Локальные и глобальные передачи в беспроводных широковещательных сетях

Локальные и глобальные передачи в беспроводных широковещательных сетях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

По настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной патентной заявке № 60/514152, поданной в США 24 октября 2003, озаглавленной "Method for Transmitting Local and Wide-Area Content over a Wireless Multicast Network".

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в общем, к системам связи, а именно - к передаче данных в беспроводных сетях связи.

Уровень техники

Беспроводные и проводные широковещательные сети широко используются для предоставления информации большой группе пользователей. Типичная проводная широковещательная сеть является кабельной сетью, доставляющей мультимедийный контент большому количеству домашних хозяйств. Кабельная сеть, как правило, содержит головные и распределительные узлы. Каждый головной узел принимает программы от различных источников, генерирует отдельный модулированный сигнал для каждой программы, мультиплексирует модулированные сигналы для всех программ в выходной сигнал и посылает этот выходной сигнал распределительным узлам. Каждая программа может быть распределена по большой географической области (например, по целому штату) или по меньшей географической области (например, городу). Каждый распределительный узел покрывает определенную область в большой географической области (например, поселок). Каждый распределительный узел принимает выходные сигналы от головных узлов, мультиплексирует модулированные сигналы для программ, которые должны распространяться в его зоне покрытия, по различным частотным каналам и посылает свой выходной сигнал домашним хозяйствам в пределах его зоны покрытия. Выходной сигнал от каждого распределительного узла, как правило, содержит как национальные, так и локальные программы, которые часто посылаются по различным модулированным сигналам, которые мультиплексируются в выходной сигнал.

Беспроводные широковещательные сети передают данные по радио беспроводным устройствам в пределах зоны покрытия сети. Беспроводная широковещательная сеть отличается от проводной широковещательной сети в нескольких ключевых аспектах. Во-первых, сигнал, переданный различными базовыми станциями в беспроводной широковещательной сети, интерферирует с другим сигналом, если эти сигналы неодинаковы. Напротив, выходной сигнал от каждого распределительного узла посылается по выделенным кабелям и, таким образом, не испытывает интерференции от других распределительных узлов. Во-вторых, каждая базовая станция в беспроводной широковещательной сети, как правило, передает модулированный сигнал, несущий данные для всех программ, транслируемых этой базовой станцией, на одной радиочастоте. Напротив, каждый распределительный узел в проводной широковещательной сети может мультиплексировать индивидуальные модулированные сигналы для различных программ по различным частотным каналам. Из-за этих отличий методики, используемые для трансляции программ в проводных широковещательных сетях, как правило, не применимы для беспроводных широковещательных сетей.

Поэтому в данной области техники существует необходимость разработки беспроводной широковещательной сети, которая может эффективно транслировать контент различных типов с различными областями покрытия.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее будут описаны методики для трансляции различных типов передач (например, локальных и глобальных передач) в беспроводной широковещательной сети. В данном документе термин "трансляция" и "транслировать" обозначает передачу контента/данных группе пользователей любого размера и может также обозначать многоадресную передачу или какой либо другой термин. Локальная передача - это передача, которая может транслироваться подмножеством передатчиков для заданной глобальной передачи. Различные локальные передачи могут транслироваться различными подмножествами передатчиков для заданной глобальной передачи. Различные глобальные передачи также могут транслироваться различными группами передатчиков в сети. Местная передача также может транслироваться меньшим подмножеством данного подмножества передатчиков для данной локальной передачи. Глобальные, локальные и местные передачи могут рассматриваться как передачи разных типов, имеющие различные уровни покрытия, а зона покрытия для каждой передачи определяется всеми передатчиками, транслирующими эту передачу. Глобальные, локальные и местные передачи, как правило, несут разный контент, но эти передачи также могут нести одинаковый контент.

