СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ С РАЗНЕСЕНИЕМ ДЛЯ СИСТЕМ СВЯЗИ С МНОЖЕСТВОМ ВХОДОВ И МНОЖЕСТВОМ ВЫХОДОВ, КОТОРЫЕ ИСПОЛЬЗУЮТ ОРТОГОНАЛЬНО ЧАСТОТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 2013 года по МПК H04B1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к передаче данных и, более конкретно, к способам, предназначенным для передачи данных с использованием нескольких режимов передачи с разнесением в системах с MIMO OFDM (ОЧУ с МВхМВых, ортогонально частотным уплотнением с множеством входов и множеством выходов).

Уровень техники

Системы беспроводной связи широко используются, чтобы обеспечить различные типы связи, такие как речь, пакетные данные и т.д. Эти системы могут быть системами множественного доступа, которые могут поддерживать связь с множеством пользователей либо последовательно, либо одновременно. Это достигается с помощью разделения имеющихся системных ресурсов, которые в количественной форме могут быть выражены с помощью общей имеющейся рабочей полосы частот и мощности передачи.

Система множественного доступа может включать в себя несколько пунктов доступа (или базовых станций), которые взаимодействуют с несколькими пользовательскими терминалами. Каждый пункт доступа может быть оснащен одной или множеством антенн, предназначенных для передачи и приема данных. Подобным образом каждый терминал может быть оснащен одной или множеством антенн.

Передача между данным пунктом доступа и данным терминалом может отличаться числом антенн, используемых для передачи и приема данных. В частности, пара пункт доступа и терминал могут рассматриваться как (1) система с множеством входов и множеством выходов (МВхМВых), если для передачи данных используется множество (N_T) передающих и множество (N_R) принимающих антенн, (2) система с множеством входов и одним выходом (MISO, МВхОВых), если используется множество передающих антенн и одна принимающая антенна, (3) система с одним входом и множеством выходов (SIMO, ОВхМВых), если используется одна передающая антенна и множество принимающих антенн, или (4) система с одним входом и одним выходом (SISO, ОВхОВых), если используется одна передающая антенна и одна принимающая антенна.

Для системы с МВхМВых канал с МВхМВых, сформированный с помощью N_T передающих и N_R принимающих антенн, может быть разделен на N_S независимых каналов с N_S ≤ min (N_T, N_R). Каждый из N_S независимых каналов также упоминается как пространственный подканал канала с МВхМВых и соответствует некоторому измерению. Система с МВхМВых может обеспечить улучшенную эффективность (например, повышенную пропускную способность передачи и/или бóльшую надежность), если используются дополнительные измерения, созданные с помощью множества передающих и принимающих антенн. Для системы с МВхОВых для передачи данных доступен только один пространственный подканал. Однако множество передающих антенн может быть использовано для того, чтобы передавать данные некоторым способом, чтобы повысить вероятность правильного приема приемником.

Пространственные подканалы широкополосной системы могут сталкиваться с различными состояниями каналов из-за различных факторов, таких как замирание и множество маршрутов. Следовательно, каждый пространственный подканал может испытывать частотное избирательное замирание, которое отличается разными коэффициентами усиления каналов на разных частотах общей полосы частот системы. Хорошо известно, что частотное избирательное замирание вызывает межсимвольные помехи (ISI, МП), которые являются явлением, при котором каждый символ в принятом сигнале действует как искажение для следующих символов в принятом сигнале. Искажение МП ухудшает производительность с помощью влияния на способность правильно обнаруживать принятые символы.

Чтобы побороть частотное избирательное замирание, может быть использовано ортогональное частотное уплотнение (OFDM, ОЧУ), чтобы эффективно разделить общую полосу частот системы на несколько поддиапазонов (N_F), которые также могут быть упомянуты как поддиапазоны ОЧУ, частотные элементы кодированного сигнала или частотные подканалы. Каждый поддиапазон связан с соответствующей поднесущей, на которой могут быть модулированы данные. Для каждого интервала времени, который может зависеть от полосы частот одного поддиапазона, символ модуляции может быть передан в каждом из N_F поддиапазонов.

Для системы множественного доступа данный пункт доступа может взаимодействовать с терминалами, имеющими различное число антенн, в разные моменты времени. Кроме того, характеристики каналов связи между пунктом доступа и терминалами обычно изменяются от терминала к терминалу и дополнительно могут изменяться во времени, особенно для мобильных терминалов. Тогда могут требоваться разные схемы передачи для разных терминалов в зависимости от их функциональных возможностей и требований.

Следовательно, в данной области техники имеется потребность в способах, предназначенных для передачи данных с использованием нескольких режимов передачи с разнесением, в зависимости от функциональной возможности устройства приемника и состояний канала.

Раскрытие изобретения

В настоящей заявке предоставлены способы, предназначенные для передачи данных некоторым способом, чтобы повысить надежность передачи данных. Система с ОЧУ с МВхМВых может быть сконструирована таким образом, чтобы поддерживать несколько режимов работы для передачи данных. Эти режимы передачи могут включать в себя режимы с разнесением, которые могут использоваться, чтобы достичь более высокой надежности для определенной передачи данных (например, для служебных каналов, плохих состояний каналов и т.д.). Режимы передачи с разнесением пытаются достичь разнесения передачи с помощью установления ортогональности между множеством сигналов, переданных из множества передающих антенн. Ортогональность между переданными сигналами может быть получена по частоте, во времени, в пространстве или любой их комбинации. Режимы передачи также могут включать в себя режимы передачи с пространственным мультиплексированием и режимы передачи с управлением лучом, которые могут быть использованы, чтобы достичь более высоких скоростей передачи при определенных благоприятных состояниях канала.

В варианте осуществления представлен способ, предназначенный для обработки данных для передачи (например, с ОЧУ с МВхМВых) в системе беспроводной связи. В соответствии со способом выбирают конкретный режим с разнесением передачи из некоторого числа возможных режимов передачи. Каждый режим с разнесением передачи передает с избыточностью данные во времени, по частоте, в пространстве или их комбинации. Каждый поток данных кодируют и модулируют на основании схем кодирования и модуляции, выбранных для потока данных, чтобы предоставить символы модуляции. Символы модуляции для каждого потока данных дополнительно обрабатывают на основании выбранного режима с разнесением передачи, чтобы предоставить символы передачи. Для ОЧУ символы передачи для всех потоков данных дополнительно модулируют с помощью ОЧУ, чтобы предоставить поток символов передачи для каждой одной или более передающих антенн, используемых для передачи данных. Пилот-символы также могут быть мультиплексированы с символами модуляции с использованием частотного уплотнения (FDM, ЧУ), временного мультиплексирования (TDM, ВМ), кодового уплотнения (CDM, КУ) или любой их комбинации.

Режимы передачи могут включать в себя, например, (1) режим передачи с разнесением по частоте, который передает с избыточностью символы модуляции через множество поддиапазонов ОЧУ, (2) режим передачи с разнесением Уолша, который передает каждый символ модуляции через N_T периодов символов ОЧУ, где N_T - число передающих антенн, используемых для передачи данных, (3) режим передачи с пространственно-временным разнесением передачи (STTD, ПВРП), который передает символы модуляции через множество периодов символов ОЧУ и множество передающих антенн, и (4) режим передачи Уолша-ПВРП, который передает символы модуляции с использованием комбинации разнесения Уолша и ПВРП. Для режимов передачи с разнесением Уолша и Уолша-ПВРП одни и те же символы модуляции могут быть переданы с избыточностью через все передающие антенны или разные символы модуляции могут быть переданы через разные передающие антенны.

Каждый поток данных может быть предназначен для служебного канала или адресован для конкретного устройства приемника. Скорость данных для каждого потока данных, заданного пользователем, может регулироваться на основании функциональных возможностей передачи устройства приемника. Символы передачи для каждого потока данных передают в соответствующих группах одного или более поддиапазонов.

В другом варианте осуществления представлен способ, предназначенный для обработки передачи данных в приемнике системы беспроводной связи. В соответствии с этим способом сначала определяют конкретный режим с разнесением передачи, используемый для каждого одного или более восстанавливаемых потоков данных. Режим с разнесением передачи, используемый для каждого потока данных, выбирают из некоторого числа возможных режимов передачи. Затем принятые символы для каждого потока данных обрабатывают на основании режима передачи с разнесением, использованного для потока данных, чтобы обеспечить восстановленные символы, которые являются оценками символов модуляции, переданных из передатчика, для потока данных. Восстановленные символы для каждого потока данных дополнительно демодулируют и декодируют, чтобы предоставить декодированные данные для потока данных.

Различные аспекты и варианты осуществления изобретения описаны более подробно ниже. Изобретение дополнительно представляет способы, блоки передатчика, блоки приемника, терминалы, пункты доступа, системы и признаки изобретения, как описано более подробно ниже.

Краткое описание чертежей

Признаки, сущность и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из подробного описания, приведенного ниже, взятого совместно с чертежами, на которых одинаковые ссылочные символы соответственно указаны по всем чертежам и на которых:

фиг.1 представляет схему системы множественного доступа, которая поддерживает несколько пользователей;

фиг.2 представляет блок-схему варианта осуществления пункта доступа и двух терминалов;

фиг.3 представляет блок-схему блока передатчика;

фиг.4 представляет блок-схему процессора разнесения ТХ, ПЕРЕД, который может быть использован, чтобы реализовать схему с разнесением по частоте;

фиг.5 представляет блок-схему процессора разнесения ПЕРЕД, который может быть использован, чтобы реализовать схему разнесения Уолша;

фиг.6 представляет блок-схему процессора разнесения ПЕРЕД, который может быть использован, чтобы реализовать схему ПВРП;

фиг.7 представляет блок-схему процессора разнесения ПЕРЕД, который может быть использован, чтобы реализовать схему повторенного Уолша-ПВРП;

фиг.8 представляет блок-схему процессора разнесения ПЕРЕД, который может быть использован, чтобы реализовать схему неповторенного Уолша-ПВРП;

фиг.9 представляет блок-схему блока приемника;

фиг.10 представляет блок-схему процессора разнесения RX, ПРИЕМ;

фиг.11 представляет блок-схему процессора антенны ПРИЕМ в процессоре разнесения ПРИЕМ, и которая может быть использована для схемы разнесения Уолша; и

фиг.12 представляет блок-схему процессора поддиапазона ПРИЕМ в процессоре антенны приемника, и которая может быть использована для схем повторенного и неповторенного Уолша-ПВРП.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Фиг.1 представляет схему системы 100 множественного доступа, которая поддерживает несколько пользователей. Система 100 включает в себя один или более пунктов 104 доступа (АР, ПД), которые взаимодействуют с некоторым числом терминалов (Т, Т) 106 (для простоты на фиг.1 изображен только один пункт доступа). Пункт доступа также может быть упомянут как базовая станция, UTRAN, или некоторая другая терминология. Терминал также может быть упомянут как микротелефонная трубка, подвижная станция, дистанционная станция, пользовательское оборудование (UE, ПО) или некоторая другая терминология. Каждый терминал 106 может одновременно взаимодействовать с множеством пунктов 104 доступа, когда находится в состоянии мягкой передачи обслуживания (если мягкая передача обслуживания поддерживается системой).

В варианте осуществления каждый пункт 104 доступа использует множество антенн и представляет (1) множество входов (MI, МВх) для передачи по прямой линии связи из пункта доступа в терминал и (2) множество выходов (МО, МВых) для передачи по обратной линии связи из терминала в пункт доступа. Множество из одного или более терминалов 106, взаимодействующих с данным пунктом доступа, совместно представляет множество выходов для передачи по прямой линии связи и множество входов для передачи по обратной линии связи.

