Мультиплексирование для сотовой системы радиосвязи с множеством несущих

Мультиплексирование для сотовой системы радиосвязи с множеством несущих

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Данная заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США № 60/580,810 от 18 июня 2004 г., которая полностью включена в настоящее описание посредством ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение относится к передаче данных и более конкретно к передаче данных в системе связи множественного доступа с множеством несущих.

Предшествующий уровень техники

Система множественного доступа может одновременно поддерживать связь для множества терминалов по прямой и обратной линиям связи. Термин "прямая линия связи" (или "нисходящая линия связи") относится к линии связи от базовых станций к терминалам, а термин "обратная линия связи" (или "восходящая линия связи") относится к линии связи от терминалов к базовым станциям. Множество терминалов могут одновременно передавать данные по обратной линии связи и/или принимать данные по прямой линии связи. Это может быть достигнуто посредством мультиплексирования многочисленных передач данных в каждой линии связи таким образом, чтобы они были ортогональны друг к другу во времени, по частоте и/или коду. Полная ортогональность в большинстве случаев обычно не достигается из-за различных факторов, таких как состояния каналов, несовершенства приемных устройств и так далее. Тем не менее, ортогональное мультиплексирование гарантирует, что передача данных для каждого терминала в минимальной степени создает помехи передачам данных для других терминалов.

Система связи с множеством несущих для передачи данных использует множество несущих. Множество несущих могут быть обеспечены посредством мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), цифровой многоканальной тональной модуляции (DMT), некоторых других методов модуляции с множеством несущих или некоторой другой структуры. OFDM эффективно разделяет полную ширину полосы системы на множество (K) ортогональных частотных поддиапазонов. Эти поддиапазоны также упоминаются как тональные сигналы, поднесущие, элементы дискретизации, частотные каналы и так далее. Каждый поддиапазон связан с соответствующей поднесущей, которая может быть модулирована данными.

Система множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) представляет собой систему множественного доступа, которая использует OFDM. Система OFDMA может использовать мультиплексирование с временным и/или частотным разделением каналов для достижения ортогональности среди множества передач данных для множества терминалов. Например, различным терминалам могут быть выделены различные поддиапазоны, и передача данных для каждого терминала может пересылаться в поддиапазоне (поддиапазонах), выделенном этому терминалу. Благодаря использованию для различных терминалов не пересекающихся или не перекрывающихся поддиапазонов можно предотвращать или сокращать взаимные помехи среди множества терминалов и обеспечивать повышение эффективности.

Количество поддиапазонов, доступных для передачи данных, ограничено (до величины K) структурой OFDM, используемой для системы OFDMA. Ограниченное количество поддиапазонов устанавливает верхний предел для количества терминалов, которые могут осуществлять передачу одновременно без взаимных помех. В некоторых случаях может быть желательно обеспечить возможность большему количеству терминалов осуществлять передачу одновременно, например, чтобы лучше использовать доступную пропускную способность системы. Поэтому в технике имеется потребность в методах одновременной поддержки большего количества терминалов в системе OFDMA.

Сущность изобретения

В этом описании раскрыты методы, которые могут поддерживать одновременную передачу для большего количества терминалов, чем количество ортогональных элементов передачи (или ортогональных измерений), доступных в системе. Каждый такой "элемент передачи" может соответствовать группе из одного или более поддиапазонов в одном или более периодах символов и быть ортогональным ко всем другим элементам передачи по частоте и времени. Эти методы называются "квази-ортогональным мультиплексированием" и могут применяться для более полного использования дополнительной пропускной способности, которая может быть создана в пространственном измерении посредством использования множества антенн на базовой станции. Эти методы также могут снижать величину взаимных помех, воспринимаемых каждым терминалом, что может повысить эффективность.

