Системы с разнесением передачи

Системы с разнесением передачи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к беспроводной связи и, конкретнее, к системам с разнесением передачи.

Уровень техники

Область беспроводной связи имеет множество приложений, включающих в себя, например, радиотелефоны, пейджеры, беспроводные местные линии, персональные цифровые секретари (PDA), Интернет-телефонию и системы спутниковой связи. Чрезвычайно важным приложением являются сотовые телефонные системы для удаленных абонентов. Используемый в настоящем описании термин «сотовая» система охватывает системы, использующие либо сотовые частоты, либо частоты обслуживания персональной связи (ОПС) (PCS). Различные интерфейсы радиосвязи разработаны для таких систем сотовых телефонов, включая, например, множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA), множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA) и множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA). В связи с этим установлены различные внутренние и международные стандарты, включающие в себя, например, усовершенствованную систему мобильной радиотелефонной связи (AMPS), глобальную систему связи с подвижными объектами (GSM) и промежуточный стандарт 95 (IS-95). Стандарт IS-95, его производные IS-95A, IS-95B ANSI J-STD-008 (часто именуемые здесь в целом как IS-95) и предложенные системы высокоскоростной передачи данных распространяются Ассоциацией телекоммуникационной промышленности (TIA) и другими общеизвестными ассоциациями стандартов.

Сотовые телефонные системы, конфигурированные в соответствии с использованием стандарта IS-95, применяют методы обработки сигнала стандарта CDMA для обеспечения высокоэффективной и устойчивой сотовой телефонной службы. Примерные сотовые телефонные системы, выполненные практически в соответствии с использованием стандарта IS-95, описаны в патентах США № 5103459 и № 4901307, права на которые принадлежат правообладателю настоящего изобретения и которые включены в настоящее описание посредством ссылки. Примерной системой, использующей методы CDMA (МДКР), является система стандарта cdma2000 ITU-R Radio Transmission Technology (RTT) Candidate Submission (далее упоминаемого как cdma2000), выпущенного TIA. Стандартные требования cdma2000 представлены в проектных версиях IS-2000 и одобрены TIA. Другим стандартом CDMA является стандарт (W-CDMA) (широкополосный CDMA (Ш-МДКР)), воплощенный в проекте сотрудничества по разработке систем третьего поколения "3GPP", в документах №№ 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213 и 3G TS 25.214.

Телекоммуникационные стандарты, процитированные выше, являются примерами только некоторых из различных систем связи, которые могут быть осуществлены. Большинство этих систем в настоящее время конфигурируются для использования отдельной антенны для передач прямой линии связи к отдельной удаленной станции, но представляется, что множество антенн будет использоваться для передач прямой линии связи к отдельной удаленной станции. Множество антенн обеспечивают разнесение передачи (РП), что повышает качество прямой линии связи. Если качество прямой линии связи улучшается, то требуется меньшая мощность передачи для передачи информации к удаленной станции. И, наоборот, больше информации может быть передано с использованием той же мощности передачи, и общая пропускная способность передачи данных по линии связи увеличится. Используемый здесь термин «прямая линия связи» относится к передачам от базовой станции к удаленной станции, в то время как термин «обратная линия связи» относится к передачам от удаленной станции к базовой станции.

В системах с разнесением передачи информация о фазе и информация об амплитуде для антенны получается удаленной станцией посредством пилот-сигнала, передаваемого от каждой антенны. Одна из антенн рассматривается как основная антенна, в то время как другие антенны рассматриваются как вспомогательные антенны. Только для иллюстративных целей варианты осуществления, представленные ниже, описаны как двухантенные системы. Число антенн может быть увеличено, не влияя на объем описанных вариантов осуществления.

Проблемы возникают при развертывании систем, обеспечивающих разнесение передачи. А именно, хотя система связи может быть модернизирована для использования множества антенн, удаленные станции, управляемые отдельными пользователями, могут не поддерживать модернизацию системы. Для текущего состояния уровня техники характерна система, которая может поддерживать удаленную станцию без РП с использованием только основной антенны. Поскольку почти все системы беспроводной связи требуют передачи информации сигнализации от удаленной станции к обслуживающей базовой станции, базовая станция с РП может быть легко уведомлена, что передачи на удаленную станцию без режима РП должны осуществляться только главной антенной. Модуляция на базовой станции может затем быть соответственно изменена.