На каждой базовой станции (или передатчике) в беспроводной широковещательной сети данные для глобальной передачи обрабатываются в соответствии с первой схемой кодирования и схемой модуляции (или модой), выбранными для глобальной передачи, для генерации символов данных для глобальной передачи. Данные для локальной передачи обрабатываются в соответствии со второй схемой кодирования и модуляции, выбранной для локальной передачи, для генерации символов данных для локальной передачи. Первая и вторая схемы кодирования и модуляции могут быть выбраны на основе желаемого покрытия от базовой станции для глобальных и локальных передач, соответственно. Генерируются контрольный сигнал с временным мультиплексированием (TDM) и/или контрольный сигнал с частотным уплотнением (FDM), используемые для восстановления локальной и глобальной передач. Также генерируется дополнительная служебная информация, отражающая временное и/или частотное расположение каждого канала данных, посылаемых в локальной и глобальной передачах. Эти каналы данных несут мультимедийный контент и/или другие данные, отправляемые в локальной и глобальной передачах.

Данные, контрольные сигналы и дополнительная служебная информация для локальной и глобальной передач могут быть мультиплексированы различными способами. Например, символы данных для глобальной передачи могут быть мультиплексированы в "полосе передачи", выделенной для глобальной передачи, символы данных для локальной передачи могут быть мультиплексированы в полосу передачи, выделенную для локальной передачи, TDM и/или FDM контрольные сигналы для глобальной передачи могут быть мультиплексированы в полосу передачи, выделенную для этих контрольных сигналов, и TDM и/или FDM контрольные сигналы для локальной передачи могут быть мультиплексированы в полосу передачи, выделенную для этих контрольных сигналов. Дополнительная служебная информация для локальной и глобальной передач может быть мультиплексирована в одну или более спроектированную полосу пропускания. Различные полосы передачи могут соответствовать (1) различным наборам частотных поддиапазонов, если беспроводной широковещательной сетью используется FDM, (2) различным временным сегментам, если используется TDM, или (3) различным группам поддиапазонов в различных временных сегментах, если используются и TDM, и FDM. Различные схемы мультиплексирования описаны ниже. Более чем два различных типа передачи с более чем двумя уровнями покрытия также могут быть обработаны, мультиплексированы и транслированы.

Беспроводное устройство в беспроводной широковещательной сети выполняет дополнительную обработку для восстановления данных для локальной и глобальной передач. Различные аспекты и реализации настоящего изобретения будут подробно описаны ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Особенности и природа настоящего изобретения станут более понятны из нижеследующего детального описания при рассмотрении совместно с чертежами, на которых ссылочные номера обозначают соответствующие элементы и на которых:

Фиг.1 показывает беспроводную широковещательную сеть;

Фиг.2А показывает зону покрытия для глобальной передачи;

Фиг.2B показывает зоны покрытия для различных локальных передач;

Фиг.3А показывает FDM структуру для трансляции локальной и глобальной передач;

Фиг.3B показывает трансляцию передач с использованием FDM структуры по Фиг.3А;

Фиг.4А показывает TDM структуру для трансляции локальной и глобальной передач;

Фиг.4B показывает трансляцию передач с использованием TDM структуры по Фиг. 4А;

Фиг.5 показывает структуру суперкадра для трансляции локальной и глобальной передач;

Фиг.6 показывает разделение поддиапазонов данных на три непересекающихся множества;

Фиг.7 показывает FDM контрольный сигнал для локальной и глобальной передач;

Фиг.8 показывает процесс трансляции локальной и глобальной передач;

Фиг.9 показывает процесс приема локальной и глобальной передач;

Фиг.10 показывает блок-схему базовой станции и беспроводного устройства.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Слово "примерный" используется в этом описании в значении "служащий для примера или иллюстрации". Любая реализация или конструкция, описанные здесь как "примерные", не должны рассматриваться как предпочтительные или имеющие преимущества по сравнению с другими реализациями или конструкциями.

