СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ПИЛОТ-СИГНАЛОВ Российский патент 2012 года по МПК H04L5/00 

Родственные заявки

[0001] Данная заявка согласно §119(e) раздела 35 Кодекса законов США ссылается на приоритет предварительной заявки на патент США с порядковым номером 60/985042, поданной 2 ноября 2007 г., под названием "Method and Apparatus for Providing an Efficient Pilot Pattern", и предварительной заявки на патент США с порядковым номером 61/059442, поданной 6 июня 2008 г., под названием "Method and Apparatus for Providing an Efficient Pilot Pattern", которые полностью включены в данный текст путем ссылки на соответствующие документы.

Предпосылки создания изобретения

[0002] Системы радиосвязи, такие как беспроводные сети передачи данных (например, системы по технологии долгосрочного развития универсальных наземных сетей радиодоступа (Long Term Evolution, LTE) организации Проект сотрудничества по созданию системы третьего поколения (3rd Generation Partnership Project, 3GPP), широкополосные системы (такие как сети на основе множественного доступа с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access, CDMA)), сети на основе множественного доступа с временным разделением каналов (Time Division Multiple Access, TDMA), сети на основе ортогонального множественного доступа с частотным разделением (Orthogonal Frequency Division Multiplexed, OFDMA)), сети на основе множественного доступа с пространственным разделением, всемирная функциональная совместимость для СВЧ доступа (Worldwide Interoperability for Microwave Access, WiMAX)) и т.д., обеспечивают пользователей удобством мобильности наряду с богатым набором услуг и функций. Это удобство вызывает их признание все более растущим числом потребителей в качестве режима связи для деловых и личных применений. Чтобы содействовать еще большему внедрению, телекоммуникационная промышленность, от изготовителей до провайдеров услуг, идет на большие расходы и прилагает усилия по разработке стандартов для протоколов связи, которые лежат в основе различных услуг и функций. Одна область этих работ предусматривает уменьшение объема служебной информации, чтобы улучшить эффективность использования полосы частот, в частности, в отношении использования пилот-сигналов для синхронизации.

Некоторые примеры осуществления

[0003] Следовательно, есть потребность в обеспечении эффективных картин размещения пилот-сигналов, которые могут сосуществовать с уже разработанными стандартами и протоколами.

[0004] Согласно одной форме осуществления изобретения, способ включает генерирование последовательности "мозаичных элементов" (tiles), размещаемых так, чтобы избежать избыточных поднесущих пилот-сигналов, используя различные картины размещения пилот-сигналов. Способ также включает формирование сигнала передачи согласно генерируемой последовательности для передачи по сети.

[0005] Согласно другой форме осуществления изобретения устройство содержит логику, сконфигурированную так, чтобы генерировать последовательность мозаичных элементов; мозаичные элементы размещаются так, чтобы избежать избыточных поднесущих пилот-сигналов, используя различные картины размещения пилот-сигналов. Кроме того, логика сконфигурирована для формирования сигнала передачи согласно генерируемой последовательности для передачи по сети.

[0006] Согласно другой форме осуществления изобретения способ включает хранение первого мозаичного элемента, представляющего поднесущие в частотно-временной области, причем первый мозаичный элемент является мозаичным элементом со структурой 4×3 с двумя поднесущими пилот-сигналов. Способ включает также хранение второго мозаичного элемента, представляющего поднесущие в частотно-временной области, второй мозаичный элемент является мозаичным элементом 4×3 с четырьмя поднесущими пилот-сигналов. Далее способ включает генерирование последовательности мозаичных элементов, включающей первый мозаичный элемент и второй мозаичный элемент.

[0007] Согласно еще одной форме осуществления изобретения устройство содержит запоминающее устройство, сконфигурированное для хранения первого мозаичного элемента, представляющего поднесущие в частотно-временной области, причем первый мозаичный элемент является мозаичным элементом 4×3 с двумя поднесущими пилот-сигналов; запоминающее устройство также сконфигурировано для хранения второго мозаичного элемента, представляющего поднесущие в частотно-временной области, причем второй мозаичный элемент является мозаичным элементом 4×3 с четырьмя поднесущими пилот-сигналов. Устройство дополнительно содержит логику, сконфигурированную для генерирования последовательности мозаичных элементов, включающей первый мозаичный элемент и второй мозаичный элемент.

[0008] Другие аспекты, функции и преимущества изобретения будут очевидны из следующего подробного описания, приводимого только для иллюстрации множества специфических форм осуществления изобретения и реализаций, включая лучший способ осуществления изобретения. Изобретение также может быть осуществлено в других и различных формах, и несколько его деталей могут изменяться в различных очевидных отношениях без выхода за пределы существа и объема изобретения. Соответственно, чертежи и описание должны рассматриваться как иллюстративные, а не как ограничительные.

Краткое описание чертежей

[0009] Формы осуществления изобретения иллюстрируются для примера, а не для ограничения, на фигурах чертежей:

[0010] Фиг.1А и 1В соответственно представляют систему связи, способную использовать мозаичный элемент, который обеспечивает эффективную картину размещения пилот-сигналов, и блок-схему процесса для генерации сигнала в соответствии с мозаичным элементом, согласно различным приводимым в качестве примера формам осуществления изобретения.

[0011] Фиг.2 - схема системы радиосвязи, способной обеспечивать эффективную синхронизацию, согласно различным формам осуществления изобретения.

[0012] Фиг.3А и 3В - схемы приводимой в качестве примера структуры мозаичного элемента и процесса распределения ширины полосы, основанного на структуре мозаичного элемента.

[0013] Фиг.4 - обычная структура распределения ширины полосы, использующая избыточные пилот-сигналы, которые являются соседними во временной области.

[0014] Фиг.5А и 5В - схемы соответственно мозаичного элемента с картиной размещения пилот-сигналов для использования в сценарии с одной антенной и приводимые в качестве примера последовательности мозаичных элементов, использующих мозаичный элемент фиг.5А, согласно различным формам осуществления изобретения.

[0015] Фиг.6A-6F - схемы картин размещения пилот-сигналов согласно различным формам осуществления изобретения.

[0016] Фиг.7А и 7В - схемы соответственно мозаичного элемента с картиной размещения пилот-сигналов для использования в сценарии с многими антеннами и приводимые в качестве примера последовательности мозаичных элементов, использующих мозаичный элемент фиг.7А, согласно различным формам осуществления изобретения.

[0017] Фиг.8 и 8В - блок-схемы процессов построения мозаичных элементов согласно различным примерам осуществления.

[0018] Фиг.9A-9D - численные результаты сравнения среднеквадратичной ошибки (Mean Square Error, MSE) при винеровской оценке канала согласно различным формам осуществления изобретения.

[0019] Фиг.10А и 10В - схемы приводимой в качестве примера архитектуры WiMAX, в которой может работать система фиг.1, согласно различным примерам осуществления изобретения.

[0020] Фиг.11А-11С - схемы систем связи, имеющих приводимые в качестве примера архитектуры LTE, в которых могут работать оборудование пользователя (User Equipment, UE) и базовая станция фиг.1А, согласно различным приводимым в качестве примера формам осуществления изобретения.

[0021] Фиг.12 - схема оборудования, которое может использоваться для реализации формы осуществления изобретения.

[0022] Фиг.13 - схема приводимых в качестве примера компонентов пользовательского терминала, согласно форме осуществления изобретения.

Описание предпочтительной формы осуществления

[0023] Описываются устройство, способ и программное обеспечение для обеспечения картин размещения пилот-сигналов (pilot patterns). В приведенном ниже описании, для целей объяснения, чтобы обеспечить полное понимание форм осуществления изобретения, сформулированы многочисленные конкретные подробности. Однако специалистам в данной области техники будет очевидно, что формы осуществления изобретения могут использоваться на практике без этих конкретных подробностей или с эквивалентными устройствами. В других примерах известные структуры и устройства показаны в виде блок-схемы, чтобы не мешать раскрытию форм осуществления изобретения.

[0024] Хотя формы осуществления изобретения рассматриваются относительно беспроводной сети, совместимой с сетью связи по стандарту WiMAX (например, соответствующей стандарту 802.16 Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical & Electronics Engineers, IEEE), архитектурой LTE 3GPP или сетью расширенного универсального наземного радиодоступа универсальной мобильной системы связи ((Enhanced UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network, E-UTRAN), специалистам в данной области техники будет ясно, что формы осуществления изобретений могут быть применены для системы связи любого вида на основе коммутации пакетов и с эквивалентными функциональными возможностями.

