот-сигнала, которые формируются по-разному в зависимости от количества уровней или лучей, которые формируются системой мультиплексирования OFDM с множеством антенн. В частности, поскольку уровень может быть сформирован лучом, получающимся в результате комбинации антенн, точная характеристика канала не может основываться исключительно на пилот-сигнале от антенны, а должна основываться на пилот-сигнале, сформированном для конкретного уровня или луча. В соответствии со схемой передачи пространственных пилот-сигналов на фиг.7A-7D потребление мощности для пилот-сигналов на каждый уровень увеличивается по мере уменьшения количества пространственных уровней.

Фиг.7A иллюстрирует передачу одного уровня в половине интервала символов 1-4 OFDM. Как показано, для каждого символа OFDM, такого как символ 1 OFDM, тон пространственного пилот-сигнала одного уровня повторяется и занимает один тон на каждые 19 тонов данных. Для символа OFDM из 180 тонов будет иметься 9 тонов пространственного пилот-сигнала одного уровня. В частности, для символа 1 OFDM и символа 3 OFDM тон пространственного пилот-сигнала одного уровня показан начинающимся в тоне один и повторяющимся каждые 20 тонов, и для символа 2 OFDM и символа 4 OFDM тон пространственного пилот-сигнала одного уровня показан начинающимся с половинным смещением от смежных символов в тоне одиннадцать и повторяющимся каждые 20 тонов. В соответствии с этим, затраты полосы пропускания для поддержки тона пространственного пилот-сигнала одного уровня составляют один из двадцати, или 5 процентов на каждый символ OFDM для передачи одного уровня. В смежном символе OFDM, таком как символ 2 OFDM, тоны пространственного пилот-сигнала одного уровня смещены относительно тонов пространственного пилот-сигнала с одним уровнем смежного символа. Также следует отметить, что один символ OFDM может усилить позицию смещения тона пространственного пилот-сигнала одного уровня смежного символа OFDM для дополнительного определения характеристики канала, не основываясь на дополнительных выделенных тонах пространственного пилот-сигнала.

Фиг.7B иллюстрирует передачу двух уровней в половине интервала символов 1-4 OFDM. Как показано, для каждого символа OFDM, такого как символ 1 OFDM, тон пространственного пилот-сигнала первого уровня повторяется и занимает один тон на каждые 19 тонов данных, и тон пространственного пилот-сигнала второго уровня смещен относительно первого и также повторяется и занимает один тон на каждые 19 тонов данных. Для символа OFDM из 180 тонов будет иметься 18 тонов пространственного пилот-сигнала первого уровня и второго уровня. В частности, для символа 1 OFDM и символа 3 OFDM тоны пространственного пилот-сигнала первого уровня и второго уровня показаны начинающимися в тоне один и повторяющимися каждые 10 тонов, и для символа 2 OFDM и символа 4 OFDM тоны пространственного пилот-сигнала первого уровня и второго уровня показаны начинающимися с половинным смещением относительно смежных символов в тоне одиннадцать и повторяющимися каждых 10 тонов. В соответствии с этим, затраты полосы пропускания для поддержки тонов пространственного пилот-сигнала первого уровня и второго уровня составляют один из 10, или 10 процентов на каждый символ OFDM для передачи с двумя уровнями.

Фиг.7C иллюстрирует передачу трех уровней по половине интервала символов 1-4 OFDM. Как показано, для каждого символа OFDM тон пространственного пилот-сигнала первого уровня повторяется и занимает один тон на каждые 29 тонов данных, тон пространственного пилот-сигнала второго уровня повторяется и занимает один тон на каждые 29 тонов данных, и тон пространственного пилот-сигнала третьего уровня повторяется и занимает один тон на каждые 29 тонов данных. Тоны пространственного пилот-сигнала первого уровня, второго уровня и третьего уровня расположены ступенчато по символам 1-4 OFDM и повторяются таким образом, что тоны пространственного пилот-сигнала первого уровня, второго уровня и третьего уровня повторяются каждые 10 тонов и занимают один тон на каждые 9 тонов данных. Для символа OFDM из 180 тонов будет иметься 18 тонов пространственного пилот-сигнала первого уровня, второго уровня и третьего уровня. В соответствии с этим, затраты полосы пропускания для поддержки тонов пространственного пилот-сигнала первого уровня, второго уровня и третьего уровня составляют один из 10, или 10 процентов на каждый символ OFDM для передачи с тремя уровнями.

