Адаптивная форма сигнала радиоинтерфейса

Адаптивная форма сигнала радиоинтерфейса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к беспроводной связи, в частности к адаптивной форме сигнала радиоинтерфейса.

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Современные системы беспроводной связи не вполне гибко подстраиваются к динамическим изменениям спектра электромагнитных волн. В результате эти системы обычно предоставляют услуги по передаче данных относительно низкого качества. Эта проблема, по всей вероятности, будет приобретать все большую остроту по мере увеличения спроса на широкополосные услуги связи.

Предшествующие попытки, направленные на повышение возможностей систем беспроводной связи гибко реагировать на динамические изменения спектра электромагнитных волн, главным образом, были сосредоточены на адаптации к подмножеству размерностей (характеристик), доступных в конкретный момент времени. Скорости передачи данных и коэффициенты расширения спектра частот сигнала (базы импульсного сигнала) были модифицированы в целях адаптации специфических форм сигнала, например модулированных сигналов расширения спектра, к конкретному состоянию канала связи. К конкретному выделению частот были применены различные способы кодирования с исправлением ошибок с различными параметрами. В высокочастотных диапазонах также использовались способы самонастройки (адаптации) частоты. Способы самонастройки частоты также использовались в системах связи, например в беспроводных локальных вычислительных сетях (WLAN), в которых открытая частота выбирается после относительно медленного поиска открытой частоты.

Обычно системы сотовой связи работают на выделенных рабочих частотах канала связи. При медленном выделении могут использоваться методы множественного доступа с разделением частот (FDMA). Были изучены способы адаптивной модуляции, но они в большей или меньше степени ограничены изменением одного или нескольких параметров в конкретной схеме модуляции. В различных странах использование спектра имеет свои существенные отличия, в результате чего возникает необходимость в сложном процессе выделения спектра частот. Для перераспределения полосы частот в результате расширения рынка коммерческой беспроводной связи в будущем мог бы потребоваться еще более сложный процесс выделения спектра частот. В современных системах беспроводной связи одна или несколько частот статически выделены для системы связи и обнаружения (например, радиолокационные системы) без перекрывания частот между системой связи и обнаружения и одной или несколькими другими системами связи и обнаружения и при большом пространственном разнесении с целью избежания недопустимых помех между системой связи и обнаружения и одной или несколькими другими системами связи и обнаружения.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Конкретные примеры осуществления настоящего изобретения позволяют сократить или устранить недостатки и проблемы, связанные с беспроводной связью.

В одном примере осуществления настоящего изобретения способ для генерирования адаптивной формы сигнала радиоинтерфейса включает генерирование формы сигнала, содержащего переменную частоту несущей и сигнал с переменой полосой частот. Сигнал с переменной полосой частот включает одну или несколько поднесущих, с возможностью динамического расположения по диапазону частот, и каждая поднесущая отдельно модулируется в соответствии с методом расширения спектра частот сигналов в прямой последовательности. Форма сигнала имеет вложенный контрольный сигнал, используемый для оптимизации одной или более спектральных эффективностей (эффективностей использования спектра) формы сигнала. Совокупность модуляций, скорость передачи кода и длина кода генерированной формы сигнала адаптируются в соответствии с доступным спектром частот и одним или несколькими состояниями поднесущих.

В соответствии с конкретными примерами осуществления настоящего изобретения предлагается одно или несколько преимуществ. В конкретных примерах осуществления динамическая адаптация многочисленных параметров обеспечивает один или несколько вариантов пропускной способности (рабочих характеристик) для систем беспроводной связи. В конкретных примерах осуществления изобретения многочисленные параметры включают адаптацию времени, адаптацию мощности, переменную полосу частот, переменную скорость передачи данных, переменную модуляцию и кодирование и пространственную адаптацию.