Однако современный способ передачи только основной антенной к удаленной станции без РП имеет недостаток. Недостаток этот появляется из-за вредных эффектов интерференции между трактами передачи антенны, когда и удаленная станция без РП, и удаленная станция с РП работают в системе с разнесением передачи. В системах связи с расширенным спектром, таких как МДКР и Ш-МДКР, ортогональные и квазиортогональные коды, такие как последовательности кодов Уолша, используются для канализации информации, посылаемый к каждой удаленной станции по прямой линии связи. Другими словами, последовательности кодов Уолша используются в прямой линии связи, чтобы обеспечить системе охват множества пользователей, каждому из которых назначается отличающийся ортогональный или квазиортогональный код на одной и той же частоте в течение одного и того же отрезка времени.

Следовательно, сигналы, возникающие из передачи одной антенны, являются ортогональными, и величина интерференции между этими ортогональными сигналами коррелированна. Однако, даже если сигналы, возникающие из передач множества антенн, будут ортогональными, среда передачи будет вносить дефекты, такие как многолучевость, которые будут ухудшать ортогональность между сигналами. Сигналы, принятые удаленными станциями, не будут полностью ортогональными и будут вследствие этого интерферировать друг с другом. Величина интерференции между одним трактом передачи антенны и другим трактом передачи антенны в общем случае некоррелирована, поскольку сигналы из различных антенн распространяются вдоль различных беспроводных трактов. Если величина интерференции между различными трактами антенны некоррелирована, то выигрыши передачи, обусловленные комбинированием множества трактов, больше не имеют места для удаленных станций без РП. Более подробное объяснение этого феномена представлено ниже.

Поскольку базовая станция с разнесением передачи будет осуществлять передачи и удаленным станциям с РП, и удаленным станциям без РП в течение одного и того же отрезка времени и на одних и тех же частотах, то из этого следует, что характеристики удаленной стации без РП значительно ухудшаются, когда она работает среди удаленных станций с РП. По этой причине в уровне техники существует необходимость в способах и устройствах, которые позволяют удаленным станциям без РП работать в системе с разнесением передачи без ухудшения качества передач, принятых по прямой линии связи.

Помимо вышеупомянутой проблемы, испытываемой удаленными станциями без РП в системе с РП, встречаются и другие ситуации, когда эффективность системы с РП снижается. В определенных ситуациях пропускная способность передачи может оставаться неиспользованной из-за неспособности системы уравновешивать мощность между множеством антенн. Когда нагрузка мощности на множество антенн распределяется неравномерно или когда оценки мощности на усилителях мощности для каждой антенны различаются, нынешние системы не конфигурируются для перераспределения нагрузки передачи из одной перегруженной антенны в другую недостаточно используемую антенну.

Обычно каждая антенна имеет свой отдельный усилитель мощности. Усилители мощности рассчитываются на максимальную мощность на основании ограничений проектирования и регулирования. Существует поэтому предел для величины мощности, на которой каждая антенна может осуществлять передачу. В настоящее время система проектируется для ограничения всякий раз, когда один из усилителей мощности достигает своей максимальной нагрузки, даже если другой усилитель мощности имеет доступный ресурс. Другими словами, доступная мощность из недостаточно используемой антенны не может быть перераспределена к сильно загруженной антенне. Эта проблема может возникнуть, когда множество антенн не нагружается одной и той же нагрузкой передачи или когда различные усилители мощности имеют различные номинальные мощности.