[0025] Фиг.1А и 1В являются соответственно схемой системы связи, способной использовать мозаичный элемент, который обеспечивает эффективную картину размещения пилот-сигналов, и блок-схемой процесса для формирования сигнала в соответствии с мозаичным элементом, согласно различным примерам осуществления изобретения. Как показано на фиг.1, система связи 100 содержит одну или несколько единиц оборудования пользователя (UE) 101а-101n, осуществляющих связь с базовой станцией 103, которая является частью сети доступа (например, LTE 3GPP (или E-UTRAN), WiMAX и т.д.). Например, согласно архитектуре LTE 3GPP (как показано на фиг.11А-11С) базовая станция 103 называется усовершенствованным узлом В (enhanced Node В, eNB). Оборудование UE 101 может быть мобильными станциями любого типа, такими как телефонные трубки, терминалы, станции, блоки, устройства, мультимедийные планшетные персональные компьютеры, узлы Интернета, коммуникаторы, персональные цифровые помощники, или интерфейсом для пользователя любого типа (таким как "носимые" схемы и т.д.). Оборудование UE 101 может осуществлять связь с базовой станцией 103 беспроводным образом или посредством проводного подключения. Например, оборудование UE 101а беспроводным образом подключается к базовой станции 103а, в то время как UE 101b может быть проводным терминалом, который связан с базовой станцией 103n. Система 100 связи может расширять зону обслуживания сети с помощью одного или нескольких ретрансляционных узлов (показанных на фиг.2).

[0026] В беспроводном случае базовая станция 103а использует приемопередатчик 105, который передает информацию на оборудование UE 101а через одну или несколько антенн 109 для передачи и приема электромагнитных сигналов. Оборудование UE 101а, аналогично, использует приемопередатчик 107 для приема таких сигналов. Например, базовая станция 103а может использовать антенную систему 109 с множественным входом и множественным выходом (Multiple Input Multiple Output, MIMO) для поддержания параллельной передачи независимых потоков данных, чтобы достигнуть высоких скоростей передачи данных между оборудованием UE 101а и базовой станцией 103а. Базовая станция 103 в примере осуществления использует ортогональное частотное уплотнение (Orthogonal Frequency Divisional Multiplexing, OFDM) в качестве схемы передачи по нисходящей линии (Downlink, DL) и передачу на одной несущей частоте (например, множественный доступ с одной несущей частотой (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA) с циклическим префиксом) для схемы передачи по восходящей линии (Uplink, UL). Доступ SC-FDMA может быть реализован также с использованием принципа ортогонального частотного уплотнения с расширением посредством дискретного преобразования Фурье (Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplex, DFT-S-OFDM), который подробно описан в документе 3GGP TR 25.814 под названием "Physical Layer Aspects for Evolved UTRA," v.1.5.0, May 2006 (который полностью включен в данный текст путем ссылки на соответствующий источник). Доступ SC-FDMA, называемый также многопользовательским SC-FDMA (Multi-User-SC-FDMA), позволяет множеству пользователей одновременно передавать сигналы в различных поддиапазонах.

[0027] Оборудование UE 101 и базовая станция 103 содержат логику 111, 113 обработки ошибок соответственно для выполнения схемы гибридного автоматического запроса на повторную передачу (Hybrid Automatic Repeat Request, HARQ), а также логику сигнализации подтверждения приема. Автоматический запрос на повторную передачу (Automatic Repeat Request, ARQ) - механизм обнаружения ошибок, используемый на канальном уровне. Этот механизм позволяет приемнику указывать передатчику, что пакет или субпакет были получены неправильно, и, таким образом, запрашивать передатчик снова послать конкретный пакет (пакеты). В системе 100 оборудование UE 101 или станция BS 103 в некоторое определенное время может вести себя как приемник или передатчик.

[0028] Система 100 обеспечивает канал подтверждения приема (Acknowledgement, АСК), который поддерживает множественные подключения с возможностью HARQ от отдельного оборудования UE или нескольких единиц UE. Согласно одной форме осуществления изобретения система 100 использует способ кодирования и модуляции (Coding and Modulation, СМ) для канала АСК, когда применяется частичное использование подканалов (Partial Usage of Sub Channels, PUSC) восходящей линии (UL). Подтверждение/ отрицательное подтверждение (ACK/Negative Acknowledgement, NAK) по линии UL обеспечивает обратную связь для механизма HARQ нисходящей линии (Downlink, DL).

[0029] Система 100 обеспечивает построение картин размещения пилот-сигналов для сценариев с одной антенной и с многими антеннами, когда используется перестановка PUSC восходящей линии, при которой число поднесущих пилот-сигналов может быть сокращено. В примере осуществления относительное улучшение в отношении числа поднесущих данных составляет 6,25-10,7%. Таким образом, подход согласно некоторым формам осуществления изобретения может улучшить эффективность использования полосы частот линии UL, хотя приводит к незначительному ухудшению или отсутствию ухудшения характеристики в отношении оценки канала. Это может быть достигнуто логикой 115 и 117 синхронизации, находящейся в единицах UE 101 и на базовой станции 103 соответственно.

[0030] Например, оборудование UE 101 и базовая станция 103 могут осуществлять связь в соответствии с воздушным интерфейсом, определенным стандартом IEEE 802.16. Подробности различных протоколов IEEE 802.16 наряду с дополнительными известными материалами более полно описаны в следующих документах (которые полностью включены в данный текст посредством ссылки на соответствующие источники): [1] IEEE 802.16-2004, "IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks - Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems," Jun. 24, 2004; [2] IEEE 802.16e-2005, "IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks - Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems," Feb. 28, 2006'; [3] Draft IEEE 802.16m Requirements, [online] http://www.ieee802.org/16/tgm/docs/80216m-07_002r3.pdf; и [4] WiMAX Forum™ Mobile System Profile, Release 1.0 Approved Specification (Revision 1.4.0: 2007-05-02), доступно по адресу http://www.wimaxforum.org/technology/documents.

[0031] Согласно некоторым формам осуществления изобретения создается новая картина размещения пилот-сигналов (например, см. фиг.5А), чтобы уменьшить число избыточных поднесущих пилот-сигналов с небольшим ухудшением в оценке канала, таким образом эффективно увеличивая число поднесущих данных - то есть улучшая эффективность использования спектра системой.

[0032] Как показано на фиг.1В, на шаге 151 генерируется последовательность мозаичных элементов. В одной форме осуществления изобретения мозаичный элемент содержит новую картину размещения пилот-сигналов; а именно, новый мозаичный элемент устраняет использование избыточных поднесущих пилот-сигналов во временной области (такая обычная избыточная картина размещения пилот-сигналов показана на фиг.3А). Затем сигналы передачи формируются согласно последовательности, на шаге 153. Эти сигналы затем могут быть переданы по системе 100 на шаге 155.

[0033] Фиг.2 - схема системы радиосвязи, способной обеспечивать эффективную синхронизацию согласно различным формам осуществления изобретения. Для целей иллюстрации система 200 связи на фиг.2 описана относительно беспроводной децентрализованной ячеистой сети (Wireless Mesh Network, WMN), использующей технологию WiMAX для фиксированного и мобильного широкополосного доступа. WiMAX, подобно технологии сотовой связи, использует зоны обслуживания, которые разделены на соты. Как показано, многочисленные базовые станции 103а-103n или базовые приемопередающие станции (Base Transceiver Stations, BTS) - составляют сеть радиодоступа (Radio Access Network, RAN). WiMAX может работать, используя как линию прямой видимости (Line Of Sight, LOS), так и линию почти/без прямой видимости (near/non LOS, NLOS). Сеть радиодоступа, которая содержит базовые станции 103 и ретрансляционные станции 201а-201n, осуществляет связь с сетью 203 передачи данных (например, с сетью с коммутацией пакетов), которая имеет возможность установления соединения с сетью 205 передачи данных общего пользования (например, с глобальной сетью Интернет) и с сетью 207 телефонной связи с коммутацией каналов, такой как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (Public Switched Telephone Network, PSTN).

[0034] В примере осуществления система связи на фиг.2 соответствует стандарту IEEE 802.16. Стандарт IEEE 802.16 предусматривается для фиксированных беспроводных широкополосных общегородских сетей (Metropolitan Area Network, MAN) и определяет шесть моделей канала, от LOS до NLOS, для фиксированных беспроводных систем, работающих на не подлежащих лицензированию частотах от 2 до 11 ГГц. В примере осуществления изобретения каждая из базовых станций 103 использует уровень управления доступом к среде передачи (Media Access Control, MAC) для распределения ширины полосы восходящей и нисходящей линий. Как показано, мультиплексирование OFDM используется для осуществления связи от одной базовой станции до другой базовой станции. Например, IEEE 802.16х определяет уровень управления доступом к среде (MAC), который поддерживает несколько спецификаций физического (Physical, PHY) уровня. Например, стандарт IEEE 802.16а определяет три опции уровня PHY: OFDMA с 256 поднесущими, OFDMA с 2048 поднесущими; и опцию с одной несущей для устранения проблем многолучевого распространения. Дополнительно, стандарт IEEE 802.16а предусматривает адаптивную модуляцию. Например, стандарт IEEE 802.16j определяет многопролетную ретрансляционную сеть, которая может использовать одну или несколько ретрансляционных станций, чтобы расширить зону охвата радиосвязью.