В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения предлагается форма сигнала, способная адаптироваться к среде по многочисленным размерностям (характеристикам) доступного пространства сигнала. Например, в конкретных вариантах осуществления изобретения пространство сигнала включает частоту, время, мощность, модуляцию, код и пространственный интервал. В конкретных примерах осуществления изобретения предлагается форма сигнала и механизм для выбора одного или нескольких параметров формы сигнала и изменения формы сигнала в целях адаптации к одной или нескольким сетям связи, одному или нескольким каналам связи, либо одному или нескольким требованиям абонентов. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения предлагается «интеллектуальный» выбор многочисленных размерностей (характеристик) пространства адаптации, которое может включать частоту, схему модуляции и связанные с ней параметры, схему кодирования и связанные с ней параметры, а также скорости передачи данных. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения предлагается форма сигнала, оптимизированная в соответствии с одним или несколькими состояниями канала связи. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения схема модуляции способна формировать многочисленные совокупности (комплексы) и пространственно адаптироваться ко времени передачи (распространения). В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения при модуляции используется схема множественного доступа с кодовым разделением каналов с несколькими несущими, в соответствии с которой одна или несколько несущих независимо модулируются и кодируются на основе адаптации отдельных несущих к одному или нескольким каналам связи. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения адаптация к каналу связи в большей или меньшей степени зависит от одного или нескольких требований, связанных с изменением скоростей передачи данных и частоты во времени. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения одна или несколько частот могут быть блокированы или предыскажены (обеспечивая эффективный контроль мощности на каждой частоте), что позволит использовать независимые частотные поддиапазоны. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения конкретная схема модуляции и кодирования выбирается для конкретного поддиапазона. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения гетероморфная форма сигнала может быть преобразована (сформирована) в один или несколько ресурсов беспроводной связи (например, один или несколько диапазонов частот). В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения частота, тип модуляции и связанный с ними параметр, тип кодирования и связанный с ним параметр, время, пространство, мощность, полоса частот и обработка подвергаются анализу с целью обеспечения относительно быстрой адаптации к изменяющимся во времени состояниям канала.

В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения предлагается адаптируемая форма сигнала для многочисленных беспроводных приложений, например приложений для выбора многочисленных размерностей (характеристик) пространства адаптации и приложений для оценки характеристик канала. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения мощность регулируется на частотах в форме/сигнала. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения производится генерирование несмежных частотных поддиапазонов. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения производится определение предпочтительной организации канала и ее выбор. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения производится выбор предпочтительных методов модуляции и кодирования в соответствии с одним или несколькими требованиями, связанными со скоростью передачи данных и качеством и классом предоставляемых услуг передачи данных.

В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения гетероморфная форма сигнала, содержащая информацию о спектре, динамически адаптирующаяся с целью использования мертвых зон в спектре, определяемых частотой, пространством и временем, обеспечивает коллективное использование общих спектров. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения одновременная адаптация многочисленных параметров формы сигнала обеспечивает в большей или меньшей степени гарантированную связь, подавляя при этом недопустимые взаимные помехи. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения предлагаются способы динамического спектрального распределения, обеспечивающие двадцатикратное повышение использования спектра.

В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения предлагается оперативно реагирующая адаптивная реорганизация с несколькими несущими, в которой используются одна или несколько приемлемых доступных частот. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения предлагается структура сигнала, включающая контрольный сигнал для оценки канала поднесущей в реальном времени с целью оптимизации с большей или меньшей степени параметров формы сигнала, а также включает оперативное обнаружение сигнала для пакетной передачи. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения предлагаются одна или несколько адаптивных схем кодирования и модуляции с эффективным использованием полосы частот с более или менее одновременной многоразмерной изменяемостью в отношении нескольких поднесущих. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения предлагаются возможности быстрой обратной связи для оперативного прекращения использования канала и динамической реконфигурации гибридных способов многожественного доступа.

В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения предлагается единичная адаптируемая форма сигнала, способная работать в таких многочисленных приложениях, как беспроводные локальные вычислительные сети и сотовая техника. В конкретных примерах осуществления настоящего изобретения предлагается удобный радиоинтерфейс, работающий в гетерогенных сетях и способный функционировать при скоростях передачи данных в диапазоне приблизительно от 100 Мб/сек до 1 Гб/сек. Сетевая среда могла бы включать сотовую макросреду, микро-, пико- сотовую среду, WLAN или аналогичную среду. Сетевая среда могла бы включать одну или несколько гибких архитектур, например сотовые, централизованные, специальные и гибридные архитектуры. Конкретные примеры осуществления настоящего изобретения поддерживают услуги и приложения, обладающие относительно высокими скоростями передачи данных. Конкретные примеры осуществления настоящего изобретения автоматически работают в мертвых зонах при использовании спектра. Мертвая зона может включать несколько размерностей (характеристик), например, время, частоту и пространство.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

С целью обеспечения более полного понимания настоящего изобретения, его особенностей и преимуществ ниже приведено описание со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 - блок-схема функции гетероморфной формы сигнала в соответствии с настоящим изобретением в рамках приложения следующего поколения (XG);