Существуют некоторые ситуации, где множество антенн не нагружаются одной и той же мощностью передачи. Одной ситуацией является случай, где имеют место передачи к удаленным станциям как без РП, так и с РП, так что передачи к удаленным станциям без РП происходят только посредством основной антенны, а передачи к удаленным станциям с РП происходят посредством основной и вспомогательных антенн. Невозможно заранее определить требуемые оценки мощности основного и вспомогательных усилителей мощности на базовой станции, поддерживающей РП, поскольку мощность зависит от непостоянного числа удаленных станций без РП и с РП, которые обслуживаются базовой станцией в любое заданное время. Следовательно, пропускная способность базовой станции, по всей вероятности, ограничивается усилителем мощности полностью нагруженной основной антенны, поскольку мощность из других усилителей мощности не может быть «позаимствована». Заметим, что мощность из других усилителей мощности не может быть использована вследствие нормативных ограничений, налагаемых различными организациями по стандартизации, а не ввиду физического ограничения.

Другая ситуация, в которой усилители мощности имеют неравномерные нагрузки, может возникать в течение передачи некоторых каналов. Например, каналы поискового вызова и синхронизации cdma2000 выполнены для передачи только посредством главной антенны, которая влияет на нагрузку на основном усилителе мощности. Увеличенная нагрузка делает более вероятным, что усилитель мощности основной антенны достигнет полной пропускной способности раньше усилителей мощности вспомогательных антенн, так что усилители мощности вспомогательных антенн будут иметь доступную мощность, которая остается неиспользованной. Это переводится в избыточную пропускную способность. Поэтому в уровне техники существует также необходимость в способах и устройствах, которые увеличивают пропускную способность прямой линии связи систем с РП путем использования «избыточной пропускной способности» вспомогательных антенн, которая обусловлена полной нагрузкой на основной антенне.

Сущность изобретения

Описанные способы и устройства направлены на удовлетворение вышеуказанных потребностей. В одном аспекте представлено устройство для обеспечения выигрышей от разнесения передачи для приемника без разнесения передачи, содержащее: основную антенну; по меньшей мере одну вспомогательную антенну и блок перераспределения, выполненный с возможностью приема объединенного сигнала без разнесения передачи и первого сигнала с разнесением передачи, приема второго сигнала с разнесением передачи, генерирования изменяющегося во времени варианта объединенного сигнала без разнесения передачи и первого сигнала с разнесением передачи, генерирования изменяющегося во времени варианта второго сигнала с разнесением передачи и перераспределения изменяющихся во времени вариантов сигналов между основной антенной и по меньшей мере одной вспомогательной антенной.

В другом аспекте представлен блок перераспределения для обработки сигнала основной передачи и сигнала вспомогательной передачи в системе с разнесением передачи для обеспечения выигрышей от разнесения передачи для приемников без разнесения передачи, содержащий: тракт распределения для сигнала основной передачи к основной антенне; первый изменяющийся во времени элемент для генерирования изменяющейся во времени копии сигнала основной передачи и перераспределения изменяющейся во времени копии сигнала основной передачи к вспомогательной антенне; и второй изменяющийся во времени элемент для генерирования изменяющейся во времени копии сигнала вспомогательной передачи и для перераспределения изменяющейся во времени копии сигнала вспомогательной передачи к вспомогательной антенне, при этом сигнал вспомогательной передачи не распределяется к вспомогательной антенне.

В другом аспекте представляется способ для обеспечения выигрышей от разнесения передачи для приемников в системе с разнесением передачи, при этом передача с разнесением обеспечивается с помощью основной антенны и вспомогательной антенны, содержащий: генерирование изменяющегося во времени варианта объединенного сигнала без разнесения передачи и первого сигнала с разнесением передачи; генерирование изменяющегося во времени варианта второго сигнала с разнесением передачи; направление объединенного сигнала без разнесения передачи и первого сигнала с разнесением передачи к основной антенне; направление изменяющегося во времени варианта объединенного сигнала без разнесения передачи и первого сигнала с разнесением передачи к вспомогательной антенне и направление изменяющегося во времени варианта второго сигнала с разнесением передачи к вспомогательной антенне вместо второго сигнала с разнесением передачи.