[0035] Зоны обслуживания сети RAN могут простираться, например, от 50 до 80 км (например, с использованием диапазона 2-11 ГГц). Сеть RAN может использовать топологию радиально-узловой многоточечной сети или топологию ячеистой (mesh) сети. Согласно мобильному стандарту, пользователи могут осуществлять связь посредством телефонных устройств на дальности приблизительно до 80 км. Кроме того, сеть радиодоступа может поддерживать публичные зоны беспроводного доступа по стандарту IEEE 802.11.

[0036] Система связи, показанная на фиг.2, согласно одной форме осуществления изобретения может обеспечивать и дуплексный режим с частотным разделением каналов, и дуплексный режим с временным разделением каналов (Frequency и Time Division Duplexing, FDD и TDD). Предполагается, что может использоваться любая схема дуплексной работы. В режиме FDD используются пары из двух каналов (одного для передачи и одного для приема), в то время как в режиме TDD один канал используется как для передачи, так и для приема.

[0037] Фиг.3А и 3В - схемы приводимой в качестве примера структуры мозаичного элемента и процесса распределения ширины полосы, основанного на структуре мозаичного элемента. Для целей иллюстрации пилот-сигналы описаны относительно зоны 301 PUSC линии UL. В зоне 301 PUSC линии UL мозаичный элемент определяется как фрагмент размером 4×3 поднесущих в частотно-временной области. Распределение ширины полосы UL в зоне PUSC линии UL использует duration ("длительность"), то есть множество соседних слотов во временной области распределяются мобильной станции (Mobile Station, MS) (когда запрещен subchannel rotation ("циклический сдвиг подканала")). Следует отметить, что режим subchannel rotation определен как опциональный в профиле WiMAX (см. WiMAX Forum™ Mobile System Profile, Release 1.0 Approved Specification (Revision 1.4.0: 2007-05-02), таблица 13, которая полностью включена в данный текст путем ссылки на соответствующий документ). И disabling ("запрет") может быть выполнен, например, с использованием бита Disable subchannel rotation ("запрет циклического сдвига подканала") информационного элемента зоны UL (UL Zone IE), который был определен в версии P80216Rev2_D1 спецификации IEEE 802.16.

[0038] Распределение ширины полосы PUSC линии UL объясняется здесь с использованием примера из раздела 8.4.6.2.3 в стандарте IEEE 802.16е-2005, "IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks - Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems," Feb. 28, 2006. В этом примере подканал 3 содержит физические мозаичные элементы 59, 122, 143, 225, 308, 398, как показано на фиг.3В.

[0039] В кадре 303 передачи предполагается, что 5 слотов подканала 3 распределяют одному кластеру MS, например, используя информационный элемент UL-MAP-IE. Мозаичные элементы подканала 3 не являются физически соседними друг с другом в частотной области. Однако мозаичные элементы 5 слотов с одинаковым частотным индексом являются соседними друг с другом во временной области, как показано в субкадре 305 линии UL для мозаичных элементов 307 с частотным индексом 59. Следует отметить, что "поднесущие (или мозаичные элементы), являющиеся соседними во временной области" означает, что поднесущие (или мозаичные элементы) физически имеют одинаковый частотный индекс и находятся в соседних OFDM-символах во временной области.

[0040] Фиг.4 - обычная структура распределения ширины полосы, использующая избыточные пилот-сигналы, которые являются соседними во временной области. Картина размещения пилот-сигналов для единичного мозаичного элемента в зоне 301 PUSC линии UL разработана довольно хорошо; однако из фиг.3В можно видеть, что, когда множество слотов, соседних во времени, распределяются одному кластеру линии UL, имеются некоторые поднесущие пилот-сигналов, соседние во временной области. Избыточные поднесущие пилот-сигналов в мозаичном элементе 401 выделены овалами.

[0041] Фиг.5А и 5В - схемы соответственно мозаичного элемента с картиной размещения пилот-сигналов для использования в сценарии с одной антенной и приводимые в качестве примера последовательности мозаичных элементов, использующих мозаичный элемент фиг.5А, согласно различным формам осуществления изобретения. Для случая одной антенны новая картина размещения пилот-сигналов задается следующим правилом. Как видно на фиг.5А, определяется новая картина размещения пилот-сигналов для мозаичного элемента 501 PUSC. По сравнению с мозаичным элементом PUSC в IEEE 802.16е число поднесущих пилот-сигналов сокращено с 4 до 2, что экономит для данных в каждом мозаичном элементе 2 поднесущие пилот-сигналов. Эта структура 501 используется для генерирования последовательности мозаичных элементов, как описано ниже относительно фиг.8А.

[0042] Предполагается, что есть n(>2) слотов, соседних во временной области и распределяемых одному кластеру оборудования UE или станции MS 101. Таким образом, имеется 6 последовательностей мозаичных элементов, соседних во временной области и распределяемых станции MS 101, и есть n мозаичных элементов в каждой последовательности мозаичных элементов. Для каждой последовательности мозаичных элементов каждому из n мозаичных элементов назначается натуральный индекс k, k=0, 1, …, n-1. Для мозаичных элементов, индексами которых являются k=2j+1, , используется картина размещения пилот-сигналов, определенная на фиг.5А. Для других мозаичных элементов используется картина размещения пилот-сигналов по стандарту IEEE 802.16е, показанная на фиг.3А. Альтернативно, для мозаичных элементов, индексами которых являются k=2j, , используется картина размещения пилот-сигналов, определенная на фиг.5А. Для других мозаичных элементов используется картина размещения пилот-сигналов по стандарту IEEE 802.16е, показанная на фиг.3А.

[0043] Согласно одной форме осуществления изобретения пилот-сигналы могут быть распределены равномерно при распределении всех ресурсов, а избыточные поднесущие пилот-сигналов сокращены. Две приводимых в качестве примера картины размещения 503, 505 на фиг.5 В предназначены для случаев n=5 и n=4. Улучшение ширины полосы для этих двух примеров составляет 4/(5×8)=10% и 2/(4×8)=6,25% соответственно. Следует заметить, что 6,25% - наихудший случай улучшения в эффективности использования полосы частот с использованием обработки, показанной на фиг.8А. Например, согласно профилю WiMAX, субкадр UL обычно имеет от 9 до 21 OFDM-символов. Следовательно, максимальное улучшение использования ширины полосы должно произойти в случае 7 мозаичных элементов, соседних друг с другом (21 OFDM-символ), и это улучшение составляет 6/(7×8)=10,7%.

[0044] Чтобы проверить преимущество этого подхода, представлен анализ оценки ухудшения рабочих характеристик канала. В частности, эта проблема анализируется на основе двух методов оценки канала - а именно, оценки канала линейной интерполяцией и оценки канала время-частотным винеровским фильтром (фиг.6А и 6В).

[0045] Фиг.6A-6F - схемы картин размещения пилот-сигналов согласно различным формам осуществления изобретения. В частности, фиг.6А и 6В соответственно являются схемой, показывающей оценку канала линейной интерполяцией при трех соседних мозаичных элементах с двумя картинами размещения пилот-сигналов, и схемой, показывающей винеровскую оценку канала при трех соседних мозаичных элементах с различными картинами размещения пилот-сигналов. Этот анализ для примера представлен для системы с одной антенной. Использованная здесь оценка канала линейной интерполяцией означает, что информация о состоянии канала (Channel State Information, CSI) поднесущих данных оценивается с использованием линейного вычисления CSI при 4 поднесущих пилот-сигналов в мозаичном элементе.

[0046] Как видно на фиг.6А, для случая мозаичных элементов 601, использующих картину размещения пилот-сигналов PUSC по стандарту IEEE 802.16е, оценка канала мозаичного элемента 1, то есть поднесущих данных 1-8, выполняется линейным вычислением на основании поднесущих пилот-сигналов 1-4. Оценка канала мозаичного элемента 2 выполнена линейным вычислением, основанным на поднесущих пилот-сигналов 5-8, и так далее. Для случая мозаичных элементов, использующих новую картину размещения 501 пилот-сигналов (фиг.5А), мозаичный элемент 1 и 3 использует способ, одинаковый со случаем PUSC. Для оценки канала для мозаичного элемента 2 поднесущие данных разбиты на две группы, CSI поднесущих данных 9-14 оценивается с помощью CSI поднесущих пилот-сигналов 3-6, a CSI поднесущих данных 15-18 оценивается с помощью CSI поднесущих пилот-сигналов 5-8. Таким образом, CSI всех поднесущих данных в мозаичном элементе 2 оценивается тем же самым способом, что и у других мозаичных элементов с картиной размещения пилот-сигналов PUSC. Таким образом, оказывается, что оценка канала мозаичного элемента 2 обеспечивает рабочие характеристики, одинаковые с другими двумя мозаичными элементами, без увеличения вычислительной сложности оценки канала на каждую поднесущую данных.