Фиг.2 - гетероморфная форма сигнала с перестраиваемой частотой, адаптирующаяся для заполнения доступных мертвых зон частотно-временного спектра;

Фиг.3 - гетероморфная форма сигнала, адаптирующаяся к многочисленным переменным величинам с целью оптимизации эффективности использования спектра;

Фиг.4 - организация с несколькими несущими, передача сигналов и многоуровневые кодирование и модуляция с эффективной полосой частот для оптимизации данных оценки каналов;

Фиг.5А-5D - частота/время/кодирование гетероморфной формы сигнала в соответствии с настоящим изобретением; и

Фиг.6 - блок-схема многоуровневой конфигурации схемы кодированной модуляции, основанной на коде с контролем четности низкой плотности (LDPC).

ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение представляет собой гетероморфную форму сигнала, динамически адаптирующуюся к частоте, времени, модуляции, коду, скорости передачи данных, мощности, передаче сигналов и организации с несколькими несущими. Форма сигнала позволит повысить эффективность использования спектра путем экономичного, своевременного и коллективного использования спектра. Она реагирует на канал, изменяющийся во времени и условия использования путем занятия временных/частотных/пространственных «мертвых зон» и использования наиболее эффективного кодирования, модуляции, передачи сигналов и организации с несколькими несущими, соответствующими связи без помех. Гетероморфная форма сигнала в соответствии с настоящим изобретением подразделяется на два основных компонента:

-Адаптивная организация с несколькими несущими и передача сигналов, обеспечивающие конфигурирование переменной частоты несущей и сигнала с переменной полосой частот в одну или несколько поднесущих, динамически располагающихся по диапазону до 250 МГц, с целью избежания или снижения до минимума помех с передачами существующих пользователей спектра. Каждая поднесущая независимо модулируется путем метода расширения спектра частот сигналов в прямой последовательности для переменного расширения и эффективности кодирования по отношению к коллективным, неколлективным сигналам и сигналам опасности. В форму сигнала вложен контрольный сигнал времени/кода для обеспечения оптимизации, основанной на оценках канала поднесущей. Форма сигнала поддерживает широкий диапазон адаптивных/гибридных схем многожественного доступа, включающих сочетания CDMA (множественный доступ с кодовым разделением каналов), TDMA (множественный доступ с временным уплотнением каналов), FDMA (множественный доступ с частотным разделением каналов) и FHMA (множественный доступ со скачкообразной перестройкой частоты).

- Адаптивные многоуровневые кодирование и модуляция с эффективной полосой частот (ВЕСМ) образуют группу схем ВЕСМ, включающих как модуляцию с множественной совокупностью, так и кодирование с прямым исправлением ошибок. Группа кодированной модуляции кода с контролем четности низкой плотности (LDPC) будет использована для повышения современного уровня эффективности полосы частот и возможностей адаптации. Адаптация совокупности модуляций, скорости передачи кода и длины кода с целью их соответствия доступному спектру и условиям поднесущих позволит максимально повысить эффективность использования спектра, удовлетворяя при этом требования по качеству и классу предоставляемых услуг передачи данных и скорости передачи данных.

Общая эффективность использования спектра зависит от сочетания частотной, пространственной и временной эффективности использования спектра. Поскольку эти факторы тесно взаимозависимы, повышение эффективности в одной зоне нередко снижает эффективность в другой.

- Сократите использование спектра на вызов/соединение;

- повысьте эффективность модуляции (битов/сек/Гц);

- повысьте эффективность кодирования с исправлением ошибок;

- уплотните источник информации;

- используйте адаптивный (т.е. гибридный) метод множественного доступа с «гибкими» пределами пропускной способности (например, множественный доступ с кодовым разделением каналов с несколькими несущими, где возможен FDMA (множественный доступ с частотным разделением каналов)/СОМА (множественный доступ с кодовым разделением каналов)).

- Увеличьте пространственное повторное использование полосы частот;

- повысьте эффективность мощности модуляции (минимум Е_b/N_o с целью достижения достаточной частоты ошибок по битам (BER));

- используйте оперативную адаптацию к регулированию мощности;

- уменьшите чувствительность к помехам на основе структуры формы сигнала;

- передайте более «дружественную к помехам» форму сигнала;

- расширьте информацию сигнала по более широкой полосе частот;

- повысьте направленное коллективное использование полосы частот.