В другом аспекте представлено устройство для уравновешивания мощности передачи множества антенн в системе с разнесением передачи, содержащее: тракт распределения для сигнала основной передачи к основной антенне; тракт распределения для первого сигнала основной передачи к вспомогательной антенне; первый изменяющийся во времени элемент для генерирования изменяющейся во времени копии сигнала основной передачи и перераспределения изменяющейся во времени копии сигнала основной передачи к вспомогательной антенне; и второй изменяющийся во времени элемент для генерирования изменяющейся во времени копии второго сигнала вспомогательной передачи и для перераспределения изменяющейся во времени копии второго сигнала вспомогательной передачи к вспомогательной антенне, при этом второй сигнал вспомогательной передачи не распределяется к вспомогательной антенне.

В одном аспекте представлено устройство для передачи сигналов передачи с уравновешиванием мощности в системе с разнесением передачи, содержащее: основную антенну; вспомогательную антенну и блок перераспределения, выполненный с возможностью приема сигнала без разнесения передачи, направленного к основной антенне, первого сигнала с разнесением передачи, направленного к основной антенне, и второго сигнала с разнесением передачи, направленного к вспомогательной антенне, при этом блок перераспределения дополнительно обеспечивает генерирование изменяющегося во времени варианта сигнала без разнесения передачи и изменяющегося во времени варианта второго сигнала с разнесением передачи и перераспределения изменяющегося во времени варианта сигнала без разнесения передачи к вспомогательной антенне и изменяющегося во времени варианта второго сигнала с разнесением передачи к вспомогательной антенне вместе второго сигнала с разнесением передачи.

В одном аспекте представлен способ для уравновешивания нагрузок передачи антенн в среде с разнесением передачи, содержащий: направление сигнала без разнесения передачи и первого сигнала с разнесением передачи к основной антенне; генерирование изменяющегося во времени варианта сигнала без разнесения передачи; генерирование изменяющегося во времени варианта второго сигнала с разнесением передачи; направление изменяющегося во времени варианта сигнала без разнесения передачи к вспомогательной антенне и направление изменяющегося во времени варианта второго сигнала с разнесением передачи к вспомогательной антенне вместо второго сигнала с разнесением передачи.

В одном аспекте представлено устройство для уравновешивания нагрузок передачи множества антенн, содержащее: средство для направления сигнала без разнесения передачи и первого сигнала с разнесением передачи к основной антенне; средство для генерирования изменяющегося во времени варианта сигнала без разнесения передачи; средство для генерирования изменяющегося во времени варианта второго сигнала с разнесением передачи; средство для направления изменяющегося во времени варианта сигнала без разнесения передачи к вспомогательной антенне и средство для направления изменяющегося во времени варианта второго сигнала с разнесением передачи к вспомогательной антенне вместо второго сигнала с разнесением передачи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схема сети беспроводной связи.

Фиг.2 - сигналы без разнесения передачи, обнаруженные на отводах многоотводного приемника.

Фиг.3 - сигналы с разнесением передачи, обнаруженные на отводах многоотводного приемника.

Фиг.4А - блок-схема устройства, которое обеспечивает выигрыши от разнесения передачи приемнику без РП.

Фиг.4В и 4С - обработка и перераспределение сигнала в блоке перераспределения по Фиг.4А.

Фиг.5А - блок-схема устройства, которое обеспечивает выигрыши от разнесения передачи.

Фиг.5В, 5С и 5D - обработка и перераспределение сигналов в блоке перераспределения по Фиг.5А.

Фиг.6 - блок-схема устройства, которое обеспечивает выигрыши от разнесения передачи.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Как показано на Фиг.1, сеть 10 беспроводной связи в общем случае включает в себя множество удаленных станций (также называемых абонентскими блоками или мобильными станциями, либо пользовательским оборудованием) 12а-12d, множество базовых станций (также называемых приемопередатчиками базовой станции (ПБС) (BTS), или узлом В) 14а-14с, контроллер 16 базовой станции (КБС) (BSC) (также называемый контроллером радиосети, или функцией управления пакетами), центр коммутации мобильной связи (ЦКМС) (MSC), или переключатель 18, узел обслуживания пакетированных данных (УОПД) (PDSN), или межсетевая функция (МСФ) (IWF) 20, телефонная коммутируемая сеть 22 общего пользования (ТСОП) (PSTN) (обычно телефонная компания) и сеть 24 Интернет-протокола (IP) (обычно Интернет). Для целей упрощения показаны четыре удаленные станции 12а-12d, три базовые станции 14а-14с, один КБС 16, один ЦКМС 18 и один УОПД 20. Специалисту будет понятно, что может использоваться любое количество удаленных станций 12, базовых станций 14, КБС 16, ЦКМС 18 и УОПД 20.

