КАСКАДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ ВОЛНОВОЙ ФОРМЫ СО ВСТРОЕННЫМ СИГНАЛОМ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО ПЕРИФЕРИЙНОГО ТРАНЗИТА МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2018 года по МПК H04B1/707 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области техники связи и, в частности, к каскадной модуляции волновой формы со встроенным сигналом управления для высокопроизводительного периферийного транзита мобильной связи.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Сеть радио доступа (radio access network, RAN) относится к сети между мобильными устройствами и базовой сетью. В традиционных беспроводных макросотовых сетях территория может быть географически поделена на множество сот и секторов соты, каждый из которых обслуживается беспроводной базовой станцией, осуществляющей связь с базовой сетью. Часть RAN между беспроводными базовыми станциями и базовой сетью называется базовым транзитом беспроводной связи. Поскольку спрос на высокоскоростную беспроводную связь продолжает увеличиваться с достижением пределов макро сот с точки зрения количества местоположений и возможности проникновения в территории помещений или густозаселенные территории, исследование и отрасль переходят к мелкосотовым развертыванием с более плотными и более малыми сотами.

Периферийный транзит беспроводной связи и периферийный транзит мобильной связи представляют собой появляющиеся сегменты сети, которые задействуют архитектуру централизованной RAN (centralized-RAN, C-RAN), подходящую для мелкосотовых развертываний. В архитектуре C-RAN цифровая обработка основной полосы частот (baseband, BB), которая обычно выполняется в беспроводных базовых станциях, расположенных на удаленных площадках сотовой связи, перемещается к централизованным блокам основной полосы частот (centralized baseband unit, BBU), расположенным в центральной станции (central office, CO) или поблизости c базовой сетью. Как таковые беспроводные базовые станции, расположенные на удаленных площадках сотовой связи, заменяются удаленными радио блоками (remote radio unit, RRU), которые взаимодействуют с антеннами для беспроводных радиочастотных (RF) передач и приемов без или с ограниченной цифровой обработкой BB. Периферийный транзит беспроводной связи относится к части RAN между удаленными радио блоками (RRU) и блоками (BBU) основной полосы частот. Посредством перемещения цифровой обработки BB в централизованные блоки (BBU) основной полосы частот, архитектура C-RAN может предоставить возможность совместного использования ресурсов и скоординированной многоточечной (coordinated multipoint, CoMP) обработки, такой как совместная обработка сигналов, совместное ослабление помех и/или совместное планирование по множеству антенн в сотах, таким образом улучшая производительность и эффективность сети. Архитектура C-RAN может также поддерживать массивное множество входов множество выходов (multiple-input multiple output, MIMO) для беспроводной передачи с высокой пропускной способностью.

Периферийный транзит беспроводной связи может быть осуществлен посредством технологий волоконно-оптической связи, при которых волоконно-оптические линии связи могут использоваться для транспортировки сигналов и/или данных между удаленными радио блоками (RRU), расположенными на удаленных площадках сотовой связи, и блоками (BBU) основной полосы частот, расположенными на центральной площадке. Некоторые преимущества волоконно-оптических передач могут включать в себя малую потерю мощности, малую задержку и более высокие ширины полосы пропускания (bandwidth, BW). Однако, использование оптоволокна и оптических аппаратных средств добавляет затрат для сети периферийного транзита беспроводной связи. Таким образом, эффективное использование волоконно-оптических линий связи и оптических аппаратных средств может быть важным при конструировании периферийного транзита беспроводной связи.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Один подход к поддержке C-RAN заключается в кодировании цифровых синфазных и квадратурных (in-phase and quadrature-phase, IQ) дискретных отсчетов сигналов канала беспроводной связи согласно протоколу радиоинтерфейса общего пользования (common public radio interface, CPRI), как определено в спецификации CPRI V6.1, 2014, в которой используется двоичная модуляция, и в транспортировке закодированных согласно CPRI кадров по волоконно-оптической линии связи между RRU и BBU. Другой подход основан на методике аналоговой модуляции волновой формы, которая относится к подходу эффективного периферийного транзита мобильной связи (efficient mobile fronthaul, EMF). Подход EMF агрегирует сигналы множества каналов беспроводной связи в один канал одиночной длины волны с использованием агрегирования в частотной области или агрегирования во временной области. Подход EMF имеет более высокую эффективность использования ширины полосы пропускания, более малую сложность цифровой обработки сигналов (digital signal processing, DSP) и меньшую задержку обработки в отличие от подхода CPRI, но страдает от более больших амплитуд векторных ошибок (error-vector magnitude, EVM). Для решения этих и других проблем, и как будет более полно объяснено в данном документе, используется методика каскадной модуляции волновой формы (cascaded waveform modulation, CWM) для раздельной модуляции агрегированного сигнала канала беспроводной связи со множеством различных разрешений для улучшения отношений (SNR) сигнал-шум. Кроме этого, сигналы управления могут быть встроены с модулированными посредством CWM сигналами для передачи по волоконно-оптической линии связи с целью содействия канальной коррекции.

В одном варианте осуществления настоящее раскрытие включает в себя способ, реализуемый в устройстве связи, содержащий этапы, на которых генерируют, посредством процессора устройства связи, модуляционный сигнал с первой волновой формой, обозначенный как W₁, на основе первой аппроксимации входного сигнала, обозначенного как S, генерируют, посредством упомянутого процессора, модуляционный сигнал со второй волновой формой, обозначенный как W₂, на основе первой разности между входным сигналом S и модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, генерируют, посредством упомянутого процессора, сигнал управления, обозначенный как CS, имеющий последовательность символов управления с предварительно определенным форматом модуляции, выполняют, посредством упомянутого процессора, мультиплексирование (TDM) во временной области над модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой и сигналом CS управления для формирования сигнала каскадной модуляции волновой формы со встроенным сигналом управления (CWM-CS), модулируют, посредством коммуникационного интерфейса устройства связи, CWM-CS на несущую, и передают, посредством коммуникационного интерфейса, CWM-CS по линии связи в соответствующее устройство связи в сети. В некоторых вариантах осуществления раскрытие также включает в себя то, что этап, на котором генерируют модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой содержит этап, на котором аппроксимируют входной сигнал S следующим образом:

где round() является функцией округления, которая округляет входное значение до ближайшего целого числа, E_max относится к максимальной амплитуде входного сигнала S, и M является положительным целым числом, и/или в котором входной сигнал S является комплекснозначным сигналом, содержащим вещественную часть и мнимую часть, и в котором E_max связана с первым максимальным значением вещественной части или вторым максимальным значением мнимой части, и/или в котором M является положительным целым числом между 4 и 8, и/или в котором модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой сгенерирован так, что модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой содержит (2M+1)² отличающихся друг от друга значений комплексного сигнала на основе SNR линии связи, и/или дополнительно содержащий этап, на котором выбирают, посредством упомянутого процессора, значение для M на основе SNR линии упомянутой линии связи, и/или в котором входной сигнал S содержит синфазную (I) составляющую и квадратурную (Q) составляющую, при этом I-составляющая представлена первыми N разрядами, обозначенными как i_n для 1 ≤ n ≤ N, следующим образом:

и при этом Q-составляющая представлена вторыми N разрядами, обозначенными как q_n для 1 ≤ n ≤ N, следующим образом:

где real(S) представляет вещественную часть входного сигнала S, imag(S) представляет мнимую часть входного сигнала S, и a и b являются двумя количественными величинами, относящимися к разрешениям дискретизации I-составляющей и Q-составляющей, соответственно, и/или в котором входной сигнал S содержит цифровое представление сигнала CPRI, и/или в котором этап генерирования модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой содержит получение m самых старших разрядов (MSB) для каждой из I-составляющей и Q-составляющей следующим образом:

где j является мнимой единицей, и/или в котором предварительно определенный формат модуляции является форматом квадратурной амплитудной модуляции (QAM), и/или дополнительно содержащий этап, на котором выбирают 16-ти позиционную квадратурную амплитудную модуляцию (16-QAM) в качестве формата QAM, когда SNR сигнала CS управления находится между 23 децибелами (дБ) и 29 дБ, и/или дополнительно содержащий этап, на котором выбирают 64-ех позиционную квадратурную амплитудную модуляцию (16-QAM) в качестве формата QAM, когда SNR сигнала CS управления больше 29 децибелов (дБ), и/или масштабируют, посредством упомянутого процессора, модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой посредством первого коэффициента, обозначенного как c₁, до выполнения TDM, масштабируют, посредством упомянутого процессора, модуляционный сигнал W₂ со второй волновой формой посредством второго коэффициента, обозначенного как c₂, до выполнения TDM, масштабируют, посредством упомянутого процессора, сигнал управления посредством третьего коэффициента, обозначенного как c₃, до выполнения TDM, и выбирают, посредством упомянутого процессора, первый коэффициент c₁, второй коэффициент c₂ и третий коэффициент c₃ так, чтобы максимальные амплитуды c₁×W₁, c₂×W₂, и c₃×CS были схожими, и/или в котором входной сигнал S содержит сигнал мультиплексирования (OFDM) с ортогональным частотным разделением, сигнал отфильтрованного OFDM, сигнал многополосного OFDM, сигнал расширенного дискретным преобразованием Фурье (DFT) OFDM, сигнал множества несущих (FBMC) полосы фильтров, сигнал множества универсальных отфильтрованных несущих (UFMC) или их сочетания, и/или дополнительно содержащий этап, на котором выполняют повышающую дискретизацию над CWM-CS до модуляции CWM-CS, и/или дополнительно содержащий этап, на котором выполняют формирование (PS) импульсов над CWM-CS до модуляции CWM-CS, и/или дополнительно содержащий этап, на котором выполняют преобразование с повышением частоты в отношении CWM-CS для создания преобразованного с повышением частоты CWM-CS до модуляции CWM-CS, и/или в котором этап модуляции CWM-CS содержит этап, на котором модулируют вещественную часть преобразованного с повышением частоты CWM-CS, и/или в котором вещественная часть преобразованного с повышением частоты CWM-CS модулируется посредством модуляции (IM) оптической интенсивности с подходящим смещением, и/или в котором сигнал CS управления содержит управляющие слова с целью управления и администрирования сетью, и/или в котором сигнал CS управления содержит обучающие символы с целью канальной синхронизации, и/или дополнительно содержащий этапы, на которых генерируют модуляционный сигнал W₂ со второй волновой формой дополнительно посредством применения второй аппроксимации к первой разности между входным сигналом S и модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, генерируют модуляционный сигнал с третьей волновой формой, обозначенный как W₃, на основе второй разности между входным сигналом S и суммой модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой и модуляционного сигнала W₂ со второй волновой формой, и выполняют TDM дополнительно над CWM-CS и модуляционным сигналом W₃ с третьей волновой формой, и/или в котором линия связи содержит волоконно-оптическую линию связи, кабельную линию связи, линию связи цифровой абонентской линии (DSL) или линию микроволновой связи в области свободного распространения.