Каждый пункт доступа может взаимодействовать с одним или множеством терминалов 106 либо одновременно, либо последовательно через множество антенн, имеющихся в пункте доступа, и одну или множество антенн, имеющихся в каждом терминале. Терминалы, не находящиеся в активной связи, могут принимать пилот-сигналы и/или другую сигнальную информацию из пункта доступа, как изображено с помощью пунктирных линий для терминалов 106е-106h на фиг.1.

Для прямой линии связи пункт доступа использует N_T антенн, и каждый терминал использует 1 или N_R антенн для приема одного или более потоков данных из пункта доступа. В целом N_R может быть разным для разных терминалов с множеством антенн и может быть любым целым числом. Канал МВхМВых, сформированный с помощью N_T передающих антенн и N_R принимающих антенн, может быть разбит на N_S независимых каналов с N_S ≤ min {N_T, N_R}. Каждый такой независимый канал также упоминается как пространственный подканал канала с МВхМВых. Терминалы, одновременно принимающие передачи данных приямой линии связи, необязательно должны быть оснащены одинаковым числом принимающих антенн.

Для прямой линии связи число принимающих антенн в данном терминале может быть больше или равно числу передающих антенн в пункте доступа (т.е. N_R ≥ N_T). Для такого терминала число пространственных подканалов ограничено числом передающих антенн в пункте доступа. Каждый терминал с множеством антенн взаимодействует с пунктом доступа через соответствующий канал МВхМВых, сформированный с помощью N_T передающих антенн пункта доступа и его собственными N_R антеннами. Однако, даже если выбрано множество терминалов с множеством антенн для одновременной передачи данных прямой линии связи, имеется только N_S пространственных подканалов, независимо от числа терминалов, принимающих передачу прямой линии связи.

Для прямой линии связи число принимающих антенн в данном терминале также может быть меньше, чем число передающих антенн в пункте доступа (т.е. N_R < N_T). Например, терминал с МВхОВых оснащен одной принимающей антенной (N_R = 1) для передачи данных прямой линии связи. Тогда пункт доступа может использовать разнесение, управление лучом, множественный доступ с пространственным разделением (SDMA, МДПР) или некоторые другие способы передачи, чтобы одновременно взаимодействовать с одним или множеством терминалов с МВхМВых.

Для обратной линии связи каждый терминал может использовать одну антенну или множество антенн для передачи данных обратной линии связи. Каждый терминал также может использовать все или только подмножество своих имеющихся антенн для передачи обратной линии связи. В любой данный момент N_T передающих антенн для обратной линии связи сформированы с помощью всех антенн, используемых одним или более активными терминалами. Тогда канал с МВхМВых формируется с помощью N_T передающих антенн из всех активных терминалов и N_R принимающих антенн пункта доступа. Число пространственных подканалов ограничено числом передающих антенн, которое обычно ограничено числом принимающих антенн в пункте доступа (т.е. N_S ≤ min {N_T, N_R}).

Фиг.2 представляет блок-схему варианта осуществления пункта 104 доступа и двух терминалов. В прямой линии связи в пункте 104 доступа различные типы данных трафика, такие как данные, заданные пользователем из источника 208 данных, сигнальные данные и т.д., подаются в процессор 210 данных передачи (TX, ПЕРЕД). Затем процессор 210 форматирует и кодирует данные трафика на основании одной или более схем кодирования, чтобы предоставить закодированные данные. Затем закодированные данные перемежают и дополнительно модулируют (т.е. отображают в символы) на основании одной или более схем модуляции, чтобы предоставить символы модуляции (т.е. модулированные данные). Скорость данных, кодирование, перемежение и отображение в символы могут быть определены с помощью управляющих сигналов, предоставленных с помощью контроллера 230 и планировщика 234. Обработка с помощью процессора 210 данных ПЕРЕД описана более подробно ниже.

Процессор 220 передачи затем принимает и обрабатывает символы модуляции и пилот-данные, чтобы предоставить символы передачи. Пилот-данные обычно являются известными данными, обработанными, вообще говоря, известным способом. В конкретном варианте осуществления обработка с помощью процессора 220 передачи включает в себя (1) обработку символов модуляции на основании одного или более режимов передачи, выбранных для использования для передачи данных, в терминалы, чтобы предоставить символы передачи, и (2) обработку с помощью ОЧУ символов передачи, чтобы предоставить символы передачи. Обработка с помощью процессора 220 передачи описана более подробно ниже.

Процессор 220 передачи подает N_T потоков символов передачи в N_T передатчиков (TMTR, ПЕРЕДАТ) 222а-222t, причем для передачи данных используется один передатчик для каждой антенны. Каждый передатчик 222 преобразует свой поток символов передачи в один или более аналоговых сигналов и дополнительно обрабатывает (например, усиливает, фильтрует и преобразует с повышением частоты) аналоговые сигналы, чтобы сгенерировать соответствующий модулированный сигнал прямой линии связи, подходящий для передачи через беспроводной канал связи. Каждый модулированный сигнал прямой линии связи затем передается через соответствующую антенну 224 в терминалы.

В каждом терминале 106 модулированные сигналы прямой линии связи из множества передающих антенн пункта доступа принимаются с помощью одной или множества антенн 252, имеющихся в терминале. Принятый сигнал из каждой антенны 252 подается в соответствующий приемник (RCVR, ПРИЕМН) 254. Каждый приемник 254 обрабатывает (например, фильтрует, усиливает и преобразует с понижением частоты) свой принятый сигнал и дополнительно преобразует в цифровой вид обработанный сигнал, чтобы предоставить соответствующий поток выборок.

Затем процессор 260 приема принимает и обрабатывает потоки выборок из всех приемников 254, чтобы предоставить восстановленные символы (т.е. демодулированные данные). В конкретном варианте осуществления обработка с помощью процессора 260 приема включает в себя (1) обработку с помощью ОЧУ принятых символов передачи, чтобы предоставить принятые символы, и (2) обработку принятых символов на основании выбранного режима (режимов) передачи, чтобы получить восстановленные символы. Восстановленные символы являются оценками символов модуляции, переданных пунктом доступа. Обработка с помощью процессора 260 приема описана более подробно ниже.

Процессор 262 приема (ПРИЕМ) данных выполняет операции обратного отображения символов, удаления перемежения и декодирует восстановленные символы, чтобы получить данные, заданные пользователем, и сигнальную информацию, переданные по прямой линии связи для терминала. Обработка с помощью процессора 260 приема и процессора 262 данных ПРИЕМ является дополняющей к обработке, выполняемой с помощью процессора 220 передачи и процессора 210 данных ПЕРЕД, соответственно, в пункте доступа.

В обратной линии связи в терминале 106 различные типы данных трафика, такие как данные, заданные пользователем, из источника 276 данных, сигнальная информация и т.д., подаются в процессор 278 данных ПЕРЕД данных. Процессор 278 кодирует разные типы данных трафика в соответствии с их соответствующими схемами кодирования, чтобы предоставить закодированные данные, и дополнительно перемежает закодированные данные. Затем модулятор 280 отображает символы перемежеванных данных, чтобы предоставить модулированные данные, которые подаются в один или более передатчиков 254. ОЧУ может использоваться или может не использоваться для передачи данных обратной линии связи в зависимости от конструкции системы. Каждый передатчик 254 обрабатывает принятый модулированный сигнал, чтобы сгенерировать соответствующий модулированный сигнал обратной линии связи, который затем передается через связанную антенну 252 в пункт доступа.

В пункте 104 доступа модулированные сигналы обратной линии связи из одного или более терминалов принимаются с помощью антенн 224. Принятый сигнал из каждой антенны 224 подается в приемник 222, который обрабатывает принятый сигнал и преобразует его в цифровой вид, чтобы предоставить соответствующий поток выборок. Затем потоки выборок из всех приемников 222 обрабатываются с помощью демодулятора 240 и дополнительно декодируются (если необходимо) с помощью процессора 242 данных ПРИЕМ, чтобы восстановить данные, переданные терминалами.

Контроллеры 230 и 270 управляют операцией в пункте доступа и терминале соответственно. Памяти 232 и 272 обеспечивают запоминание программных кодов и данных, используемых контроллерами 230 и 270 соответственно. Планировщик 234 планирует передачу данных по прямой линии связи (и, возможно, обратной линии связи) для терминалов.

Для ясности разные схемы разнесения передачи конкретно описаны ниже для передачи прямой линии связи. Эти схемы также могут быть использованы для передачи обратной линии связи, и это находится в рамках объема изобретения. Также для ясности в следующем описании индекс “i” используется в качестве индекса для приемных антенн, индекс “j” используется в качестве индекса для передающих антенн, а индекс “k” используется в качестве индекса для поддиапазонов в системе с ОЧУ с МВхМВых.

Блок передатчика

Фиг.3 представляет блок-схему блока 300 передатчика, который является вариантом осуществления части передатчика пункта 104 доступа. Блок 300 передатчика включает в себя (1) процессор 210а данных ПЕРЕД, который принимает и обрабатывает данные трафика и пилот-данные, чтобы предоставить символы модуляции, и (2) процессор 220а передачи, который дополнительно обрабатывает символы модуляции, чтобы предоставить N_T потоков символов передачи для N_T передающих антенн. Процессор 210а данных ПЕРЕД и процессор 220а передачи являются одним вариантом осуществления процессора 210а данных ПЕРЕД и процессора 220а передачи, соответственно, на фиг.2.

В конкретном варианте осуществления, изображенном на фиг.3, процессор 210а данных ПЕРЕД включает в себя кодер 312, перемежитель 314 канала и элемент 316 отображения символов. Кодер 312 принимает и кодирует данные трафика (т.е. информационные биты) на основании одной или более схем кодирования, чтобы предоставить закодированные биты. Кодирование увеличивает надежность передачи данных.

В варианте осуществления данные, заданные пользователем, для каждого терминала и данные для каждого служебного канала могут рассматриваться как отдельные потоки данных. Служебные каналы могут включать в себя широковещательные, пейджинговые и другие общие каналы, предназначенные для приема всеми антеннами. Множество потоков данных также может быть послано в данный терминал. Каждый поток данных может быть закодирован независимо на основании конкретной схемы кодирования, выбранной для этого потока данных. Следовательно, некоторое число независимо закодированных потоков данных может быть обеспечено с помощью кодера 312 для разных служебных каналов и терминалов.

Конкретная схема кодирования, используемая для каждого потока данных, определяется с помощью управляющего сигнала кодирования из контроллера 230. Схема кодирования для каждого терминала может быть выбрана, например, на основании информации обратной связи, принятой из терминала. Каждая схема кодирования может включать в себя любую комбинацию кодов прямого нахождения ошибок (FED, ПНО) (например, код контроля циклическим избыточным кодом (CRC, КЦИК) и кодов прямого исправления ошибок (FEC, ПИО) (например, сверточный код, турбокод, блочный код и т.д.). Схема кодирования также может обозначать полное отсутствие кодирования. Для каждого потока данных также могут быть использованы двоичные коды или коды, основанные на решетках. Кроме того, со сверточными и турбокодами может быть использовано прокалывание, чтобы регулировать скорость кода. Более конкретно, прокалывание может быть использовано, чтобы увеличить скорость кода выше базовой скорости кода.