В варианте осуществления квази-ортогонального мультиплексирования, которое является подходящим для системы OFDMA, для каждой базовой станции в системе определено множество (M) совокупностей каналов трафика. Каждая совокупность содержит множество (N) каналов трафика, например по одному каналу трафика для каждого ортогонального элемента передачи, доступного в системе. Каждый канал трафика связан с конкретным ортогональным элементом передачи (например, конкретными поддиапазонами) для использования в течение каждого интервала передачи. Для системы OFDMA со скачкообразным изменением частоты (FH-OFDMA) каждый канал трафика может быть связан с последовательностью скачкообразного изменения частоты (FH), которая псевдослучайно выбирает различные поддиапазоны в различных интервалах передачи или периодах скачкообразного изменения частоты. Каналы трафика в каждой совокупности являются ортогональными друг к другу и могут быть псевдослучайными относительно каналов трафика в каждой из других M-1 совокупностей. Тогда для использования в системе доступно общее количество M-N каналов трафика. Для поддержания требуемого количества (U) терминалов, выбранных для передачи данных, может быть использовано минимальное количество совокупностей каналов трафика (L). Каждому терминалу может быть выделен канал трафика, выбранный из L совокупностей каналов трафика.

Каждый терминал передает символы данных (которые являются символами модуляции для данных) в своем канале трафика. Каждый терминал также передает символы пилот-сигналов (которые являются символами модуляции для пилот-сигнала) в своем канале трафика, чтобы обеспечить возможность базовой станции оценивать характеристики беспроводного канала между терминалом и базовой станцией. U терминалов могут одновременно осуществлять передачу в своих выделенных каналах трафика.

Базовая станция принимает передачи данных от U терминалов и получает вектор принимаемых символов для каждого поддиапазона в каждом периоде символов. Базовая станция может вывести матрицу пространственной фильтрации для каждого поддиапазона на основе оценок характеристик каналов, полученных для всех терминалов, осуществляющих передачу в этом поддиапазоне. Базовая станция может выполнять пространственную обработку приемника на векторе принимаемых символов для каждого поддиапазона с помощью матрицы пространственной фильтрации для этого поддиапазона, чтобы получить продетектированные символы данных, которые являются оценками символов данных, переданных терминалами, использующими этот поддиапазон.

Ниже более подробно описаны различные аспекты и варианты осуществления изобретения.

Краткое описание чертежей

Признаки и сущность настоящего изобретения поясняются в приведенном ниже подробном описании, иллюстрируемом чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают сходные элементы на всех чертежах, на которых представлено следующее:

фиг.1 - множество терминалов и базовая станция в системе OFDMA;

фиг.2 - иллюстрация скачкообразного изменения частоты в системе OFDMA;

фиг.3 - М совокупностей последовательностей FH для квази-ортогонального мультиплексирования;

фиг.4 - процесс распределения последовательностей FH для U терминалов;

фиг.5 - блок-схема терминала с одной антенной и терминала с множеством антенн; и

фиг.6 - блок-схема базовой станции.

Подробное описание

Термин "примерный" используется в этом описании для обозначения "служащий в качестве примера, образца или иллюстрации". Какой-либо вариант осуществления или структура, представленные в описании как "примерные", не должны рассматриваться обязательно, как предпочтительные или выгодные по сравнению с другими вариантами осуществления или структурами.

Методы квази-ортогонального мультиплексирования, раскрытые в описании, могут использоваться для различных систем связи с множеством несущих, например, для системы на основе OFDM, такой как система OFDMA. Эти методы могут использоваться для систем с одной антенной и с множеством антенн. Система с одной антенной использует одну антенну для передачи и приема данных. Система с множеством антенн использует одну или множество антенн для передачи данных и множество антенн для приема данных. Эти методы также могут использоваться для дуплексной системы с временным разделением (TDD) и дуплексной системы с частотным разделением (FDD), для прямой и обратной линий связи, и со скачкообразным изменением частоты или без него. Для ясности, ниже описано квази-ортогональное мультиплексирование для обратной линии связи в системе FH-OFDMA с множеством антенн.