В другом варианте осуществления раскрытие включает в себя способ, реализуемый в устройстве связи, содержащий этапы, на которых принимают, посредством коммуникационного интерфейса устройства связи из линии связи, CWM-CS, выполняют, посредством процессора устройства связи, демультиплексирование во временной области над CWM-CS для получения модуляционного сигнала с первой волновой формой, обозначенного как W₁, модуляционного сигнала со второй волновой формой, обозначенного как W₂, и сигнала управления, обозначенного как CS, обучают, посредством упомянутого процессора, канальный корректор на основе сигнала CS управления, выполняют, посредством упомянутого процессора, канальную коррекцию над модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой и сигналом CS управления, выполняют, посредством упомянутого процессора, демультиплексирование во временной области над модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой и сигналом CS управления, применяют, посредством упомянутого процессора, функцию округления к модуляционному сигналу W₁ с первой волновой формой, генерируют, посредством упомянутого процессора, восстановленный сигнал, обозначенный как S, посредством суммирования модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой и модуляционного сигнала W₂ со второй волновой формой, восстанавливают, посредством упомянутого процессора, данные из восстановленного сигнала S, и восстанавливают, посредством упомянутого процессора, информацию управления посредством демодуляции сигнала CS управления, и/или дополнительно содержащий этапы, на которых делят, посредством упомянутого процессора, модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой на первый коэффициент, обозначенный как c₁, до генерирования восстановленного сигнала S, делят, посредством упомянутого процессора, модуляционный сигнал W₂ со второй волновой формой на второй коэффициент, обозначенный как c₂, до генерирования восстановленного сигнала S, и делят, посредством упомянутого процессора, сигнал CS управления на третий коэффициент, обозначенный как c₃, до восстановления информации управления, и/или дополнительно содержащий этап, на котором выполняют преобразование с понижением частоты над CWM-CS, принятым из линии связи, и/или дополнительно содержащий этап, на котором выполняют формирование импульсов над CWM-CS, принятым из линии связи, и/или дополнительно содержащий этап, на котором выполняют понижающую дискретизацию над CWM-CS, принятым из линии связи.

В еще одном варианте осуществления раскрытие включает в себя устройство связи, содержащее процессор, выполненный с возможностью генерирования модуляционного сигнала с первой волновой формой, обозначенный как W₁, на основе первой аппроксимации входного сигнала, обозначенного как S, генерирования модуляционного сигнала со второй волновой формой, обозначенного как W₂ на основе разности между входным сигналом S и модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, выполнения TDM на модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой и модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой для формирования сигнала каскадной модуляции (CWM) волновой формы, и генерирования выходного сигнала согласно модуляционному сигналу W₁ с первой волновой формой и модуляционному сигналу W₂ со второй волновой формой, и коммуникационный интерфейс, соединенный с процессором и выполненный с возможностью передачи выходного сигнала по линии связи в соответствующее устройство связи в сети. В некоторых вариантах осуществления раскрытие также включает в себя то, что процессор дополнительно выполнен с возможностью генерирования модуляционного сигнала с первой волновой формой посредством деления входного сигнала на первый масштабный коэффициент, связанный с максимальной амплитудой сигнала входного сигнала, для создания первого сигнала, умножения первого сигнала на второй масштабный коэффициент, связанный с SNR линии связи, применения функции округления к первому сигналу, умножения первого сигнала на первый масштабный коэффициент, и деления первого сигнала на второй масштабный коэффициент, и/или в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью генерирования сигнала управления, обозначенного как CS, содержащего последовательность символов управления формата модуляции, выполнения TDM дополнительно над сигналом управления и сигналом CWM для создания CWM-CS, и масштабирования уровней сигнала модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой, модуляционного сигнала W₂ со второй волновой формой и сигнала CS управления так, чтобы максимальные амплитуды модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой, модуляционного сигнала W₂ со второй волновой формой и сигнала CS управления были схожими, и в котором коммуникационный интерфейс дополнительно выполнен с возможностью модуляции выходного сигнала на несущую до передачи выходного сигнала.

В целях ясности любой из предшествующих вариантов осуществления может быть объединен с любым или более другими предшествующими вариантами осуществления для создания нового варианта осуществления в пределах объема настоящего раскрытия.

Эти и другие признаки будут более ясно поняты из последующего подробного описания, рассматриваемого совместно с сопроводительными чертежами и формулой изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для более полного понимания данного раскрытия теперь делается ссылка на следующее краткое описание, рассматриваемое совместно с сопроводительными чертежами и подробным описанием, в котором одинаковые ссылочные позиции представляют собой одинаковые части.

На Фиг.1 показана принципиальная схема системы C-RAN.

На Фиг.2 показана принципиальная схема передатчика периферийного транзита беспроводной связи.

На Фиг.3 показана принципиальная схема приемника периферийного транзита беспроводной связи.

На Фиг.4 показана принципиальная схема передатчика основанного на CWM-CS периферийного транзита беспроводной связи согласно одному варианту осуществления раскрытия.

На Фиг.5 показана принципиальная схема приемника основанного на CWM-CS периферийного транзита беспроводной связи согласно одному варианту осуществления раскрытия.

На Фиг.6 показана принципиальная схема системы основанной на CWM-CS передачи согласно одному варианту осуществления раскрытия.

На Фиг.7 показана принципиальная схема варианта осуществления приемопередающего блока связи периферийного транзита.

На Фиг.8 показан график, изображающий численно моделируемое рабочие параметры SNR системы основанной на CWM-CS передачи согласно одному варианту осуществления раскрытия.

На Фиг.9 показан график, изображающий экспериментально определенные рабочие параметры SNR системы основанной на CWM-CS передачи согласно одному варианту осуществления раскрытия.

На Фиг.10 показана блок-схема последовательности операций способа выполнения обработки в передатчике основанного на CWM-CS периферийного транзита беспроводной связи согласно одному варианту осуществления раскрытия.

На Фиг.11 показана блок-схема последовательности операций способа генерирования аппроксимирующего сигнала для CWM согласно одному варианту осуществления раскрытия.

На Фиг.12 показана блок-схема последовательности операций способа выполнения обработки в приемнике основанного на CWM-CS периферийного транзита беспроводной связи согласно одному варианту осуществления раскрытия.

На Фиг.13 показана блок-схема последовательности операций способа выполнения основанной на CWM демодуляции согласно одному варианту осуществления раскрытия.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Следует понимать с самого начала, что, несмотря на то, что ниже приведены иллюстративные варианты реализации одного или более вариантов осуществления, раскрытые системы и/или способы могут быть реализованы с использованием любого количества методик, известных либо существующих в настоящее время. Раскрытие никоим образом не должно быть ограничено иллюстративными вариантами реализации, чертежами и методиками, изображенными ниже, включая примерные конструкции и реализации, изображенные и описанные в данном документе, но может быть видоизменено в пределах объема пунктов прилагаемой формулы изобретения наряду с их полным объемом эквивалентов.

На Фиг.1 показана принципиальная схема системы C-RAN 100. Система 100 содержит RRU 110, соединенный с возможностью осуществления связи с объединением 120 BBU через линию 130 связи периферийного транзита. RRU 110 располагается на удаленной площадке 140 сотовой связи. RRU 110 обычно устанавливается у основания вышки 141 сотовой связи, которая удерживает множество антенн 142. Линия 130 связи периферийного транзита может быть кабельной линией связи, линией микроволновой связи в области свободного распространения, линией связи DSL или волоконно-оптической линией связи, которая выполнена с возможностью транспортировки цифровых сигналов основной полосы частот между RRU 110 и объединением 120 BBU. Кабельная линия связи в некоторых примерах содержит коаксиальные кабели. Линия микроволновой связи в области свободного распространения содержит тракт распространения радиоволны прямой видимости. Линия связи DSL содержит цифровые абонентские линии DSL, которые являются витыми медными парами. Волоконно-оптическая линия связи содержит стандартное одномодовое волокно (standard single-mode fiber, SSMF) или многомодовое волокно (multi-mode fiber, MMF). Так как оптоволокно обеспечивает значительно меньшие потери мощности, более высокую скорость и большую BW в отличие от кабелей, то оптоволокно обычно используется для линии 130 связи периферийного транзита вместо кабелей. Объединение 120 BBU обычно располагается на площадке 170 CO. Площадка 140 сотовой связи является географической территорией, расположенной в удаленном местоположении от площадки 170 CO, и может содержать один или более секторов соты, которые могут быть определены в течение развертывания сети операторами мобильной связи. RRU 110 обслуживает множество мобильных станций, расположенных у площадки 140 сотовой связи. Объединение 120 BBU соединяет RRU 110 с базовой сетью 150 через линию 160 связи базового транзита. Линия 160 связи базового транзита по существу подобна линии 130 связи периферийного транзита, но транспортирует такие пакеты, как пакеты Ethernet, между объединением 120 BBU и базовой сетью 150. Базовая сеть 150 может содержать взаимно соединенные подсети, задействуемые сетевыми провайдерами и поставщиками услуг. Базовая сеть 150 является центральной частью сети, которая предоставляет сетевые услуги пользователям мобильных станций.

RRU 110 соединен с возможностью осуществления связи с антеннами 142 через линию 143 связи, которая может быть любой подходящей линией связи для транспортировки RF-сигналов. RRU 110 является устройством, выполненным с возможностью осуществления связи с мобильными станциями в назначенных беспроводных RF-каналах восходящей линии связи (UL) и назначенных беспроводных RF-каналах нисходящей линии связи (DL) через антенны 142. UL относится к направлению передачи от мобильных станций к CO или площадке 170 CO, тогда как DL относится к направлению передачи от CO или площадки 170 CO к мобильным станциям. Некоторые примеры беспроводных RF-каналов включают в себя каналы долгосрочного развития (long-term evolution, LTE), каналы усовершенствованного LTE (LTE-advanced, LTE-A) или другие каналы усовершенствованного универсального наземного радио доступа (evolved universal terrestrial radio access, E-UTRA), определенных в спецификациях проекта (3GPP) партнерства третьего поколения. Беспроводные RF-каналы могут переносить сигналы, которые модулируются различными схемами модуляции, такими как OFDM, отфильтрованное OFDM, многополосное OFDM, расширенное посредством DFT OFDM, FBMC и/или UFMC.