В конкретном варианте осуществления данные для каждого потока данных сначала разделяют на кадры (или пакеты). Для каждого кадра данные могут быть использованы таким образом, чтобы сгенерировать множество битов КЦИК для кадра, которые затем присоединяют к данным. Затем данные и биты КЦИК для каждого кадра кодируют либо с помощью сверточного кода, либо с помощью турбокода, чтобы сгенерировать закодированные данные для кадра.

Перемежитель 314 канала принимает и перемежает закодированные биты на основании одной или более схем перемежения. В этом случае каждый независимо закодированный поток данных мог бы быть перемежеван отдельно. Перемежение обеспечивает разнесение во времени для закодированных битов, позволяет каждому потоку данных быть переданным на основании среднего SNR (ОСШ (отношение сигнал/шум)) поддиапазонов и пространственных подканалов, использованных для потока данных, борется против затухания и дополнительно удаляет корреляцию между закодированными битами, использованными, чтобы сформировать каждый символ модуляции.

С ОЧУ перемежитель канала может быть предназначен для того, чтобы распределять закодированные данные для каждого потока данных через множество поддиапазонов одного символа ОЧУ или, возможно, через множество символов ОЧУ. Задачей перемежителя канала является рандомизировать закодированные данные таким образом, чтобы уменьшилась вероятность искажения последовательных закодированных битов каналом связи. Когда интервал перемежения для данного потока данных охватывает один символ ОЧУ, закодированные биты для потока данных произвольно распределяются по поддиапазонам, использованным для потока данных, чтобы использовать разнесение частоты. Когда интервал перемежения охватывает множество символов ОЧУ, закодированные биты произвольно распределяются по поддиапазонам, несущим данные интервалу перемежения с множеством символов, чтобы использовать как разнесение частоты, так и разнесение во времени. Для беспроводной локальной сети (WLAN, БЛС) разнесение во времени, реализованное с помощью перемежения через множество символов ОЧУ, может быть незначительным, если минимальное ожидаемое когерентное время когеренции канала связи во много раз больше, чем интервал перемежения.

Элемент 316 отображения символов принимает и отображает перемежеванные данные в соответствии с одной или более схемами модуляции, чтобы предоставить символы модуляции. Для каждого потока данных может быть использована конкретная схема модуляции. Отображение символов для каждого потока данных может быть выполнено с помощью группировки множеств q_m закодированных и перемежеванных битов, чтобы сформировать символы данных (каждый из которых может быть недвоичной величиной), и отображения каждого символа данных в точку в совокупность сигналов, соответствующую схеме модуляции, выбранной для использования для этого потока данных. Выбранная схема модуляции может быть QPSK (КФМ (квадратурная фазовая манипуляция)), M-PSK (М-ФМ (многоуровневая фазовая манипуляция)), M-QAM (М-КАМ (многоуровневая квадратурная амплитудная манипуляция)) или некоторой другой схемой модуляции. Каждая точка отображенного сигнала является комплексной величиной и соответствует символу модуляции размерности M_m, где M_m соответствует конкретной схеме модуляции, выбранной для потока данных m, и M_m = . Элемент 316 отображения символов предоставляет поток символов модуляции для каждого потока данных. Потоки символов модуляции для всех потоков данных совместно изображены как поток символов модуляции s(n) на фиг.3.

Таблица 1 перечисляет различные схемы кодирования и модуляции, которые могут быть использованы, чтобы достичь диапазона спектральных эффективностей (или скоростей бита) с использованием сверточного кода или турбокода. Каждая скорость бита (в единице бит/сек/Герц или бит/с/Гц) может быть достигнута с использованием конкретной комбинации скорости кода и схемы модуляции. Например, скорость бита, равная одной второй, может быть достигнута с использованием скорости кода, равной 1/2, и модуляции BPSK (ДФМ (дифференциальная фазовая манипуляция)), скорость бита, равная единице, может быть достигнута с использованием скорости кода, равной 1/2, и модуляции КФМ, и т.д.

В таблице 1 ДФМ, КФМ, 16-КАМ и 64-КАМ используются для перечисленных скоростей бита. Другие схемы модуляции, такие как ДФМ, 8-ФМ, 32 КАМ, 128-КАМ и т.д., также могут быть использованы и находятся в рамках объема изобретения. ДФМ (двоичная фазовая манипуляция) может быть использована, когда трудно отслеживать канал связи, так как указатель когерентности не требуется в приемнике, чтобы демодулировать модулированный сигнал ДФМ. Для ДФМ модуляция может быть выполнена на основе поддиапазона, и схема модуляции, используемая для каждого поддиапазона, может быть выбрана независимо.

    Таблица 1 Сверточный код   Турбокод Эффективность (бит/с/Гц) Скорость кода Модуляция   Эффективность (бит/с/Гц) Скорость кода Модуляция 0,5 1/2 ДФМ   0,5 1/2 ДФМ 1,0 1/2 КФМ   1,0 1/2 КФМ 1,5 3/4 КФМ   1,5 3/4 КФМ 2,0 1/2 16-КАМ   2,0 1/2 16-КАМ 2,67 2/3 16-КАМ   2,5 5/8 16-КАМ 3,0 3/4 16-КАМ   3,0 3/4 16-КАМ 3,5 7/8 16-КАМ   3,5 7/12 64-КАМ 4,0 2/3 64-КАМ   4,0 2/3 64-КАМ 4,5 3/4 64-КАМ   4,5 3/4 64-КАМ 5,0 5/6 64-КАМ   5,0 5/6 64-КАМ

Также могут быть использованы другие комбинации скоростей кода и схем модуляции, чтобы достичь различных скоростей бита, и это также находится в рамках объема изобретения.

В конкретном варианте осуществления, изображенном на фиг.3, процессор 220а передачи включает в себя процессор 320 разнесения ПЕРЕД и N_T модуляторов ОЧУ. Каждый модулятор ОЧУ включает в себя блок 330 обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT, ОБПФ) и генератор 332 циклического префикса. Процессор 320 разнесения ПЕРЕД принимает и обрабатывает символы модуляции из процессора 210а данных ПЕРЕД в соответствии с одним или более выбранными режимами передачи, чтобы предоставить символы передачи.

В варианте осуществления процессор 320 разнесения ПЕРЕД дополнительно принимает и мультиплексирует пилот-символы (т.е. пилот-данные) с символами передачи с использованием частотного уплотнения (ЧУ) в подмножестве имеющихся поддиапазонов. Примерная реализация схемы передачи пилот-сигнала ЧУ изображена в таблице 2. В этой реализации имеются 64 поддиапазона для системы с ОЧУ с МВхМВых, индексы поддиапазонов ±7 и ±21 используются для передачи пилот-сигнала. В альтернативных вариантах осуществления пилот-символы могут быть мультиплексированы с символами передачи, например, с использованием временного мультиплексирования (ВМ), кодового уплотнения (КУ) и любой комбинации ЧУ, ВМ и КУ.

Процессор 320 разнесения ПЕРЕД подает один поток символов передачи в каждый модулятор ОЧУ. Обработка с помощью процессора 320 разнесения ПЕРЕД описана более подробно ниже.

Каждый модулятор ОЧУ принимает соответствующий поток x_j(n) символов передачи x_j(n). В каждом модуляторе ОЧУ блок 330 ОБПФ группирует каждое множество из N_F символов передачи в поток x_j(n), чтобы сформировать соответствующий вектор символов, и преобразует вектор символов в его представление во временной области (которое упоминается как символ ОЧУ) с использованием обратного быстрого преобразования Фурье.

Для каждого символа ОЧУ генератор 332 циклического префикса повторяет часть символа ОЧУ, чтобы сформировать соответствующий символ передачи. Циклический префикс гарантирует, что символ передачи сохраняет свое свойство ортогональности при наличии распространения многомаршрутной задержки, таким образом улучшая эффективность против вредных эффектов, таких как дисперсия канала, вызванных частотным избирательным замиранием. Фиксированный или регулируемый циклический префикс может быть использован для каждого символа ОЧУ. В качестве конкретного примера регулируемого циклического префикса система может иметь полосу частот, равную 20 МГц, период элементарной посылки, равный 50 нсек, и 64 поддиапазона. Для этой системы каждый символ ОЧУ имел бы длительность, равную 3,2 мксек (или 64×50 нсек). Циклический префикс для каждого символа ОЧУ может иметь минимальную длительность, равную 4 элементарным посылкам (200 нсек), и максимальную длительность, равную 16 элементарным посылкам (800 нсек), с приращением, равным 4 элементарным посылкам (200 нсек). Каждый символ передачи тогда имел бы длительность, находящуюся в диапазоне от 3,4 мксек до 4,0 мксек, для циклического префикса от 200 нсек до 800 нсек соответственно.

Генератор 332 циклического префикса в каждом модуляторе ОЧУ подает поток символов передачи в связанный передатчик 222. Каждый передатчик 222 принимает и обрабатывает соответствующий поток символов передачи, чтобы сгенерировать модулированный сигнал прямой линии связи, который затем передается из связанной антенны 224.

Кодирование и модуляция для системы с ОЧУ с МВхМВых описаны более подробно в следующих заявках на патент США:

заявка на патент США, серийный № 09/993087, озаглавленная “Система связи множественного доступа с множеством входов, множеством выходов (МВхМВых)”, зарегистрированная 6 ноября 2001 г.;

заявка на патент США, серийный № 09/854235, озаглавленная “Способ и устройство, предназначенные для обработки данных в системе связи с множеством входов, множеством выходов (МВхМВых), с использованием информации о состоянии канала”, зарегистрированная 11 мая 2001 г.;

заявки на патент США, серийные №№ 09/826481 и 09/956449, обе озаглавленные “Способ и устройство, предназначенные для использования информации о состоянии канала в беспроводной системе связи”, соответственно зарегистрированные 23 марта 2001 г. и 18 сентября 2001 г.;

заявка на патент США, серийный № 09/776075, озаглавленная “Схема кодирования для беспроводной системы связи”, зарегистрированная 1 февраля 2001 г.; и

заявка на патент США, серийный № 09/532492, озаглавленная “Система связи высокой эффективности, высокой производительности, использующая модуляцию с множеством несущих”, зарегистрированная 30 марта 2000 г.

Права на все эти заявки на патент переданы владельцу настоящей заявки, и эти заявки на патент включены в настоящее описание в качестве ссылки.

Система с ОЧУ с МВхМВых может быть сконструирована таким образом, чтобы поддерживать несколько режимов работы для передачи данных. Эти режимы передачи включают в себя режимы передачи с разнесением, режимы передачи с пространственным мультиплексированием и режимы передачи с управлением лучом.

Режимы пространственного мультиплексирования и управления лучом могут быть использованы, чтобы достичь более высоких скоростей бита при определенных благоприятных состояниях канала. Эти режимы передачи описаны более подробно в заявке на патент США, серийный № 10/085456, озаглавленной “Системы с множеством входов, множеством выходов (МВхМВых) с множеством режимов передачи”, зарегистрированной 26 февраля 2002 г., права на которую переданы владельцу настоящей заявки, и включенной в настоящее описание в качестве ссылки.

Режимы передачи с разнесением могут быть использованы для того, чтобы достичь более высокой надежности для определенных передач данных. Например, режимы передачи с разнесением могут быть использованы для служебных каналов в прямой линии связи, таких как широковещательные, пейджинговые и другие общие каналы. Режимы передачи с разнесением также могут быть использованы для передачи данных (1) всякий раз, когда передатчик не имеет адекватной информации о состоянии канала (CSI, ИСК) для канала связи, (2) когда состояния канала являются достаточно плохими (например, при определенных состояниях мобильности) и не могут поддерживать более спектрально эффективные режимы передачи и (3) для других ситуаций. Когда режимы передачи с разнесением используются для передачи данных прямой линии связи в терминалы, можно управлять скоростью и/или мощностью для каждого терминала, чтобы улучшить эффективность. Могут поддерживаться несколько режимов передачи с разнесением, и они описаны более подробно ниже.