Фиг.1 изображает множество терминалов 110a-110u и базовую станцию 120 в системе 100 OFDMA. Базовая станция в общем случае является стационарной станцией, которая осуществляет связь с терминалами и также может упоминаться как пункт доступа, или может использоваться некоторая другая терминология. Терминал может быть стационарным или подвижным и также может упоминаться как мобильная станция, беспроводное устройство, или может использоваться некоторая другая терминология. Термины "терминал" и "пользователь" в описании используются взаимозаменяемым образом. Базовая станция 120 оборудована множеством (R) антенн для передачи и приема данных. Терминал может быть оборудован одной антенной (например, терминал 110a) или множеством антенн (например, терминал 110u) для передачи и приема данных. R антенн на базовой станции 120 представляют множество входов (MI) для передач в прямой линии связи и множество выходов (МО) для передач в обратной линии связи. Если выбрано множество терминалов для одновременной передачи, то множество антенн для этих выбранных терминалов вместе представляют множество выходов для передач в прямой линии связи и множество входов для передач в обратной линии связи.

Фиг.2 иллюстрирует схему 200 передачи со скачкообразным изменением частоты (FH), которая может использоваться для системы OFDMA. Скачкообразное изменение частоты может обеспечивать частотное разнесение для противодействия вредным эффектам в тракте передачи и рандомизации взаимных помех. При скачкообразном изменении частоты каждому терминалу/пользователю может быть выделена отличающаяся последовательность FH, которая указывает конкретный поддиапазон (поддиапазоны) для использования в каждом периоде "скачкообразного изменения частоты". Последовательность FH также может называться шаблоном скачкообразного изменения частоты или может использоваться некоторая другая терминология. Период скачкообразного изменения частоты представляет собой количество времени, затрачиваемого в данном поддиапазоне, который может охватывать один или множество периодов символов, и может также называться интервалом времени передачи, или может использоваться некоторая другая терминология. Каждая последовательность FH может псевдослучайно выбирать поддиапазоны для терминала. Частотное разнесение достигается благодаря выбору различных поддиапазонов по K суммарным поддиапазонам в различные периоды скачкообразного изменения частоты. Последовательности FH и каналы трафика могут рассматриваться в качестве удобного способа выражения распределения поддиапазонов.

Последовательности FH для различных пользователей, осуществляющих связь с одной и той же базовой станцией, обычно ортогональны друг к другу, так что никакие два пользователя не используют один и тот же поддиапазон в каком-либо данном периоде скачкообразного изменения частоты. Это позволяет избегать взаимных помех "внутри сотовой ячейки" или "внутри сектора" среди терминалов, осуществляющих связь с одной и той же базовой станцией (предполагая, что ортогональность не нарушается некоторым другим фактором). Последовательности FH для каждой базовой станции могут быть псевдослучайными относительно последовательностей FH для близлежащих базовых станций. Взаимные помехи между двумя пользователями, осуществляющими связь с двумя различными базовыми станциями, возникают всякий раз, когда последовательности FH для этих пользователей выбирают один и тот же поддиапазон в одном и том же периоде скачкообразного изменения частоты. Однако эти взаимные помехи "между сотовыми ячейками" или "между секторами" рандомизированы благодаря псевдослучайному характеру последовательностей FH.

Для варианта осуществления, показанного на фиг.2, поддиапазоны, используемые для передачи данных, расположены в N группах. Каждая группа содержит S поддиапазонов, где в общем N>1, S≥1 и N·S≤K. Поддиапазоны в каждой группе могут быть непрерывными, как показано на фиг.2. Поддиапазоны в каждой группе также могут состоять из нескольких несмежных участков, например они могут быть равномерно распределены по всем K поддиапазонам и равномерно разделены S поддиапазонами. Каждому пользователю может выделяться одна группа из S поддиапазонов в каждом периоде скачкообразного изменения частоты. Символы данных могут мультиплексироваться с разделением по времени с символами пилот-сигналов, которые априорно известны и терминалу, и базовой станции, как показано на фиг.2.