- Повысьте временное коллективное использование полосы частот;

- скоординируйте время использования спектра (например, используя способ множественного доступа);

- займите временные «мертвые зоны» при использовании спектра по мере того, как они становятся доступными (например, быстрое обнаружение сигнала, адаптация по пакетам сигналов).

Многие из этих стратегий вступают во взаимный конфликт - с повышением эффективности модуляции происходит снижение эффективности мощности. Точная оценка общей эффективности использования спектра требует рассмотрения сложного взаимодействия частоты/времени/пространства при повторном использовании спектра электромагнитных волн.

На Фиг.1 показана функция гетероморфной формы сигнала, которая динамически «трансформируется» для заполнения неиспользованных «мертвых зон» спектра с целью существенного повышения использования спектра. Общая адаптация формы сигнала может рассматриваться как иерархическое сочетание «внутренних» и «внешних» множеств функций, характеристик и параметров, определяющих окончательную переданную форму сигнала. «Внешнее» множество обеспечивает определение эффективности и временных возможностей вместе с другими характеристиками среды. Определение «внутреннего» множества позволяет выявить, каким образом форма сигнала «реагирует» в рамках своего общего интервала полосы частот в целях реализации стратегий, оптимизирующих параметры формы сигнала для максимального повышения эффективности использования спектра, согласующейся с локальными условиями канала, взаимным избежанием помех и требованиями низкой вероятности перехвата/детектрирования (LPI/LPD).

Форма сигнала в соответствии с настоящим изобретением представляет собой сложную широкополосную многосовокупную многоскоростную форму сигнала с расширением спектра в прямой последовательности с несколькими несущими, быстро адаптируемую ко времени, частоте, мощности, типу модуляции, скорости передачи, коду, организации с несколькими несущими и способу доступа. Адаптируемый интерфейс позволяет использовать большое разнообразие способов доступа и регулирования и адаптироваться к другим сетям в той же самой полосе распределения частот и физическом пространстве, а также к изменяющемуся во времени состоянию канала, угрозам и потребностям абонентов. Форма сигнала использует доступные кратковременные (миллисекунды) временные сегменты на пакетной основе, освобождая каналы для других сетей по мере того, как они становятся активными, и занимая другие каналы на основе прогнозируемой доступности.

Быстрая перестройка частоты достигается на основе использования нескольких способов. При первом несущая частота и радиочастотная полоса частот формы сигнала может изменяться для того, чтобы занять различные частотные каналы по мере изменения использования этих каналов во времени. Это проиллюстрировано на Фиг.2, на котором показано использование спектра для четырех частотных каналов в зависимости от времени. Существующие зоны абонентов указывают на передачу от существующих не-XG пользователей (не следующего поколения), в то время как свободные зоны спектра указывают на «мертвые зоны» в частотно-временном использовании спектра. Рассмотрим передачу (XG) следующего поколения, как показано, с использованием первой доступной «мертвой зоны» на частотном канале F1. В пункте А форма сигнала демонстрирует макроскопическую быструю перестройку частоты путем «трансформирования» своей несущей частоты и интервала полосы частот с целью кратковременного занятия как частотного канала F1, так и F2 до трансформирования снова в канал F2. В пункте В как передача не-XG, так и XG занимают частотный канал F2. Передача не-XG занимает только часть частотного канала F2. В рамках полного диапазона передачи XG форма сигнала организует свои поднесущие для занятия некоторой подсовокупности полного диапазона. Следовательно, занятая полоса частот формы сигнала будет меньше полного диапазона полосы частот или равна ему. Такая микроскопическая быстрая перестройка частоты используется в целях предотвращения занятия частей частотного канала сигналами не-XG. Отсутствие мощности или наличие мощности в рамках приемлемого значения (SIR) отношения сигнал-помеха для сигналов не-XG передается на этих неиспользованных поднесущих с целью избежания помех с другими передачами. Такое сочетание макроскопической и микроскопической быстрой перестройки частоты позволяет максимально повысить эффективность использования спектра XG путем занятия доступных мертвых зон в частоте/пространстве/времени, освобождая при этом требуемый спектр как для установления связи, так и для обнаружения (например, радиолокация).