В одном варианте осуществления сеть 10 беспроводной связи является сетью обслуживания пакетированных данных. Удаленные станции 12а-12d могут быть любыми из нескольких различных типов устройств беспроводной связи, таких как переносной телефон, сотовый телефон, который соединяется с переносным компьютером, запускающим приложения просмотра Web, основанные на IP-протоколе, сотовый телефон с соответствующими автомобильными наборами режима громкой связи, персональный цифровой секретарь (ПЦС) (PDA), запускающий приложения Web-браузера IP-протокола, модуль беспроводной связи, встроенный в переносной компьютер, или стационарный модуль связи, например для локальной беспроводной абонентской линии, или система считывания результатов измерений. В большинстве обычных вариантов осуществления удаленные станции могут быть любым типом блока связи.

Удаленные станции 12а-12b могут быть выгодно сконфигурированы для выполнения одного или более беспроводных протоколов пакетированных данных, таких как описанные, например, в стандарте EIA/TIA/IS-707. В частном варианте осуществления удаленные станции 12а-12d генерируют IP-пакеты, предназначенные для IP-сети 24, и инкапсулируют IP-пакеты в кадры с помощью протокола РРР («из точки в точку»).

В варианте осуществления IP-сеть соединяется с УОПД 20, УОПД 20 соединяется с ЦКМС 18, ЦКМС 18 соединяется с КБС 16 и ТСОП 22, а КБС 16 соединяется с базовыми станциями 14а-14с через беспроводные линии, выполненные для передачи пакетов речи и/или данных в соответствии с любыми из нескольких известных протоколов, в том числе, например, Е1, Т1, асинхронный режим передачи (АРП) (АТМ), IP-протокол, протокол РРР, ретрансляция кадров (РК), высокоскоростная цифровая абонентская линия (ВЦАЛ) (HDSL), асимметричная цифровая абонентская линия (АЦАЛ) (ADSL) или другое основное оборудование или услуги цифровой абонентской линии (хЦАЛ) (xDSL). В альтернативном варианте осуществления КБС 16 соединяется непосредственно с УОПД 20, а ЦКМС 18 не соединяется с УОПД 20.

В процессе обычного функционирования сети 10 беспроводной связи базовые станции 14а-14с принимают и демодулируют наборы сигналов восходящей линии связи из различных удаленных станций 12а-12d, участвующих в телефонных вызовах, просмотре Web или других передачах данных. Каждый сигнал восходящей линии связи, принятый заданной базовой станцией 14а-14с, обрабатывается в этой базовой станции 14а-14с. Каждая базовая станция 14а-14с может соединяться со множеством удаленных станций 12а-12с путем модулирования и передачи наборов сигналов нисходящей линии связи к удаленным станциям 12а-12d. Например, как показано на Фиг.1, базовая станция 14а осуществляет связь одновременно с первой и второй удаленными станциями 12а, 12с, а базовая станция 14с осуществляет связь одновременно с третьей и четвертой удаленными станциями 12с, 12d. Результирующие пакеты направляются к КБС 16, который обеспечивает выделение ресурсов вызова и функции управления мобильностью, в том числе гармоничное сочетание гибких передач обслуживания вызова на конкретные удаленные станции 12а-12d от одной базовой станции 14а-14с к другой базовой станции 14а-14с. Например, удаленная станция 12с осуществляет связь одновременно с двумя базовыми станциями 14b, 14с. В итоге, когда удаленная станция 12с передвигается достаточно далеко от одной базовой станции 14с, вызов будет передаваться к другой базовой станции 14b.

Если передача является обычным телефонным вызовом, КБС 16 будет направлять принимаемые данные к ЦКМС 18, который обеспечивает дополнительные услуги маршрутизации для взаимодействия с ТСОП 22. Если передача основана на пакетах, например является вызовом передачи данных, предназначенным для IP-сети 24, то ЦКМС 18 будет направлять пакеты данных в УОПД 20, который будут посылать пакеты в IP-сеть 24. В качестве альтернативы, КБС 16 будет направлять пакеты непосредственно к УОПД 20, который посылает пакеты к IP-сети 24.