[0047] Поэтому, когда используется оценка канала линейной интерполяцией, нет никакого ухудшения рабочих характеристик и нет дополнительной сложности вычислений. Это заключение является важным и доказывающим, что при обычном способе оценки канала подход фиг.5А и 5В обеспечивает конкретное улучшение эффективности использования полосы частот без ухудшения рабочих характеристик.

[0048] Что касается анализа оценки канала частотно-временным винеровским фильтром, эффективность лучшего способа оценки канала может быть проанализирована также на основе среднеквадратичной ошибки (Mean-Square-Error, MSE), которая определяется частотно-временным двумерным винеровским фильтром. Импульсная характеристика зависящего от времени канала может быть записана следующим образом:

где L - число различимых путей. Тогда, частотная характеристика канала во времени t является следующей:

[0049] Предполагается, что α_l(t) имеет следующую корреляционную функцию во временной области

[0050] Также считаем, что различные пути независимы и корреляционная функция в частотной области имеет следующий вид

Канал нормализуется как

и r_t(Δt) может быть вычислена с использованием функции Бесселя первого рода нулевого порядка (что более подробно рассмотрена в книге Andrea Goldsmith, Wireless Communications, Cambridge University Press, 2004; которая полностью включена в данный текст путем ссылки на соответствующий источник). Доплеровское расширение частоты обозначается как f_d.

[0051] После перехода на дискретный индекс корреляционная функция в частотной области может быть записана как

где T_s - интервал дискретизации и Т - длительность OFDM-символа (включая циклический префикс):

n обозначает n-й OFDM-символ, k обозначает k-ю поднесущую. Рассматривая систему OFDMA по стандарту IEEE 802.16, предполагаем, что все пилот-сигналы модулируются как "1"; и канал не изменяется в течение длительности OFDM-символа Т. Соответствующий принимаемый сигнал может быть записан как:

[0052] Все векторы в (9) являются векторами Р×1, может включать любое число и комбинацию пилот-сигналов. n_p и k_p - индекс для пилот-сигналов во временной и частотной области соответственно. - вектор комплексного аддитивного белого нормально распределенного (гауссовского) шума, дисперсия каждого из которых - . Например, для мозаичного элемента PUSC линии UL, может соответствовать 4 пилот-сигналам первого мозаичного элемента в частотной области:

[0053] Используя частотно-временной двумерный винеровский фильтр, результаты оценки канала можно записать как:

где

где

[0054] Наконец, MSE при двумерной винеровской оценке канала составляет

где равняется 1 согласно (5).

[0055] Показатели двумерной винеровской оценки канала для различных картин размещения пилот-сигналов сравниваются в единицах MSE. Рассматриваются три картины размещения 603 пилот-сигналов: PUSC, опциональный PUSC (Optional PUSC, OPUSC) и новая картина размещения пилот-сигналов. Во всех трех случаях вычислено среднее значение MSE оценки канала всех поднесущих данных среднего мозаичного элемента с 3 соседними единицами (фиг.6В). Все пилот-сигналы на фиг.6В используются для оценки канала - что означает для случая PUSC вычисление, основанное на 12 поднесущих пилот-сигналов. Для OPUSC оно основано на 3 поднесущих пилот-сигналов, и для новой картины размещения оно основано на 10 поднесущих пилот-сигналов. Отметим, что при вычислении увеличение мощности пилот-сигналов OPUSC рассматривается согласно разделу 8.4.9.4.3 в стандарте IEEE 802.16е-2005, "IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks - Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems," Feb. 28, 2006.

[0056] Параметры для конфигурации системы суммированы в табл.1.

Табл. 1 Параметр Значение Длительность кадра 5 мс Ширина полосы 10 МГц Радиочастота 2,5 ГГц Скорость 30, 120 км/ч Картина размещения пилот-сигналов PUSC, OPUSC, предложенное решение Моделирование канала Veh-A, Veh-B

[0057] Нельзя не отметить, что каждый кадр по стандарту IEEE 802.16m содержит восемь субкадров. Каждый субкадр может быть назначен для передачи DL или UL в зависимости от схемы дуплексной работы. Есть два типа субкадров: 1) регулярный субкадр, который содержит 6 OFDMA-символов и 2) нерегулярный субкадр, который содержит 5 OFDMA-символов. Один субкадр является минимальной единицей во временной области для распределения ресурсов. Для приспособления к этой структуре кадра имеется следующая картина размещения пилот-сигналов, которая основана на структуре мозаичного элемента, показанной на фиг.5А. Полагая, что n регулярных субкадров (2n слотов, n - положительное целое число), соседних во временной области, распределяются одному кластеру MS 101, имеется 6 последовательностей мозаичных элементов, соседних во временной области, распределяемых станции MS, и 2n мозаичных элементов в каждой последовательности мозаичных элементов. Для всех 2n мозаичных элементов используется картина размещения пилот-сигналов, определенная на фиг.5А. Один пример показан на фиг.6С.

[0058] На фиг.6С показан пример для структуры 605 пилот-сигналов в новом субкадре по стандарту IEEE 802.16m. Если в распределении имеется нерегулярный субкадр, то этот нерегулярный субкадр может находиться в конце. Тогда структура пилот-сигналов является такой, как показанная на фиг.6D.

[0059] На фиг.6D показан пример для структуры 607 пилот-сигналов кадра, которая принимает во внимание нерегулярный субкадр. Чтобы далее сделать возможными другие структуры пилот-сигналов, подход согласно одной форме осуществления изобретения предусматривает, что 2n мозаичных элементов могут быть некоторой комбинацией мозаичного элемента, показанного на фиг.5, и мозаичного элемента PUSC по IEEE 802.16е (или некоторой другой структуры мозаичного элемента с тем же самым размером, что и у мозаичного элемента PUSC, то есть 4×3 поднесущих в частотно-временной области).

[0060] Фиг.6Е и 6F иллюстрируют другие приводимые в качестве примера структуры 609 и 611 соответственно для применений с многими антеннами.

[0061] Численные результаты показаны на фиг.9A-9D. Во всех моделях канала PUSC и новая картина размещения пилот-сигналов имеют очень похожую оценку канала MSE. Ухудшение при использовании новой картины размещения составляет менее 1 дБ. OPUSC имеет намного худшую оценку канала MSE во всех случаях. В каналах типа Veh-A, где ширина полосы когерентности является малой, новая картина размещения пилот-сигналов дает выигрыш в MSE на 2~3 дБ по сравнению с OPUSC. В каналах типа Veh-B, где ширина полосы когерентности является большой, оценка канала MSE OPUSC имеет очевидный нижний предел ошибок.

[0062] Следовательно, когда используется лучшая оценка канала, новая картина размещения пилот-сигналов дает небольшое ухудшение (например, <1 дБ) в терминах MSE по сравнению с PUSC и превосходит OPUSC, когда ширина полосы когерентности канала является большой. Следует отметить, что моделирование коэффициента ошибок в битах (Bit Error Ratio, BER) для сравнения характеристик различных картин размещения пилот-сигналов не использовалось, потому что характеристика BER существенно зависит от конкретных схем модуляции и кодирования (Modulation and Coding Schemes, MCS). С различными схемами MCS различные способы оценки канала могут вести к существенно различным характеристикам BER. Поэтому оценка канала MSE является лучшим выбором для исследования влияния картины размещения на рабочие характеристики системы.

[0063] Фиг.7А и 7В - схемы соответственно мозаичного элемента с картиной размещения пилот-сигналов для использования в сценарии с многими антеннами, и приводимые в качестве примера последовательности мозаичных элементов, использующие мозаичный элемент фиг.7А согласно различным формам осуществления изобретения. Картина размещения 501 пилот-сигналов на фиг.5А может быть расширена на случай с многими антеннами, включая пространственно-временное кодирование (Space-Time Coding, STC), 2×2 MIMO и режим коллективного пользования (collaborative) линии UL системы MIMO. Новая картина размещения пилот-сигналов задается в соответствии со следующим правилом (см. фиг.8В). Новая картина размещения 701 пилот-сигналов для передачи с двумя антеннами определена на фиг.7А. По сравнению с мозаичным элементом PUSC по стандарту IEEE 802.16е число поднесущих пилот-сигналов сокращено с 4 до 2. Предполагается, что n(>2) слотов, соседних во временной области, распределяются одному кластеру MS 101. Следовательно, имеется 6 последовательностей мозаичных элементов, соседних во временной области, которые распределяются MS 101, и имеется n мозаичных элементов в каждой последовательности мозаичных элементов. Для каждой последовательности мозаичных элементов, каждому из n мозаичных элементов присваивается натуральный индекс k, k=0, 1, …, n-1.