На Фиг.1 показана беспроводная широковещательная сеть 100, которая может транслировать различные типы передач, такие как, например, глобальные передачи и локальные передачи. Каждая глобальная передача транслируется множеством базовых станций в сети, которое может содержать все или большинство базовых станций в сети. Каждая глобальная передача, как правило, транслируется на большую географическую область. Каждая локальная передача транслируется подмножеством базовых станций в заданном множестве данной широковещательной передачи. Каждая локальная передача, как правило, транслируется на меньшую географическую область. Для простоты большая географическая область для глобальной передачи также называется областью глобального покрытия или просто глобальная зона, и меньшая географическая область для локальной передачи называется локальной областью покрытия или просто локальной зоной. Сеть 100 может иметь большую зону покрытия, такую как вся территория США, большой регион в США (например, западные штаты), целый штат и тому подобное. Например, единичная глобальная передача может транслироваться на целый штат Калифорния, и различные локальные передачи могут транслироваться на различные города, например, Лос-Анжелес или Сан-Диего.

Для простоты Фиг.1 показывает сеть 100, покрывающую глобальные зоны 110a и 110b, где глобальная зона 110a охватывает три локальных зоны 120a, 120b и 120c. В общем случае, сеть 100 может содержать любое количество глобальных зон с различными глобальными передачами и любое количество локальных зон с различными локальными передачами. Каждая локальная зона может примыкать к другой локальной зоне или быть изолированной. Сеть 100 может также транслировать любое количество передач различных типов, предназначенных для приема в любом количестве географических областей различных размеров. Например, сеть 100 может также транслировать местную передачу, предназначенную для приема в меньшей географической области, которая может быть частью данной локальной зоны. Для простоты в большинстве нижеследующих описаний предполагается, что сеть 100 покрывает единственную глобальную зону и множество локальных зон для двух различных типов передач.

На Фиг.2A представлена зона покрытия для глобальной передачи в сети 100. Все базовые станции в заданной глобальной зоне транслируют одну и ту же глобальную передачу, и сеть называется сетью с единственной частотой. Если все базовые станции в глобальной зоне транслируют одну и ту же глобальную передачу, то беспроводное устройство может комбинировать сигналы, полученные от различных базовых станций, для улучшения производительности. На физическом уровне основными источниками искажения приема данных в сети SFN являются тепловой шум и падение производительности из-за временных вариаций и превышения разброса задержек в беспроводном канале. Разброс задержек - это временная разница между самым первым прибывшим сигналом и последним прибывшим сигналом в беспроводном устройстве.

На Фиг.2B показаны различные зоны покрытия для различных локальных передач в сети 100. Базовые станции в различных локальных зонах передают различные локальные передачи, и сеть называется сеть с множеством частот (MFN).

Термины SFN и MFN являются часто используемыми терминами для описания характеристик сети, и MFN сеть не всегда означает, что различные базовые станции передают на различных радиочастотах. Даже если базовые станции в различных локальных зонах транслируют различные локальные передачи, беспроводное устройство в пределах данной локальной зоны может испытывать небольшую интерференцию от базовых станций в соседних локальных зонах из-за относительно большого расстояния до интерферирующей базовой станции. Например, беспроводное устройство 1 в локальной зоне A, беспроводное устройство 4 в локальной зоне B и беспроводное устройство 6 в локальной зоне С могут испытывать небольшую интерференцию от соседних локальных зон. Локальная передача является, по существу, SFN передачей для этих внутренних беспроводных устройств.

Беспроводное устройство около границы локальной зоны может наблюдать значительную интерференцию смежных локальных каналов (ALCI) от сигналов, передаваемых базовой станцией в соседней локальной зоне. Например, беспроводное устройство 2 в локальной зоне А может испытывать значительную ALCI интерференцию от базовых станций в соседних локальных областях B и C, беспроводное устройство 3 в локальной зоне B может испытывать значительную ALCI интерференцию от базовых станций соседних локальных зон A и C, и беспроводное устройство 5 в локальной зоне С может испытывать значительную ALCI интерференцию от базовых станций соседних локальных зон A и В. Сеть является, по существу, сетью MFN для этих периферийных беспроводных устройств. ALCI интерференция приводит к дополнительному ухудшению производительности, по сравнению со случаем SFN сети. Если данные обрабатываются и передаются одинаковым способом как для SFN, так и для MFN, то ALCI интерференция, наблюдаемая периферийными беспроводными устройствами в случае MFN, ухудшает качество принятого сигнала на этих устройствах и вызывает уменьшения покрытия на границах соседних локальных зон.