Взаимные помехи могут предотвращаться или снижаться между всеми пользователями, осуществляющими связь с одной и той же базовой станцией, если их последовательности FH ортогональны друг другу. В этом случае пользователям выделяются не перекрывающиеся группы поддиапазонов или, эквивалентным образом, поддиапазон используется только одним пользователем в течение любого заданного времени. Полная ортогональность обычно не достигается вследствие условий каналов, несовершенства приемных устройств, несинхронизированного согласования во времени в терминалах и так далее. Потеря ортогональности может вызывать взаимные помехи между несущими (ИМН) и межсимвольную взаимные помехи (МСИ). Однако ИМН и МСИ могут быть малы по сравнению с интерференцией, которая может наблюдаться, если пользователям не выделяются ортогональные последовательности FH.

Количество групп поддиапазонов, доступных для передачи данных, для показанного на фиг.2 варианта осуществления, ограничено, например, величиной N. Если для каждого пользователя выделяется одна группа поддиапазонов, то больше чем N пользователей могут поддерживаться с помощью мультиплексирования с разделением времени (TDM) пользователей и обеспечения возможности различным совокупностям до N пользователей осуществлять передачу на поддиапазонах, составляющих до N групп, в различные периоды скачкообразного изменения частоты. Таким образом, в частотных и временных областях могут быть созданы больше, чем N ортогональных элементов передачи данных, где каждый элемент передачи данных является ортогональным ко всем другим элементам передачи данных по частоте и времени. Элементы передачи данных также можно рассматривать, как ортогональные измерения. Мультиплексирование с разделением времени пользователей может быть нежелательным, поскольку оно снижает количество времени, доступное для передачи данных, что может ограничить скорости передачи данных, достигаемые пользователями.

В некоторых случаях может быть желательно поддерживать большее количество пользователей, чем количество доступных ортогональных элементов передачи данных. Например, дополнительная пропускная способность может быть создана в пространственном измерении с использованием множества антенн на базовой станции. Базовая станция тогда будет в состоянии поддерживать большее количество пользователей с помощью дополнительной пропускной способности. Однако количество ортогональных элементов передачи данных, доступных в системе OFDMA, определяется структурой системы и обычно является ограниченной и конечной для данной ширины полосы системы и данной временной длительности. Для простоты, последующее описание предполагает, что мультиплексирование с разделением времени не используется и в системе доступны N ортогональных элементов передачи данных, хотя это не является необходимым для квази-ортогонального мультиплексирования. Как только все доступные элементы передачи данных были распределены пользователям, больше невозможно поддерживать дополнительных пользователей, при этом ортогональность между всеми пользователями все еще поддерживается.

Квази-ортогональное мультиплексирование может обеспечивать возможность большему количеству пользователей одновременно осуществлять связь на обратной линии связи, например более полно используя дополнительную пропускную способность, обеспечиваемую множеством антенн на базовой станции. В варианте осуществления, для каждой базовой станции определено множество (M) совокупностей последовательностей FH. Каждая совокупность содержит N последовательностей FH или по одной последовательности FH для каждого ортогонального элемента передачи данных, доступного в системе. Тогда для использования в системе доступно общее количество М · N последовательностей FH.

Фиг.3 изображает М совокупностей последовательностей FH, которые могут использоваться для квази-ортогонального мультиплексирования. Первая последовательность FH в каждой совокупности обозначена затемненными прямоугольниками на частотно-временной плоскости для этой совокупности. Остальные N-1 последовательности FH в каждой совокупности могут представлять собой сдвинутые по вертикали и по кругу версии первой последовательности FH в совокупности. N последовательностей FH в каждой совокупности являются ортогональными друг к другу. Таким образом, не наблюдаются взаимные помехи между N передачами данных, посылаемых одновременно N пользователями, которым выделены N последовательностей FH в любой заданной совокупности (предполагая, что нет потери ортогональности из-за других факторов). Последовательности FH в каждой совокупности также могут быть псевдослучайными относительно последовательностей FH для каждой из М-1 других совокупностей. В этом случае передачи данных, посылаемые одновременно с использованием последовательностей FH в любой совокупности, будут воспринимать рандомизированную взаимную помеху от передач данных, посылаемых с использованием последовательностей FH в других М-1 совокупностях. М совокупностей из N последовательностей FH могут генерироваться различными способами.