[0064] Для мозаичных элементов, индексы которых k=2j+1, , применена новая картина размещения 701 пилот-сигналов. Как было упомянуто, альтернативно для мозаичных элементов, индексы которых k=2j, , картина размещения 501 пилот-сигналов может быть определена, как на фиг.5А. Для других мозаичных элементов используется картина размещения пилот-сигналов согласно IEEE 802.16е, согласно разделу 8.4.8.1.5 в стандарте IEEE 802.16е-2005, "IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks - Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems," Feb. 28, 2006. После того как картина размещения пилот-сигналов мозаичных элементов задается предыдущим шагом, передающая антенна №1 мозаичных элементов с индексами k=4i+2 и k=4i+3 меняется картиной размещения пилот-сигналов с передающей антенной №2, .

[0065] Следует отметить, что для случая режима коллективного пользования линии UL системы MIMO 1-я антенна означает передающую антенну 1-й станции MS, и 2-я антенна означает передающую антенну 2-й станции MS. Согласно вышеупомянутому правилу для случая n=5 в результате получается картина размещения 703 пилот-сигналов фиг.7В.

[0066] Фиг.8А и 8В - блок-схемы процессов для создания мозаичных элементов согласно различным примерам осуществления. На шаге 801 создается мозаичный элемент 4×3, где мозаичный элемент определяет картину размещения с двумя поднесущими пилот-сигналов для системы с одной антенной или для многоантенной системы. Затем индекс k присваивается, как на шаге 803, каждому из мозаичных элементов, причем k=0,1, …, n-1 (где n - целое число, которое представляет число мозаичных элементов). На шаге 805 картина размещения с двумя поднесущими пилот-сигналов применяется для мозаичных элементов с индексами заранее заданной схемы k=2j+1 или k=2j, , а картина размещения с четырьмя поднесущими пилот-сигналов - для других мозаичных элементов.

[0067] В случае с многими антеннами первая передающая антенна мозаичных элементов с индексами k=4i+2 и k=4i+3 меняется картиной размещения пилот-сигналов со второй передающей антенной, .

[0068] Предполагается, что это может быть использовано в сети по стандарту IEEE 802.16. В такой системе в отношении подвижной станции новые типы/длины/значения (Type/Length/Value, TLV) могут быть определены в сообщениях RNG-REQ (Ranging Request, запросе ранжирования) и RNG-RSP (Ranging Response, ответе на запрос ранжирования). При установлении связи и согласовании (handshake) форматов TLV базовая станция и подвижная станция могут вести согласование того, должна ли вся передача в зоне PUSC линии UL мобильной связи использовать новые картины размещения пилот-сигналов.

[0069] Кроме того, процесс, показанный на фиг.8В, генерирует последовательность, которая включает структуры 605-611 мозаичных элементов фиг.6C-6F.

[0070] На шаге 811 и 813 создается мозаичный элемент 4×3 с двумя поднесущими пилот-сигналов, где для всех 2n мозаичных элементов генерируется последовательность с идентичными мозаичными элементами 4×3 или комбинация мозаичного элемента 4×3 и других мозаичных элементов (например, мозаичного элемента PUSC по IEEE 802.16е). Процесс обработки затем определяет, является ли данный субкадр нерегулярным субкадром, как на шаге 815; если это так, то нерегулярный субкадр добавляется в конец последовательности.

[0071] Что касается кластера передачи, то новое поле может быть определено в информационном элементе UL-MAP-IE, чтобы указать на использование способа. Соответственно, базовая станция может определять, какой кластер использует новую картину размещения пилот-сигналов. Следует отметить, что нет никаких зарезервированных битов в поле duration ("длительность") элемента UL-MAP-IE. Однако 10-битовое поле duration может быть заменено на 9-битовое, в котором сэкономленный бит может использоваться как бит индикации.

[0072] Описанная схема в соответствии с некоторыми формами осуществления изобретения увеличивает эффективность использования полосы частот UL в зоне PUSC линии UL.

[0073] Фиг.9A-9D - численные результаты сравнения среднеквадратичной ошибки (MSE) для винеровской оценки канала согласно различным формам осуществления изобретения. Как видно на графиках 901, 903, 905 и 907, новая картина размещения пилот-сигналов показывает характеристику, находящуюся между схемой PUSC и схемой OPUSC.

[0074] Фиг.10А и 10В - схемы приводимой в качестве примера архитектуры WiMAX, в которой работает система, показанная на фиг.1, согласно различным примерам осуществления изобретения. Архитектура, показанная на фиг.10А и 10В, может поддерживать фиксированное, кочевое (перемещаемое) и мобильное развертывание и может быть основана на модель услуг по протоколу Интернет (Internet Protocol, IP). Абонент или мобильные станции 1001 могут осуществлять связь с сетью 1003 доступа к услугам (Access Service Network, ASN), которая содержит одну или несколько базовых станций (BS) 1005. В этой приводимой в качестве примера системе станция BS 1005 в дополнение к обеспечению воздушного интерфейса к мобильным станциям 1001 обладает такими функциями управления, как запуск переключения (handoff) и установление туннеля, управление использованием радиоресурсов, поддержка политики качества обслуживания (Quality of Service, QoS), классификация трафика, прокси-сервер протокола динамической конфигурации сетевого узла (Dynamic Host Control Protocol, DHCP), управление ключами, управление сеансами связи и управление группой многоадресной передачи.

[0075] Базовая станция 1005 имеет возможность установления соединения с сетью 1007 доступа. Сеть 1007 доступа использует шлюз ASN 1009 для получения доступа к сети 1011 услуг взаимодействия (Connectivity Service Network, CSN), например, по сети 1013 передачи данных. Для примера, сеть 1013 может быть сетью передачи данных общего пользования, такой как глобальный Интернет.

[0076] Шлюз ASN 1009 обеспечивает пункт объединения частей трафика уровня 2 в подсети ASN 1003. Шлюз ASN 1009 может дополнительно обеспечивать управление положением внутри ASN и пейджингом, управление радиоресурсами и управление допуском, кэширование профилей абонента и ключей шифрования, клиентские функциональные возможности аутентификации, авторизации и учета (Authentication, Authorization and Accounting, AAA), установление и управление туннелем мобильности с базовыми станциями, поддержка QoS и политики, функциональные возможности внешнего агента для мобильного IP и маршрутизацию к выбранной сети CSN 1011.

[0077] Сеть CSN 1011 сопрягается с различными системами, такими как поставщик 1015 прикладных услуг (Application Service Provider, ASP), коммутируемая телефонная сеть 1017 общего пользования (Public Switched Telephone Network, PSTN), система 1019 по Проекту сотрудничества по созданию системы третьего поколения (3GPP) / Проекту сотрудничества по созданию системы третьего поколения, номер 2 (Third Generation Partnership Project 2, 3GPP2) и корпоративные сети (не показаны).

[0078] Сеть CSN 1011 может содержать следующие компоненты: систему 1021 аутентификации, авторизации и учета (AAA), местный агент 1023 мобильного Интернета (Mobile IP-Home Agent, MIP-HA), систему 1025 поддержки операционной и бизнес деятельности операторов связи (Operation Support System/Business Support System, OSS/BSS) и шлюз 1027. Система AAA 1021, которая может быть реализована как один или несколько серверов, обеспечивает поддержку аутентификации для устройств, пользователей и определенных услуг. Сеть CSN 1011 также обеспечивает управление политикой качества обслуживания и защиты каждого пользователя, а также управления IP-адресами, поддержку роуминга между различными поставщиками услуг сети (Network Service Providers, NSP), управление положением среди сетей ASN.

[0079] На фиг.10В показана эталонная архитектура, которая определяет интерфейсы (то есть эталонные точки) между функциональными объектами, способными поддерживать различные формы осуществления изобретения. Эталонная модель сети WiMAX определяет следующие эталонные точки: R1, R2, R3, R4, и R5. R1 определяется между абонентской станцией (Subscriber Station, SS) / MS 1001 и сетью ASN 1003а; этот интерфейс, в дополнение к воздушному интерфейсу, включает протоколы плоскости управления. R2 предусматривается между станцией SS/MS 1001 и сетью CSN (например, CSN 1011а и 1011b) для аутентификации, авторизации услуг, конфигурации IP и управления мобильностью. Сеть ASN 1003 и сеть CSN 1011а осуществляют связь через точку R3, которая поддерживает выполнение политик и управление мобильностью.

[0080] Точка R4 определена между сетями ASN 1003а и 1003b, чтобы поддерживать мобильность между несколькими сетями ASN. Точка R5 определена для поддержания роуминга между многочисленными поставщиками NSP (например, гостевым NSP 1029а и домашним NSP 1029b).