В общем случае покрытие для каждого типа передач (например, глобальные или локальные) может соответствовать требованию использования для этого типа передачи. Передача с более широкой применимостью может быть отправлена беспроводным устройствам в больших географических областях. Соответственно, передача с более ограниченной применимостью может быть отправлена беспроводным устройствам в меньших географических областях.

Сеть 100 может быть спроектирована для обеспечения хорошей производительности как для локальных, так и для глобальных передач. Это может быть достигнуто выполнением следующего:

мультиплексирования локальной и глобальной передач по времени, частоте и/или кодовому домену так, чтобы интерференция между двумя типами передач уменьшалась;

передачи локальной и глобальной передач (вместе с соответствующими контрольными сигналами) на основе различных характеристик MFN и SFN, соответственно; и

обеспечения гибкости в выделении ресурсов для удовлетворения требований переменной (исходной) скорости для локальной и глобальной передач.

Локальные передачи отправляются на основе MFN характеристик для обеспечения лучшего покрытия для беспроводных устройств, находящихся на границах локальных зон. Глобальные передачи для различных глобальных зон также имеют MFN характер на границах между этими глобальными зонами и могут отправляться с использованием описанной выше методики. Каждый из трех приведенных выше аспектов подробно описан ниже.

1. Мультиплексирование локальных и глобальных передач

На Фиг.3А показана FDM структура 300, которая может быть использована для трансляции локальных и глобальных передач через заданную пропускную способность системы в сети с множеством несущих. FDM структура 300 поддерживает прием как локальных, так и глобальных передач приемником, настроенным на единственную радиочастоту, и она отличается от схемы, которая посылает локальные и глобальные передачи с использованием различных радиочастот. Общая пропускная способность системы делится на множество (N) ортогональных частотных поддиапазонов при помощи методики модуляции с множеством несущих, например, мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM) или какой-либо другой методики. Эти поддиапазоны также называются тонами, несущими, поднесущими, элементами кодированного сигнала и частотными каналами. При использовании OFDM, каждый поддиапазон связывается с соответствующей поднесущей, которая может быть промодулирована данными. Из полного числа поддиапазонов N, U поддиапазонов может быть использовано для передачи данных и контрольного сигнала, и они называются "используемые" поддиапазоны, где UN. Оставшиеся G поддиапазонов не используются и называются "защитные" поддиапазоны, где N=U+G. В качестве конкретного примера - сеть может использовать OFDM структуру с N=4096 поддиапазонами, с U=4000 используемыми поддиапазонами и с G=96 защитными поддиапазонами. В общем случае N, U и G могут принимать любые значения. Для простоты в нижеследующем описании предполагается, что все N поддиапазонов используются для передачи, то есть U=N и G=0, так что в этом случае нет защитных поддиапазонов.

В каждый символьный период с передачей данных P поддиапазонов из N используемых поддиапазонов могут быть использованы для контрольного сигнала FDM и называются контрольными поддиапазонами, где P<N. Контрольный сигнал, как правило, составлен из известных символов модуляции, которые обрабатываются и передаются известным способом. Оставшиеся D используемых поддиапазонов могут быть использованы для передачи данных и называются поддиапазоны данных, где D=N-P. Контрольный сигнал TDM также может быть передан в некоторых символьных периодах во всех N используемых поддиапазонах.

Для реализации, показанной на Фиг.3А, контрольный сигнал FDM передается по P контрольным поддиапазонам и распределяется по пропускной способности всей системы для обеспечения лучшей дискретизации частотного спектра. D поддиапазонов данных может быть выделено для локальной передачи, глобальной передачи, дополнительной служебной информации и так далее. Набор из L_sb поддиапазонов может быть выделен для локальной передачи, и набор из W_sb поддиапазонов может быть выделен для глобальной передачи, где W_sb+L_sbD. W_sb поддиапазонов для глобальной передачи и L_sb поддиапазонов для локальной передачи могут быть распределены по всей полосе пропускания системы для улучшения частотного разнесения, как показано на Фиг.3А. W_sb поддиапазонов несут данные для глобальной передачи (или глобальные данные), и L_sb поддиапазонов несут данные для локальной передачи (или локальные данные).