Объединение (пул) 120 BBU содержит множество блоков (BBU) 121 основной полосы частот. Блоки (BBU) 121 основной полосы частот являются устройствами, выполненными с возможностью выполнения функций DSP BB и функциями обработки беспроводного управления доступом к среде (MAC) согласно протоколу беспроводной связи.

В направлении UL RRU 110 принимает RF-сигналы UL от мобильных станций, преобразовывает с понижением частоты их в сигналы BB UL и агрегирует сигналы BB UL в агрегированный сигнал UL. RRU 110 затем отправляет агрегированный сигнал UL в объединение 120 BBU через линию 130 связи периферийного транзита. Когда BBU 121 принимает агрегированный сигнал UL от RRU 110, то BBU 121 дезагрегирует агрегированный сигнал UL и выполняет обработку BB и обработку MAC над дезагрегированными сигналами UL для восстановления данных UL, переданные мобильными станциями. BBU 121 пересылает данные в базовую сеть 150. Блоки (BBU) 121 основной полосы частот могут координироваться друг с другом для совместной обработки одного или более агрегированных сигналов UL от одного или более удаленных радио блоков (RRU) 110. Агрегирование и дезагрегирование сигналов UL могут быть выполнены в BB или промежуточной частоте (IF), как описано более полно ниже.

В направлении DL базовая сеть 150 пересылает пакеты данных DL в объединение 120 BBU по линии 160 связи базового транзита. Пакеты данных DL предназначаются мобильным станциям. Блоки (BBU) 121 основной полосы частот генерируют сигналы DL для мобильных станций из соответствующих пакетов данных DL посредством выполнения обработки BB и обработки MAC. Блоки (BBU) 121 основной полосы частот агрегируют сигналы DL в агрегированные сигналы DL и передают агрегированные сигналы DL в RRU 110 через линию 130 связи периферийного транзита. Когда RRU 110 принимает агрегированные сигналы DL от BBU 121, то RRU 110 дезагрегирует агрегированные сигналы DL и передает дезагрегированные Сигналы DL в мобильные станции по соответствующим RF-каналам DL. Агрегирование и дезагрегирование сигналов DL являются схожими с агрегированием и дезагрегированием сигналов UL, как описано более полно ниже.

В заявке на патент США № 14/853,478 за авторством Хуайю Цзэн (Huaiyu Zeng) и др. и под названием «Цифровые представления аналоговых сигналов и управляющих слов с использованием различного формат многоуровневой модуляции» («Digital Representations of Analog Signals and Control Words Using Different Multi-Level Modulation Format») (Заявка ’478), которая включена посредством ссылки, описана система EMF, которая цифровым образом агрегирует и дезагрегируют сигналы UL и DL в BB или IF c использованием TDM и транспортирует оцифрованные сигналы UL и DL BB по линии связи периферийного транзита, такой как линия 130 связи периферийного транзита. Система EMF использует IM для оптической передачи и прямого обнаружения (direct-detection, DD) для оптического приема.

На Фиг.2 показана принципиальная схема передатчика периферийного транзита беспроводной связи 200. Передатчик 200 используется в RRU 110 и/или блоках (BBU) 121 основной полосы частот. Когда передатчик 200 используется в RRU 110, то передатчик 200 принимает сигналы BB или IF UL, соответствующие RF-сигналам UL, переданным мобильными станциями. Когда передатчик 200 используется в блоках (BBU) 121 основной полосы частот, то передатчик 200 принимает сигналы BB или IF DL, переносящие пакеты DL, сгенерированные базовой сетью, такой как базовая сеть 150. RRU 110 и блоки (BBU) 121 основной полосы частот используют оптический коммуникационный интерфейс для модуляции выходного сигнала передатчика 200 на сигнал одиночной оптической несущей и передают модулированный сигнал одиночной оптической несущей по линии 130 связи периферийного транзита. Передатчик 200 содержит множество блоков 210 разделения сигналов IQ/управляющих слов (CW), блок 220 мультиплексирования, блок 230 импульсно-кодовой модуляции (pulse-code modulation, PCM), блок 240 QAM, блок 250 вставки обучающего символа (training symbol, TS) и блок 260 TDM.

Передатчик 200 выполнен с возможностью приема объединенных сигналов IQ/CW из множества каналов беспроводной связи, изображенных в качестве Канала с 1 по N. Объединенный сигнал IQ/CW переносит данные IQ и данные CW канала беспроводной связи. Каждый блок 210 разделения сигналов IQ/CW выполнен с возможностью разделения объединенного сигнала IQ/CW на сигнал IQ и сигнал CW. Сигнал IQ содержит цифровые представления IQ отдельно взятого канала беспроводной связи. Сигнал CW содержит управляющие слова (CW), связанные с управлением и администрированием упомянутого отдельно взятого канала беспроводной связи. Управляющие слова (CW) могут быть встроены с такой информацией, как конфигурации антенн, управления мощностью и рабочая температура. В одном варианте осуществления объединенные сигналы IQ/CW являются сигналами протокола CPRI.

Блок 220 мультиплексирования соединен с блоками 210 разделения сигналов IQ/CW. Блок 220 мультиплексирования выполнен с возможностью мультиплексирования сигналов IQ всех беспроводных RF-каналов в агрегированный сигнал IQ для формирования агрегированного сигнала IQ во временной области и мультиплексирования сигналов CW всех беспроводных RF-каналов в агрегированный сигнал CW.

Блок 230 PCM соединен с блоком 220 мультиплексирования и выполнен с возможностью кодирования агрегированного сигнала IQ согласно схеме PCM для создания закодированного посредством PCM сигнала IQ. Блок 240 QAM соединен с блоком 220 мультиплексирования и выполнен с возможностью кодирования агрегированного сигнала CW согласно формату QAM. Формат QAM может быть выбран на основе SNR линии канала связи для достижения малого коэффициента (bit error ratio, BER) битовых ошибок, например, менее приблизительно 10^-12. Например, 16-QAM может быть выбрана для канала с SNR приблизительно от 23 дБ до приблизительно 29 дБ, 64-QAM может быть выбрана для канала с SNR, большим приблизительно 29 дБ, и 4-ех позиционная квадратурная амплитудная модуляция (4-QAM) может быть выбрана для канала с SNR, менее приблизительно 23 дБ. Кроме того, модуляция с решетчатым кодированием (trellis-coded modulation, TCM) может быть применена к модуляции QAM для дополнительного улучшения рабочих параметров BER передачи CW.

Блок 260 TDM соединен с блоком 230 PCM, блоком 240 QAM и блоком 250 вставки TS. Блок 260 TDM выполнен с возможностью временного мультиплексирования закодированного посредством PCM сигнала IQ и закодированного посредством QAM сигнала CW на покадровой основе. Блок 250 вставки TS выполнен с возможностью вставки TS между мультиплексированными кадрами IQ/CW. Таким образом, выходной сигнал блока 260 TDM является мультиплексированным по времени сигналом IQ/CW, содержащим последовательные мультиплексированные кадры IQ/CW, разделенные обучающими символами (TS). Например, TS может быть предварительно определенной временной последовательностью, которая может использоваться для обнаружения кадра и синхронизация в приемнике.

На Фиг.3 показана принципиальная схема варианта осуществления приемника 300 периферийного транзита беспроводной связи. Приемник 300 используется в RRU 110 и/или блоках 121 (BBU) основной полосы частот. Приемник 300 принимает и обрабатывает агрегированные беспроводные сигналы IQ и сигналы CW, принятые от передатчика, такого как передатчик 200, через линию связи периферийного транзита, такую как линия 130 связи периферийного транзита. Когда приемник 300 используется в RRU 110, то принятые агрегированные беспроводные сигналы IQ и сигналы CW переносят сигналы BB или IF DL, которые предназначаются мобильным станциям. Когда приемник 300 используется в блоках (BBU) 121 основной полосы частот, то принятые агрегированные беспроводные сигналы IQ и сигналы CW переносят сигналы BB или IF UL, соответствующие RF-сигналам UL, переданным мобильными станциями. Приемник 300 содержит блок 310 синхронизации, блок 320 демультиплексирования с временным разделением, корректор (EQ) 330, блок 340 демультиплексирования и множество блоков 350 объединения сигналов IQ/CW.

Приемник 300 выполнен с возможностью приема мультиплексированного по времени сигнала IQ/CW. Например, мультиплексированный по времени сигнал IQ/CW может быть передан передатчиком 200. Блок 310 синхронизации выполнен с возможностью обнаружения начала кадра на основе обучающих символов (TS) в мультиплексированном по времени сигнале IQ/CW. Блок 320 демультиплексирования с временным разделением соединен с блоком 310 синхронизации и выполнен с возможностью выполнения демультиплексирование во временной области для разделения мультиплексированного по времени сигнала IQ/CW на сигнал IQ и сигнал CW.

EQ 330 соединен с блоком 320 демультиплексирования с временным разделением и выполнен с возможностью выполнения канальной коррекции над сигналом IQ и сигналом CW. Канальная коррекция удаляет или устраняет межсимвольные помехи (inter-symbol interference, ISI) или помехи между дискретными отсчетами. Коэффициенты EQ 330 обучаются и обновляются на основе сигнала CW, поскольку сигнал CW имеет хорошо заданное созвездие QAM. В действительности, сигнал CW используется для содействию обучению и конвергенции EQ 330. EQ 330 дополнительно выполнен с возможностью демодуляции сигнала CW согласно предварительно определенной схеме модуляции, которая используется передатчиком принятого мультиплексированного по времени сигнала IQ/CW. Как показано стрелкой 390, демодулированный сигнал CW пропускается к EQ 330 для обучения и обновление EQ 330.

Блок 340 демультиплексирования соединен с EQ 330 и выполнен с возможностью разделения скорректированного сигнала данных IQ на множество сигналов IQ и разделения демодулированного и скорректированного сигнала CW на множество сигналов CW согласно предварительно определенному планированию временных интервалов, которое используется передатчиком принятого мультиплексированного по времени сигнала IQ/CW. Каждый отделенный сигнал IQ и каждый отделенный сигнал CW соответствует отдельно взятому беспроводному RF-каналу.

Блоки 350 объединения сигналов IQ/CW соединены с блоком 340 демультиплексирования и выполнены с возможностью объединения сигнала IQ и сигнала CW для связанного беспроводного RF-канала, изображенного в качестве с Канала 1 по Канал N.

Несмотря на то, что передатчик 200 и приемник 300 являются эффективными с точки зрения ширины полосы пропускания, имеют малую сложность DSP и имеют малую задержку обработки, передача закодированного посредством PCM агрегированного сигнала IQ по линии связи периферийного транзита может не быть безошибочной или без искажений. Например, сигналам канала беспроводной связи обычно требуется приблизительно 10 разрядов разрешения дискретного отсчета, и оптические системы такие, как передатчик 200 и приемник 300, обычно разрабатываются с разрешением дискретного отсчета приблизительно от 6 разрядов до приблизительно 8 разрядов. Один подход в улучшении функционирования системы EMF заключается в увеличении разрешения дискретного отсчета приблизительно до 10 разрядов. Однако, сложность системы и стоимость аппаратного обеспечения увеличиваются с увеличением разрешения дискретного отсчета или количества разрядов.