Режимы передачи с разнесением пытаются достичь разнесения передачи с помощью установления ортогональности между множеством сигналов, передаваемых из множества передающих антенн. Ортогональность между передаваемыми сигналами может быть получена по частоте, во времени, в пространстве или любой их комбинации. Разнесение передачи может быть установлено посредством любого способа или комбинации следующих способов обработки:

- Разнесение по частоте (или поддиапазонам). Собственная ортогональность между поддиапазонами, обеспеченная с помощью ОЧУ, используется, чтобы обеспечить разнесение против частотного избирательного замирания.

- Разнесение передачи с использованием ортогональных функций. Функции Уолша или некоторые другие функции применяются к символам ОЧУ, передаваемым из множества передающих антенн, чтобы установить ортогональность между передаваемыми сигналами. Эта схема также упоминается в настоящем описании как схема “разнесения Уолша”.

- Пространственно-временное разнесение передачи (ПВРП). Пространственную ортогональность устанавливают между пáрами передающих антенн, в то же время сохраняя потенциал для более высокой спектральной эффективности, предложенной способами МВхМВых.

В целом схема разнесения по частоте может быть использована, чтобы побороть частотное избирательное замирание, и работает в частотных и пространственных измерениях. Схема разнесения Уолша и схема ПВРП работают во временных и пространственных измерениях.

Для ясности способы обработки, перечисленные выше, и определенные их комбинации будут описаны для примерной системы с ОЧУ с МВхМВых. В этой системе каждый пункт доступа оснащен четырьмя антеннами, чтобы передавать и принимать данные, а каждый терминал может быть оснащен одной или множеством антенн.

Разнесение по частоте

Фиг.4 представляет блок-схему варианта осуществления процессора 320а разнесения ПЕРЕД, который может быть использован, чтобы реализовать схему разнесения по частоте. Для ОЧУ поддиапазоны являются ортогональными друг другу по своей сути. Разнесение по частоте может быть установлено с помощью передачи одинаковых символов модуляции в множестве поддиапазонов.

Как изображено на фиг.4, символы s(n) модуляции из процессора 210 данных ПЕРЕД подаются в блок 410 повторения символов. Блок 410 повторяет каждый символ модуляции на основании (например, двойного или квадратичного) разнесения, обеспечиваемого для символа модуляции. Затем демультиплексор 412 принимает повторенные символы и пилот-символы и демультиплексирует эти символы в N_T потоков символов передачи. Символы модуляции для каждого потока данных могут быть переданы в соответствующих группах одного или более поддиапазонов, назначенных этому потоку данных. Некоторые из имеющихся поддиапазонов могут быть зарезервированы для передачи пилот-сигнала (например, с использованием ЧУ). В качестве альтернативы, пилот-символы могут быть переданы вместе с символами модуляции с использованием ВМ или КУ.

Обычно желательно передавать повторенные символы в поддиапазонах, которые разделены между собой, по меньшей мере, с помощью когерентной полосы частот канала связи. Кроме того, символы модуляции могут быть повторены через несколько поддиапазонов. Больший коэффициент повторения соответствует большей избыточности и увеличивает вероятность правильного приема в приемнике за счет уменьшенной эффективности.

Для ясности конкретный вариант реализации схемы разнесения по частоте описан ниже для конкретной системы с ОЧУ с МВхМВых, которая имеет некоторые из характеристик, определенных стандартом 802.11а IEEE. Спецификации для этого стандарта IEEE описаны в документе, озаглавленном “Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: High-speed Physical Layer in the 5 GHz Band”, сентябрь 1999 г., который является общедоступным и включен в настоящее описание в качестве ссылки. Эта система имеет структуру формы сигнала ОЧУ с 64 поддиапазонами. Из этих 64 поддиапазонов 48 поддиапазонов (с индексами ±{1, …, 6, 8, …, 20, 22, …, 26}) используются для данных, 4 поддиапазона (с индексами ±{7, 21}) используются для пилот-сигнала, поддиапазон постоянного тока (с индексом 0) не используется, а остальные поддиапазоны также не используются и служат в качестве защитных поддиапазонов.

Таблица 2 изображает конкретный вариант реализации для двойного и квадратичного разнесения по частоте для системы, описанной выше. Для двойного разнесения по частоте каждый символ модуляции передается через два поддиапазона, которые разделены либо 26, либо 27 поддиапазонами. Для квадратичного разнесения по частоте каждый символ модуляции передается через четыре поддиапазона, которые разделены либо 13, либо 14 поддиапазонами. Другие схемы разнесения по частоте также могут быть использованы и находятся в рамках объема изобретения.

    Таблица 2 Индексы поддиапазона Двойное разнесение Квадратичное разнесение   Индексы поддиапазона Двойное разнесение Квадратичное разнесение -26 1 1   1 1 1 -25 2 2   2 2 2 -24 3 3   3 3 3 -23 4 4   4 4 4 -22 5 5   5 5 5 -21 пилот-сигнал пилот-сигнал   6 6 6 -20 6 6   7 пилот-сигнал пилот-сигнал -19 7 7   8 7 7 -18 8 8   9 8 8 -17 9 9   10 9 9 -16 10 10   11 10 10 -15 11 11   12 11 11 -14 12 12   13 12 12 -13 13 1   14 13 1 -12 14 2   15 14 2 -11 15 3   16 15 3 -10 16 4   17 16 4 -9 17 5   18 17 5 -8 18 6   19 18 6 -7 пилот-сигнал пилот-сигнал   20 19 7 -6 19 7   21 пилот-сигнал пилот-сигнал -5 20 8   22 21 8 -4 21 9   23 22 9 -3 22 10   24 23 10 -2 23 11   25 24 11 -1 24 12   26 25 12 0 DC DC   - - -

Схема разнесения по частоте может быть использована передатчиком (например, терминалом), не оснащенным множеством передающих антенн. В этом случае один поток символов передачи выдается процессором 310а разнесения ПЕРЕД. Каждый символ модуляции в s(n) может быть повторен и передан в множестве поддиапазонов. Для терминала с одной антенной разнесение по частоте может быть использовано, чтобы обеспечить надежное функционирование при наличии частотного избирательного замирания.

Схема разнесения по частоте также может быть использована, когда имеется множество передающих антенн. Это может быть выполнено с помощью передачи одного и того же символа модуляции из всех передающих антенн в разных поддиапазонах или группах поддиапазонов. Например, в устройстве с четырьмя передающими антеннами каждый четвертый поддиапазон может быть назначен одной из передающих антенн. Тогда каждая передающая антенна была бы связана с разной группой из N_F/4 поддиапазонов. Для квадратичного разнесения по частоте каждый символ модуляции тогда передавался бы в множестве из четырех поддиапазонов, один в каждой из групп четырех поддиапазонов, причем каждая группа связана с конкретной передающей антенной. Четыре поддиапазона в множестве также могут быть выбраны таким образом, чтобы они были как можно дальше разделены между собой. Для двойного разнесения по частоте каждый символ модуляции может быть передан в множестве из двух поддиапазонов, один в каждой из групп из двух поддиапазонов. Другие варианты реализации для разнесения по частоте с множеством передающих антенн также могут предполагаться, и это находится в рамках объема изобретения. Схема разнесения по частоте также может быть использована в комбинации с одной или более другими схемами разнесения по частоте, как описано ниже.

Разнесение передачи Уолша

Фиг.5 представляет блок-схему варианта осуществления процессора 320b разнесения ПЕРЕД, который может быть использован, чтобы реализовать схему разнесения Уолша. Для этой схемы разнесения используются ортогональные функции (или коды), чтобы установить ортогональность во времени, которая, в свою очередь, может быть использована, чтобы установить полное разнесение передачи через все передающие антенны. Это выполняется с помощью повторения одних и тех же символов модуляции через передающие антенны и расширения во времени этих символов с помощью разных ортогональных функций для каждой передающей антенны, как описано ниже. Обычно могут быть использованы различные ортогональные функции, такие как функции Уолша, коды коэффициента ортогонального переменного расширения (OVSF, КОПР) и т.д. Для ясности в следующем описании используются функции Уолша.

В варианте осуществления, изображенном на фиг.5, символы s(n) модуляции из процессора 210 данных ПЕРЕД подаются в демультиплексор 510, который демультиплексирует символы в N_B подпотоков символов модуляции, причем для передачи данных используется один подпоток для каждого поддиапазона (т.е. каждый поддиапазон, несущий данные). Каждый подпоток s_k(n) символов модуляции подается в соответствующий процессор 520 поддиапазона ПЕРЕД.

В каждом процессоре 520 поддиапазона ПЕРЕД символы модуляции в подпотоке s_k(n) подаются в N_T мультиплексоров 524а-524d для N_T передающих антенн (где N_T = 4 для этой примерной системы). В варианте осуществления, изображенном на фиг.5, один символ s_k модуляции подается во все четыре умножителя 524 в течение каждого периода из 4 символов, что соответствует частоте символов, равной (4Т_ОЧУ)^-1. Каждый умножитель также принимает другую функцию Уолша, имеющую четыре элементарных посылки (т.е. = {w_1j, w_2j, w_3j, w_4j}) и назначенные передающей антенне j, связанной с умножителем. Затем каждый умножитель перемножает символы s_k c функцией W_j Уолша и выдает последовательность из четырех символов передачи {(s_k·w_1j), (s_k·w_2j), (s_k·w_3j) и (s_k·w_4j)}, которые должны быть переданы через четыре последовательных периода символов ОЧУ в поддиапазоне k передающей антенны j. Эти четыре символа передачи имеют ту же самую величину, что и первоначальный символ s_k модуляции. Однако знак каждого символа передачи в последовательности определяется с помощью знака элементарной посылки Уолша, используемой для того, чтобы сгенерировать этот символ передачи. Следовательно, функция Уолша используется для того, чтобы расширить во времени каждый символ модуляции через четыре периода символов. Четыре умножителя 524а-524d каждого процессора 520 поддиапазона ПЕРЕД выдают четыре подпотока символов передачи в четыре буфера/мультиплексора 530а-530d соответственно.

Каждый буфер/мультиплексор 530 принимает пилот-символы и N_B подпотоков символов передачи для N_B поддиапазонов из N_B процессоров 520а-520f поддиапазонов ПЕРЕД. Затем каждый блок мультиплексирует символы передачи и пилот-символы для каждого периода символов и выдает поток символов x_j(n) передачи в соответствующий блок 330 ОБПФ. Каждый блок 330 ОБПФ принимает и обрабатывает соответствующий поток x_j(n) символов передачи способом, описанным ниже.

В варианте осуществления, изображенном на фиг.5, один символ модуляции передается из всех передающих антенн в каждом из N_B поддиапазонов, несущих данные, в течение каждых 4 периодов символов. Когда для передачи данных используются четыре передающие антенны, спектральная эффективность, достигнутая с помощью схемы разнесения Уолша, идентична спектральной эффективности, достигнутой с помощью схемы квадратурного разнесения по частоте, при которой один символ модуляции передается через четыре поддиапазона, несущих данные, в течение каждого периода символов. В схеме разнесения Уолша с четырьмя передающими антеннами длительность или длина функций Уолша равна четырем символам ОЧУ (как обозначено с помощью индекса в ). Поскольку информация в каждом символе модуляции распределена через четыре последовательных символа ОЧУ, демодуляция в приемнике выполняется на основании четырех последовательных принятых символов ОЧУ.