На Фиг.3В показана передача данных для различных локальных зон с использованием FDM структуры 300. Для минимизации интерференции между локальной и глобальной передачами все базовые станции в данной глобальной зоне используют одинаковый набор W_sb поддиапазонов для трансляции глобальной передачи. Базовые станции в различных локальных зонах могут транслировать различные локальные передачи по набору L_sb поддиапазонов, выделенных для локальных передач. Количество поддиапазонов, выделенных для локальной и глобальной передач, может варьироваться на основе требуемых ресурсов. Например, W_sb и L_sb могут варьироваться (1) динамически от символа к символу или от временного интервала до временного интервала, (2) на основе времени суток, дня недели и так далее, (3) на основе предопределенного расписания или (4) на основе комбинации вышеперечисленного. Например, W_sb и L_sb могут динамически варьироваться в течение части каждого дня недели, могут быть фиксированы в течение оставшейся части каждого дня недели и могут устанавливаться на основе предопределенного расписания в течение выходных дней.

Для упрощения выделения ресурсов и улучшения частотного разнесения N используемых поддиапазонов могут быть упорядочены в M чередований или наборов неперекрывающихся поддиапазонов. M чередований являются непересекающимися, так как каждый из N используемых поддиапазонов принадлежит только одному чередованию. Каждое чередование содержит P используемых поддиапазонов, где N=M·P. P поддиапазонов в каждом чередовании могут быть равномерно распределены по N используемым поддиапазонам, так что последовательные поддиапазоны в каждом чередовании разделяются M поддипазонами. Для примерной OFDM структуры, описанной выше, могут быть сформированы чередования с M=8, где каждое чередование содержит P=512 используемых поддиапазонов, которые равномерно распределены с разнесением в 8 поддиапазонов. P используемых поддиапазонов в каждом чередовании чередуются с P используемыми диапазонами в каждом из M-1 чередовании.

Примерная OFDM структура и схема чередования была описана выше. Другие OFDM структуры и схемы выделения поддиапазонов также могут быть использованы для поддержки FDM для локальной и глобальной передач.

На Фиг.4А показана TDM структура 400, которая может быть использована для трансляции локальной и глобальной передач в сети с единственной несущей или со множеством несущих. Временная линейка передачи разделена на кадры 410, каждый кадр имеет предопределенную длительность. Длительность кадра может быть выбрана на основе различных факторов, таких как величина временного разнесения, желаемая для передачи данных. Каждый кадр содержит поле 412, несущее контрольный сигнал и дополнительную служебную информацию, сегмент 414, несущий глобальные данные, и сегмент 416, несущий локальные данные. Каждый кадр может также содержать поля для другой информации.

На Фиг.4В показана передача данных для различных локальных областей с использованием TDM структуры 400. Для минимизации интерференции между локальной и глобальной передачами глобальный сегмент 414 для всех базовых станций в данной глобальной зоне может быть расположен во времени так, что эти базовые станции транслируют глобальную передачу одновременно. Базовые станции в различных локальных зонах могут транслировать различные локальные передачи в сегменте 416. Размеры сегментов 414 и 416 могут варьироваться динамически или предопределенным образом, на основе требований по ресурсам.

Для FDM структуры 300 по Фиг.3А и TDM структуры 400 по Фиг.4А, локальная и глобальная передачи мультиплексируются по частоте и времени, соответственно, таким образом, чтобы перекрывание этих двух типов передач было минимальным. Это распределение позволяет избежать или минимизирует интерференцию между двумя типами передачи. Тем не менее, строгое соблюдение неперекрывания передач различных типов не является обязательным. Более того, различные локальные зоны могут иметь различную частоту или распределение времени. В общем случае различные структуры мультиплексирования могут быть использованы для трансляции различных типов передач в различных зонах покрытия. Определенная структура мультиплексирования, подходящая для беспроводных широковещательных сетей OFDM, описана ниже.