В системе Ш-МДКР терминология компонентов системы беспроводной связи отличается, но функциональные средства являются сходными. Например, базовая станция может также определяться как контроллер радиосети (КРС) (RNC), работающий в наземной сети радиодоступа (U-TRAN), универсальной системы мобильной связи (UMTS).

Передаваемые сигналы в системах связи по своей природе предрасположены к ухудшениям, таким как шум канала и помехи. В зависимости от уровня шума канала и помех передаваемые данные могут восстанавливаться или не восстанавливаться в приемнике. Существуют различные методы кодирования с контролем ошибок (ККО) (ECC) для увеличения устойчивости всей системы связи к шумам и помехам из канала. Основная идея таких методов состоит во введении избыточной информации в поток передаваемых данных. Если при приеме переданного сигнала возникли ошибки, данные могут быть все же восстановлены за счет использования этой избыточности.

Примером способа ККО является сверточное кодирование. При сверточном кодировании биты двоичных данных вводятся в конечный автомат (КА), который вырабатывает один или более двоичных выходных результатов на каждый бит входных данных. Выходные результаты этого КА называются кодовыми символами. Обычный способ для построения такого КА состоит в использовании одного или более сверточных кодеров, то есть двоичных цифровых фильтров с конечной импульсной характеристикой (КИХ), использующих расчеты в полях Галуа (GF) (2). Если кодовые символы искажаются шумом и помехой в процессе передачи по зашумленному каналу, то биты данных могут быть все же восстановлены путем соответствующих выводов, основанных на искаженных кодовых символах. Выводы возможны, поскольку кодовые символы являются «избыточными», то есть кодовые символы содержат информацию не только о битах входных данных, но также о «внутреннем состоянии» КА. Способы для оптимального выведения битов входных данных из принимаемых кодовых символов известны в уровне техники и обычно относятся к алгоритмам решеточного кодирования, например алгоритму Витерби или алгоритму Стэка.

Другим примером метода ККО является турбокодирование. Турбокодирование использует два или более сверточных кодеров параллельно, последовательно или в их комбинации. Результирующая последовательность кодовых символов также обладает избыточной информацией о битах входных данных. Далее, способы для оптимального выведения битов входных данных из принимаемых символов известны в уровне техники и обычно именуются алгоритмами турбодекодирования.

В обычной системе связи «источник» генерирует поток информационных битов, представляющих, например, речевой «трафик» или «трафик» данных. Этот поток битов подразделяется и группируется, добавляются различные биты управления, а результат упаковывается в подходящий формат для передачи. Речевой трафик и трафик данных может быть передан в различных форматах, таких как, например, кадры, пакеты и субпакеты. Объем описанных вариантов осуществления распространяется на все системы беспроводной связи, использующие любые различные форматы передачи. Однако для упрощения иллюстрации термин «кадр» используется для описания формата передачи, в котором переносится трафик.

В обычной системе связи с расширенным спектром МДКР кадры, содержащие биты, подвергаются свертке или турбокодированию, повторяются и прореживаются для получения последовательности двоичных кодовых символов. Результирующие кодовые символы перемежаются для получения кадра модулированных символов. Выходные сигналы перемежителя определяются как модулированные символы. Модулированные символы затем подвергаются накрывающей модуляции кодами Уолша и объединяются с пилотной последовательностью в ветвь с ортогональной фазой, расширяются псевдослучайной последовательностью, фильтруются в основной полосе частот и модулируют передаваемую несущую.