[0081] Как было упомянуто, могут использоваться другие беспроводные системы, например LTE 3GPP, как объясняется далее.

[0082] Фиг.11А-11С - схемы систем связи, имеющих приводимые в качестве примера архитектуры долгосрочного развития универсальных наземных сетей радиодоступа (LTE), в которых может работать оборудование пользователя (UE) и базовая станция фиг.1А, согласно различным примерам осуществления. Для примера (показанного на фиг.11А), базовая станция (например, узел адресата) и оборудование пользователя (UE) (например, исходный узел) могут осуществлять связь в системе 1100 с использованием любой схемы доступа, такой как множественный доступ с временным разделением каналов (Time Division Multiple Access (TDMA), множественный доступ с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access (CDMA), широкополосный множественный доступ с кодовым разделением каналов (Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA), множественный доступ с ортогональным частотным разделением (Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) или множественный доступ с одной несущей частотой (Single Carrier Frequency Division Multiple Access (FDMA) (SC-FDMA) или их комбинация. В примере осуществления и восходящая линия, и нисходящая линия могут использовать доступ WCDMA. В другом примере осуществления восходящая линия использует доступ SC-FDMA, в то время как нисходящий канал использует доступ OFDMA. Как показано, базовые станции 103а-103n составляют радиосеть узлов eNB, такую как EUTRAN.

[0083] Система связи 1100 соблюдает спецификацию системы LTE 3GPP под названием "Long Term Evolution of the 3GPP Radio Technology" (которая полностью включена в данный текст путем ссылки на соответствующий источник). Как показано на фиг.11А, одна или несколько единиц оборудования пользователя (UE) осуществляют связь с сетевым оборудованием, таким как базовая станция 103, которая является частью подсети доступа (например, WiMAX, LTE 3GPP (или E-UTRAN) и т.д.). Согласно архитектуре LTE 3GPP базовая станция 103 обозначается как усовершенствованный узел В (eNB).

[0084] Объекты управления мобильностью (Mobile Management Entity, ММЕ) / обслуживающие шлюзы 1101 подключаются к узлам eNB 103 в полной или частичной ячеистой конфигурации, используя туннелирование по пакетной транспортной сети 1103 (например, по сети на основе протокола Интернет (IP)). Приводимые в качестве примера функции ММЕ / обслуживающих шлюзов 1101 включают распределение сообщений пейджинга на узлы eNB 103, окончание пакетов плоскости пользователя (U-plane) по причинам пейджинга и переключение плоскости пользователей для поддержания мобильности оборудования UE. Так как шлюзы GW 1101 служат шлюзами к внешним сетям, например Интернету или частным сетям 1103, эти шлюзы GW 1101 включают систему 1105 аутентификации, авторизации и ведения расчетов (AAA), чтобы надежно определять идентичность и привилегии пользователя и отслеживать действия каждого пользователя. А именно, ММЕ / обслуживающий шлюз 1101 служит ключевым узлом управления для подсети доступа LTE и отвечает за отслеживание ждущего режима оборудования UE и процедуру пейджинга, включая повторные передачи. Также ММЕ 1101 используется в процессе активации/деактивации канала передачи и отвечает за выбор обслуживающего шлюза (Serving Gateway, SGW) для UE при начальном присоединении и во время хендовера внутри LTE, включающего перемещение узла базовой сети (Core Network, CN).

[0085] Более подробное описание интерфейса LTE приведено в документе 3GPP TR 25.813 под названием "E-UTRA and E-UTRAN: Radio Interface Protocol Aspects", который полностью включен в данный текст путем ссылки на соответствующий источник.

[0086] На фиг.11В система 1102 связи поддерживает сети доступа на основе сети 1104 радиодоступа глобальной системы мобильной связи (Global System for Mobile Communications, GSM) / более высокие скорости передачи данных для развития стандарта GSM (Enhanced Data rates for GSM Evolution, EDGE) (GSM/EDGE Radio Access Network, GERAN) и сети 1106 доступа на основе универсального наземного радиодоступа (Universal Terrestrial Radio Access Network, UTRAN), сети доступа на основе E-UTRAN 1112 и других стандартов, отличных от 3GPP (He-3GPP, не показаны), и более полно описана в документе TR 23.882, который полностью включен в данный текст путем ссылки на соответствующий источник. Главная особенность этой системы - отделение сетевого объекта, который выполняет функции плоскости управления (ММЕ 1108), от сетевого объекта, который выполняет функции транспортной плоскости (обслуживающий шлюз 1110) с хорошо определенным открытым интерфейсом S11 между ними. Так как Е-UTRAN 1112 обеспечивает более широкие полосы, чтобы сделать возможными новые услуги, а также улучшить существующие услуги, отделение объекта ММЕ 1108 от обслуживающего шлюза 1110 подразумевает, что обслуживающий шлюз 1110 может быть основан на платформе, оптимизированной для транзакций сигнализации. Эта схема допускает выбор более рентабельных платформ для каждого из этих двух элементов, а также их независимое масштабирование. Провайдеры услуг также могут выбирать оптимизированные топологические местоположения обслуживающих шлюзов 1110 в сети, независимые от местоположений объектов ММЕ 1108, чтобы уменьшить время задержки получения оптимизированной ширины полосы и избежать концентрированных точек отказа.

[0087] Как видно на фиг.11В, E-UTRAN (например, узел eNB) 1112 сопрягается с оборудованием UE 111 через LTE-Uu. E-UTRAN 1112 поддерживает воздушный интерфейс LTE и содержит функции для функциональных возможностей управления радиоресурсами (Radio Resource Control, RRC), соответствующие плоскости управления ММЕ 1108. Сеть Е-UTRAN 1112 также выполняет множество функций, включая управление использованием радиоресурсов, управление допуском, планирование, поддержку согласованного качества обслуживания (QoS) восходящей линии (UL), широковещательную передачу информации о соте, шифрование/ дешифрование пользователя, компрессию/декомпрессию заголовков пакетов плоскости пользователей нисходящей линии и восходящей линии и поддержку протокола конвергенции пакетных данных (Packet Data Convergence Protocol, PDCP).

[0088] Объект ММЕ 1108 как ключевой узел управления отвечает за управление мобильностью UE, идентифицирует и определяет параметры защиты и процедуру пейджинга, включая повторные передачи. Объект ММЕ 1108 используется в процессе активации/деактивации канала передачи и отвечает также за выбор обслуживающего шлюза 1110 для UE 111. Функции ММЕ 1108 включают сигнализацию слоя без доступа (Non Access Stratum, NAS) и связанную с ней защиту. Объект ММЕ 1108 проверяет авторизацию оборудования UE 111 для присоединения при освобождении к наземной мобильной сети общего пользования (Public Land Mobile Network, PLMN) поставщика услуг и предписывает оборудованию UE 111 обязательное выполнение ограничений роуминга. Объект ММЕ 1108 обеспечивает также функцию плоскости управления для мобильности между сетями доступа LTE и 2G/3G с заканчивающимся в ММЕ 1108 интерфейсом S3 от обслуживающего узла 1114 поддержки службы пакетной передачи данных общего назначения (General Packet Radio Service, GPRS) (Serving GPRS Support Node, SGSN).

[0089] Узел SGSN 1114 отвечает за доставку пакетов данных от подвижных станций и к подвижным станциям в своей географической зоне обслуживания. Его задачи включают маршрутизацию и передачу пакетов, управление мобильностью, логическое управление линией и функции аутентификации и ведения расчетов. Интерфейс S6a позволяет обеспечить передачу данных подписки и аутентификации для аутентификации/авторизации доступа пользователя к развертываемой системе (интерфейсу AAA) между ММЕ 1108 и домашним сервером 1116 абонентов (Home Subscriber Server, HSS). Интерфейс S10 между MMEs 1108 обеспечивает перемещение объекта ММЕ и передачу информации от ММЕ 1108 к ММЕ 1108. Обслуживающий шлюз 1110 является узлом, который оканчивает интерфейс к E-UTRAN 1112 через S1-U.

[0090] Интерфейс S1-U обеспечивает посредством плоскости пользователей канала передачи туннелирование между E-UTRAN 1112 и обслуживающим шлюзом 1110. Он включает поддержку для переключения маршрута во время хэндовера между узлами eNBs 103. Интерфейс S4 обеспечивает плоскость пользователей соответствующим управлением и поддержкой мобильности между узлом SGSN 1114 и функцией "якоря" 3GPP обслуживающего шлюза 1110.