В альтернативном варианте осуществления увеличенная спектральная эффективность может быть достигнута с помощью передачи разных символов модуляции (вместо одного и того же символа модуляции) в каждой передающей антенне. Например, демультиплексор 510 может быть сконструирован таким образом, чтобы выдавать четыре разных символа s₁, s₂, s₃ и s₄ модуляции в умножители 524а-524d в течение каждого периода из 4 символов. Тогда каждый умножитель 524 перемножал бы разный символ модуляции с его функцией Уолша, чтобы выдать разную последовательность из четырех символов передачи. Тогда спектральная эффективность для этого варианта осуществления была бы в четыре раза выше, чем варианта осуществления, изображенного на фиг.5. В качестве другого примера демультиплексор 510 может быть сконструирован таким образом, чтобы выдавать два разных символа модуляции (например, s₁ в умножители 524а-524b и s₂ в умножители 524с-524d) в течение каждого периода из 4 символов.

Пространственно-временное разнесение передачи (ПВРП)

Пространственно-временное разнесение передачи (ПВРП) поддерживает одновременную передачу фактически двух независимых потоков символов в двух передающих антеннах, в то же время поддерживая ортогональность в приемнике. Следовательно, схема ПВПР может обеспечить более высокую спектральную эффективность по сравнению со схемой разнесения передачи Уолша, изображенной на фиг.5.

Схема ПВПР работает следующим образом. Заявитель допускает, что два символа модуляции, обозначенные как s₁ и s₂, должны быть переданы в данном поддиапазоне. Передатчик генерирует два вектора x ₁ = [ ]^Т и x ₂ = [ -]^Т. Каждый вектор включает в себя два элемента, которые должны быть переданы последовательно в двух периодах символов из соответствующей передающей антенны (т.е. вектор x ₁ передается из антенны 1, а вектор x ₂ передается из антенны 2).

Если приемник включает в себя одну принимающую антенну, тогда принятый сигнал может быть выражен в матричной форме как:

где r₁ и r₂ - два символа, принятые через два последовательных периода символов в приемнике;

h₁ и h₂ - коэффициенты усиления маршрутов из двух передающих антенн в приемную антенну для рассматриваемого поддиапазона, где коэффициенты усиления маршрутов предполагаются постоянными в течение поддиапазона и статичными в течение периода из 2 символов; и

n₁ и n₂ - шум, связанный с двумя принятыми символами r₁ и r₂.

Затем приемник может получить оценки двух переданных символов s₁ и s₂ следующим образом:

В альтернативном варианте осуществления передатчик может генерировать два вектора x ₁ = [ ]^Т и x ₂ = [- ]^Т, причем элементы этих двух векторов передаются последовательно через два периода символов из двух передающих антенн. Тогда принятый сигнал может быть выражен как:

Тогда приемник может получить оценки двух переданных символов следующим образом:

и

Когда для передачи данных используются две передающие антенны, схема ПВРВ является в два раза более спектрально эффективной по сравнению как со схемой двойного разнесения по частоте, так и со схемой разнесения Уолша с двумя передающими антеннами. Схема ПВРП эффективно передает один независимый символ модуляции на поддиапазон через две передающие антенны в каждый период символов, тогда как схема двойного разнесения по частоте передает только один символ модуляции на два поддиапазона в каждый период символов, а схема разнесения Уолша передает только один символ модуляции в каждом поддиапазоне через два периода символов. Поскольку информация в каждом символе модуляции распределена через два последовательных символа ОЧУ для схемы ПВРП, демодуляция в приемнике выполняется на основании двух последовательных принятых символов ОЧУ.

Фиг.6 представляет блок-схему варианта осуществления процессора 320с разнесения ПЕРЕД, который может быть использован, чтобы реализовать схему ПВРП. В этом варианте осуществления символы s(n) модуляции из процессора 210 данных ПЕРЕД подаются в демультиплексор 610, который демультиплексирует символы в 2N_B подпотока символов модуляции, два подпотока для каждого поддиапазона, несущего данные. Каждая пара подпотоков символов модуляции подается в соответствующий процессор 620 поддиапазона ПЕРЕД. Каждый поток символов модуляции включает в себя один символ модуляции для каждого периода из 2 символов, что соответствует частоте символов, равной (2Т_ОЧУ)^-1.

В каждом процессоре 620 поддиапазона ПЕРЕД пара потоков символов модуляции подается в пространственно-временной кодер 622. Для каждой пары символов модуляции в двух подпотоках пространственно-временной кодер 622 выдает два вектора x ₁ = [ ]^Т и x ₂ = [ -]^Т, причем каждый вектор включает в себя два символа передачи, передаваемые через два периода символов. Два символа передачи в каждом векторе имеют ту же самую величину, что и исходные символы модуляции s₁ и s₂. Однако каждый символ передачи может быть повернут по фазе относительно исходного символа модуляции. Следовательно, каждый процессор 620 поддиапазона ПЕРЕД выдает два потока символов передачи в два буфера/мультиплексора 630а и 630b соответственно.

Каждый буфер/мультиплексор 630 принимает пилот-символы и N_B подпотоков символов передачи из N_B процессоров 620а-620f поддиапазонов ПЕРЕД, мультиплексирует символы передачи и пилот-символы в течение каждого периода символа и выдает поток символов x_j(n) передачи в соответствующий блок 330 ОБПФ. Затем каждый блок 330 ОБПФ обрабатывает соответствующий поток символов передачи способом, описанным выше.

Схема ПВРП описана более подробно S.M. Alamouti в статье, озаглавленной “Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications”, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 16, No. 8, October 1998, pgs. 1451-1458, которая включена в настоящее описание в качестве ссылки. Схема ПВРП также описана более подробно в заявке на патент США, серийный № 09/737602, озаглавленной “Способ и система, предназначенные для увеличенной эффективности полосы частот в каналах с множеством входов - множеством выходов”, зарегистрированной 5 января 2001 г., права на которую переданы владельцу настощей заявке, и включенной в настоящее описание в качестве ссылки.

Схема разнесения Уолша-ПВРП

Схема Уолша-ПВРП использует комбинацию разнесения Уолша и ПВРП, описанных выше. Схема Уолша-ПВРП может быть использована в системах с более чем двумя передающими антеннами. Для схемы Уолша-ПВРП с повторяемыми символами (которая также упоминается как схема повторенного Уолша-ПВРП) два вектора x ₁ и x ₂ передачи генерируются для каждой пары символов модуляции, передаваемых в данном поддиапазоне из двух передающих антенн, как описано выше для фиг.6. Эти два вектора передачи также повторяются через множество пар передающих антенн с использованием функций Уолша, чтобы достичь ортогональности через пары передающих антенн и чтобы обеспечить дополнительное разнесение передачи.

Фиг.7 представляет блок-схему варианта осуществления процессора 320d разнесения ПЕРЕД, который может быть использован, чтобы реализовать схему повторенного Уолша-ПВРП. Символы s(n) модуляции из процессора 210 данных ПЕРЕД подаются в демультилексор 710, который демультиплексирует символы в 2N_B подпотока символов модуляции, два подпотока для каждого поддиапазона, несущего данные. Каждый подпоток символов модуляции включает в себя один символ модуляции для каждого периода из 4 символов, что соответствует частоте символов, равной (4Т_ОЧУ)^-1. Каждая пара подпотоков символов модуляции подается в соответствующий процессор 720 поддиапазона ПЕРЕД.

Пространственно-временной кодер 722 в каждом процессоре 720 поддиапазона ПЕРЕД принимает пару подпотоков символов модуляции и в течение каждого периода из 4 символов формирует пару символов { и } модуляции, причем один символ поступает из каждого из двух подпотоков. Пара символов { и } модуляции затем используется, чтобы сформировать два вектора x ₁ =[ ]^Т и x ₂ =[ -]^Т, причем каждый вектор охватывает период из 4 символов. Пространственно-временной кодер 722 подает первый вектор x ₁ в умножители 724а и 724с, а второй вектор x ₂ в умножители 724b и 724d. Каждый из умножителей 724а и 724с также принимает функцию Уолша, имеющую две элементарные посылки (т.е. = {w₁₁, w₂₁}, и назначенную в передающие антенны 1 и 2. Аналогично каждый из умножителей 724с и 724d также принимает функцию Уолша , имеющую две элементарные посылки и назначенную в передающие антенны 3 и 4. Затем каждый умножитель 724 перемножает каждый символ в своем векторе x _j с функцией Уолша, чтобы выдать два символа передачи, передаваемых через два последовательных периода символов в поддиапазоне k передающей антенны j.

В частности, умножитель 724а перемножает каждый символ в векторе x ₁ с функцией Уолша и выдает последовательность из четырех символов передачи {(s₁·w₁₁), (s₁·w₂₁), (·w₁₁) и (·w₂₁)}, которая должна быть передана через четыре последовательных периода символов. Умножитель 724b перемножает каждый символ в векторе x ₂ с фукцией Уолша и выдает последовательность из четырех символов передачи {(s₂·w₁₁), (s₂·w₂₁), (-·w₁₁) и (-·w₂₁)}. Умножитель 724с перемножает каждый символ в векторе x ₁ с фукцией Уолша и выдает последовательность из четырех символов передачи {(s₁·w₁₂), (s₁·w₂₂), (·w₁₂) и (·w₂₂)}. И умножитель 724d перемножает каждый символ в векторе x ₂ с фукцией Уолша и выдает последовательность из четырех символов передачи {(s₂·w₁₂), (s₂·w₂₂), (-·w₁₂) и (-·w₂₂)}. Следовательно, функция Уолша используется для того, чтобы расширить во времени каждый символ или элемент в векторе х через два периода символов. Четыре умножителя 724а-724d каждого процессора 720 поддиапазона ПЕРЕД выдают четыре подпотока символов передачи в четыре буфера/мультиплексора 730а-730d соответственно.

Каждый буфер/мультиплексор 730а принимает пилот-символы и N_B подпотоков символов передачи из N_B процессоров 720а-720f поддиапазонов ПЕРЕД, мультиплексирует пилот-символы и символы передачи в течение каждого периода символа и выдает поток символов x_j(n) передачи в соответствующий блок 330 ОБПФ. Дальнейшая обработка является такой же, как описано выше.

Схема повторенного Уолша-ПВРП, изображенная на фиг.7 (с четырьмя передающими антеннами), имеет такую же спектральную эффективность, что и схема ПВРП, изображенная на фиг.6, и в два раза бóльшую спектральной эффективности схемы разнесения Уолша, изображенной на фиг.5. Однако дополнительное разнесение обеспечивается с помощью этой схемы Уолша-ПВРП с помощью передачи повторенных символов чрез множество пар антенн передачи. Обработка Уолша-ПВРП обеспечивает полное разнесение передачи (на поддиапазон) для сигналов, передаваемых из всех передающих антенн.

Фиг.8 представляет блок-схему варианта осуществления процессора 320е разнесения ПЕРЕД, который может быть использован, чтобы реализовать схему Уолша-ПВРП без схемы повторяемых символов (которая также упоминается как схема неповторенного Уолша-ПВРП). Эта схема может быть использована для того, чтобы увеличить спектральную эффективность за счет меньшего разнесения по сравнению со схемой, изображенной на фиг.7. Как изображено на фиг.8, символы s(n) модуляции подаются в демультиплексор 810, который демультиплексирует символы в 4N_B подпотока символов модуляции, четыре подпотока для каждого поддиапазона, несущего данные. Каждое множество из четырех подпотоков символов модуляции подается в соответствующий процессор 820 поддиапазона ПЕРЕД.