В данном документе раскрыты различные варианты осуществления для улучшения рабочих параметров передачи EMF посредством использования CWM-CW. CWM представляет волновую форму входного сигнала с помощью двух или более волновых форм. В одном варианте осуществления CWM генерирует модуляционный сигнал с первой волновой формой, обозначенный как W₁, на основе аппроксимации входного сигнала, обозначенного как S, и модуляционный сигнал со второй волновой формой, обозначенный как W₂, на основе разности между S и W₁, например, W₂=S-W₁. Модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой генерируется посредством применения функции округления к входному сигналу S, например, W₁=round(S), где round() обозначает функцию округления, которая округляет входное значение до ближайшего значения в наборе заданных значений. Модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой представляет входной сигнал в более грубом разрешении в отличие от модуляционного сигнала W₂ со второй волновой формой. Передатчик, который использует CWM, передает как модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой, так и модуляционный сигнал W₂ со второй волновой формой после того, как они подходящим образом перемасштабированы, в приемник. Приемник, который восстанавливает модулированный посредством CWM сигнал, принимает как модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой, так и модуляционный сигнал W₂ со второй волновой формой. Приемник применяет функцию округления к модуляционному сигналу W₁ с первой волновой формой для восстановления исходного переданного модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой. После применения функции округления приемник суммирует модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой и модуляционный сигнал W₂ со второй волновой формой для восстановления исходного входного сигнала S. В одном варианте осуществления система периферийного транзита беспроводной связи использует CWM для модуляции агрегированных сигналов IQ и встраивает сигналы управления с модулированными посредством CWM сигналами IQ для передачи по линии связи периферийного транзита беспроводной связи. Раскрытые варианты осуществления улучшают производительность системы без значительного увеличения сложности системы и затрат на аппаратное обеспечение.

Несмотря на то, что раскрытые варианты осуществления описаны в контексте системы периферийного транзита беспроводной связи, раскрытые механизмы CWM могут быть применены к любой системе связи. Кроме того, процесс CWM может расширен для представления волновой формы входного сигнала с помощью более двух модуляционных волновых формам. Например, входной сигнал S может быть представлен тремя волновыми формами W₁, W₂ и W₃, W₁ =round₁(S), W₂ =round₂(S-W₁), и W₃ =S-(W₁+W₂), где round₁() и round₂() округляют входное значение до ближайшего значения в первом наборе значений и во втором наборе значений, соответственно. Первый набор значений и второй набор значений могут отличаться. Таким образом, процесс CWM может представить S следующим образом,

, для 1<i<N

(1)

где N является целым числом, больше 2, round_i() является функцией округления, которая округляет входное значение до ближайшего значения в i-ом наборе значений, и каждый i-й набор значений может быть одним и тем же или различным.

На Фиг.4 показана принципиальная схема передатчика 400 основанного на CWM-CS периферийного транзита беспроводной связи согласно одному варианту осуществления раскрытия. Передатчик 400 используется RRU 110 и блоках (BBU) 121 основной полосы частот. Передатчик 400 использует схожие механизмы агрегирования канала что и передатчик 200, но выполняет CWM над агрегированными сигналами IQ. Передатчик 400 содержит множество блоков 410 разделения сигналов IQ/CW, блок 420 упаковки, блок 430 аппроксимации сигнала, блок 440 разности сигналов, блок 450 QAM, блок 460 вставки TS, блоки 471, 472 и 473 масштабирования и блок 480 TDM. Блоки 410 разделения сигналов IQ/CW схожи с блоками 210 разделения сигналов IQ/CW. Блок 420 упаковки схож с блоком 220 мультиплексирования. Блок QAM схож с блоком 240 QAM. Блок 460 вставки TS схож с блоком 250 вставки TS. Блок 480 TDM схож с блоком 260 TDM.

Передатчик 400 выполнен с возможностью приема объединенных сигналов IQ/CW множества каналов беспроводной связи, изображенных в качестве Канала с 1 по N. Каждый блок 410 разделения сигналов IQ/CW выполнен с возможностью разделения объединенного сигнала IQ/CW на сигнал IQ и сигнал CW. В одном варианте осуществления сигналы IQ содержат закодированные согласно CPRI данные IQ множества каналов беспроводной связи, и сигналы CW являются управляющими словами (CW) CPRI. В другом варианте осуществления сигналы IQ являются цифровыми представлениями IQ аналоговых беспроводных сигналов множества каналов беспроводной связи, и сигналы CW могут переносить любую информацию управления, относящуюся ко множеству каналов беспроводной связи.

Блок 420 упаковки соединен с блоками 410 разделения сигналов IQ/CW. Блок 420 упаковки выполнен с возможностью упаковывания сигналов IQ всех RF-каналов беспроводной связи в агрегированный сигнал IQ для формирования агрегированного сигнала IQ во временной области и упаковывания сигналов CW всех RF-каналов беспроводной связи в агрегированный сигнал CW. Агрегированный сигнал IQ пропускается как к блоку 430 аппроксимации сигнала, так и к блоку 440 разности сигналов для CWM.

Блок 430 аппроксимации сигнала соединен с блоком 420 упаковки. Блок 430 аппроксимации сигнала выполнен с возможностью применения функции округления над агрегированным сигналом IQ для создания модуляционного сигнала с первой волновой формой, как показано ниже:

(2)

где W₁ представляет собой модуляционный сигнал с первой волновой формой, round() является функцией округления, которая округляет десятичные числа до ближайших комплексным целым числам, S представляет собой агрегированный сигнал IQ, E_max является вещественным числом, которое связано с максимальной амплитудой сигнала S, и M является положительным целым числом. Модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой является аппроксимацией агрегированного сигнала IQ S. Модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой содержит равное (2M+1)² количество отличных значений сигнала. Значение M может быть выбрано на основе SNR линии связи периферийного транзита, как описано более полно ниже. Например, M может быть целочисленным значением между приблизительно от 4 до приблизительно 8.

Агрегированный сигнал IQ S содержит синфазную (I) составляющую и квадратурную (Q) составляющую, представленные следующим образом:

(3)

где S_I представляет собой I-составляющую S, которая представлена N разрядами, обозначенными как i_n для 1 ≤ n ≤ N, S_Q представляет собой Q-составляющую S, которая представлена N разрядами, обозначенными как q_n для 1 ≤ N ≤ N, и a и b является количественными величинами, относящимися к разрешения дискретизации I-составляющей и Q-составляющей. Как показано, S_I равно real(S), что является вещественной частью S, а S_Q равна imag(S), что является мнимой частью S. Таким образом, модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой выражается, как показано ниже:

(4)

где MSB является арифметической функцией MSB, которая извлекает некоторое количество самых старших разрядов (MSB) некоторого числа. Например, W₁ вычисляется посредством получения некоторого количества самых старших разрядов (MSB) у

.

Блок 440 разности сигналов соединен с блоком 420 упаковки и блоком 430 аппроксимации сигнала. Блок 440 разности сигналов выполнен с возможностью генерирования модуляционного сигнала со второй волновой формой, обозначенного как W₂, на основе разности между модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой и агрегированным сигналом IQ S следующим образом:

. (5)

В действительности, модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой представляет собой агрегированный сигнал S в грубом разрешении сигнала на целочисленной сетке, а модуляционный сигнал W₂ со второй волновой формой представляет собой разность между W₁ и исходным сигналом S. В одном варианте осуществления модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой и модуляционный сигнал W₂ со второй волновой формой могут быть представлены посредством использования приблизительно 5 разрядов на дискретный отсчет. Характерным сигналам канала беспроводной связи требуется разрешение дискретного отсчета приблизительно в 10 разрядов, но оптические системы обычно функционируют с разрешением дискретного отсчета приблизительно в 6 разрядов. Таким образом, посредством деления агрегированного сигнала S на множество каскадных составляющих сигнала, то в варианте реализации передатчика 400 оказывается возможным использование меньшего количества разрядов на дискретный отсчет. Несмотря на то, что на Фиг.4 показана CWM с двумя каскадными волновыми формами (например, W₁ и W₂), CWM может быть применена к сигналу с любым количеством каскадных волновых формам, как описано выше в уравнении (1).

Блок 450 QAM соединен с блоком 420 упаковки и выполнен с возможностью кодирования агрегированного сигнала CW согласно схеме QAM, такой как 4-QAM и 16-QAM, для создания закодирован посредством QAM сигнала управления, обозначенного как CS. Блок 460 вставки TS соединен с блоком 450 QAM и выполнен с возможностью добавления TS к закодированному посредством QAM сигналу CW для создания сигнала управления.

Блок 471 масштабирования соединен с блоком 430 аппроксимации сигнала и выполнен с возможностью масштабирования амплитуды сигнала модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой посредством масштабного коэффициента c₁ для создания модуляционного сигнала с первой отмасштабированной волновой формой, обозначенного как c₁×W₁. Блок 472 масштабирования соединен с блоком 440 разности сигналов и выполнен с возможностью масштабирования амплитуды сигнала модуляционного сигнала W₂ со второй волновой формой посредством масштабного коэффициента c₂ для создания модуляционного сигнала со второй отмасштабированной волновой формой, обозначенного как c₂×W₂. Блок 473 масштабирования соединен с блоком 460 вставки TS и выполнен с возможностью масштабирования амплитуды сигнала упомянутого сигнала CS управления посредством масштабного коэффициента c₃ для создания отмасштабированного сигнала управления, обозначенного как c₃×CS. Масштабными коэффициентами c₁, c₂ и c₃ могут быть любые подходящие значения так, чтобы модуляционный сигнал с первой отмасштабированной волновой формой, модуляционный сигнал со второй отмасштабированной волновой формой и отмасштабированный сигнал управления имели схожие максимальные амплитуды сигнала.

Блок 480 TDM соединен с блоками 471-473 масштабирования и выполнен с возможностью временного мультиплексирования модуляционного сигнала с первой отмасштабированной волновой формой, модуляционного сигнала со второй отмасштабированной волновой формой и отмасштабированного сигнала управления в сигнал CWM-CS. В одном варианте осуществления блоки 410 разделения сигналов IQ/CW принимают сигнал на покадровой основе. Таким образом, TS, добавленный блоком 460 вставки TS, действует в качестве преамбулы кадра, разделяющей кадры, и может использоваться приемником для кадровой синхронизации и канальной коррекции. Сигнал CWM-CS может модулироваться на одиночную несущую для передачи.