Этот сигнал распространяется к приемнику по множеству трактов передачи и принимается как суперпозиция множества компонентов, каждый со своими собственной амплитудой, фазой и временем задержки. Эти множественные тракты передачи именуются «многолучевыми» и обычно вызываются отражением от объектов, присутствующих в тракте передачи. В приемнике сигнал согласованно фильтруется, дискретизируется, оцифровывается и преобразуется с понижением частоты в комплексную основную полосу частот до ее подачи на блок поиска и процессор обработки множества отводов. Блок поиска обычно определяет временные задержки многолучевых компонентов в принятом сигнале. Процессор обработки множества отводов содержит множество отводов, каждый из которых синхронизируется с временной задержкой конкретного многолучевого компонента. Каждый отвод конфигурируется для сжатия псевдошумовой последовательностью дискретизированного и оцифрованного колебания с помощью псевдошумового кода, синхронизированного с конкретной временной задержкой отвода. Дополнительно, для каждого отвода многоотводного приемника может выполняться обратное преобразование Уолша для отделения модулированных символов от ортогональных пилотных символов.

Принятые модулированные и пилотные символы являются комплексными векторами длины L, где L является числом выводов в процессоре обработки множества отводов. Когда L отводов назначаются L различным многолучевым компонентам в принимаемом сигнале, эта ситуация иногда называется многолучевым разнесением.

Когда одни и те же модулированные символы передаются в различных частотных диапазонах или на различных несущих, отводы многоотводного приемника назначаются различным многолучевым компонентам на различных несущих. Этот способ называется частотным разнесением, или разнесением по несущей.

Когда одни и те же модулированные символы повторяются или передаются повторно в будущих кадрах или временных интервалах, отводы многоотводного приемника назначаются различным многолучевым компонентам на различных временных интервалах. Это иногда известно как разнесение во времени.

Когда множество пространственно разделенных антенн используется для передачи, отводы многоотводного приемника назначаются для различных многолучевых компонентов, принимаемых от различных антенн. Этот способ обычно известен как пространственное разнесение передачи, или антенное разнесение. Например, если L₁ отводов назначаются многолучевым компонентам на первой антенне, а L₂ отводов назначаются многолучевым компонентам на второй антенне, то L=L₁+L₂. В качестве альтернативы, определенные отводы многоотводного приемника могут быть предназначены для одновременного приема одного многолучевого компонента из каждой антенны. При разнесении передачи больше символов модуляции может быть передано приемнику, что увеличивает пропускную способность системы. Дополнительно, разнесение передачи увеличивает устойчивость системы связи к шумам и помехам путем обеспечения альтернативных трактов сигнала. Например, если передача от одной антенны к удаленной станции не действует из-за физической блокировки, например дерева, или из-за близкого разнесения многолучевых компонентов, объединяющихся деструктивно, то, вероятно, что вместо этого передача от другой антенны достигнет удаленной станции. Следовательно, передача с разнесением увеличивает надежность соединения, что, в среднем, требует меньше мощности передачи.

В стандарте cdma2000 предлагаются два типа систем с разнесением передачи. Первый тип системы с разнесением передачи именуется ортогональной системой с разнесением передачи (ОРП) (OTD), в которой модулированные символы с четными номерами передаются посредством первой антенны, а модулированные символы с нечетными номерами передаются посредством второй антенны. Следовательно, половина модулированных символов посылается посредством каждой антенны. Передачи от антенн разделяются за счет использования различных кодов Уолша для каждой антенны.

Второй тип системы с разнесением передачи именуется системой пространственно-временного расширения (ПВР) (STS). В системе ПВР все модулированные символы посылаются посредством всех антенн. Передачи от антенн модулируются с помощью матрицы «Alamouti», которая позволяет разделять и соединять удаленной станцией два модулированных символа во времени. В системе Alamouti два различных символа одновременно передаются с двух антенн, и комплексно сопряженный другой символ затем предается в одном символьном периоде. Например, символ s₀ передается через первую антенну, тогда как второй символ s₁ параллельно передается через вторую антенну. В одном символьном периоде комплексно сопряженный сигнал s₁ ^* передается через первую антенну, тогда как комплексно сопряженный сигнал s₀ ^* параллельно передается через вторую антенну. Другими словами, первая антенна передает {s₀, s₁ ^*}, тогда как вторая антенна передает {s₁, s₀ ^*}. На приемном конце объединитель формирует два составных символа s₀' и s₁' с использованием матрицы Н, которая моделирует канальный отклик для каждого тракта передачи антенны. Объединенные символы затем используются в правиле решения по максимальной вероятности для получения решения для значения принятого символа.