В каждом процессоре 820 поддиапазона ПЕРЕД пространственно-временной кодер 822а принимает первую пару подпотоков символов модуляции, а пространственно-временной кодер 822b принимает вторую пару подпотоков символов модуляции. Для каждой пары символов модуляции в двух подпотоках в первой паре пространственно-временной кодер 822а выдает два вектора x ₁ = [ ]^Т и x ₂ = [ -]^Т в умножители 824а-824b соответственно. Аналогично для каждой пары символов модуляции в двух подпотоках во второй паре пространственно-временной кодер 822b выдает два вектора x ₃ = [ ]^Т и x ₄ = [ -]^Т в умножители 824c-824d соответственно.

Каждый умножитель 824а и 824b также принимает функцию Уолша, а каждый умножитель 824с и 824d также принимает функцию Уолша. Затем каждый умножитель 824 перемножает каждый символ в своем векторе x _j со своей функцией Уолша, чтобы выдать два символа передачи, передаваемых через два последовательных периода символов в поддиапазоне k передающей антенны j. Четыре умножителя 824а-824d каждого процессора 820 поддиапазона ПЕРЕД выдают четыре подпотока символов передачи в четыре буфера/мультиплексора 830а-830d соответственно.

Каждый буфер/мультиплексор 830 принимает пилот-символы и N_B подпотоков символов передачи из N_B процессоров 820а-820f поддиапазонов ПЕРЕД, мультиплексирует пилот-символы и символы передачи и передает символы в течение каждого периода символов и выдает поток символов x_j(n) передачи в соответствующий блок 330 ОБПФ. Дальнейшая обработка является такой же, как описано выше.

Схема неповторенного Уолша-ПВРП, изображенная на фиг.8 (с четырьмя передающими антеннами), имеет в два раза бóльшую спектральную эффективность по сравнению со схемой повторяемого Уолша-ПВРП, изображенной на фиг.7. Та же самая обработка может быть распространена на систему с любым числом пар передающих антенн. Вместо повторения двух векторов передачи через пары передающих антенн каждая пара передающих антенн может быть использована, чтобы передавать независимые потоки символов. Это имеет результатом бóльшую спектральную эффективность, возможно, за счет эффективности разнесения. Некоторое из этого разнесения может быть восстановлено с помощью использования кода прямого исправления ошибок (ПИО).

Схема Уолша-ПВРП также описана более подробно в вышеупомянутой заявке на патент США, серийный № 09/737602.

Разнесение по частоте-ПВРП

Схема разнесения по частоте-ПВРП использует комбинацию разнесения по частоте и ПВРП. Схема разнесения по частоте-ПВРП также может использовать разнесение антенны для системы с более чем одной парой передающих антенн. Для схемы разнесения по частоте-ПВРП каждый символ модуляции передается в множестве (например, двух) поддиапазонов и подается в множество процессоров поддиапазонов ПЕРЕД. Поддиапазоны, используемые для каждого символа модуляции, могут быть выбраны таким образом, чтобы они были разделены между собой как можно дальше (например, как изображено в таблице 1), или на основании некоторой другой схемы назначения поддиапазона. Если имеются четыре передающие антенны, тогда для каждого поддиапазона обрабатываются две пары символов модуляции с использованием ПВРП. Первая пара символов модуляции передается из первой пары антенн (например, передающих антенн 1 и 2), а вторая пара символов модуляции передается из второй пары антенн (например, передающих антенн 3 и 4).

Следовательно, каждый символ модуляции передается в множестве поддиапазонов и через множество передающих антенн. Для ясности обработка для данного символа s_a модуляции для системы с четырьмя передающими антеннами и с использованием двойного разнесения по частоте может быть выполнена следующим образом. Символ s_a модуляции сначала подается в два процессора поддиапазона ПЕРЕД (например, для поддиапазонов k и k + N_F/2). В поддиапазоне k символ s_a модуляции обрабатывается с другим символом s_b модуляции с использованием ПВРП, чтобы сформировать два вектора x ₁ = [s_a ]^Т и x ₂ = [s_b -]^Т, которые передаются из передающих антенн 1 и 2 соответственно. В поддиапазоне k + N_F/2 символ s_a модуляции обрабатывается с другим символом sc модуляции с использованием ПВРП, чтобы сформировать два вектора x ₃ = [s_a ]^Т и x ₄ = [sc -]^Т, которые передаются из передающих антенн 3 и 4 соответственно. Символ s_c модуляции может быть тем же самым, что и символ s_b модуляции или другим символом модуляции.

Для упомянутого выше варианта реализации схемы разнесения по частоте-ПВРП символ модуляции в каждом поддиапазоне имеет два порядка разнесения передачи, обеспеченные с помощью обработки ПВРП. Каждый передаваемый символ модуляции имеет четыре порядка разнесения передачи плюс некоторое разнесение по частоте, обеспеченное с помощью использования двух поддиапазонов и ПВРП. Эта схема разнесения по частоте-ПВРП имеет такую же спектральную эффективность, что и схема повторяемого Уолша-ПВРП. Однако полное время передачи для каждого символа модуляции равно двум периодам символов со схемой разнесения по частоте-ПВРП, что равно половине полного времени передачи для каждого символа модуляции со схемой Уолша-ПВРП, так как обработка Уолша не выполняется с помощью схемы разнесения по частоте-ПВРП.

В одном варианте осуществления схемы разнесения по частоте-ПВРП все поддиапазоны используются каждой парой передающих антенн для передачи данных. Для квадратичного разнесения каждый символ модуляции подается в два поддиапазона для двух пар передающих антенн, как описано выше. В другом варианте осуществления схемы разнесения по частоте-ПВРП каждой паре передающих антенн назначена другая группа поддиапазона для передачи данных. Например, в устройстве с двумя парами передающих антенн каждый другой поддиапазон может быть назначен одной паре передающих антенн. Каждая пара передающих антенн тогда была бы связана с другой группой поддиапазонов N_F/2. Для квадратурного разнесения тогда каждый символ модуляции передавался бы в двух поддиапазонах, один в каждом из двух групп поддиапазонов, причем каждая группа связана с конкретной парой передающих антенн. Два поддиапазона, использованные для каждого символа модуляции, могут быть выбраны таким образом, чтобы они были разделены между собой как можно дальше. Также могут предполагаться другие варианты реализации для разнесения по частоте-ПВРП с множеством пар передающих антенн, и это находится в рамках объема изобретения.

Как проиллюстрировано с помощью вышеописанного, разные схемы разнесения могут быть реализованы с использованием разных способов обработки, описанных в настоящей заявке. Для ясности конкретные варианты реализации разных схем разнесения описаны выше для конкретной системы. Также могут предполагаться варианты этих схем разнесения, и это находится в рамках объема изобретения.

Кроме того, также могут предполагаться другие схемы разнесения на основании других комбинаций способов обработки, описанных в настоящей заявке, и это находится в рамках объема изобретения. Например, другая схема разнесения может использовать разнесение по частоте и разнесение передачи Уолша, а еще одна схема разнесения может использовать разнесение по частоте, разнесение Уолша и ПВРП.

Режимы передачи с разнесением

Несколько режимов разнесения передачи могут быть использованы с использованием схем обработки передачи, описанных выше. Эти режимы передачи с разнесением могут включать в себя следующие режимы:

- Режим передачи с разнесением по частоте - использует только разнесение по частоте (например, двойное, квадратичное или некоторое другое целочисленное множественное разнесение по частоте).

- Режим передачи с разнесением Уолша - использует только разнесение передачи Уолша.

- Режим передачи ПВРП - использует только ПВРП.

- Режим передачи Уолша-ПВРП - использует как разнесение передачи Уолша, так и ПВРП с повторенными или неповторенными символами.

- Режим передачи с разнесением по частоте-ПВРП - использует разнесение по частоте и ПВРП.

- Режим передачи с разнесением по частоте-ПВРП - использует разнесение по частоте и разнесение передачи Уолша.

- Режим передачи с разнесением по частоте-Уолша-ПВРП - использует разнесение по частоте, разнесение передачи Уолша и ПВРП.

Режимы передачи с разнесением могут быть использованы для передачи данных между пунктами доступа и терминалами. Конкретный режим передачи для использования для данного потока данных может зависеть от различных факторов, таких как (1) тип передаваемых данных (например, либо общие для всех терминалов, либо заданные пользователем для конкретного терминала), (2) число антенн, имеющихся в передатчике и приемнике, (3) состояния канала, (4) требования передачи данных (например, требуемая частота ошибок пакетов) и т.д.

Каждый пункт доступа в системе может быть оснащен, например, четырьмя антеннами для передачи и приема данных. Каждый терминал может быть оснащен одной, двумя, четырьмя или некоторым другим числом антенн для передачи и приема данных. Для каждого типа терминала могут быть определены и использованы режимы передачи с разнесением по умолчанию. В конкретном варианте осуществления следующие режимы передачи с разнесением используются по умолчанию:

- Терминалы с одной антенной - используют режим передачи с разнесением с двойным или квадратурным разнесением.

- Терминалы с двумя антеннами - используют режим передачи ПВРП для двойного разнесения и режим передачи с разнесением по частоте-ПВРП для квадратичного разнесения.

- Терминалы с четырьмя антеннами - используют режим передачи ПВРП для двойного разнесения и режим передачи с разнесением Уолша-ПВРП для квадратичного разнесения.

В качестве режимов по умолчанию также могут быть выбраны другие режимы передачи с разнесением, и это находится в рамках объема изобретения.

Режимы передачи с разнесением также могут быть использованы для того, чтобы увеличить надежность передачи данных в служебных каналах, предназначенных для того, чтобы приниматься всеми терминалами в системе. В варианте осуществления конкретный режим передачи с разнесением используется для широковещательного канала, и этот режим известен сам по себе всем терминалам в системе (т.е. не требуется никакая передача сигналов, чтобы идентифицировать режим передачи, используемый для широковещательного канала). Таким образом, терминалы могут обрабатывать и восстанавливать данные, переданные в широковещательном канале. Режимы передачи, используемые для других служебных каналов, могут быть фиксированными или выбираемыми динамически. В одной схеме динамического выбора система определяет, какой режим передачи является самым надежным (и спектрально эффективным) для использования для каждого из остальных служебных каналов, на основании смеси используемых терминалов. Режимы передачи, выбранные для использования для этих служебных каналов, и другая информация конфигурации может быть передана в виде сигналов в терминалы, например, через широковещательный канал.

С ОЧУ поддиапазоны могут рассматриваться как отдельные каналы, и для поддиапазонов могут быть использованы одни и те же или разные режимы передачи с разнесением. Например, один режим передачи с разнесением может быть использован для всех поддиапазонов, несущих данные, или отдельный режим передачи с разнесением может быть выбран для каждого поддиапазона, несущего данные. Кроме того, для данного поддиапазона может быть возможным использовать разные режимы передачи с разнесением для разных множеств передающих антенн. Обычно каждый поток данных (либо для служебного канала, либо конкретного устройства приемника) может быть закодирован и модулирован на основании схем кодирования и модуляции, выбранных для этого потока данных, чтобы предоставить символы модуляции. Затем символы модуляции дополнительно обрабатывают на основании режима передачи с разнесением, выбранного для этого потока данных, чтобы предоставить символы передачи. Символы передачи дополнительно обрабатывают в группе одного или более поддиапазонов из множества из одной или более передающих антенн, предназначенных для использования для этого потока данных.