Фиг.7D иллюстрирует передачу четырех уровней в половине интервала символов 1-4 OFDM. Как показано, для каждого символа OFDM тон пространственного пилот-сигнала первого уровня повторяется и занимает один тон на каждые 19 тонов данных, тон пространственного пилот-сигнала второго уровня повторяется и занимает один тон на каждые 19 тонов данных, тон пространственного пилот-сигнала третьего уровня повторяется и занимает один тон на каждые 19 тонов данных, и тон пространственного пилот-сигнала четвертого уровня повторяется и занимает один тон на каждые 19 тонов данных. Тоны пространственного пилот-сигнала первого уровня, второго уровня, третьего уровня и четвертого уровня расположены ступенчато в символах 1-4 OFDM и повторяются таким образом, что тоны пространственного пилот-сигнала первого уровня, второго уровня, третьего уровня и четвертого уровня повторяются каждые 5 тонов и занимают один тон на каждые 4 тона данных. Для символов OFDM из 180 тонов будет иметься 36 тонов пространственного пилот-сигнала первого уровня, второго уровня, третьего уровня и четвертого уровня. В соответствии с этим, затраты полосы пропускания для поддержки тонов пространственного пилот-сигнала первого уровня, второго уровня, третьего уровня и четвертого уровня составляют один из 5, или 20 процентов на каждый символ OFDM для передачи четырех уровней.

Поскольку тоны пространственных пилот-сигналов различных уровней передаются по разным наборам из P пилотных поддиапазонов в разных периодах символа, эта ступенчатая схема пилот-сигналов позволяет приемникам MIMO получать наблюдения пилот-сигналов для большего количества поддиапазонов, чем их специальные поддиапазоны, без увеличения количества поддиапазонов, используемых для передачи пилот-сигналов в каком-либо периоде символа. Для всех схем передачи пилот-сигналов приемники MIMO могут выводить оценки частотной характеристики для канала на основе своих принятых символов и с использованием различных методов оценки канала.

Фиг.8 показывает блок-схему варианта воплощения пространственного процессора 830 передачи и блоки 832 передатчика в точке доступа 110. Пространственный процессор 830 передачи включает в себя генератор 910 пилот-сигналов, пространственный процессор 920 данных и T мультиплексоров (Mux) 930a-930t для T передающих антенн.

Генератор 910 пилот-сигналов формирует T составных пилот-сигналов для терминалов MIMO. Тоны составных пространственных пилот-сигналов для поддиапазонов формируются в соответствии с описанными выше пространственными передачами с уровнями.

Пространственный процессор 920 данных принимает символы данных от процессора 820 данных передачи и выполняет пространственную обработку над этими символами данных. Например, пространственный процессор 920 данных может демультиплексировать символы данных в T подпотоков для T передающих антенн. Пространственный процессор 920 данных может выполнять или не выполнять дополнительную пространственную обработку над этими подпотоками в зависимости от структуры системы. Каждый мультиплексор 930 принимает соответствующий подпоток символов данных от пространственного процессора 920 данных и символы передачи для своей соответствующей передающей антенны, мультиплексирует символы данных с символами передачи и выдает выходной поток символов.

Каждый блок 832 передатчика принимает и обрабатывает соответствующий выходной поток символов. В пределах каждого блока 832 передатчика блок 942 обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ, IFFT) преобразует каждый набор из K выходных символов для всех K поддиапазонов во временную область с использованием K-точечного обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT) и выдает преобразованный символ, который содержит K элементарных сигналов во временной области. Генератор 944 циклического префикса повторяет часть каждого преобразованного символа для формирования символа OFDM, который содержит K+C элементарных сигналов, где C - количество повторенных элементарных сигналов. Повторяющаяся часть называется циклическим префиксом и используется для противодействия разбросу задержек в беспроводном канале. Радиочастотный (RF) блок 946 передатчика (РЧБП) преобразует поток символов OFDM в один или более аналоговых сигналов и затем усиливает, фильтрует и преобразует с повышением частоты аналоговый сигнал(ы) для формирования модулированного сигнала, который передается от соответствующей антенны 834. Генератор 944 циклического префикса и/или радиочастотный блок 946 передатчика также могут обеспечить циклическую задержку для своей передающей антенны.