В одном варианте осуществления, N последовательностей FH для каждой совокупности получают на основании кода псевдослучайных чисел (ПСЧ), выделенного для этой совокупности. Например, могут использоваться короткие 15-разрядные коды ПСЧ, определяемые IS-95 и IS-2000. Код ПСЧ может быть реализован с помощью линейного сдвигового регистра с обратной связью (ЛСРОС). Для каждого периода скачкообразного изменения частоты ЛСРОС обновляется, и используется содержание ЛСРОС, чтобы выбирать поддиапазоны для N последовательностей FH в совокупности. Например, двоичное число, соответствующее В наименьшим значащим битам (НЗБ) в ЛСРОС, может быть обозначено как PN _l(t), где В=log₂(N), l - индекс М совокупностей последовательностей FH, а t - индекс для периода скачкообразного изменения частоты. Тогда N последовательностей FH в совокупности l могут быть определены как:

f _l,i(t)=([PN _l(t)+i]modN)+1 для l=1...М и i=1...N, (1)

где i - индекс для N последовательностей FH в каждой совокупности; и

f _l,i(t) - i-ая последовательность FH в совокупности l.

Выражение +1 в уравнении (1) учитывает схему индексации, которая начинается с '1' вместо '0'. Последовательность FH f _l,i(t) указывает конкретный поддиапазон (поддиапазоны) для использования в течение каждого периода t скачкообразного изменения частоты.

Для упрощения реализации М кодов FH, используемые для М совокупностей последовательностей FH, могут быть определены так, чтобы они имели различные временные сдвиги общего кода FH. В этом случае каждой совокупности выделяется уникальный временной сдвиг, и код FH для этой совокупности может быть идентифицирован этим выделенным временным сдвигом. Общий код FH может быть обозначен как PN(t), временной сдвиг, выделенный для совокупности l, может быть обозначен как ΔT_l, а двоичное число в ЛСРОС для совокупности l может быть записано как PN(t+ΔT_l). N последовательностей FH в совокупности l могут быть тогда определены как:

f _l,i(t)=([PN(t+ΔT_l)+i]modN)+1, для l=1...М и i=1...N (2)

В другом варианте осуществления М совокупностей последовательностей FH определяются на основании М различных таблиц отображения по одной таблице для каждой совокупности. Каждая таблица отображения может реализовывать случайную перестановку входного сигнала. Каждая таблица отображения принимает индекс i для i-й последовательности FH в совокупности, связанной с таблицей, и обеспечивает поддиапазон (поддиапазоны) для использования с этой последовательностью FH в каждом периоде t скачкообразного изменения частоты. Каждая таблица отображения может быть определена так, чтобы быть псевдослучайной относительно другой из М-1 таблиц отображения.

М совокупностей из N последовательностей FH также могут определяться и генерироваться другими способами, что также находится в пределах объема изобретения.

Последовательности FH могут быть выделены для пользователей таким способом, чтобы снижать величину взаимных помех внутри ячеек, воспринимаемых всеми пользователями. Для простоты, в последующем описании предполагается, что для каждого пользователя, выбранного для передачи, выделяется один ортогональный элемент передачи данных. Если количество пользователей, выбранных для передачи данных (U), меньше или равно количеству ортогональных элементов передачи данных (или U≤N), то U пользователям могут быть выделены ортогональные последовательности FH в одной совокупности. Если количество пользователей больше, чем количество ортогональных элементов передачи данных (или U>N), то могут использоваться дополнительные последовательности FH из одной или более других совокупностей. Поскольку последовательности FH из различных совокупностей не являются ортогональными друг к другу и таким образом приводят к интерференции внутри ячеек, в любой данный момент должно использоваться наименьшее количество совокупностей. Минимальное количество совокупностей (L), необходимых для поддержки U пользователей, может быть выражено как

где "" обозначает оператор наименьшего целого числа, обеспечивающий целочисленное значение, которое равно или больше, чем x.