На Фиг.3 показан вид формы сигнала в двумерном представлении - слева - и в трехмерном представлении - справа. С помощью условных обозначений в центральной части чертежа выделены зоны нерасширенной модуляции на основе метода доступа с очередями (QAM), свободного спектра, исключенного спектра и модуляции, основанной на расширении спектра в прямой последовательности. Исключенный спектр представляет собой сочетание частотно-временных мертвых зон, являющихся недоступными для использования формы сигнала в соответствии с контролируемыми извне функциями в рамках радиосвязи XG. Форма сигнала демонстрирует микроскопическую быструю перестройку частоты и организует энергию сигнала с целью предотвращения таких зон исключения, динамически трансформируясь с целью принятия переменных форм в трех измерениях (частота, время, мощность). Следует отметить, что зоны исключения показаны как «заретушированные» в трехмерном представлении; на таких частотно-временных комбинациях мощность не передается. На других поднесущих форма сигнала использует сочетание модуляции на основе метода доступа с очередями и как единичную несущую, так и расширенный спектр в прямой последовательности с несколькими несущими, сосуществующими во времени на различных частотных каналах поднесущей с изменяющейся во времени модуляцией на данном канале поднесущей. Схемы кодирования и модуляции с эффективной полосой частот (ВЕСМ) и организация поднесущей также постоянно адаптируются для максимального повышения общей эффективности использования спектра. Исходя из оптимизации сигнала и требований скорости передачи данных, форма сигнала XG может привести к тому, что ряд доступных частотно-временных мертвых зон окажется свободным.

Конструкция формы сигнала подразделяется на два основных функциональных компонента, описанных ниже.

- Адаптивная организация с несколькими несущими и передача сигналов обеспечивают конфигурирование канала с диапазоном полосы частот до 250 МГц в одну или несколько поднесущих с переменной шириной, независимо модулируемых методом расширения спектра частот сигналов в прямой последовательности для переменной эффективности кодирования. Форма сигнала поддерживает широкий диапазон способов многожественного доступа, включающих CDMA (множественный доступ с кодовым разделением каналов), TDMA (множественный доступ с временным уплотнением каналов), FDMA (множественный доступ с частотным разделением каналов), FHMA (множественный доступ со скачкообразной/перестройкой частоты), протокол CSMA/CA (множественный доступ с контролем несущей и предотвращением конфликтов) и RTS (готовность к передаче)/CTS готовность к приему). Несколько абонентов обслуживаются одновременно и однозначно при изменяющихся скоростях передачи данных на каналах поднесущих, содержащихся в рамках диапазона полосы частот до 250 МГц.

- Адаптивные многоуровневые кодирование и модуляция с эффективной полосой частот (ВЕСМ) образуют группу схем ВЕСМ, включающих как модуляцию с множественной совокупностью (созвездие), так и кодирование с прямым исправлением ошибок, оптимизируемое для условий канала поднесущей. В базовой конструкции используется код с контролем четности низкой плотности (LDPC), которому в настоящее время отдается предпочтение при проводимых исследованиях ВЕСМ, как основы для технологии кодированной модуляции.

Адаптация в нескольких размерностях необходима для повышения эффективности использования спектра путем использования мертвых зон в частоте/пространстве/времени. Гетероморфная форма сигнала является одновременно адаптивной по многим различным размерностям, как показано в обобщенном виде в таблице 1. Частота поднесущей, диапазон полосы частот и занимаемая полоса частот являются изменяемыми, обеспечивая передаче XG требуемую макроскопическую быструю перестройку частоты для «перескакивания» с одного канала на другой при необходимости. Возможности адаптивной организации с несколькими несущими и передачи сигналов позволяют встраивать диапазон ширины полосы частот до 250 МГц в одну или несколько поднесущих с переменной шириной с целью поддержания микроскопической быстрой перестройки частоты и предотвращения передачи в рамках полосы частот формы сигнала. Результирующая занятая полоса частот будет зависеть от сочетания требований скорости передачи пользовательских данных, состояний канала поднесущей и возможностей обработки платформы XG. При адаптивных многоуровневых кодировании и модуляции с эффективной полосой частот (ВЕСМ) используется оценка канала, разрешенная элементами контрольного символа, вложенными в форму сигнала, с целью выбора кодов с исправлением ошибок и совокупности модуляции, оптимизирующих пропускную способность по каналам поднесущей. Дополнительно к схемам регулирования мощности, используемым для минимизации помех множественного доступа, форма сигнала обладает возможностями регулирования мощности «быстрой адаптации» по единичным пакетам для оперативного прекращения использования отдельной поднесущей или всей занятой полосы частот, как указано внешним контрольным сигналом в ответ на обнаружение не-XG сигналов, совпадающих по времени/частоте/пространству.