Фиг.9 показывает блок-схему терминала 120b MIMO в системе мультиплексирования OFDM с множеством антенн. В терминале 120b MIMO R антенн 852a-852r принимают T модулированных сигналов, и каждая антенна 852 выдает принятый сигнал соответствующему блоку 854 приемника. Каждый блок 854 приемника выполняет обработку, комплементарную обработке, выполненной блоками передатчика, и выдает (1) принятые символы данных пространственному процессору 860y приема и (2) принятые пилотные символы блоку 884y оценки канала в контроллере 880y. Блок 884y оценки канала выполняет оценку канала для приемника MIMO и выдает оценку характеристики канала MIMO. Пространственный процессор 860y приема выполняет пространственную обработку над R принятыми потоками символов данных от R блоков 854a-854r приемника с помощью оценки характеристики канала MIMO и выдает обнаруженные символы. Процессор 870y данных приема осуществляет символьное преобразование, обратное чередование и декодирование обнаруженных символов и выдает декодированные данные. Контроллер 880y управляет работой различных процессоров в терминале 120b MIMO, и блок 882y памяти хранит данные и/или программные коды, используемые контроллером 880y.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что информация и сигналы могут быть представлены с использованием любых из множества различных технологий и методов. Например, данные, команды, информация, сигналы, биты, символы и элементарные сигналы, которые могут упоминаться в изложенном выше описании, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами или любой их комбинацией.

Специалистам также должно быть понятно, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритмов, описанные здесь в связи с раскрытием, могут быть реализованы как электронное аппаратное оборудование, программное обеспечение или их комбинация. Чтобы ясно проиллюстрировать эту взаимозаменяемость аппаратного оборудования и программного обеспечения, различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы были описаны выше в общих чертах в терминах их функциональных возможностей. Реализованы ли такие функциональные возможности как аппаратное оборудование или программное обеспечение, зависит от конкретного приложения и конструктивных ограничений, налагаемых на систему в целом. Специалисты могут реализовать описанные функциональные возможности различными способами для каждого конкретного приложения, но такие реализации не должны рассматриваться как вызывающие отход от объема настоящего раскрытия.

Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные здесь в связи с раскрытием, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, процессора цифровых сигналов (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой вентильной матрицы (FPGA) или другого программируемого логического устройства, схемы на дискретных компонентах или транзисторной логической схемы, отдельных компонентов аппаратных средств или любой их комбинации, выполненной с возможностью выполнять описанные здесь функции. Процессором общего назначения может являться микропроцессор, но альтернативно процессором может являться любой традиционный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован как комбинация вычислительных устройств, например, комбинация процессора цифровых сигналов (DSP) и микропроцессора, множество микропроцессоров, один или более микропроцессоров вместе с ядром процессора цифровых сигналов (DSP) или любая другая такая конфигурация.

Этапы способа или алгоритма, описанные здесь в связи с раскрытием, могут быть воплощены непосредственно в аппаратных средствах, в программном модуле, исполняемом посредством процессора, или в их комбинации. Программный модуль может постоянно находиться в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ), флэш-памяти, постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), стираемом программируемом постоянном запоминающем устройстве (СППЗУ), электрически стираемом программируемом постоянном запоминающем устройстве (ЭСППЗУ), регистрах, жестком диске, съемном диске, компакт-диске, предназначенном только для чтения (CD-ROM), или любом другом носителе данных, известном в области техники. Иллюстративный носитель данных соединен с процессором так, что процессор может считывать информацию с носителя данных и записывать информацию на него. Альтернативно, носитель данных может являться неотъемлемой частью процессора. Процессор и носитель данных могут постоянно находиться в специализированной интегральной схеме (ASIC). Специализированная интегральная схема может постоянно находиться в пользовательском терминале. Альтернативно, процессор и носитель данных могут постоянно находиться в пользовательском терминале как отдельные компоненты.

Предшествующее описание раскрытия предоставлено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в области техники осуществить или использовать раскрытие. Различные модификации раскрытия могут быть очевидны специалистам в области техники, и определенные здесь общие принципы могут быть применены к другим вариантам без отступления от сущности или объема раскрытия. Таким образом, раскрытие не подразумевается ограниченным описанными здесь примерами, а должно соответствовать самому широкому объему, совместимому с раскрытыми здесь принципами и новыми признаками.