Если L совокупностей последовательностей FH используются для U пользователей, то каждый пользователь будет воспринимать взаимные помехи в лучшем случае от L-1 других пользователей в любой данный момент времени и будет ортогонален по меньшей мере к U-(L-1) другим пользователям. Если U намного больше, чем L, что обычно имеет место, то каждый пользователь в любой данный момент воспринимает взаимные помехи от небольшого количества пользователей. Тогда U пользователей можно рассматривать как в некоторой степени ортогональные или "квази-ортогональные" друг с другом.

Фиг.4 изображает блок-схему процесса 400 распределения последовательностей FH пользователям с квази-ортогональным мультиплексированием. Первоначально определяется количество пользователей, выбранных для передачи данных (U) (блок 412). Затем определяется минимальное количество совокупностей последовательностей FH (L), необходимых для поддержки всех выбранных пользователей (блок 414). Если каждому выбранному пользователю выделяется одна последовательность FH и если каждая совокупность содержит N последовательностей FH, то минимальное количество совокупностей может быть определено, как показано в уравнении (3). Затем выбираются L совокупностей последовательностей FH из числа доступных для использования М совокупностей последовательностей FH (блок 416). Затем каждому выбранному пользователю выделяется одна (или, возможно, множество) последовательностей FH из L совокупностей последовательностей FH (блок 418).

U выбранным пользователям могут распределяться последовательности FH из L совокупностей различными способами. В одном варианте осуществления пользователям со сходным качеством принимаемого сигнала выделяются последовательности FH в одной и той же совокупности. Качество принимаемого сигнала может быть определено количественно с помощью измерения отношения сигнала-к-помехе-и-шуму (ОСПШ) или некоторого другого измерения. Для этого варианта осуществления U пользователей могут ранжироваться на основании их отношений ОСПШ, например от самого высокого ОСПШ до самого низкого ОСПШ. Одновременно может обрабатываться один пользователь в последовательном порядке, основанном на ранжировании, и ему может быть выделена последовательность FH из первой совокупности последовательностей FH. Другая совокупность последовательностей FH используется всякий раз, когда выделены все последовательности FH в первой совокупности. Этот вариант осуществления может отображать пользователей со сходными состояниями канала в одну и ту же совокупность последовательностей FH. Например, пользователи, расположенные ближе к базовой станции, могут реализовывать более высокие значения ОСПШ, и им могут быть выделены последовательности FH в одной совокупности. Пользователи, расположенные дальше от базовой станции (или пользователи "на краю сектора"), могут реализовывать более низкие значения ОСПШ, и им могут быть выделены последовательности FH в другой совокупности. Этот вариант осуществления может также облегчать управление мощностью пользователей. Например, пользователи на краю сектора могут создавать более высокие взаимные помехи для пользователей в других секторах, и для них может выполняться управление для осуществления передачи на более низких уровнях мощности.