На Фиг.5 показана примерная структура 500 суперкадра, которая может быть использована для трансляции локальной и глобальной передач в беспроводной широковещательной сети на основе OFDM. Передача данных происходит в блоках суперкадра 510. Каждый суперкадр имеет предопределенную продолжительность, которая может быть выбрана на основе различных факторов, таких как, например, желаемое статистическое мультиплексирование для транслируемых потоков данных, величина временного разнесения, желаемая для потоков данных, время обнаружения для потоков данных, требования буфера для беспроводных устройств и так далее. Суперкадр размером в 1 секунду может обеспечить хороший баланс между различными факторами, упомянутыми выше. Тем не менее, также могут быть использованы суперкадры другого размера.

Для реализации, показанной на Фиг.5, каждый суперкадр 510 содержит сегмент 520 заголовка, четыре кадра 530а-530d одинакового размера и завершающий сегмент 540, который не показан на шкале на Фиг. 5. В таблице 1 приведены различные поля для сегментов 520 и 540 и для каждого кадра 530.

	Таблица 1
Поле	Описание
Контрольный сигнал TDM	Контрольный сигнал TDM, используемый для детектирования сигнала, синхронизации кадров, оценки ошибки частоты и синхронизации по времени
Контрольный сигнал перехода	Контрольный сигнал перехода, используемый для оценки канала и возможной синхронизации по времени и посылаемый на границе глобальной и локальной полей/передач
WIC	Глобальный канал идентификации (WIC) - несет идентификатор, присвоенный обслуживаемой глобальной зоне
LIC	Глобальный канал идентификации (LIC) - несет идентификатор, присвоенный обслуживаемой локальной зоне
Глобальный OIS	Символ глобальной дополнительной служебной информации (OIS) - несет дополнительную служебную информацию (например, частоту/расположение во времени) для каждого канала данных, отправляемого в поле глобальных данных
Локальный OIS	Локальный OIS - несет дополнительную служебную информацию для каждого канала данных, отправляемого в поле локальных данных
Глобальные данные	Несет каналы данных для глобальной передачи
Локальные данные	Несет каналы данных для локальной передачи

Для реализации, показанной на Фиг.5, различные контрольные сигналы используются в различных целях. Контрольный сигнал TDM передается в начале каждого суперкадра и может быть использован для целей, отмеченных в таблице 1. Контрольный сигнал передачи посылается на границе между локальной и глобальной полями/передачами, делая возможным плавную передачу между локальным и глобальным полями/передачами, и может быть сгенерирован, как описано ниже.

Локальная и глобальная передачи могут быть для мультимедийного контента, такого как видео, аудио, телетекст, данные, видео/аудиоклипы и так далее, и могут быть посланы в отдельных потоках данных. Например, отдельная мультимедийная программа (например, телевидение) может быть послана в трех отдельных потоках данных для видео, аудио и данных. Потоки данных посылаются по каналам данных. Каждый канал данных может нести один или множество потоков данных. Канал данных, несущий потоки данных для локальной передачи, называется также локальным каналом, а канал данных, несущий потоки данных для глобальной передачи, называется также глобальным каналом. Локальные каналы посылаются в полях локальных данных, и глобальные каналы посылаются в полях глобальных данных суперкадра.

Каждому каналу данных может быть выделено фиксированное или переменное количество чередований в каждом суперкадре, в зависимости от нагрузки на канал данных, наличия чередований в суперкадре и ряда других факторов. Каждый канал данных может быть активным или неактивным в любом заданном суперкадре. Каждому активному каналу данных выделено, по меньшей мере, одно чередование. Каждому активному каналу данных также назначены определенные чередования в суперкадре на основе схемы распределения, которая пытается (1) упаковать все активные каналы данных наиболее эффективным образом, (2) уменьшить время передачи для каждого канала данных, (3) обеспечить адекватное временное разнесение для каждого канала данных, (4) минимизировать количество передаваемых сигналов, необходимых для обозначения чередований, назначенных каждому каналу данных. Для каждого канала данных одно и то же распределение чередований может быть использовано для четырех кадров суперкадра.