[0091] S6 - интерфейс между сетью UTRAN 1106 и обслуживающим шлюзом 1110. Шлюз 1118 сети пакетной передачи данных (Packet Data Network, PDN) обеспечивает для оборудования UE 101 возможность подключения к внешним сетям передачи данных (например, Интернету или интранету), являясь точкой выхода и входа трафика Интернета для UE 101. Шлюз PDN 1118 обеспечивает выполнение правил, фильтрование пакетов для каждого пользователя, поддержку ведения расчетов, легальный перехват и отбраковку пакетов. Другой ролью шлюза PDN 1118 является действие в качестве "якоря" для обеспечения мобильности между технологиями 3GPP и других стандартов, отличных от 3GPP, таких как WiMax и 3GPP2 (CDMA 1Х и эволюция CDMA, оптимизированная только под передачу данных (Evolution Data Only, EvDO)).

[0092] Интерфейс S7 обеспечивает передачу данных QoS (политики) и правил ведения расчетов от функции 1120 правил политики и ведения расчетов (Policy and Charging Role Function, PCRF) к функции поддержки политики и ведения расчетов (Policy and Charging Enforcement Function, PCEF) в шлюзе 1118 сети PDN. Интерфейс SGi является интерфейсом между шлюзом PDN и услугами оператора IP, включающими сеть 1122 пакетной передачи данных. Сеть 1122 пакетной передачи данных может быть внешней сетью пакетной передачи данных общего пользования или частной сетью пакетной передачи данных либо внутренней сетью передачи данных сетью пакетной передачи данных оператора, например, для предоставления услуг мультимедийной подсистемы на базе протокола IP (IP Multimedia Subsystem, IMS). Rx+ является интерфейсом между функцией PCRF и сетью 1122 пакетной передачи данных.

[0093] Как видно на фиг.11С, узел eNB 103 использует расширенный универсальный наземный радиодоступ (Evolved Universal Terrestrial Radio Access, E-UTRA) (плоскость пользователей, например, управление 1115 радиолинией (Radio Link Control, RLC), управление 1117 доступом к среде (Media Access Control MAC) и физический уровень (Physical, PHY) 1119, a также плоскость управления (например, RRC 1121)). Эти функции также обеспечиваются в оборудовании UE 101. Узел eNB 103 содержит также следующие функции: управление 1123 использованием радиоресурсов (Radio Resource Management, RRM) внутри соты, управление 1125 мобильностью подключения (Connection Mobility Control), управление 1127 радиоканалом ((Radio Bearer, RB) Control), управление 1129 допуском к радиосвязи (Radio Admission Control), конфигурация и средства 1131 измерений узла eNB, а также динамическое распределение 1133 ресурсов (планировщик).

[0094] Узел eNB 103 осуществляет связь со шлюзом 1101 доступа (Access Gateway, aGW) через интерфейс SI. Шлюз aGW 1101 содержит плоскость 1101а управления и плоскость 1101b пользователей. Шлюз aGW - концептуальное обозначение, включающее объект ММЕ в плоскости управления и PDN / обслуживающие шлюзы в плоскости пользователей. Ядро улучшенной пакетной передачи (Evolve Packet Core) - основная архитектура сети, которая в дополнение к объекту ММЕ и PDN / обслуживающим шлюзам состоит из архитектуры сервера, например, для подсистемы IMS.

[0095] Плоскость 1101b пользователей включает функциональные возможности 1145 PDN / обслуживающего шлюза, например управление 1140 контекстом протокола передачи пакетных данных (Packet Data Protocol, PDP) и функцию 1147 якоря мобильности (Mobility Anchoring) плоскости пользователей. Следует отметить, что функциональные возможности шлюза aGW 1101 также могут обеспечиваться комбинацией обслуживающего шлюза (SGW) и шлюза GW сети передачи пакетных данных (PDN). Шлюз aGW 1101 также может взаимодействовать с пакетной сетью, такой как Интернет 1143. Контекст PDP определяет параметры способности к подключению IP, например качество обслуживания (QoS).

[0096] Плоскость 1101b управления обеспечивает следующие компоненты в качестве объекта управления мобильностью (ММЕ): управление 1151 каналом переноса (Bearer Control) эволюции системной архитектуры (System Architecture Evolution, SAE), обработку 1153 мобильности в состоянии ожидания (Idle State Mobility Handling) и безопасность 1155 в слое без доступа (Non-Access Stratum, NAS). Специалистам обычной квалификации в данной области техники будет ясно, что процессы для сигнализации подтверждений могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратных средств (например, универсальным процессором, интегральной схемой процессора цифровой обработки сигналов (Digital Signal Processor, DSP), специализированной интегральной схемой (Application Specific 1С (Integrated Circuit), ASIC, программируемыми в условиях эксплуатации вентильными матрицами (Field-Programmable Gate Arrays, FPGA) и т.д.), встроенного программного обеспечения или их комбинации. Такие приводимые в качестве примера аппаратные средства для выполнения описанных функций подробно описываются ниже.

[0097] Фиг.12 иллюстрирует приводимые в качестве примера аппаратные средства, с помощью которых могут быть реализованы различные формы осуществления изобретения. Вычислительная система 1200 содержит шину 1201 или другой механизм связи для обмена информацией и процессор 1203, подключенный к шине 1201 для обработки информации. Вычислительная система 1200 содержит также основное запоминающее устройство 1205, такое как оперативное запоминающее устройство (Random Access Memory, RAM) или другое динамическое запоминающее устройство, соединенное с шиной 1201, для хранения информации и команд, которые будут выполняться процессором 1203. Основное запоминающее устройство 1205 может использоваться также для хранения временных переменных или другой промежуточной информации во время выполнения команд процессором 1203. Вычислительная система 1200 может также содержать постоянное запоминающее устройство 1207 (Read Only Memory, ROM)) или другое статическое запоминающее устройство, подключенное к шине 1201 для хранения статической информации и команд для процессора 1203. Запоминающее устройство 1209, такое как магнитный диск или оптический диск, подключено к шине 1201 для постоянного хранения информации и команд.

[0098] Вычислительная система 1200 может быть соединена через шину 1201 с дисплеем 1211, таким как дисплей на жидких кристаллах или жидкокристаллический дисплей с активной матрицей, для того чтобы отображать информацию пользователю. Устройство 1213 ввода, такое как клавиатура, включающая алфавитно-цифровые и другие клавиши, может соединяться с шиной 1201 для обмена информацией и выбора команд для процессора 1203. Устройство 1213 ввода может включать средства управления курсором, такое как мышь, трекбол или клавиши управления курсором, для сообщения информации о направлении, выборе команд для процессора 1203 и для управления перемещением курсора на дисплее 1211.

[0099] Согласно различным формам осуществления изобретения, описанные здесь процессы могут обеспечиваться вычислительной системой 1200 в ответ на выполнение процессором 1203 системы команд, содержащихся в основном запоминающем устройстве 1205. Такие команды могут считываться в основное запоминающее устройство 1205 из другого машиночитаемого носителя, такого как запоминающее устройство 1209. Выполнение системы команд, содержащихся в основном запоминающем устройстве 1205, заставляет процессор 1203 выполнять описанные здесь шаги обработки. Один или несколько процессоров в многопроцессорном устройстве могут использоваться также для выполнения команд, содержащихся в основном запоминающем устройстве 1205. В альтернативных формах осуществления изобретения схемы аппаратно реализованной логики могут использоваться вместо или в комбинации с программными командами для реализации формы осуществления изобретения. В другом примере могут использоваться реконфигурируемые аппаратные средства, такие как программируемые в условиях эксплуатации вентильные матрицы (Field-Programmable Gate Arrays, FPGA), в которых функциональные возможности и топология подключения их логических элементов являются настраиваемыми во время выполнения, обычно с помощью программирования просмотровых таблиц памяти. Таким образом, формы осуществления изобретения не ограничены никакой определенной комбинацией схем аппаратных средств и программного обеспечения.

[00100] Вычислительная система 1200 содержит также по крайней мере один связной интерфейс 1215, подключенный к шине 1201. Связной интерфейс 1215 обеспечивает подключение к линии сети (не показанной) для двухсторонней передачи данных. Связной интерфейс 1215 посылает и принимает электрические, электромагнитные или оптические сигналы, которые несут потоки цифровых данных, представляющие различные типы информации. Далее, связной интерфейс 1215 может включить периферийные интерфейсные устройства, такие как интерфейс универсальной последовательной шины (Universal Serial Bus, USB), интерфейс Международной ассоциации производителей плат памяти для персональных компьютеров (Personal Computer Memory Card International Association, PCMCIA) и т.д.

[00101] Процессор 1203 может выполнять переданную программу, когда она принята, и/или хранить программу в запоминающем устройстве 1209 или другом энергонезависимом запоминающем устройстве для более позднего выполнения. Таким образом, вычислительная система 1200 может получать код приложения в виде несущего колебания.