В другом варианте осуществления пользователям с различными значениями ОСПШ приема выделяются последовательности FH в одной и той же совокупности. Этот вариант осуществления может улучшать характеристики обнаружения для пользователей, осуществляющих передачу одновременно с использованием последовательностей FH в одной и той же совокупности. Еще в одном варианте осуществления пользователи классифицируются на основании их "запасов регулирования". Запас регулирования представляет собой разность между принимаемым ОСПШ и требуемым ОСПШ для данной скорости передачи и фиксирует избыточное ОСПШ, доступное для этой скорости передачи. Для пользователей с большими запасами регулирования декодирование с большей вероятностью будет выполнено правильно, в отличие от пользователей с более низкими запасами регулирования. Пользователям с различными запасами регулирования могут быть выделены последовательности FH в различных совокупностях, что может улучшить вероятность разделения пользователей. Например, пользовательские передачи с большими запасами регулирования могут обнаруживаться и декодироваться первыми, взаимные помехи, вызываемые этими пользователями, могут оцениваться и компенсироваться, затем могут обнаруживаться и декодироваться следующие пользовательские передачи с более низкими запасами регулирования, и так далее. Еще в одном варианте осуществления, пользователи мультиплексируются на основании их пространственных сигнатур. Пользователи с некоррелированными сигнатурами могут легче селектироваться с использованием пространственной обработки приемного устройства, как описано ниже, даже если эти пользователи могут перекрываться по времени и частоте. Могут быть оценены различные комбинации пространственных сигнатур для различных групп пользователей, чтобы идентифицировать некоррелированные сигнатуры. Пользователи также могут классифицироваться и мультиплексироваться другими способами.

Квази-ортогональное мультиплексирование может использоваться с управлением мощностью или без него. Управление мощностью может быть реализовано различными способами. В одной схеме управления мощностью передаваемая мощность каждого пользователя регулируется таким образом, что принимаемый ОСПШ для пользователя, измеряемый на базовой станции, поддерживается на целевом значении ОСПШ или около него. Целевое значение ОСПШ может, в свою очередь, регулироваться так, чтобы обеспечивать конкретный уровень эффективности, например, частоты появления ошибок в пакетах (ЧПОП), составляющей 1%. Эта схема управления мощностью регулирует величину мощности передачи, используемой для данной передачи данных, таким образом, чтобы взаимная помеха была снижена до минимума в то же время при достижении желательного уровня эффективности. В другой схеме управления мощностью, принимаемое ОСПШ для каждого пользователя поддерживается в пределах диапазона значений ОСПШ. Еще в одной схеме управления мощностью мощность принимаемого сигнала для каждого пользователя поддерживается вблизи целевого значения или в пределах диапазона значений.

Множественный доступ с квази-ортогональным частотным разделением со скачкообразным изменением частоты (FH-QOFDMA) представляет собой схему множественного доступа, которая использует квази-ортогональное мультиплексирование (или М совокупностей из N последовательностей FH), чтобы одновременно поддерживать U пользователей, где U может быть больше, чем N. FH-QOFDMA имеет некоторые преимущества по сравнению с традиционным FH-OFDMA, который использует только одну совокупность из N последовательностей FH для всех пользователей. Для небольшого количества пользователей с U≤N необходима только одна совокупность последовательностей FH, и FH-QOFDMA вырождается в традиционный FH-OFDMA и становится идентичным ему. Однако FH-OFDMA ограничен только одной совокупностью последовательностей FH и не может обеспечить возможность более полного использования дополнительной пропускной способности, создаваемой в пространственном измерении использованием множества антенн на базовой станции. В противоположность этому, FH-QOFDMA может использовать множество совокупностей последовательностей FH для поддерживания большего количества пользователей для получения преимуществ дополнительной пропускной способности. Хотя U пользователей строго не являются ортогональными друг другу в частотной и временной областях при FH-QOFDMA, когда U>N, могут использоваться различные способы, чтобы смягчить вредные воздействия взаимных помех внутри ячеек, как описано ниже.

Если базовая станция оборудована множеством антенн для приема данных, то передачи данных от U пользователей могут быть разделены с использованием различных методов пространственной обработки приемных устройств. Согласно фиг.1 канал с одним входом и множеством выходов (SIMO) сформирован между терминалом 110a с одной антенной и базовой станцией 120 с множеством антенн. Канал SIMO для терминала 110a может быть охарактеризован вектором h _а(k,t) характеристик каналов R × 1 для каждого поддиапазона, который может быть выражен как

где k - индекс для поддиапазона, а h _a,i(k,t), для i=1 ... R является связью или комплексным коэффициентом усиления канала между одной антенной в терминале 110a и R антеннами на базовой станции 120 для поддиапазона k в периоде t скачкообразного изменения частоты.