Поле локального OIS обозначает частотно-временное распределение для каждого активного локального канала для текущего суперкадра. Поле глобального OIS обозначает частотно-временное распределение для каждого активного глобального канала для текущего суперкадра. Локальный OIS и глобальный OIS посылаются в начале каждого суперкадра для того, чтобы беспроводные устройства могли определить частотно-временное расположение каждого интересующего их канала данных в суперкадре.

Различные поля суперкадра могут быть отправлены в порядке, показанном на Фиг.5 или каком-либо другом порядке. В общем случае, желательно отправлять контрольный сигнал TDM и дополнительную служебную информацию в начале суперкадра, так чтобы контрольный сигнал TDM и дополнительная служебная информация могли быть использованы для приема данных, отправленных в суперкадре позднее. Глобальная передача может быть отправлена перед локальной передачей, как показано на Фиг.4А и 5, или после локальной передачи.

На Фиг.5 показана определенная структура суперкадра. В общем случае, суперкадр может иметь произвольную длительность и содержать любое количество сегментов любых типов, кадров и полей. Тем не менее, как правило, имеется некоторый диапазон длительности суперкадра, связанный со временем обнаружения и циклическим временем принимающей электроники. Другие структуры суперкадра и кадра также могут быть использованы для трансляции передач различных типов и все они попадают в пределы объема настоящего изобретения.

Мультиплексирование с временным разделением локальной и глобальной передач, как показано на Фиг.5, делает возможным использование преимуществ OFDM для глобальной передачи в сети с единственной несущей частотой без интерференции от локальной передачи. Так как только локальная или глобальная передача посылается в любой заданный момент времени с использованием TDM, локальная и глобальная передачи могут транслироваться с использованием различных параметров передачи, которые могут быть независимо оптимизированы для достижения хорошей производительности для локальной и глобальной передач, соответственно, как описано ниже.

2. Передача данных

Глобальные каналы, которые транслируются в каждом суперкадре, могут быть упакованы самым эффективным образом. Все базовые станции в данной глобальной зоне транслируют одну и ту же глобальную передачу в четырех полях глобальных данных суперкадра. Беспроводное устройство может затем скомбинировать глобальные передачи, полученные от любого количества базовых станций, для улучшения качества приема данных.

Базовые станции в различных локальных зонах транслируют различные локальные передачи в четырех полях локальных данных в каждом суперкадре. Периферийное беспроводное устройство, находящееся около границы соседних локальных зон, будет испытывать интерференцию смежных локальных каналов (ALCI), которая ухудшает качество принятого устройством сигнала. Качество принятого сигнала можно измерить с помощью отношения сигнал к шуму и интерференции (SINR) или какой-либо другой мерой. Периферийное беспроводное устройство будет достигать более низкого значения SINR из-за деградации, вызванной ALCI. На базовой станции данные для локальной передачи обрабатываются с помощью схемы кодирования и модуляции, которая требует определенного значения SINR для правильного приема. ALCI имеет эффект сжатия локальной зоны, так как данное беспроводное устройство может достичь требуемого значения SINR в меньшей зоне при наличии ALCI.

Различные методики могут быть использованы для улучшения покрытия для локальной передачи. Эти методики, как правило, ухудшают производительность внутри зоны для расширения покрытия на границе. Эти методики включают в себя частичную загрузку и выбор кодирования/модуляции.

При использовании частичной загрузки, которая также называется повторное использование частот, не все поддиапазоны, которые можно использовать для передачи данных, действительно используются для передачи данных. Более того, соседним локальным зонам могут быть назначены поддиапазоны так, что их локальные передачи интерферируют между собой минимальным образом. Это может быть достигнуто при использовании ортогональной частичной загрузки или случайной частичной загрузки.