Изобретение относится к технике связи и может использовать пространственный пилот-сигнал для поддержки приемников MIMO в системе связи с множеством антенн и множеством уровней передачи. Технический результат состоит в повышении эффективности передачи пилот-сигналов. Для этого пилот-сигнал первого уровня для передачи одного уровня повторяется по поддиапазонам в первом символе OFDM, и пилот-сигнал первого уровня также повторяется со смещением от первого символа OFDM в смежном втором символе OFDM. Также могут передаваться дополнительные уровни передачи, каждый из которых включает в себя отдельный пилот-сигнал, сформированный и повторяющийся в первом символе и повторяющийся со смещением от отдельного пилот-сигнала в смежном втором символе. Затем первый и второй символы OFDM передаются и принимаются для характеристики каналов приема. 5 н. и 30 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ передачи пилот-сигнала в системе беспроводной связи, содержащий этапы, на которых:
формируют пилот-сигнал первого уровня для передачи одного уровня;
повторяют пилот-сигнал первого уровня по несмежным поддиапазонам первого символа OFDM;
повторяют со смещением от пилот-сигнала первого уровня первого символа OFDM пилот-сигнал первого уровня по несмежным поддиапазонам смежного второго символа OFDM; и
передают первый и второй символы OFDM в передаче одного уровня, при этом первый и второй OFDM символы расположены в структуре, которая поддерживает обратную совместимость.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
формируют пилот-сигнал второго уровня для передачи двух уровней;
повторяют со смещением от пилот-сигнала первого уровня пилот-сигнал второго уровня по поддиапазонам первого символа OFDM;
повторяют со смещением от пилот-сигнала второго уровня первого символа OFDM пилот-сигнал второго уровня по поддиапазонам смежного второго символа OFDM; и
передают первый и второй символы OFDM в передаче двух уровней.

3. Способ по п.2, дополнительно содержащий этапы, на которых:
формируют пилот-сигнал третьего уровня для передачи трех уровней;
повторяют со смещением от пилот-сигналов первого и второго уровней пилот-сигнал третьего уровня по поддиапазонам первого символа OFDM;
повторяют со смещением от пилот-сигнала третьего уровня первого символа OFDM пилот-сигнал третьего уровня по поддиапазонам смежного второго символа OFDM; и
передают первый и второй символы OFDM в передаче трех уровней.

4. Способ по п.3, дополнительно содержащий этапы, на которых:
формируют пилот-сигнал четвертого уровня для передачи четырех уровней;
повторяют со смещением от пилот-сигналов первого, второго и третьего уровней пилот-сигнал четвертого уровня по поддиапазонам первого символа OFDM;
повторяют со смещением от пилот-сигнала четвертого уровня первого символа OFDM пилот-сигнал четвертого уровня по поддиапазонам смежного второго символа OFDM; и
передают первый и второй символы OFDM в передаче четырех уровней.

5. Способ по п.2, в котором пилот-сигналы первого и второго уровней попеременно располагаются в одних и тех же поддиапазонах по первому и второму символам OFDM.

6. Способ по п.3, в котором пилот-сигналы первого, второго и третьего уровней попеременно располагаются в одних и тех же поддиапазонах по первому, второму и третьему символам OFDM, смежным по меньшей мере с одним символом OFDM из первого и второго символов OFDM.

7. Способ по п.6, в котором пилот-сигналы первого, второго, третьего и четвертого уровней попеременно размещаются в одних и тех же поддиапазонах по первому, второму, третьему и четвертому символам OFDM, смежным по меньшей мере с одним символом OFDM из первого, второго и третьего символов OFDM.

8. Способ по п.1, в котором пилот-сигнал первого уровня занимает приблизительно 5% поддиапазонов каждого из первого и второго символов OFDM.

9. Способ по п.2, в котором пилот-сигналы первого и второго уровней занимают приблизительно 10% поддиапазонов каждого из первого и второго символов OFDM.

10. Способ по п.3, в котором пилот-сигналы первого, второго и третьего уровней занимают приблизительно 10% поддиапазонов каждого из первого и второго символов OFDM.

11. Способ по п.4, в котором пилот-сигналы первого, второго, третьего и четвертого уровней занимают приблизительно 20% поддиапазонов каждого из первого и второго символов OFDM.

12. Устройство передачи пилот-сигнала в системе беспроводной связи, содержащее:
генератор пилот-сигналов, выполненный с возможностью формировать по меньшей мере один пилот-сигнал на основе нескольких уровней передачи, каждый из по меньшей мере одного пилот-сигнала повторяется по несмежным поддиапазонам первого символа OFDM и затем повторяется со смещением относительно других из по меньшей мере одного пилот-сигнала первого символа OFDM по поддиапазонам смежного второго символа OFDM; и
множество передающих блоков, выполненных с возможностью передавать каждый из первого и второго символов OFDM в передаче соответствующего количества уровней через множество передающих антенн, при этом первый и второй OFDM символы расположены в структуре, которая поддерживает обратную совместимость.