Канал с множеством входов и множеством выходов (MIMO) сформирован между терминалом 110u с множеством антенн и базовой станцией 120 с множеством антенн. Канал MIMO для терминала 110u может быть охарактеризован матрицей R×T характеристик каналов H _u(k,t) для каждого поддиапазона, которая может быть выражена как

где h _u,j(k,t), для j=1...T является вектором характеристик каналов между антенной j в терминале 110u и R антеннами на базовой станции 120 для поддиапазона k в периоде t скачкообразного изменения частоты. Каждый вектор характеристик каналов h _u,j(k,t) содержит R элементов и имеет форму, показанную в уравнении (4).

В общем, каждый терминал может быть оборудован одной или множеством антенн и ему могут быть выделены S поддиапазонов в каждом периоде скачкообразного изменения частоты, где S≥1. Каждый терминал тогда может иметь одну совокупность векторов характеристик каналов для каждой антенны, где каждая совокупность векторов содержит S векторов характеристик каналов для S поддиапазонов, выделенных для терминала в течение периода t скачкообразного изменения частоты. Например, если терминалу m выделены S поддиапазонов с индексами от k до k+S-1 в периоде t скачкообразного изменения частоты, то совокупность векторов для каждой антенны j терминала m может содержать S векторов характеристик каналов h _m,j(k,t)- h _m,j(k+S-1,t) для поддиапазонов от k до k+S-1 соответственно. Эти S векторов характеристик каналов указывают на характеристики каналов между антенной j в терминале m и R антеннами на базовой станции для S поддиапазонов, выделенных для терминала m. Индекс k поддиапазона для терминала m изменяется в каждом периоде скачкообразного изменения частоты и определяется последовательностью FH, выделенной терминалу m.

Векторы характеристик каналов для U терминалов, выбранных для одновременной передачи данных, обычно отличаются друг от друга и могут рассматриваться как "пространственные сигнатуры" для этих U терминалов. Базовая станция может оценивать векторы характеристик каналов для каждого терминала, основываясь на символах пилот-сигналов, принимаемых от терминала, которые могут мультиплексироваться с разделением времени с символами данных, как показано на фиг.2.

Для простоты, в последующем описании предполагается, что L=U/N, и L терминалов m ₁-m _L с одной антенной выделены для каждой группы поддиапазонов в каждом периоде скачкообразного изменения частоты. Матрица R×L характеристик каналов H (k,t) может быть сформирована для каждого поддиапазона k в каждом периоде t скачкообразного изменения частоты, основываясь на L векторах характеристик каналов для L терминалов, использующих поддиапазон k в периоде t скачкообразного изменения частоты, следующим образом:

где h _ml(k,t) для l=1...L является вектором характеристик каналов для l-ого терминала, использующего поддиапазон k в периоде t скачкообразного изменения частоты. Матрица H (k,t) характеристик каналов для каждого поддиапазона в каждом периоде скачкообразного изменения частоты зависит от конкретной совокупности терминалов, выделенных для этого поддиапазона и периода скачкообразного изменения частоты.

"Принимаемые" символы на базовой станции для каждого поддиапазона k в каждом периоде n символов каждого периода t скачкообразного изменения частоты могут быть выражены как

где x (k,t,n) - вектор с L "передаваемыми" символами, посылаемыми L терминалами в поддиапазоне k в периоде n символов периода t скачкообразного изменения частоты;

r (k,t,n) - вектор с R принимаемыми символами, полученными через R антенн на базовой станции для поддиапазона k в периоде n символов периода t скачкообразного изменения частоты; и

n (k,t,n) - вектор помех для поддиапазона k в периоде n символов периода t скачкообразного изменения част