При ортогональной частичной загрузке соседним локальным зонам назначаются непересекающиеся наборы поддиапазонов. Затем базовые станции в каждой локальной зоне транслируют локальную передачу на наборе поддиапазонов, назначенном этой локальной зоне. Так как поддиапазоны не пересекаются, то беспроводные устройства в каждой зоне не испытывают ALCI от базовых станций в соседних локальных зонах.

На Фиг.6 показано примерное разбиение D поддиапазонов данных на три непересекающиеся набора, обозначенные S₁, S₂ и S₃. В общем случае, каждый набор может содержать любое количество поддиапазонов данных и любой из D поддиапазонов данных. Поддиапазоны для каждого набора также могут изменяться динамически или предопределенным образом. Для достижения частотного разнесения каждый набор может содержать поддиапазоны, выбранные с чередованием из D поддиапазонов данных. Поддиапазоны в каждом наборе могут быть равномерно или неравномерно распределены по D поддиапазонам данных.

Обратимся к Фиг.2В - локальной зоне А может быть назначен набор поддиапазонов S₁, локальной зоне B может быть назначен набор поддиапазонов S_2, и локальной зоне C может быть назначен набор поддиапазонов S₃. Затем базовые станции в локальной зоне A транслируют локальную передачу для локальной зоны A по набору поддиапазонов S₁, базовые станции в локальной зоне B транслируют локальную передачу для локальной зоны A по набору поддиапазонов S_2, и базовые станции в локальной зоне C транслируют локальную передачу для локальной зоны A по набору поддиапазонов S₃.

Фиг.2В и 6 показывают случай с тремя локальными зонами. Ортогональная частичная загрузка может быть расширена на любое количество локальных зон. Q непересекающихся набора поддиапазонов может быть сформировано для Q соседних локальных зон, где Q>1. Q наборов могут содержать одинаковое или разное количество поддиапазонов. Для схемы чередования, описанной выше, M-1 чередований, имеющихся для передачи данных, может быть выделено для Q наборов. Каждый набор может содержать любое количество чередований. Чередования для каждого набора могут изменяться динамически или предопределенным образом. Каждой локальной зоне назначается соответствующий набор чередований для локальной передачи. Частотное планирование может быть выполнено для всей сети для того, чтобы гарантировать, что соседним локальным зонам назначены непересекающиеся наборы.

При использовании случайной частичной загрузки каждой локальной зоне назначается K поддиапазонов данных, где KD, и базовая станция в этой локальной зоне транслирует локальную передачу по K поддиапазонам, выбранным псевдослучайным образом из D поддиапазонов данных. Для каждой локальной зоны генератор псевдослучайных чисел (PN) может быть использован для выбора различного набора из K поддиапазонов в каждом символьном периоде. Различные локальные зоны могут использовать разные PN генераторы для того, чтобы поддиапазоны, используемые каждой локальной зоной, были псевдослучайными по отношению к поддиапазонам, используемым в соседних локальных зонах. В действительности, локальная передача для каждой локальной зоны переключается по D поддиапазонам данных. ALCI наблюдается, когда возникает столкновение, и соседние локальные зоны используют одинаковый поддиапазон в один и тот же символьный период. Тем не менее, ALCI случайно, из-за псевдослучайного способа выбора K подиапазонов в каждом символьном периоде для каждой локальной зоны. Беспроводное устройство знает о перестройке частоты, выполняемой базовыми станциями, и может выполнить соответствующую свертку сигнала с псевдослучайной перестройкой частоты для восстановления локальной передачи.

Для случайной частичной загрузки вероятность столкновения уменьшается, и величина ALCI уменьшается при уменьшении K. Таким образом, покрытие может быть расширено с меньшими значениями K. Тем не менее, меньшие значения K также приводят к снижению общей пропускной способности для данной схемы кодирования и модуляции. Таким образом, K может быть выбрано исходя из баланса между зоной покрытия и общей пропускной способностью.

Для частичной загрузки любого типа мо