Таблица 1
Гетероморфная форма сигнала, одновременно адаптируемая в нескольких размерностях для повышения эффективности использования спектра
Возможности адаптации	Мотивация	Обсуждение
Частота несущей	Макроскопическая быстрая перестройка частоты	Обеспечивается использование частотных/пространственных/временных «мертвых зон» по всему рабочему диапазону частот
Диапазон полосы частот	Макроскопическая быстрая перестройка частоты	Обеспечивается использование различных частотных/пространственных/временных «мертвых зон» различной ширины
Организация поднесущей и передача сигнала (занятая полоса частот)	Микроскопическая быстрая перестройка частоты	Предотвращаются помехи и преднамеренные помехи
Кодирование и модуляция с эффективной полосой частот с поднесущей (ВЕСМ)	Оптимизированные скорости передачи данных с поднесущей	Обеспечивается сопоставление пропускной способности XG с условиями канала
Быстрое адаптивное регулирование мощности	Эффективность мощности	Обеспечивается пространственное повторное использование путем сокращения помех для других абонентов
Быстрое обнаружение/контрольные символы	Быстрое занятие/разблокировка и оценка канала	Обеспечивается использование кратковременных частотных/пространственных/временных «мертвых зон»

На Фиг.4 показана функция адаптации формы сигнала, являющаяся резидентной в радиосвязи XG. Секция адаптивной организации с несколькими несущими и передачи сигналов определяет преамбулу и контрольные сигналы, распределяет расположение поднесущих и пропускную способность и применяет любое необходимое псевдошумовое расширение, временное разнесение и разделение на каналы к пользовательским данным. Секция адаптивных многоуровневых кодирования и модуляции с эффективной полосой частот кодирует и соотносит кодированные данные с выделенными поднесущими. Далее сигнал адаптивно регулируется по мощности, в результате чего достигается полная полоса частот гетероморфной формы сигнала, находящаяся в диапазоне до 250 МГц. Производится оценка канала по полученным данным с использованием двунаправленных контрольных символов, вложенных в форму сигнала, по каждой передаче с целью оценки изменяющихся в широких пределах характеристик канала поднесущей между любой парой XG узлов. Декодированная преамбула содержит информацию об оценке канала с другого конца канала связи. Данные об оценке канала передаются каждому блоку адаптации для оптимизации пропускной способности поднесущей. Благодаря этому оценки канала определяют (стимулируют) адаптацию организации с несколькими несущими и передачи сигналов и многоуровневых кодирования и модуляции с эффективной полосой частот. Описание структуры контрольного символа для оценки канала приведено ниже.

Структура с несколькими несущими гетероморфной формы сигнала позволяет независимо применять технологию пространственной обработки по различным поддиапазонам. Следовательно, форма сигнала будет не только совместима с текущей и будущей пространственной обработкой, но также позволит повысить характеристики по сравнению с методами, дающими одно решение по полной полосе частот. Это включает как формирование луча и равносигнальной зоны луча, так и системы обработки пространственного/направленного разнесения, использование подавления повышенных помех и более высоких коэффициентов скоростей передачи данных, достигнутых во многих областях техники, с целью повышения эффективности использования спектра.

На Фиг.5А-5D приведено несколько трехмерных представлений частоты/времени/мощности формы сигнала. Плоскость х-y на Фиг.5 показывает частотно-временное сопоставление формы сигнала. Пользовательские данные сопоставляются вплоть до нескольких поднесущих с переменной шириной К. Несколько поднесущих могут быть сгруппированы для формирования поддиапазонов с переменной шириной в рамках общей радиочастотной полосы частот. Реализация на основе быстрого преобразования Фурье (FFT) используется со временем интегрирования переменной длительности. Уровень мощности каждой поднесущей, представляющей собой зависимость частоты от времени, может быть произвольно сокращен с целью предотвращения перекрытия с другими передачами в среде. Форма сигнала одновременно поддерживает несколько длительностей уширения и форматов модуляции на различных поднесущих.