На Фиг.5 показана принципиальная схема основанного на CWM-CS приемника 500 согласно одному варианту осуществления раскрытия. Приемник 500 используется в RRU 110 и блоках (BBU) 121 основной полосы частот. Приемник 500 использует схожие механизмы дезагрегирования канала, что и приемник 300, но выполняет демодуляцию CWM. Приемник 500 содержит блок 510 синхронизации, блок 520 демультиплексирования с временным разделением, EQ 530, блоки 541, 542 и 543 масштабирования, блок 550 аппроксимации сигнала, блок 560 суммирования сигналов, блок 570 распаковки и множество блоков 580 объединения сигналов IQ/CW. Блок 510 синхронизации схож с блоком 310 синхронизации. Блок 520 демультиплексирования с временным разделением схож с блоком 320 демультиплексирования во временной области. EQ 530 схож с EQ 330. Блок 570 распаковки схож с блоком 340 демультиплексирования. Блоки 580 объединения сигналов IQ/CW схожи с блоками 350 объединения сигналов IQ/CW.

Приемник 500 выполнен с возможностью приема сигнала CWM-CS. Например, сигнал CWM-CS передается передатчиком 400. Блок 510 синхронизации выполнен с возможностью выполнения кадровой синхронизации на основе обучающих символов (TS) в сигнале CWM-CS. Блок 520 демультиплексирования с временным разделением соединен с блоком 510 синхронизации. Блок 520 демультиплексирования с временным разделением выполнен с возможностью выполнения демультиплексирования временной области для разделения сигнала CWM-CS на модуляционный сигнал с первой отмасштабированной волновой формой, связанный с сигналом IQ, обозначенный как c₁×W₁, модуляционный сигнал со второй отмасштабированной волновой формой, связанный с сигналом IQ, обозначенный как c₂×W₂, и отмасштабированный сигнал управления c₃×CS, где c₁, c₂ и c₃ являются масштабными коэффициентами, примененными передатчиком. Отмасштабированный сигнал управления обозначен как c₃×CS, где c₃ является масштабным коэффициентом, примененным передатчиком. Модуляционный сигнал с первой отмасштабированной волновой формой является аппроксимацией сигнала IQ, а модуляционный сигнал со второй волновой формой является разностью между сигналом IQ и модуляцией первой волновой формы. Например, передатчик генерирует модуляционный сигнал с первой волновой формой и модуляционный сигнал со второй волновой формой согласно уравнениям (2) и (5), соответственно.

EQ 530 соединен с блоком 520 демультиплексирования с временным разделением. EQ 530 выполняет канальную коррекцию над модуляционным сигналом с первой отмасштабированной волновой формой, модуляционным сигналом со второй отмасштабированной волновой формой и сигналом управления. Кроме того, EQ 530 демодулирует отмасштабированный сигнал управления согласно предварительно определенной схеме модуляции. Демодулированный отмасштабированный сигнал управления подается обратно в EQ 530 для обучения и обновления коэффициентов EQ 530, как показано стрелкой 590.

Блоки 541, 542 и 543 масштабирования соединены с EQ 530 и выполнены с возможностью масштабирования амплитуды сигнала модуляционного сигнала с первой отмасштабированной волновой формой, модуляционного сигнала со второй отмасштабированной волновой формой и отмасштабированного сигнала управления, соответственно, для удаления масштабирования, выполненного передатчиком. Например, блоки 541, 542 и 543 масштабирования масштабируют модуляционный сигнал с первой отмасштабированной волновой формой, модуляционный сигнал со второй отмасштабированной волновой формой и отмасштабированный сигнал управления посредством масштабных коэффициентов c₃/c₁, c₃/c₂ и 1, соответственно. После удаления масштабирования получаются модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой, модуляционный сигнал W₂ со второй волновой формой и сигнал CS управления.

Блок 550 аппроксимации сигнала соединен с блоком 541 масштабирования и выполнен с возможностью применения функции округления к модуляционному сигналу W₁ с первой волновой формой для восстановления исходного переданного модуляционного сигнала с первой волновой формой согласно уравнению (3). Блок 560 суммирования сигналов соединен с блоком 550 аппроксимации сигнала и блоком 542 масштабирования. Блок 560 суммирования сигналов выполнен с возможностью суммирования модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой и модуляционного сигнала W₂ со второй волновой формой для восстановления исходного переданного сигнала IQ, обозначенного как S.

Блок 570 распаковки соединен с блоком 560 суммирования сигналов и блоком 543 масштабирования. Блок 570 распаковки выполнен с возможностью разделения восстановленного сигнала IQ S на множество сигналов IQ и разделения сигнала CS управления на множество сигналов CW согласно предварительно определенному планированию временных интервалов, использованному передатчиком. Каждый разделенный сигнал IQ и каждый сигнал CW соответствуют отдельно взятому RF-каналу беспроводной связи.

Блоки 580 объединения сигналов IQ/CW соединены с блоком 570 распаковки и выполнены с возможностью объединения сигнала IQ во временной области и сигнала CW для связанного RF-канала беспроводной связи, изображенного в качестве с Канала 1 по Канал N.

На Фиг.6 показана принципиальная схема системы 600 основанной на CWM-CS передачи согласно одному варианту осуществления раскрытия. Система 600 содержит передатчик 610, соединенный с возможностью осуществления связи с приемником 620 посредством оптического канала 630. Система 600 используется системой периферийного транзита беспроводной связи, такой как система 100. Например, в направлении DS блоки (BBU) 121 основной полосы частот могут использовать передатчик 610 для передач DS, и RRU 110 может использовать приемник 620 для приемов DS. Альтернативно, в направлении US RRU 110 может использовать передатчик 610 для передач US, и блоки (BBU) 121 основной полосы частот могут использовать приемник 620 для приемов US. Передатчик 610 содержит модулятор 611 CWM-CS, повышающий дискретизатор 612, первый формирователь 613 импульсов, преобразователь 614 с повышением частоты, блок 615 извлечения вещественной части, цифро-аналоговый преобразователь (DAC) 616 и электрическо-оптиичекий (E/O) блок 617. Приемник 620 содержит оптическо-электрический (O/E) блок 625, аналого-цифровой преобразователь (ADC) 624, преобразователь 623 с понижением частоты, второй формирователь 622 импульсов и демодулятор 621 CWM-CS.

В передающем тракте модулятор 611 CWM-CS выполнен с возможностью выполнения схожей модуляции CWM и агрегирования канала что и передатчик 400. Повышающий дискретизатор 612 соединен с модулятором 611 CWM-CS и выполнен с возможностью выполнения повышающей дискретизации над сигналом CWM-CS. Повышающая дискретизация может облегчить срез фильтра на более поздних стадиях при использовании фильтров для преобразования с повышением частоты сигналов BB в сигналы полос пропускания.

Первый формирователь 613 импульсов соединен с повышающим дискретизатором 612 и выполнен с возможностью выполнения формирования импульсов над дискретизированным с повышением частоты сигналом, например, ограничивать ширину полосы пропускания дискретизированного с повышением частоты сигнала. Преобразователь 614 с повышением частоты соединен с первым формирователем 613 импульсов и выполнен с возможностью выполнения преобразования с повышением частоты над сигналом импульсной формы. Блок 615 извлечения вещественной части соединен с преобразователем 614 с повышением частоты. Выходной сигнал преобразователя 614 с повышением частоты является комплексным сигналом. Блок 615 извлечения вещественной части выполнен с возможностью извлечения вещественной части сигнала комплексного сигнала. DAC 616 соединен с блоком 615 извлечения вещественной части. DAC 616 выполнен с возможностью преобразования вещественной части сигнала в аналоговый электрический сигнал. Блок 617 E/O соединен с DAC 616. Например, блок 617 E/O содержит лазер (directly-modulated laser, DML) с внутренней модуляцией. Выходной сигнал DAC 616 используется для возбуждения DML, который подходящим образом смещен, для генерирования оптического сигнала IM. Сигнал IM затем передается по оптическому каналу 630.

В приемном тракте блок 625 O/E выполнен с возможностью приема оптического сигнала из оптического канала 630. Оптический сигнал переносит сигнал CWM-CS. Например, блок 625 O/E содержит фотодетектор (PIN), который преобразовывает принятый оптический сигнал в аналоговый электрический сигнал. ADC 624 соединен с блоком 625 O/E. ADC 624 выполнен с возможностью дискретизации аналогового электрического сигнала для создания цифрового сигнала. Преобразователь 623 с понижением частоты соединен с ADC 624 и выполнен с возможностью преобразования с понижением частоты цифрового сигнала в сигнал BB. Второй формирователь 622 импульсов соединен с ADC 624. Второй формирователь 622 импульсов схож с первым формирователем 613 импульсов. Например, второй формирователь 622 импульсов формирует спектр частот сигнала BB для ограничения ширины полосы пропускания сигнала BB. Демодулятор 621 CWM-CS соединен со вторым формирователем 622 импульсов. Демодулятор 621 CWM-CS выполнен с возможностью выполнения схожей демодуляции CWM и дезагрегирования канала, что и приемник 500.

На Фиг.7 показана принципиальная схема варианта осуществления устройства 700 связи, которое может быть любым устройством, которые передает или принимает оптические сигналы или RF-сигналы. Например, устройство 700 связи может быть расположено в устройстве оптической связи, таком как RRU 110 и блоки (BBU) 121 основной полосы частот, в системе связи периферийного транзита беспроводной связи, такой как система 100 (или любом другом устройстве или системе, раскрытых в данном документе). Устройство 700 связи является подходящим для реализации раскрытых вариантов осуществления. Специалисту в данной области техники известно, что термин «устройство связи» охватывает широкий диапазон устройств, из которых устройство 700 связи является всего лишь примером. Устройство 700 связи включено сюда с целью ясности обсуждения, но никоим образом не подразумевается ограничивать применение настоящего раскрытия до отдельно взятого варианта осуществления приемопередающего блока или класса вариантов осуществления приемопередающего блока. По меньшей мере некоторые из признаков и способов, описанных в раскрытии, могут быть реализованы в сетевом узле или компоненте, таком как устройство 700 связи. Например, признаки и способы в раскрытии могут быть реализованы с использованием аппаратного обеспечения, встроенного микропрограммного обеспечения и/или программного обеспечения, установленного для исполнения на аппаратном обеспечении. Как показано на Фиг.7, устройство 700 связи содержит множество коммуникационных интерфейсов 710. Коммуникационные интерфейсы 710 могут содержать оптический коммуникационный интерфейс и/или радиочастотный (RF) коммуникационный интерфейс. Например, оптический коммуникационный интерфейс может содержать компоненты E/O и/или компоненты O/E, которые преобразовывают электрический сигнал в оптический сигнал для передачи в оптической сети периферийного транзита беспроводной связи и/или принимают оптический сигнал от сети периферийного транзита беспроводной связи и преобразовывают оптический сигнал в электрический сигнал, соответственно. Радиочастотный (RF) коммуникационный интерфейс может содержать RF-компоненты, RF-устройства, которые принимают и передают RF-сигналы беспроводной связи.