Блок приемника

Фиг.9 представляет блок-схему блока 900 приемника, который является вариантом осуществления части приемника терминала 106 с множеством антенн. Модулированные сигналы прямой линии связи из пункта 104 доступа принимаются с помощью антенн 252а-252r, и принятые сигналы из каждой антенны подаются в соответствующий приемник 254. Каждый приемник 254 обрабатывает (например, обрабатывает, преобразует в цифровой вид и демодулирует данные) принятый сигнал, чтобы выдать поток принятых символов передачи, который затем подается в соответствующий демодулятор ОЧУ в процессоре 260а приемника.

Каждый демодулятор ОЧУ включает в себя блок 912 удаления циклического префикса и блок 914 быстрого преобразования Фурье. Блок 912 удаляет циклический префикс, который был присоединен в каждом символе передачи, чтобы обеспечить соответствующий принятый символ ОЧУ. Удаление циклического префикса может быть выполнено с помощью определения множества N_A выборок, соответствующих каждому принятому символу передачи, и выбора подмножества этих N_A выборок в качестве множества N_F выборок для принятого символа ОЧУ. Затем блок 914 БПФ преобразует каждый принятый символ ОЧУ (или каждое множество N_F выборок) с использованием быстрого преобразования Фурье, чтобы предоставить вектор из N_F принятых символов для N_F поддиапазонов. Блоки 914а-914r подают потоки N_R принятых символов, r₁(n)-(n), в процессор 920 разнесения ПРИЕМ.

Процессор 920 разнесения ПРИЕМ выполняет обработку разнесения относительно потоков N_R принятых символов, чтобы предоставить восстановленные символы ŝ(n), которые являются оценками символов модуляции s(n), посланных передатчиком. Обработка, выполняемая процессором 920 разнесения ПРИЕМ, зависит от режима передачи, используемого для каждого восстанавливаемого потока данных, как указано сигналом управления режимом передачи. Процессор 920 разнесения ПРИЕМ описан более подробно ниже.

Процессор 920 разнесения ПРИЕМ подает восстановленные символы ŝ(n) для всех восстанавливаемых потоков данных в процессор 262а данных ПРИЕМ, который является вариантом осуществления процессора 262 данных ПРИЕМ на фиг.2. В процессоре 262а элемент 942 обратного отображения демодулирует восстановленные символы для каждого потока данных в соответствии со схемой демодуляции, которая является дополнительной к схеме модуляции, использованной для потока данных. Затем устройство 944 удаления перемежения удаляет перемежение демодулированных данных, способом, дополнительным к перемежению, выполненному в передатчике для потока данных, и данные с удаленным перемежением дополнительно декодируются с помощью декодера 946 способом, дополнительным к кодированию, выполненному в передатчике. Например, турбодекодер или декодер Витерби могут быть использованы для декодера 946, если в приемнике выполнено турбо- или сверточное кодирование соответственно. Декодированные данные из декодера 946 представляют оценку восстанавливаемых переданных данных. Декодер также может предоставить статус каждого принятого пакета (например, указание, был ли он принят правильно или с ошибками).

В варианте осуществления, изображенном на фиг.9, устройство 950 оценки канала оценивает различные характеристики канала, такие как отклик канала и изменение шума (например, на основании восстановленных пилот-символов), и подает эти оценки в контроллер 270. Контроллер 270 может быть сконструирован таким образом, чтобы выполнять различные функции, связанные с обработкой разнесения в приемнике. Например, контроллер 270 может определять режим передачи с разнесением, используемый для каждого восстанавливаемого потока данных, и дополнительно может управлять работой процессора 920 разнесения ПРИЕМ.

Фиг.10 представляет блок-схему варианта осуществления процессора 920х разнесения ПРИЕМ, который может быть использован для устройства приемника с множеством антенн. В этом варианте осуществления N_R потоков принятых символов для N_R принимающих антенн подаются в N_R процессоров 1020а-1020r антенн ПРИЕМ. Каждый процессор 1020 антенны ПРИЕМ обрабатывает соответствующий принятый поток r_i(n) символов для связанной принимающей антенны и выдает соответствующий поток ŝ_i(n) восстановленных символов. В альтернативном варианте осуществления один или более процессоров 1020 антенн ПРИЕМ разделены во времени и используются таким образом, чтобы обрабатывать все N_R потоков принятых символов.

Затем устройство 1030 объединения принимает и объединяет N_R потоков восстановленных символов из N_R процессоров 1020а-1020r антенн ПРИЕМ, чтобы предоставить один поток ŝ(n) восстановленных символов. Объединение может быть выполнено на посимвольной основе. В варианте осуществления для данного поддиапазона k N_R восстановленных символов из N_R принимающих антенн в течение каждого периода символов (который обозначен как {ŝ_ki} для i = (1, 2, …, N_R) сначала масштабируют с помощью N_R весовых коэффициентов, назначенных N_R принимающим антеннам. Затем N_R масштабированных символов суммируют, чтобы предоставить восстановленный символ ŝ_k для поддиапазона k. Весовые коэффициенты могут быть выбраны таким образом, чтобы достичь объединения с максимальным отношением, и могут быть определены на основании качества сигнала (например, ОСШ), связанного с принимающими антеннами. Масштабирование с помощью весовых коэффициентов также может быть выполнено посредством петли автоматического управления усилением (AGC, АУУ) для каждой принимающей антенны, как известно в данной области техники.

Для устройства приемника с одной антенной имеется только один поток принятых символов. В этом случае требуется только один процессор 1020 антенны ПРИЕМ. Конструкция для процессора 1020 антенны ПРИЕМ описана более подробно ниже.

Поток ŝ(n) восстановленных символов, выданный устройством 1030 объединения, может включать в себя восстановленные символы для всех потоков данных, переданных передатчиком. В качестве альтернативы поток ŝ(n) может включать в себя только восстановленные символы для одного или более потоков данных, восстанавливаемых с помощью устройства приемника.

Фиг.11 представляет блок-схему процессора 1020х антенны ПРИЕМ, который может быть использован для того, чтобы выполнять обработку приема для схемы разнесения Уолша, изображенной на фиг.5. Процессор 1020х антенны ПРИЕМ обрабатывает поток r_i(n) принятых символов для одной принимающей антенны и может быть использован для каждого из процессоров 1020а-1020r антенн ПРИЕМ фиг.10.

В варианте осуществления, изображенном на фиг.11, поток ri(n) принятых символов подается в демультиплексор 1110, который демультиплексирует принятые символы в ri(n) в N_B подпотоков принятых символов (которые обозначены как r₁-, где индекс i пропущен для простоты), один подпоток для каждого поддиапазона, несущего данные. Затем каждый подпоток r_k восстановленных символов подается в соответствующий процессор 1120 поддиапазона ПРИЕМ.

Каждый процессор 1120 поддиапазона ПРИЕМ включает в себя несколько маршрутов обработки приема, один маршрут для каждой передающей антенны, используемой для передачи данных (на фиг.11 изображены четыре маршрута обработки передачи для четырех передающих антенн). Для каждого маршрута обработки принятые символы в подпотоке подаются в умножитель 1122, который также принимает масштабированную функцию Уолша ĥ()^*, где ĥ - оценка комплексного сопряженного отклика канала между передающей антенной j (которая связана с этим умножителем) и принимающей антенной для поддиапазона k, а ()^* - комплексная сопряженная функция Уолша, назначенная передающей антенне j. Затем каждый умножитель 1122 перемножает принятые символы с масштабированной функцией Уолша и подает результат в связанный интегратор 1124. Затем интегратор 1124 интегрирует результаты умножителя по длине функции Уолша (или четыре периода символов) и подает интегрированный выходной сигнал в сумматор 1126. Один принятый символ подается в умножитель 1122 в течение каждого периода символов (т.е. частота = (Т_ОЧУ)^-1), и интегратор 1124 выдает один интегрированный выходной сигнал для каждого периода из 4 символов (т.е. частота = (4Т_ОЧУ)^-1).

Для каждого периода из 4 символов сумматор объединяет четыре выходных сигнала из интеграторов 1124а-1124d, чтобы предоставить восстановленный символ ŝ_k для поддиапазона k, который является оценкой символа s_k модуляции, переданного в этом поддиапазоне. Для каждого периода из 4 символов процессоры 1120а-1120f поддиапазонов ПРИЕМ выдают N_B восстановленных символов ŝ₁-ŝ для N_B поддиапазонов, несущих данные.

Мультиплексор 1140 принимает восстановленные символы из процессоров 1120а-1120f поддиапазонов ПРИЕМ и мультиплексирует эти символы в поток восстановленных символов ŝ_i(n) для принимающей антенны i.

Фиг.12 представляет блок-схему процессора 1120х поддиапазона ПРИЕМ, который может быть использован, чтобы выполнять обработку приема для схем Уолша-ПВРВ, изображенных на фиг.7 и фиг.8. Процессор 1120х поддиапазона ПРИЕМ обрабатывает один подпоток r_k принятых символов для одного поддиапазона одной принимающей антенны и может быть использован для каждого из процессоров 1120а-1120f поддиапазонов ПРИЕМ на фиг.11.

В варианте осуществления, изображенном на фиг.12, принятые символы в подпотоке r_k подаются в два маршрута обработки приема, один маршрут для каждой пары передающих антенн, использованных для передачи данных (на фиг.12 изображены два маршрута обработки передачи для четырех передающих антенн). Для каждого маршрута обработки принятые символы подаются в умножитель 1222, который также принимает комплексную сопряженную функцию Уолша ()^*, назначенную паре передающих антенн, обрабатываемых с помощью этого маршрута. Затем каждый умножитель перемножает принятые символы с функцией Уолша и подает результаты в связанный интегратор 1224. Затем интегратор 1224 интегрирует результаты умножения по длине функции Уолша (или двум периодам символов) и подает интегрированный выходной сигнал в элемент 1226 задержки и блок 1228. Один принятый символ подается в умножитель 1222 в течение каждого периода символов (т.е. скорость = (Т_ОЧУ)^-1), и интегратор 1224 выдает один интегрированный выходной сигнал в течение каждого периода из двух символов (т.е. скорость = (2Т_ОЧУ)^-1).

Ссылаясь опять на фиг.8, для схемы неповторенного Уолша-ПВРП четыре символа {s_k1, s_k2, s_k3 и s_k4} передаются через две пары передающих антенн через четыре периода символов для поддиапазона k (где индекс k используется, чтобы обозначить поддиапазон k). Пара символов {s_k1 и s_k2} передается через первую пару передающих антенн, а пара символов {s_k3 и s_k4} передается через вторую пару передающих антенн. Каждый символ модуляции передается через два периода символов с использованием функции Уолша с двумя элементарными посылками, назначенной паре передающих антенн.

Ссылаясь опять на фиг.12, дополняющая обработка выполняется в приемнике, чтобы восстановить символы модуляции. В течение каждого периода из четырех символов, соответствующего новой паре символов, переданных из каждой пары передающих антенн для поддиапазона k, интегратор 1224 выдает пару {r_k1 и r_k2} принятых символов. Затем элемент 1226 задержки выдает задержку двух периодов символов (т.е. T_W = 2Т_ОЧУ, которая является длиной функции Уолша) для первого символа (т.е. r_k1) в паре, а блок 1228 выдает … второго символа (т.е. ) в паре.