Иллюстрация верхней части Фиг.5 показывает условный вид одного из способов, с помощью которого форма сигнала поддерживает нескольких пользователей через CDMA (множественный доступ с кодовым разделением каналов). На фиг.5 одна поднесущая выделена для единичного пользователя путем выделения единичного более короткого кода расширения псевдошума (PN) для этого пользователя с целью повышения скорости передачи данных, в то время как на другой поднесущей несколько пользователей переменной скорости получают доступ к каналу с различной длиной кодов псевдошума. Это далее показано на чертеже с пометкой «CDMA Mode» (режим CDMA), при этом мощность кодов пользователей С_А, С_В И С_С комбинируется для образования совокупной мощности. В противоположном случае один пользователь может сконцентрировать свои данные для того, чтобы занять всю поднесущую, используя модуляцию, основанную на фазовой манипуляции (PSK)/доступе с очередями (QAM). Форма сигнала также поддерживает гибридный режим, при котором различные части пользовательских данных кодируются в различные форматы модуляции, как показано в нижнем правом углу фиг.5. Рассмотрим не-XG передачу, занимающую верхнюю и нижнюю части диапазона частот.

На основании оценок канала, представленных формой сигнала, показанная передача далее преобразовывается на две части. Часть 1 распространяет пользовательские данные по всей полосе частот с целью сокращения спектральной плотности мощности ниже уровня, являющегося недопустимым для передачи не-XG; часть 2 концентрирует остальные данные в незанятой полосе частот.

По всей полосе частот широкополосного сигнала у некоторых частот произойдет существенное усиление канала, в то время как у других происходит глубокое замирание. Как единичная несущая, так и расширение спектра частот сигналов в прямой последовательности с несколькими несущими (MC-DS SS) направлены против узкополосных помех и изменяющегося по времени частотно-селективного замирания, вызванных многолучевым распространением радиоканала. В случае с единичной несущей, когда ширина полосы частот несущей превышает когерентную ширину полосы частот (Вс) канала, необходимы множество «зубцов» гребенки приемника для разрешения (различения) отдельных многолучевых компонентов и захвата достижимого коэффициента усиления при приеме на разнесенные антенны. Количество компонентов, которые могут быть разрешены и, следовательно, количество необходимых гребенок приемников является отношением ширины полосы несущей к когерентной ширине полосы частот. Альтернативный поход заключается в разделении общей полосы частот В на N несколько поднесущих с более узкой полосой частот b=B/N, при этом каждая приблизительно равна когерентной полосе частот (b≈Вс). При нескольких несущих частотное разнесение начальной широкой полосы частот удерживается разнесением, сочетающим в себе несколько независимых несущих в частотной области вместо нескольких зубцов гребенки единичной несущей во временной области. Величина коэффициента усиления при частотном разнесении может быть пожертвована в пользу скорости передачи данных в этом типе структуры формы сигнала путем передачи/символа данных по нескольким поднесущим (то есть расширение по частоте) и путем сочетания тестовой статистики от этих поднесущих до принятия окончательного решения по данным. В пределе по мере того, как каждая поднесущая модулируется данными, независимыми от других поднесущих, общая скорость передачи максимизируется, и каждый символ отсылается без частотного разнесения.

Было продемонстрировано, что характеристики формы сигнала при расширении спектра частот сигналов в прямой последовательности с единичной несущей (DS SS) с гребенкой приемника и формы сигнала эквивалентной структуры при расширении спектра частот сигналов в прямой последовательности с несколькими несущими (MC-DS SS) являются аналогичными.

Когда доступная полоса частот (и скорость передачи данных) намного превышают когерентную полосу частот, то в этом случае требуется большое количество зубцов гребенки, в результате чего существенно повышается сложность приемника. Вместо N(=В/Вс) зубцов, каждый из которых обрабатывает сигнал ширины полосы частот В для формы сигнала расширения спектра частот сигналов в прямой последовательности с единичной несущей (DS SS), форма сигнала при расширении спектра частот сигналов в прямой последовательности с несколькими несущими (MC-DS SS) требует N зубцов (один на поднесущую), каждый из которых обрабатывает сигнал полосы частот b(=B/N), в результате чего снижается сложность приемника. Это происходит ввиду того, что продолжительность элементарного сигнала на поднесущих в М раз дольше, чем продолжительность элементарного сигнала системы с единичной несущей, в результате чего снижается объем расчетов, необходимых для успешной демодуляции сигнала. В том случае, когда требуется более трех-четырех зубцов гребенки, реализация нескольких несущих является более эффективной.

Преимущество реализации модуляции с несколькими несущими еще более подчеркивается в том случае, когда присутствуют узкополосные источники помех, так как для системы с