Блок 730 обработки соединен с коммуникационными интерфейсами 710 через множество DAC 740 и ADC 750. DAC 740 преобразовывают цифровые электрические сигналы, сгенерированные блоком 730 обработки, в аналоговые электрические сигналы, которые подаются в коммуникационный интерфейс 710. ADC 750 преобразовывают аналоговые электрические сигналы, принятые от коммуникационных интерфейсов 710, в цифровые электрические сигналы, которые обрабатываются блоком 730 обработки. В некоторых вариантах осуществления ADC 750 и DAC 740 могут быть объединены с блоком 730 обработки. Блок 730 обработки может быть реализован в качестве одного или более кристаллов с центральными блоками (CPU) обработки, ядер с центральными блоками (CPU) обработки (например, в качестве многоядерного процессора), программируемых вентильных матриц (FPGA), специализированных интегральных схем (ASIC) и DSP-процессоров. Блок 730 обработки содержит модулятор 733 CWM-CS и демодулятор 734 CWM-CS.

Модулятор 733 CWM-CS реализует CWM-модуляцию агрегированных сигналов канала беспроводной связи со встроенными закодированными посредством QAM сигналами управления, описанных в передатчике 400, способы 1000, 1100 и 1200 и/или другие блок-схемы последовательностей операций, схемы и способы, описанные более полно ниже. Демодулятор 734 CWM-CS реализует восстановление модулированных посредством CWM сигналов канала беспроводной связи и закодированных посредством QAM сигналов управления, описанных в приемнике 500, способы 1300 и 1400 и/или другие блок-схемы последовательностей операций, схемы и способы, описанные более полно ниже. Введение модулятора 733 CWM-CS и демодулятора 734 CWM-CS поэтому обеспечивает существенное улучшение функциональности устройства 700 связи и производит эффективный перевод устройства 700 связи в другое состояние. В альтернативном варианте осуществления модулятор 733 CWM-CS и демодулятор 734 CWM-CS могут быть реализованы в качестве команд, сохраненных в запоминающем устройстве 732, которые могут быть исполнены блоком 730 обработки. Дополнительно, в альтернативных вариантах осуществления устройство 700 связи может содержать любое другое устройство или систему для реализации способов 1000, 1100, 1200 1300, и 1400.

Запоминающее устройство 732 содержит один или более дисков, ленточные накопители и твердотельные накопители и может использоваться в качестве устройства хранения данных переполнения для хранения программ, когда такие программы выбираются для исполнения, и хранения команд и данных, которые считываются в течение исполнение программы. Запоминающее устройство 732 может быть кратковременного хранения и/или долговременного хранения, и может быть постоянным запоминающим устройством (ROM), запоминающим устройством (RAM) с произвольной выборкой, троичное запоминающее устройство с адресацией по содержимому (ternary content-addressable memory, TCAM), или статическое запоминающее устройство с произвольным доступом (SRAM).

В примерном варианте осуществления устройство 700 связи включает в себя модуль генерирования первой волновой формы, генерирующий, посредством процессора устройства связи, модуляционный сигнал с первой волновой формой, обозначенный как W₁, на основе первой аппроксимации входного сигнала, обозначенного как S, модуль генерирования второй волновой формы, генерирующий, посредством упомянутого процессора, модуляционный сигнал со второй волновой формой, обозначенный как W₂, на основе первой разности между входным сигналом S и модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, модуль генерирования сигнала управления, генерирующий, посредством упомянутого процессора, сигнал управления, обозначенный как CS, имеющий последовательность символов управления с предварительно определенным форматом модуляции, мультиплексирующий модуль, выполняющий, посредством упомянутого процессора, мультиплексирование (TDM) во временной области над модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой и сигналом CS управления для формирования сигнала каскадной модуляции волновой формы со встроенным сигналом управления (CWM-CS), модуля модуляции несущей, модулирующий, посредством коммуникационного интерфейса устройства связи, CWM-CS на несущую, и модуля передачи, передающий, посредством коммуникационного интерфейса, CWM-CS по линии связи в соответствующее устройство связи в сети. В некоторых вариантах осуществления устройство 700 связи может включать в себя другие или дополнительные модули для выполнения любого из или сочетания этапов, описанных в вариантах осуществления.

В одном примерном варианте осуществления устройство 700 связи включает в себя модуль коммуникационного интерфейса, принимающий, посредством коммуникационного интерфейса устройства связи из линии связи, каскадную модуляцию волновой формы со встроенным сигналом управления (CWM-CS), модуль демультиплексирования CWM-CS, выполняющий, посредством процессора устройства связи, демультиплексирование во временной области над CWM-CS для получения модуляционного сигнала с первой волновой формой, обозначенного как W₁, модуляционного сигнала со второй волновой формой, обозначенного как W₂, и сигнала управления, обозначенного как CS, модуль обучения, обучающий, посредством упомянутого процессора, канальный корректор на основе сигнала CS управления, модуль канальной коррекции, выполняющий, посредством упомянутого процессора, канальную коррекцию над модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой и сигналом CS управления, модуль демультиплексирования, выполняющий, посредством упомянутого процессора, демультиплексирование во временной области над модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой и сигналом CS управления, модуль округления, применяющий, посредством упомянутого процессора, функцию округления к модуляционному сигналу W₁ с первой волновой формой, модуль восстановленного сигнала, генерирующий, посредством упомянутого процессора, восстановленный сигнал, обозначенный как S, посредством суммирования модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой и модуляционного сигнала W₂ со второй волновой формой, модуля восстановления данных, восстанавливающий, посредством упомянутого процессора, данные из восстановленного сигнала S, и модуль восстановлении информации управления, восстанавливающий, посредством упомянутого процессора, информацию управления посредством демодуляции сигнала CS управления. В некоторых вариантах осуществления устройство 700 связи может включать в себя другие или дополнительные модули для выполнения любого из или сочетания этапов, описанных в вариантах осуществления.

На Фиг.8-9 показаны улучшенные рабочие параметры, обеспеченные посредством CWM. На оси X представлены SNR CS в единицах дБ. На оси Y представлены восстановленные SNR IQ в единицах дБ. SNR CS представляют собой SNR линии связи. На Фиг.8 показан график 800, иллюстрирующий численно моделируемые рабочие параметры SNR для системы основанной на CWM-CS передачи, такой как система 600 согласно одному варианту осуществления раскрытия. График 800 сгенерирован через передачу модулированного посредством CWM сигнала IQ со встроенным модулированным посредством QAM сигналом управления в модуляторе 611 CWM-CS и измерение отношений (SNR) сигнал-шум восстановленного модулированного посредством CWM сигнала IQ и восстановленного модулированного посредством QAM сигнала управления в демодуляторе 621 CWM-CS. Графики 810, 820, 830, 840 и 850 демонстрируют отношения (SNR) сигнал-шум IQ, полученные из восстановленного модулированного посредством CWM сигнала IQ в зависимости от отношений (SNR) сигнал-шум CS восстановленного модулированного посредством QAM сигнала управления, когда M из уравнения (1) установлено в значения 4, 5, 6, 7 и 8, соответственно. Как описано выше, уравнение (1) генерирует модуляционный сигнал с первой волновой формой с (2M+1)² отличными комплексными значениями. Например, когда M установлено в значение 4, 5, 6, 7, или 8, модулированный посредством CWM сигнал IQ имеет 81, 121, 169, 255 или 289 комплексных значений, соответственно.

Как показано, отношения (SNR) сигнал-шум восстановленных модулированных посредством CWM сигналов IQ выше отношений (SNR) сигнал-шум CS. Так как отношения (SNR) сигнал-шум CS представляют собой SNR линии связи, то CWM улучшает рабочие параметры SNR. Например, при SNR CS с приблизительно 30 дБ, отношения (SNR) сигнал-шум IQ улучшаются приблизительно до 41 дБ, 42,5 дБ, 44 дБ, 44,5 дБ и 45 дБ, когда значения M установлены в 4, 5, 6, 7 и 8, соответственно. С другой стороны, при SNR CS с приблизительно 23 дБ, отношения (SNR) сигнал-шум IQ улучшаются приблизительно до 35,5 дБ, 35 дБ, 30,5 дБ, 27 дБ и 24 дБ, когда значения M установлены в 4, 5, 6, 7 и 8, соответственно. Таким образом, значение M, равное 8, обеспечивает лучшие рабочие параметры, когда SNR линии связи является высоким, тогда как значение M, равное 4, обеспечивает лучшие рабочие параметры, когда SNR линии связи является низким. Для заданного SNR CS между приблизительно 23 дБ и приблизительно 30 дБ существует оптимальное значение M, которое обеспечивает наилучшие рабочие параметры SNR для восстановленного модулированного посредством CWM сигнала IQ. Как таковое значение M может быть адаптировано в процессе CWM на основе SNR линии связи для оптимизации рабочих параметров передачи сигнала IQ.

На Фиг.9 показан график 900, иллюстрирующий экспериментально измеренные рабочие параметры SNR для системы основанной на CWM-CS передачи, такой как система 600 согласно одному варианту осуществления раскрытия. Графики 910, 920, 930, 940 и 950 демонстрируют отношения (SNR) сигнал-шум IQ, полученные из восстановленного модулированного посредством CWM сигнала IQ в зависимости от отношений (SNR) сигнал-шум CS восстановленного сигнала управления, когда M из уравнения (1) установлено в значения 4, 5, 6, 7 и 8, соответственно. Как показано, когда SNR линии связи или SNR CS является высоким, например, приблизительно 30 дБ, значение M, равное 8, обеспечивает наилучшие рабочие параметры с коэффициентом усиления приблизительно в 13 дБ. Когда SNR линии связи или SNR CS является низким, например, приблизительно в 23 дБ, то значение M, равное 4, обеспечивает наилучшие рабочие параметры с коэффициентом усиления приблизительно в 12 дБ. При сравнении графиков 800 и 900 видно, что экспериментальные результаты демонстрируют схожие тенденции, что и результаты моделирования.