13. Устройство по п.12, в котором по меньшей мере один пилот-сигнал включает в себя пилот-сигнал первого уровня для передачи одного уровня, причем пилот-сигнал первого уровня смещен по поддиапазонам первого и второго символов OFDM.

14. Устройство по п.12, в котором по меньшей мере один пилот-сигнал включает в себя пилот-сигнал первого уровня и пилот-сигнал второго уровня для передачи двух уровней, причем пилот-сигналы первого и второго уровней смещены по поддиапазонам первого и второго символов OFDM.

15. Устройство по п.12, в котором по меньшей мере один пилот-сигнал включает в себя пилот-сигнал первого уровня, пилот-сигнал второго уровня и пилот-сигнал третьего уровня для передачи трех уровней, причем пилот-сигналы первого, второго и третьего уровней смещены по поддиапазонам первого и второго символов OFDM.

16. Устройство по п.12, в котором по меньшей мере один пилот-сигнал включает в себя пилот-сигнал первого уровня, пилот-сигнал второго уровня, пилот-сигнал третьего уровня и пилот-сигнал четвертого уровня для передачи четырех уровней, причем пилот-сигналы первого, второго, третьего и четвертого уровней смещены по поддиапазонам первого и второго символов OFDM.

17. Устройство по п.14, в котором пилот-сигналы первого и второго уровней расположены попеременно в одних и тех же поддиапазонах по первому и второму символам OFDM.

18. Устройство по п.15, в котором пилот-сигналы первого, второго и третьего уровней расположены попеременно в одних и тех же поддиапазонах по первому, второму и третьему символам OFDM, смежным по меньшей мере с одним символом OFDM из первого и второго символов OFDM.

19. Устройство по п.16, в котором пилот-сигналы первого, второго, третьего и четвертого уровней размещены попеременно в одних и тех же поддиапазонах по первому, второму, третьему и четвертому символам OFDM, смежным по меньшей мере с одним символом OFDM из первого, второго и третьего символов OFDM.

20. Устройство по п.13, в котором пилот-сигнал первого уровня занимает приблизительно 5% поддиапазонов каждого из первого и второго символов OFDM.

21. Устройство по п.14, в котором пилот-сигналы первого и второго уровней занимают приблизительно 10% поддиапазонов каждого из первого и второго символов OFDM.

22. Устройство по п.15, в котором пилот-сигналы первого, второго и третьего уровней занимают приблизительно 10% поддиапазонов каждого из первого и второго символов OFDM.

23. Устройство по п.16, в котором пилот-сигналы первого, второго, третьего и четвертого уровней занимают приблизительно 20% поддиапазонов каждого из первого и второго символов OFDM.

24. Устройство передачи пилот-сигнала в системе беспроводной связи, содержащее:
средство для формирования пилот-сигнала первого уровня для передачи одного уровня;
средство для повторения пилот-сигнала первого уровня по несмежным поддиапазонам первого символа OFDM;
средство для повторения со смещением от пилот-сигнала первого уровня первого символа OFDM пилот-сигнала первого уровня по несмежным поддиапазонам смежного второго символа OFDM; и
средство для передачи первого и второго символов OFDM в передаче с одним уровнем, при этом первый и второй OFDM символы расположены в структуре, которая поддерживает обратную совместимость.

25. Устройство по п.24, дополнительно содержащее:
средство для формирования пилот-сигнала второго уровня для передачи двух уровней;
средство для повторения со смещением от пилот-сигнала первого уровня пилот-сигнала второго уровня по поддиапазонам первого символа OFDM;
средство для повторения со смещением от пилот-сигнала второго уровня первого символа OFDM пилот-сигнала второго уровня по поддиапазонам смежного второго символа OFDM; и
средство для передачи первого и второго символов OFDM в передаче двух уровней.

26. Устройство по п.25, дополнительно содержащее:
средство для формирования пилот-сигнала третьего уровня для передачи трех уровней;
средство для повторения со смещением от пилот-сигналов первого и второго уровней пилот-сигнала третьего уровня по поддиапазонам первого символа OFDM;
средство для повторения со смещением от пилот-сигнала третьего уровня первого символа OFDM пилот-сигнала третьего уровня по поддиапазонам смежного второго символа OFDM; и
средство для передачи первого и второго символов OFDM в передаче трех уровней.