Проблема возникает для удаленных станций без РП, которые работают в системах, которые конфигурируются для разнесения передачи. В системе с разнесением передачи сигналы в тракте являются ортогональными, а интерференция между ортогональными сигналами коррелирована с величиной сигнала. Однако, даже если сигналы, передаваемые через множество антенных трактов, могут быть ортогональными, интерференция между одним антенным трактом передачи и другим антенным трактом передачи не обязательно коррелирована. Если величина интерференции между различными антенными трактами некоррелирована, то выигрышей передачи, обусловленных объединением многолучевых трактов, больше нет.

Как пример этого явления корреляции предположим, что система без РП с одиночной антенной осуществляет передачу к приемнику, и принимаемый сигнал подвержен собственной интерференции из-за многолучевости или из-за некоторых других потерь ортогональности. Предположим, что доля собственной интерференции равняется 10% от сигнала. Пренебрегая фоновым шумом, приемник воспринимает сигнал с интенсивностью А₁ сигнала и шумом, который равняется 10% от А₁. Следовательно, отношение сигнал-шум (С/Ш) равняется:

.

Сигнал и шум коррелированы в описанном выше примере, например, если шум увеличивается, то сигнал также увеличивается, так что С/Ш остается постоянным. Теперь предположим, что система с РП с двумя антеннами использует одну из антенн для передачи к приемнику, и принятый сигнал также подвержен на 10% собственной интерференции. Приемник воспринимает сигнал с интенсивностью А₁ сигнала и шум, который составляет 10% от (А₁+А₂), где А₂ является интенсивностью сигнала второй антенны, осуществляющей передачу к другому приемнику. Следовательно, С/Ш равняется:

.

Сигнал и шум некоррелированы из-за влияния А₂. Увеличение в мощности шума не обязательно совпадает с увеличением в мощности сигнала.

Фиг.2 и Фиг.3 иллюстрируют описанное выше явление. На Фиг.2 процессор обработки множества отводов назначает отвод₁ (не показан) первому многолучевому сигналу 200, принятому с первым временным смещением скремблирующего кода, а отвод₂ (не показан) - второму многолучевому сигналу 210, принятому со вторым временным смещением скремблирующего кода. Первый многолучевой сигнал 200 непосредственно интерферирует со вторым многолучевым сигналом 210 как шум (показан пунктирными линиями на чертежах), а второй многолучевой сигнал 210 непосредственно интерферирует с первым многолучевым сигналом 200 как шум. Следовательно, если амплитуда первого многолучевого сигнала 200 уменьшается, то для второго многолучевого сигнала 210 шумовая компонента сигнала в отношении сигнал/шум (С/Ш) (SNR) уменьшается. Таким образом, если С/Ш отвода₁ уменьшается, то С/Ш отвода₂ увеличивается. Это эффект естественной балансировки. Это явление является одним из преимуществ использования многолучевого приемника в системе связи с расширенным спектром.

Однако в системе с разнесением передачи это явление исчезает, если удаленная станция не может принять свой сигнал от двух антенн, как в случае с удаленными станциями без РП. На Фиг.3 процессор обработки множества отводов назначает отвод₁ первому многолучевому сигналу 200 от первой антенны и второму многолучевому сигналу 320 от второй антенны. Процессор обработки множества отводов назначает отвод₂ третьему многолучевому сигналу 330 от первой антенны и четвертому многолучевому сигналу 340 от второй антенны. Величина интерференции между первой антенной и второй антенной некоррелирована. Следовательно, если первый многолучевой сигнал 310 уменьшается по амплитуде, то амплитуда второго многолучевого сигнала 320 может остаться той же самой. Если амплитуда второго многолучевого сигнала 320 остается той же самой, то С/Ш третьего многолучевого сигнала 330 и четвертого сигнала 340 будут не полностью извлекать выгоду из уменьшающейся интерференции от первого многолучевого сигнала 310. Второй многолучевой сигнал 320 все еще интерферирует с приемом на отводе₂.

Для станции без РП, которая работает в системе с