На Фиг.10 показана блок-схема последовательности операций способа 1000 выполнения обработки в передатчике основанного на CWM-CS периферийного транзита беспроводной связи согласно одному варианту осуществления раскрытия. Способ 1000 реализуется устройством связи, таким как RRU 110, блоки (BBU) 121 основной полосы частот, передатчик 400 и модулятор 611 CWM-CS, любой из которых может быть реализован в качестве устройства 700 связи. Способ 1000 использует схожие механизмы что и передатчик 400. Способ 1000 реализуется при приеме цифровых данных IQ, связанных со множеством каналов беспроводной связи. На этапе 1010 множество цифровых данных IQ, связанных со множеством каналов беспроводной связи, агрегируется для создания агрегированного сигнала IQ, например, посредством использования блока 420 упаковки. На этапе 1020 генерируется модуляционный сигнал с первой волновой формой посредством применения аппроксимирующей функции к агрегированному сигналу IQ согласно уравнениям (1) и (3), например, посредством использования блока 430 аппроксимации сигнала. На этапе 1030 модуляционный сигнал со второй волновой формой генерируется согласно разности между модуляционным сигналом с первой волновой формой и агрегированным сигналом IQ согласно уравнению (4), например, посредством использования блока 440 разности сигналов. На этапе 1040 множество сигналов управления, связанных с множеством каналов беспроводной связи, агрегируется для создания агрегированного сигнала управления, например, посредством использования блока 420 упаковки. На этапе 1050 агрегированный сигнал управления модулируется согласно предварительно определенному формату QAM, например, посредством использования блока 450 QAM. На этапе 1060 TS добавляется к агрегированному сигналу управления, например, посредством использования блока 460 вставки TS. На этапе 1070 амплитуды сигнала модуляционного сигнала с первой волновой формой, модуляционного сигнала со второй волновой формой и агрегированного сигнала управления масштабируются, например, посредством использования блоков 471-473 масштабирования. Масштабирование выполняется так, чтобы максимальные амплитуды сигнала модуляционного сигнала с первой волновой формой, модуляционного сигнала со второй волновой формой и агрегированного сигнала управления были схожими. На этапе 1080 модуляционный сигнал с первой волновой формой, модуляционный сигнал со второй волновой формой и агрегированный сигнал управления мультиплексируются во временной области для создания сигнала CWM-CS, например, посредством использования блока 480 TDM. На этапе 1090 сигнал CWM-CS передается в соответствующее устройство связи периферийного транзита беспроводной связи. Например, сигнал CWM-CS модулируется на одиночную оптическую несущую через IM для передачи по линии связи периферийного транзита беспроводной связи, такой как линия 130 связи периферийного транзита и оптический канал 630.

На Фиг.11 показана блок-схема последовательности операций способа 1100 генерирования аппроксимирующего сигнала для CWM согласно одному варианту осуществления раскрытия. Способ 1100 реализуется устройством связи, таким как RRU 110, блоки (BBU) 121 основной полосы частот, передатчик 400 и модулятор 611 CWM-CS, любой из которых может быть реализован в качестве устройства 700 связи. Способ 1100 использует схожие механизмы, что и передатчик 400 и способ 1000. Способ 1100 выполняется, например, в течение этапов 1020 с Фиг.10. Способ 1100 реализуется при выполнении CWM. На этапе 1110 входной сигнал делится на первый масштабный коэффициент, связанный с максимальной амплитудой сигнала входного сигнала, для создания первого сигнала. Например, первым масштабным коэффициентом является максимальная амплитуда сигнала входного сигнала, где максимальная амплитуда сигнала соответствует E_max из уравнения (2). На этапе 1120 значение для второго масштабного коэффициента выбирается на основе SNR линии связи, использованного для передачи, например, как показано на графиках 800 и 900. Второй масштабный коэффициент соответствует M из уравнения (2). Например, второй масштабный коэффициент выбирается так, чтобы CWM обеспечивала наилучшие рабочие параметры передачи при конкретном SNR в линии связи. Таким образом, значение второго масштабного коэффициента может быть адаптировано с изменением состояние канала. На этапе 1130 первый сигнал умножается на второй масштабный коэффициент. На этапе 1140 функция округления применяется к первому сигналу. На этапе 1150 первый сигнал умножается на первый масштабный коэффициент. На этапе 1160, первый сигнал делится на второй масштабный коэффициент. Например, аппроксимация соответствует модуляционному сигналу с первой волновой формой, сгенерированному на этапе 1020.

На Фиг.12 показана блок-схема последовательности операций способа 1200 выполнения обработки в приемнике основанного на CWM-CS периферийного транзита беспроводной связи согласно одному варианту осуществления раскрытия. Способ 1200 реализуется устройством связи, таким как RRU 110, блоки (BBU) 121 основной полосы частот, приемник 500 и демодулятор 621 CWM-CS, любой из которых может быть реализован в качестве устройства 700 связи. Способ 1300 использует схожие механизмы, что и приемник 500. Способ 1200 реализуется при приеме сигнала CWM-CS, переданного передатчиком, таким как передатчик 400, через линию связи, такую как линия 130 связи периферийного транзита и оптический канал 630. На этапе 1210 принимается сигнал CWM-CS, содержащий модуляционный сигнал с первой волновой формой и модуляционный сигнал со второй волновой формой, представляющий собой агрегированный сигнал IQ с различными разрешениями и агрегированный сигнал управления. На этапе 1215 сигнал CWM-CS демультиплексируется во временной области для получения модуляционного сигнала с первой волновой формой, модуляционного сигнала со второй волновой формой и агрегированного сигнала управления, например, посредством использования блока 520 демультиплексирования с временным разделением. На этапе 1220 канальная коррекция выполняется над модуляционным сигналом с первой волновой формой, модуляционным сигналом со второй волновой формой и агрегированным сигналом управления, например, посредством использования EQ 530. На этапе 1225 демодуляция выполняется над агрегированным сигналом управления, например, посредством использования EQ 530. На этапе 1230 канальный корректор обновляется согласно демодулированному агрегированному сигналу управления. На этапе 1235 амплитуды сигнала модуляционного сигнала с первой волновой формой, модуляционного сигнала со второй волновой формой и демодулированного агрегированного сигнала управления масштабируются, например, посредством использования блоков масштабирования 541-543. На этапе 1240 аппроксимирующая функция применяется к модуляционному сигналу с первой волновой формой для создания аппроксимированного модуляционного сигнала с первой волновой формой, например, посредством использования блока 550 аппроксимации сигнала. Аппроксимация может быть функцией округления. На этапе 1245 аппроксимированный модуляционный сигнал с первой волновой формой и модуляционный сигнал со второй волновой формой суммируются для создания восстановленного агрегированного сигнала IQ, например, посредством использования блока 560 суммирования сигналов. На этапе 1250 восстановленный агрегированный сигнал IQ дезагрегируется на множество сигналов IQ, связанных со множеством каналов беспроводной связи, например, посредством использования блока 570 распаковки. На этапе 1255 демодулированный агрегированный сигнал управления дезагрегируется на множество сигналов управления, связанных со множеством каналов беспроводной связи, например, посредством использования блока 570 распаковки.

На Фиг.13 показана блок-схема последовательности операций способа 1300 выполнения основанной на CWM демодуляции согласно одному варианту осуществления раскрытия. Способ 1300 реализуется устройством связи, таким как RRU 110, блоки (BBU) 121 основной полосы частот, приемник 500 и демодулятор 621 CWM-CS. Способ 1300 использует схожий механизм, что и приемник 500. Способ 1300 реализуется при приеме модулированного посредством CWM сигнала. На этапе 1310 принимается входной сигнал, содержащий модуляционный сигнал с первой волновой формой и модуляционный сигнал со второй волновой формой. Входной сигнал является модулированным посредством CWM сигналом, например, переданным передатчиком 400. На этапе 1320 функция округления применяется к модуляционному сигналу с первой волновой формой для восстановления исходного переданного модуляционного сигнала с первой волновой формой. На этапе 1330, модуляционный сигнал с первой волновой формой и модуляционный сигнал со второй волновой формой суммируются для создания восстановленного сигнала третьего сигнала.

В одном варианте осуществления устройство связи включает в себя средство для генерирования модуляционного сигнала с первой волновой формой, обозначенного как W₁, на основе первой аппроксимации входного сигнала, обозначенного как S, средство для генерирования модуляционного сигнала со второй волновой формой, обозначенного как W₂, на основе первой разности между входным сигналом S и модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, средство для генерирования сигнала управления, обозначенного как CS, имеющего последовательность символов управления с предварительно определенным форматом модуляции, средство для выполнения TDM над модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой и сигналом CS управления для формирования CWM-CS, средство для модуляции CWM-CS на несущую и средство для передачи CWM-CS по линии связи в соответствующее устройство связи в сети.

В одном варианте осуществления устройство связи включает в себя средство для приема CWM-CS, средство для выполнения демультиплексирования во временной области над CWM-CS для получения модуляционного сигнала с первой волновой формой, обозначенного как W₁, модуляционного сигнала со второй волновой формой, обозначенного как W₂, и сигнала управления, обозначенного как CS, средство для обучения канального корректора на основе сигнала CS управления, средство для выполнения канальной коррекции над модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой и сигналом CS управления, средство для выполнения демультиплексирования во временной области над модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой и сигналом CS управления, средство для применения функции округления для модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой, средство для генерирования восстановленного сигнала, обозначенного как S, посредством суммирования модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой и модуляционного сигнала W₂ со второй волновой формой, средство для восстановления данных из восстановленного сигнала S и средство для восстановления информации управления посредством демодуляции сигнала CS управления.

Несмотря на то, что в настоящем раскрытии были приведены несколько вариантов осуществления, можно понять, что раскрытые системы и способы могут быть воплощены во многих других частных формах без отступления от сущности или объема настоящего раскрытия. Настоящие примеры должны рассматриваться в качестве иллюстративных, а не ограничительных, и не подразумевается ограничение подробностями, приведенными в данном документе. Например, различные элементы или компоненты могут быть объединены или интегрированы в другой системе, либо некоторые признаки могут быть опущены или не реализованы.

Кроме того, методики, системы, подсистемы и способы, описанные и изображенные в различных вариантах осуществления в качестве раздельных или отдельных, могут быть объединены или интегрированы с другими системами, блоками, методиками или способами без отступления от объема настоящего раскрытия. Другие объекты, изображенные или обсужденные в качестве соединенных или непосредственно соединенных, или осуществляющих связь друг с другом, могут быть косвенно соединены или осуществлять связь через некоторый интерфейс, устройство или промежуточный компонент электрически, механически или иным образом. Другие примеры изменений, замен и альтернатив понятны специалисту в данной области техники и могут быть осуществлены без отступления от сущности и объема, раскрытого в данном документе.