27. Устройство по п.26, дополнительно содержащее:
средство для формирования пилот-сигнала четвертого уровня для передачи четырех уровней;
средство для повторения со смещением от пилот-сигналов первого, второго и третьего уровней пилот-сигнала четвертого уровня по поддиапазонам первого символа OFDM;
средство для повторения со смещением от пилот-сигнала четвертого уровня первого символа OFDM пилот-сигнала четвертого уровня по поддиапазонам смежного второго символа OFDM; и
средство для передачи первого и второго символов OFDM в передаче четырех уровней.

28. Способ выполнения оценки канала в системе беспроводной связи, содержащий этапы, на которых:
получают через множество приемных антенн принятые символы, каждый из которых включает в себя пилот-сигнал первого уровня, и смежные принятые символы включают в себя пилот-сигналы первого уровня, повторяющиеся в несмежных поддиапазонах, при этом пилот-сигнал первого уровня смещен в смежном одном из принятых символов; и
обрабатывают принятые символы на основе пилот-сигнала первого уровня для получения оценки множества каналов между множеством передающих антенн и множеством приемных антенн, при этом принятые символы расположены в структуре, которая поддерживает обратную совместимость.

29. Способ по п.28, дополнительно содержащий этапы, на которых:
получают через множество приемных антенн принятые символы, каждый из которых дополнительно включает в себя пилот-сигнал второго уровня, и смежные принятые символы включают в себя пилот-сигналы второго уровня, смещенные в поддиапазонах относительно друг друга; и
обрабатывают принятые символы на основе пилот-сигнала первого и второго уровней для получения оценки множества каналов между множеством передающих антенн и множеством приемных антенн.

30. Способ по п.29, дополнительно содержащий этапы, на которых:
получают через множество приемных антенн принятые символы, каждый из которых дополнительно включает в себя пилот-сигнал третьего уровня, и смежные принятые символы включают в себя пилот-сигналы третьего уровня, смещенные в поддиапазонах относительно друг друга; и
обрабатывают принятые символы на основе пилот-сигнала первого, второго и третьего уровней для получения оценки множества каналов между множеством передающих антенн и множеством приемных антенн.

31. Способ по п.30, дополнительно содержащий этапы, на которых:
получают через множество приемных антенн принятые символы, каждый из которых дополнительно включает в себя пилот-сигнал четвертого уровня, и смежные принятые символы включают в себя пилот-сигналы четвертого уровня, смещенные в поддиапазонах относительно друг друга; и
обрабатывают принятые символы на основе пилот-сигнала первого, второго, третьего и четвертого уровней для получения оценки множества каналов между множеством передающих антенн и множеством приемных антенн.

32. Устройство оценки канала в системе беспроводной связи, содержащее:
множество блоков приемника, выполненных с возможностью выдавать принятые символы, каждый из которых включает в себя пилот-сигнал первого уровня, и смежные принятые символы включают в себя пилот-сигналы первого уровня, повторяющиеся в несмежных поддиапазонах, при этом пилот-сигнал первого уровня смещен в смежном одном из принятых символов; и
блок оценки канала, выполненный с возможностью обрабатывать принятые символы на основе пилот-сигнала первого уровня для получения оценки множества каналов между множеством передающих антенн и множеством приемных антенн, при этом принятые символы расположены в структуре, которая поддерживает обратную совместимость.

33. Устройство по п.32, в котором каждый из принятых символов дополнительно включает в себя пилот-сигнал второго уровня, и смежные принятые символы включают в себя пилот-сигналы второго уровня, смещенные в поддиапазонах относительно друг друга, и в котором пилот-сигналы первого и второго уровней обрабатываются для получения оценки множества каналов между множеством передающих антенн и множеством приемных антенн.

34. Устройство по п.33, в котором каждый из принятых символов дополнительно включает в себя пилот-сигнал третьего уровня, и смежные принятые символы включают в себя пилот-сигналы второго уровня, смещенные в поддиапазонах относительно друг друга, и в котором пилот-сигналы первого, второго и третьего уровней обрабатываются для получения оценки множества каналов между множеством передающих антенн и множеством приемных антенн.

35. Устройство по п.34, в котором каждый из принятых символов дополнительно включает в себя пилот-сигнал четвертого уровня, и смежные принятые символы включают в себя пилот-сигналы второго уровня, смещенные в поддиапазонах относительно друг друга, и в котором пилот-сигналы первого, второго, третьего и четвертого уровней обрабатываются для получения оценки множества каналов между множеством передающих антенн и множеством приемных антенн.