[00102] Используемый здесь термин "машиночитаемый носитель" относится к любой среде, которая участвует в предоставлении команд процессору 1203 для выполнения. Такая среда может принимать много форм, включая, но не ограничиваясь этим, энергонезависимую среду, энергозависимую среду и среду передачи данных. Энергонезависимая среда включает, например, оптические или магнитные диски, такие как запоминающее устройство 1209. Энергозависимая среда включает динамическое запоминающее устройство, такое как основное запоминающее устройство 1205. Среда передачи данных включают коаксиальные кабели, медный провод и волоконно-оптический кабель, включая провода, которые содержит шина 1201. Среда передачи данных может также принимать форму акустических, оптических или электромагнитных волн, таких как генерируемые во время передачи данных в радиочастотном (RF) и инфракрасном (IR) диапазонах. Обычные формы машиночитаемой запоминающей среды включают, например, гибкую дискету, гибкий диск, жесткий диск, магнитную ленту, любую другую магнитную среду, компакт-диск, доступный только для чтения (CD-ROM), перезаписываемый компакт-диск (CD-RW), цифровой универсальный диск (DVD), любую другую оптическую среду, перфокарты, бумажную перфоленту, оптические метки на документах, любую другую физическую среду с комбинациями отверстий или других оптически распознаваемых знаков, оперативное запоминающее устройство (RAM), программируемое запоминающее устройство (Programmable Read-Only Memory, PROM) и стираемое программируемое запоминающее устройство (Erasable Read-Only Memory, EPROM), флэш-программируемое запоминающее устройство (Flash-EPROM), любую другую интегральную схему памяти или картридж, несущее колебание, или любую другую среду, с которой компьютер может считывать информацию.

[00103] Различные формы машиночитаемых носителей могут использоваться при предоставлении команд процессору для выполнения. Например, команды для выполнения по крайней мере части изобретения можно первоначально перенести на магнитный диск удаленного компьютера. В таком сценарии удаленный компьютер загружает команды в основное запоминающее устройство и посылает команды по телефонной линии, используя модем. Модем локальной системы принимает данные по телефонной линии и использует инфракрасный передатчик, чтобы преобразовать данные в инфракрасный сигнал и передать инфракрасный сигнал в переносное вычислительное устройство, такое как персональный цифровой помощник (Personal Digital Assistant, PDA) или носимый компьютер. Инфракрасный датчик на переносном вычислительном устройстве принимает информацию и команды, которые переносит инфракрасный сигнал, и помещает данные на шину. Шина передает данные в основное запоминающее устройство, из которого процессор выбирает и выполняет команды. Команды, принимаемые основным запоминающим устройством, могут опционально храниться в запоминающем устройстве до или после выполнения процессором.

[00104] Фиг.13 - схема приводимых в качестве примера компонентов пользовательского терминала согласно форме осуществления изобретения. Пользовательский терминал 1300 содержит антенную систему 1301 (которая может использовать несколько антенн), чтобы принимать и передавать сигналы. Антенная система 1301 подключена к схеме 1303 радиосвязи, которая содержит несколько передатчиков 1305 и приемников 1307. Схема радиосвязи охватывает все радиочастотные схемы, а также схемы обработки в основной полосе частот. Как показано, обработка на уровне 1 (Layer-1, L1) и уровне 2 (Layer-2, L2) обеспечивается блоками 1309 и 1311 соответственно. Опционально могут обеспечиваться функции уровня 3 (не показаны). Блок 1311 второго уровня L2 может включать модуль 1313, который выполняет все функции уровня управления доступом к среде (MAC). Модуль 1315 синхронизации и калибровки поддерживает надлежащую синхронизацию, взаимодействуя, например, с внешним эталоном времени (не показан). Дополнительно в пользовательский терминал включен процессор 1317. По этому сценарию пользовательский терминал 1300 связывается с вычислительным устройством 1319, которое может быть персональным компьютером, рабочей станцией, персональным цифровым помощником (PDA), устройством для доступа к Web, сотовым телефоном и т.д.

[00105] Хотя изобретение было описано в связи с рядом форм его осуществления и реализаций, изобретение не ограничено ими, а охватывает различные очевидные модификации и эквивалентные устройства, которые находятся в рамках прилагаемой формулы изобретения. Хотя признаки изобретения изложены в пунктах формулы изобретения в некоторых комбинациях, предполагается, что эти признаки могут располагаться в любой комбинации и в любом порядке.

Изобретение относится к области мобильной связи и предназначено для уменьшения объема служебной информации, чтобы повысить эффективность использования полосы частот. Изобретение раскрывает подход к формированию двумерной картины размещения пилот-сигналов. Генерируется последовательность мозаичных элементов, причем мозаичные элементы размещаются так, чтобы избежать избыточных поднесущих пилот-сигналов путем использования различных картин размещения пилот-сигналов. Согласно генерируемой последовательности формируется сигнал для передачи по сети. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 30 ил.

1. Способ формирования сигнала передачи, включающий:
генерирование последовательности мозаичных элементов, размещаемых так, чтобы уменьшить число поднесущих пилот-сигналов, соседних во временной области, путем использования различных картин размещения пилот-сигналов; и
формирование сигнала передачи согласно генерируемой последовательности для передачи по сети.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий:
передачу сигнала передачи по восходящей линии, устанавливаемой в сети.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый из мозаичных элементов является мозаичным элементом 4×3, причем один из мозаичных элементов определяет картину размещения с двумя поднесущими пилот-сигналов, а другой из мозаичных элементов определяет картину размещения с четырьмя поднесущими пилот-сигналов.

4. Способ по п.3, дополнительно включающий:
присваивание индекса k каждому из мозаичных элементов, где k=0, 1, …, n-1,
где n - число мозаичных элементов,
применение картины размещения с двумя поднесущими пилот-сигналов для мозаичных элементов с индексами k=2j+1 или k=2j, где , и
применение картины размещения с четырьмя поднесущими пилот-сигналов для остальных мозаичных элементов.

5. Способ по п.3, дополнительно включающий:
присваивание индекса k каждому из мозаичных элементов, где k=0, 1, …, n-1,
где n - число мозаичных элементов, применение картины размещения с двумя поднесущими пилот-сигналов для мозаичных элементов с индексами k=4i+2 и k=4i+3, где ; и применение картины размещения с четырьмя поднесущими пилот-сигналов для остальных мозаичных элементов.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что оценка канала для одного из мозаичных элементов выполняется с использованием линейного вычисления, основанного на поднесущих пилот-сигналов комбинации мозаичных элементов.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что мозаичный элемент соответствует поднесущим в частотно-временной области.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что сеть соответствует архитектуре по стандарту IEEE (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике) 802.16 или архитектуре WiMAX (Всемирная функциональная совместимость для СВЧ-доступа).

9. Машиночитаемый носитель данных, несущий одну или более последовательностей из одной или более команд, которые, когда выполняются одним или более процессорами, заставляют один или более процессоров выполнять способ по любому из пп.1-8.

10. Устройство для формирования сигнала передачи, содержащее:
логику, сконфигурированную для генерирования последовательности мозаичных элементов, размещаемых так, чтобы уменьшить число поднесущих пилот-сигналов, соседних во временной области, путем использования различных картин размещения пилот-сигналов, причем логика также сконфигурирована для формирования сигнала передачи согласно генерируемой последовательности для передачи по сети.

11. Устройство по п.10, дополнительно содержащее:
приемопередатчик, сконфигурированный для передачи сигнала передачи по восходящей линии, устанавливаемой в сети.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что каждый из мозаичных элементов является мозаичным элементом 4×3, причем один из мозаичных элементов определяет картину размещения с двумя поднесущими пилот-сигналов, а другой из мозаичных элементов определяет картину размещения с четырьмя поднесущими пилот-сигналов.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что логика дополнительно сконфигурирована для присваивания индекса k каждому из мозаичных элементов, причем k=0, 1, …, n-1, где n - число мозаичных элементов, для применения картины размещения с двумя поднесущими пилот-сигналов для мозаичных элементов с индексами k=2j+1 или k=2j, где , и для применения картины размещения с четырьмя поднесущими пилот-сигналов для остальных мозаичных элементов.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что логика дополнительно сконфигурирована для присваивания индекса k каждому из мозаичных элементов, причем k=0, 1, …, n-1 и n - число мозаичных элементов, для применения картины размещения с двумя поднесущими пилот-сигналов для мозаичных элементов с индексами k=4i+2 и k=4i+3, где ; и для применения картины размещения с четырьмя поднесущими пилот-сигналов для остальных мозаичных элементов.

15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что оценка канала для одного из мозаичных элементов выполняется с использованием линейного вычисления, основанного на поднесущих пилот-сигналов комбинации мозаичных элементов.

16. Устройство по п.10, отличающееся тем, что мозаичный элемент соответствует поднесущим в частотно-временной области.

17. Устройство по п.10, отличающееся тем, что сеть соответствует архитектуре по стандарту IEEE 802.16 или архитектуре WiMAX.