Изобретение относится к области техники связи и может быть использовано для высокопроизводительного периферийного транзита мобильной связи. Способ, реализуемый в устройстве связи, заключается в генерировании посредством процессора устройства связи модуляционного сигнала с первой волновой формой на основе первой аппроксимации входного сигнала, генерировании посредством упомянутого процессора модуляционного сигнала со второй волновой формой на основе первой разности между входным сигналом и модуляционным сигналом с первой волновой формой, генерировании посредством упомянутого процессора сигнала управления, имеющего последовательность символов управления с предварительно определенным форматом модуляции, выполнении посредством упомянутого процессора мультиплексирования (TDM) во временной области над модуляционным сигналом с первой волновой формой, модуляционным сигналом со второй волновой формой и сигналом управления для формирования сигнала каскадной модуляции волновой формы со встроенным сигналом управления (CWM-CS), модуляции посредством коммуникационного интерфейса устройства связи CWM-CS на несущую и передачи посредством коммуникационного интерфейса CWM-CS по линии связи в соответствующее устройство связи в сети. Технический результат – повышение отношения сигнал/шум. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Способ, реализуемый в устройстве связи, содержащий этапы, на которых:

генерируют, посредством процессора устройства связи, модуляционный сигнал с первой волновой формой, обозначенный как W₁, на основе первой аппроксимации входного сигнала, обозначенного как S;

генерируют, посредством упомянутого процессора, модуляционный сигнал со второй волновой формой, обозначенный как W₂, на основе первой разности между входным сигналом S и модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой;

генерируют, посредством упомянутого процессора, сигнал управления, обозначенный как CS, имеющий последовательность символов управления с предварительно определенным форматом модуляции;

выполняют, посредством упомянутого процессора, мультиплексирование во временной области (TDM) над модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой и сигналом CS управления для формирования сигнала каскадной модуляции волновой формы со встроенным сигналом управления (CWM-CS);

модулируют, посредством коммуникационного интерфейса устройства связи, CWM-CS на несущую и

передают, посредством коммуникационного интерфейса, CWM-CS по линии связи в соответствующее устройство связи в сети.

2. Способ по п.1, в котором этап генерирования модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой содержит этап, на котором аппроксимируют входной сигнал S следующим образом:

,

где round() является функцией округления, которая округляет входное значение до ближайшего целого числа, E_max относится к максимальной амплитуде входного сигнала S и M является положительным целым числом.

3. Способ по п.2, в котором входной сигнал S является комплекснозначным сигналом, содержащим вещественную часть и мнимую часть, и в котором E_max связана с первым максимальным значением вещественной части или вторым максимальным значением мнимой части.

4. Способ по п.2, в котором модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой генерируется так, что модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой содержит (2M+1)² отличающихся друг от друга значений комплексного сигнала на основе отношения сигнал/шум (SNR) линии связи.

5. Способ по п.1 или 2, в котором входной сигнал S содержит синфазную (I) составляющую и квадратурную (Q) составляющую, причем I-составляющая представлена первыми N разрядами, обозначенными как i_n для 1≤n≤N, следующим образом:

при этом Q-составляющая представлена вторыми N разрядами, обозначенными как q_n для 1≤n≤N, следующим образом:

,

где real(S) представляет вещественную часть входного сигнала S, imag(S) представляет мнимую часть входного сигнала S и a и b являются двумя количественными величинами, относящимися к разрешениям дискретизации I-составляющей и Q-составляющей соответственно.

6. Способ по п.5, в котором этап генерирования модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой содержит этап, на котором получают m самых старших разрядов (MSB) для каждой из I-составляющей и Q-составляющей следующим образом:

,

где j является мнимой единицей.

7. Способ по п.1 или 2, в котором упомянутый предварительно определенный формат модуляции является форматом квадратурной амплитудной модуляции (QAM).

8. Способ по п.7, дополнительно содержащий этап, на котором выбирают 16-позиционную квадратурную амплитудную модуляцию (16-QAM) в качестве формата QAM, когда отношение сигнал/шум (SNR) сигнала CS управления находится между 23 децибелами (дБ) и 29 дБ, или выбирают 64-позиционную квадратурную амплитудную модуляцию (64-QAM) в качестве формата QAM, когда отношение сигнал/шум (SNR) сигнала CS управления больше 29 децибелов (дБ).

9. Способ по п.1 или 2, дополнительно содержащий этапы, на которых:

масштабируют, посредством упомянутого процессора, модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой первым коэффициентом c₁ до выполнения TDM;

масштабируют, посредством упомянутого процессора, модуляционный сигнал W₂ со второй волновой формой вторым коэффициентом c₂ до выполнения TDM;

масштабируют, посредством упомянутого процессора, сигнал управления третьим коэффициентом c₃ до выполнения TDM и

выбирают, посредством упомянутого процессора, первый коэффициент c₁, второй коэффициент c₂ и третий коэффициент c₃ так, чтобы максимальные амплитуды c₁×W₁, c₂×W₂ и c₃×CS были схожими.

10. Способ по п.1 или 2, дополнительно содержащий этапы, на которых:

генерируют модуляционный сигнал W₂ со второй волновой формой дополнительно посредством применения второй аппроксимации к первой разности между входным сигналом S и модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой;

генерируют модуляционный сигнал с третьей волновой формой, обозначенный как W₃, на основе второй разности между входным сигналом S и суммой модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой и модуляционного сигнала W₂ со второй волновой формой и

выполняют TDM дополнительно над CWM-CS и модуляционным сигналом W₃ с третьей волновой формой.

11. Способ, реализуемый в устройстве связи, содержащий этапы, на которых:

принимают, посредством коммуникационного интерфейса устройства связи из линии связи, каскадную модуляцию волновой формы со встроенным сигналом управления (CWM-CS);

выполняют, посредством процессора устройства связи, демультиплексирование во временной области над CWM-CS для получения модуляционного сигнала с первой волновой формой, обозначенного как W₁, модуляционного сигнала со второй волновой формой, обозначенного как W₂, и сигнала управления, обозначенного как CS;

обучают, посредством упомянутого процессора, канальный корректор на основе сигнала CS управления;

выполняют, посредством упомянутого процессора, канальную коррекцию над модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой и сигналом CS управления;

выполняют, посредством упомянутого процессора, демультиплексирование во временной области над модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой и сигналом CS управления;

применяют, посредством упомянутого процессора, функцию округления к модуляционному сигналу W₁ с первой волновой формой;

генерируют, посредством упомянутого процессора, восстановленный сигнал, обозначенный как S, посредством суммирования модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой и модуляционного сигнала W₂ со второй волновой формой;

восстанавливают, посредством упомянутого процессора, данные из восстановленного сигнала S; и

восстанавливают, посредством упомянутого процессора, информацию управления посредством демодуляции сигнала CS управления.

12. Способ по п.11, дополнительно содержащий этапы, на которых:

делят, посредством упомянутого процессора, модуляционный сигнал W₁ с первой волновой формой на первый коэффициент, обозначенный как c₁, до генерирования восстановленного сигнала S;

делят, посредством упомянутого процессора, модуляционный сигнал W₂ со второй волновой формой на второй коэффициент, обозначенный как c₂, до генерирования восстановленного сигнала S; и

делят, посредством упомянутого процессора, сигнал CS управления на третий коэффициент, обозначенный как c₃, до восстановления информации управления.

13. Устройство связи, содержащее:

процессор, выполненный с возможностью:

генерирования модуляционного сигнала с первой волновой формой, обозначенного как W₁, на основе первой аппроксимации входного сигнала, обозначенного как S;

генерирования модуляционного сигнала со второй волновой формой, обозначенного как W₂, на основе разности между входным сигналом S и модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой;

выполнения мультиплексирования во временной области (TDM) над модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой и модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой для формирования сигнала каскадной модуляции волновой формы (CWM); и

генерирования выходного сигнала согласно модуляционному сигналу W₁ с первой волновой формой и модуляционному сигналу W₂ со второй волновой формой; и

коммуникационный интерфейс, соединенный с процессором и выполненный с возможностью передачи выходного сигнала по линии связи в соответствующее устройство связи в сети.

14. Устройство связи по п.13, в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью генерирования модуляционного сигнала с первой волновой формой посредством:

деления входного сигнала на первый масштабный коэффициент, связанный с максимальной амплитудой сигнала входного сигнала, для создания первого сигнала;

умножения первого сигнала на второй масштабный коэффициент, связанный с отношением сигнал-шум (SNR) линии связи;

применения функции округления к первому сигналу;

умножения первого сигнала на первый масштабный коэффициент; и

деления первого сигнала на второй масштабный коэффициент.

15. Устройство связи по п.14, в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью:

генерирования сигнала управления, обозначенного как CS, содержащего последовательность символов управления формата модуляции;

выполнения TDM дополнительно над сигналом управления и сигналом CWM для создания CWM со встроенным сигналом управления (CWM-CS) и

масштабирования уровней сигнала модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой, модуляционного сигнала W₂ со второй волновой формой и сигнала CS управления так, чтобы максимальные амплитуды модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой, модуляционного сигнала W₂ со второй волновой формой и сигнала CS управления были схожими, и

при этом коммуникационный интерфейс дополнительно выполнен с возможностью модуляции выходного сигнала на несущую до передачи выходного сигнала.

16. Устройство связи, содержащее:

коммуникационный интерфейс, выполненный с возможностью приема каскадной модуляции волновой формы со встроенным сигналом управления (CWM-CS);

процессор, выполненный с возможностью:

выполнения демультиплексирования во временной области над CWM-CS для получения модуляционного сигнала с первой волновой формой, обозначенного как W₁, модуляционного сигнала со второй волновой формой, обозначенного как W₂, и сигнала управления, обозначенного как CS;

обучения канального корректора на основе сигнала CS управления;

выполнения канальной коррекции над модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой и сигналом CS управления;

выполнения демультиплексирования во временной области над модуляционным сигналом W₁ с первой волновой формой, модуляционным сигналом W₂ со второй волновой формой и сигналом CS управления;

применения функции округления к модуляционному сигналу W₁ с первой волновой формой;

генерирования восстановленного сигнала, обозначенного как S, посредством суммирования модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой и модуляционного сигнала W₂ со второй волновой формой;

восстановления данных из восстановленного сигнала S и

восстановления информации управления посредством демодуляции сигнала CS управления.

17. Устройство связи по п.16, в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью:

деления модуляционного сигнала W₁ с первой волновой формой на первый коэффициент, обозначенный как c₁, до генерирования восстановленного сигнала S;

деления модуляционного сигнала W₂ со второй волновой формой на второй коэффициент, обозначенный как c₂, до генерирования восстановленного сигнала S и

деления сигнала CS управления на третий коэффициент, обозначенный как c₃, до восстановления информации управления.