Затем умножители 1230а-1230d и сумматоры 1232а-1232b выполняют вычисления, показанные в уравнении (2), для первой пары передающих антенн. В частности, умножитель 1230а перемножает символ r_k1 c оценкой ĥ отклика канала, умножитель 1230b перемножает символ r c оценкой ĥ отклика канала, умножитель 1230с перемножает символ r c оценкой ĥ_k2 отклика канала и умножитель 1230d перемножает символ r_k2 c оценкой ĥ_k1 отклика канала, где ĥ_kj - оценка отклика канала из передающей антенны j в принимающую антенну для поддиапазона k. Затем сумматор 1232а вычитает выходной сигнал умножителя 1230b из выходного сигнала умножителя 1230а, чтобы предоставить оценку ŝ_k1 первого символа модуляции в паре {s_k1 и s_k2}. Сумматор 1232b суммирует выходной сигнал умножителя 1230с с выходным сигналом умножителя 1230d, чтобы предоставить оценку ŝ_k2 второго символа модуляции в паре.

Обработка с помощью второго маршрута для второй пары передающих антенн аналогична обработке, описанной выше для первого маршрута. Однако оценки ĥ_k3 и ĥ_k4 для второй пары передающих антенн для поддиапазона k используются для второго маршрута обработки. В течение каждого периода из четырех символов второй маршрут обработки выдает оценки ŝ_k3 и ŝ_k4 символов для пары символов {s_k3 и s_k4} модуляции, переданных в поддиапазоне k из второй пары передающих антенн.

Для схемы неповторенного Уолша-ПВРП, изображенной на фиг.8, ŝ_k1, ŝ_k2, ŝ_k3 и ŝ_k4 представляют оценки четырех символов s_k1, s_k2, s_k3 и s_k4 модуляции, посланных через четыре передающие антенны в поддиапазоне k через период из 4 символов. Эти оценки символов затем могут быть мультиплексированы вместе в подпоток ŝ_k(n) восстановленных символов для поддиапазона k, который затем подается в мультиплексор 1140 на фиг.11.

Для схемы повторенного Уолша-ПВРП, изображенной на фиг.7, одна пара символов {s_k1 и s_k2} посылается через обе пары передающих антенн в поддиапазоне k через каждый период символов из 4 символов. Затем оценки ŝ_k1 и ŝ_k3 символов могут быть объединены с помощью сумматора (не изображен на фиг.12), чтобы предоставить оценку первого символа в паре, а оценки ŝ_k2 и ŝ_k4 символов аналогично могут быть объединены с помощью другого сумматора, чтобы предоставить оценку второго символа в паре. Затем оценки символов из этих двух сумматоров могут быть мультиплексированы вместе в подпоток ŝ_k(n) восстановленных символов для поддиапазона k, который затем подается в умножитель 1140 на фиг.11.

Для ясности различные подробности конкретно описаны для передачи данных прямой линии связи из пункта доступа в терминал. Способы, описанные в настоящей заявке, также могут быть использованы для обратной линии связи, и это находится в рамках объема изобретения. Например, схемы обработки, изображенные на фиг.4, 5, 6, 7 и 8, могут быть реализованы в терминале с множеством антенн для передачи данных обратной линии связи. Система с ОЧУ с МВхМВых, описанная в настоящей заявке, также может быть сконструирована таким образом, чтобы реализовывать одну или более схем множественного доступа, такие как множественный доступ с кодовым разделением (МДКР), множественный доступ с временным разделением (TDMA, МДВР), множественный доступ с частотным разделением (FDMA, МДЧР) и т.д. МДКР может предоставить определенные преимущества по сравнению с другими типами систем, такие как увеличенная пропускная способность системы. Система ОЧУ с МВхМВых также может быть сконструирована таким образом, чтобы реализовывать различные способы обработки, описанные в стандартах МДКР, таких как IS-95, cdma2000, IS-856, W-CDMA и другие.

Способы, описанные в настоящей заявке, предназначенные для передачи и приема данных с использованием нескольких режимов передачи с разнесением, могут быть реализованы с помощью различных средств. Например, эти способы могут быть реализованы в аппаратном обеспечении, программном обеспечении или их комбинации. Для реализации аппаратного обеспечения элементы (например, процессор разнесения ПЕРЕД, процессор разнесения ПРИЕМ, процессоры поддиапазонов ПЕРЕД, процессоры антенн ПЕРЕД, процессоры поддиапазонов ПРИЕМ и т.д.), используемые для того, чтобы реализовать любой способ или комбинацию способов, могут быть реализованы в одной или более интегральной схеме прикладной ориентации (ASIC, ИСПО), процессорах цифровых сигналов (DSP, ПЦС), устройствах обработки цифровых сигналов (DSPD, УОЦС), программируемых логических устройствах (PLD, ПЛУ), процессорах на вентильных матрицах, программируемых в условиях эксплуатации (FPGA, ВМПУЭ), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, других электронных устройствах, сконструированных таким образом, чтобы выполнять функции, описанные в настоящем описании, или их комбинации.

Для реализации программного обеспечения любой способ или комбинация способов, описанных в настоящей заявке, могут быть реализованы с помощью модулей (например, процедур, функций и т.д.), которые выполняют функции, описанные в настоящей заявке. Коды программного обеспечения могут быть запомнены в устройстве памяти (например, памяти 232 или 272 на фиг.2) и выполнены с помощью процессора (например, контроллера 230 или 270). Устройство памяти может быть реализовано в процессоре или внешне к процессору, в этом случае оно должно быть соединено с возможностью взаимодействия с процессором через различные средства, как известно в данной области техники.

Заголовки включены в настоящее описание для ссылки и чтобы помочь в нахождении определенного раздела. Эти заголовки не предназначены ограничивать рамки объема и концепции, описанные в настоящей заявке под ними, и эти концепции могут иметь применимость в других разделах по всему описанию.

Предыдущее описание раскрытых вариантов осуществления предоставлено, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники изготовить или использовать настоящее изобретение. Различные модификации в эти варианты осуществления будут легко понятны специалистам в данной области техники, а основные принципы, определенные в настоящей заявке, могут быть применены в других вариантах осуществления, не выходя за рамки объема и сущности изобретения. Следовательно, не предполагается, что настоящее изобретение ограничено вариантами осуществления, изображенными в настоящей заявке, а должно соответствовать самым широким рамкам, согласующимся с принципами и новыми признаками, раскрытыми в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах связи с множеством входов и выходов с использованием ортогонального частотного уплотнения (ОЧУ). Технический результат состоит в повышении пропускной способности и надежности за счет использования множества режимов передачи. Для этого в передатчике для каждого одного или более потоков данных выбирают конкретный режим передачи с разнесением для использования из нескольких возможных режимов передачи. Эти режимы передачи могут включать в себя режим передачи с разнесением по частоте, режим передачи с разнесением Уолша и режим передачи с пространственно-временным разнесением передачи (ПВРП). Каждый режим передачи с разнесением передает данные с избыточностью во времени, по частоте, в пространстве или их комбинации. Каждый поток данных кодируют и модулируют, чтобы предоставить символы модуляции, которые дополнительно обрабатывают на основании выбранного режима передачи с разнесением, чтобы предоставить символы передачи. Для ОЧУ символы передачи для всех потоков данных дополнительно модулируют с помощью ОЧУ, чтобы предоставить поток символов передачи для каждой передающей антенны, используемой для передачи данных. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Способ обработки данных для передачи из устройства беспроводной связи, содержащий этапы, на которых: выбирают режим передачи с пространственно-временным разнесением передачи для передачи первой пары символов передачи, используя первую пару антенн, и для передачи второй пары символов передачи, используя вторую пару антенн, при этом первая пара антенн отличается от второй пары антенн; кодируют и модулируют по меньшей мере один поток данных, чтобы обеспечить первую и вторую пару символов модуляции; и обрабатывают первую пару символов модуляции, основываясь на режиме передачи с пространственно-временным разнесением, для обеспечения первой пары символов передачи для передачи через первую пару антенн, и вторую пару символов модуляции, основываясь на режиме передачи с пространственно-временным разнесением, для обеспечения второй пары символов передачи для передачи через вторую пару антенн.

2. Способ по п.1, в котором первая пара символов модуляции и вторая пара символов модуляции передаются по разным поддиапазонам.

3. Способ по п.1, в котором по меньшей мере один символ первой пары символов модуляции и второй пары символов модуляции является одним и тем же символом модуляции.

4. Способ по п.1, в котором по меньшей мере один поток данных соответствует служебному каналу.

5. Способ по п.1, который также включает в себя мультиплексирование пилот-символов с символами модуляции.

6. Способ по п.1, в котором на этапе кодирования используют турбокод.

7. Способ по п.1, в котором на этапе кодирования используют сверточный код.

8. Передатчик в системе беспроводной связи, содержащий: контроллер, сконфигурированный для выбора режима передачи с пространственно-временным разнесением для передачи первой пары символов передачи, используя первую пару антенн, и для передачи второй пары символов передачи, используя вторую пару антенн, при этом первая пара антенн отличается от второй пары антенн/процессор, сконфигурированный для кодирования и модулирования по меньшей мере одного потока данных, чтобы обеспечить первую и вторую пару символов модуляции; и другой процессор, сконфигурированный для обработки первой пары символов модуляции, основываясь на режиме передачи с пространственно-временным разнесением, для обеспечения первой пары символов передачи для передачи через первую пару антенн, и второй пары символов модуляции, основываясь на режиме передачи с пространственно-временным разнесением, для обеспечения второй пары символов передачи для передачи через вторую пару антенн.

9. Передатчик по п.8, в котором первая пара символов модуляции и вторая пара символов модуляции передаются по разным поддиапазонам.

10. Передатчик по п.8, в котором по меньшей мере один символ первой пары символов модуляции и второй пары символов модуляции является одним и тем же символом модуляции.

11. Передатчик по п.8, в котором по меньшей мере один поток данных соответствует служебному каналу.

12. Передатчик по п.8, который также содержит мультиплексор, сконфигурированный для мультиплексирования пилот-символов с символами модуляции.

13. Передатчик по п.8, в котором процессор, сконфигурированный для кодирования, также сконфигурирован для кодирования с использованием турбокода.

14. Передатчик по п.8, в котором процессор, сконфигурированный для кодирования, также сконфигурирован для кодирования с использованием сверточного кода.

15. Устройство для обработки данных, содержащее: средство для выбора режима передачи с пространственно-временным разнесением для передачи первой пары символов передачи, используя первую пару антенн, и для передачи второй пары символов передачи, используя вторую пару антенн, при этом первая пара антенн отличается от второй пары антенн; средство для кодирования и модулирования по меньшей мере одного потока данных, чтобы обеспечить первую и вторую пару символов модуляции; и средство для обработки первой пары символов модуляции, основываясь на режиме передачи с пространственно-временным разнесением, для обеспечения первой пары символов передачи для передачи через первую пару антенн, и второй пары символов модуляции, основываясь на режиме передачи с пространственно-временным разнесением, для обеспечения второй пары символов передачи для передачи через вторую пару антенн.

16. Устройство по п.15, в котором первая пара символов модуляции и вторая пара символов модуляции передаются по разным поддиапазонам.

17. Устройство по п.15, в котором по меньшей мере один символ первой пары символов модуляции и второй пары символов модуляции является одним и тем же символом модуляции.

18. Устройство по п.15, в котором по меньшей мере один поток данных соответствует служебному каналу.

19. Устройство по п.15, которое также содержит средство для мультиплексирования пилот-символов с символами модуляции.

20. Устройство по п.15, которое также содержит средство для кодирования с использованием турбокода.

21. Устройство по п.15, которое также содержит средство для кодирования с использованием сверточного кода.