Оценка канала для подавления помех

Оценка канала для подавления помех

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка испрашивает приоритет Предварительной патентной заявки США № 60/638,666, озаглавленной «Подавление помех трафика в BTS на канале обратной связи CDMA», поданной 23 декабря 2004, которая включена в данный документ посредством ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение относится к системам беспроводной связи и, в частности, к подавлению помех трафика в системах беспроводной связи.

Описание предшествующего уровня техники

Система связи может обеспечивать связь между базовыми станциями и терминалами доступа. Прямая линия связи или нисходящая линия связи относится к передаче от базовой станции к терминалу доступа. Обратная линия связи или восходящая линия связи относится к передаче от терминала доступа к базовой станции. В заданный момент времени каждый терминал доступа может осуществлять связь с одной или более базовыми станциями по прямым и обратным линиям связи в зависимости от того, активен ли терминал доступа и находится ли терминал доступа в процессе гибкой передачи обслуживания.

Краткое описание чертежей

Отличительные признаки, сущность и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из следующего подробного описания и иллюстрирующих его чертежей. Одинаковые ссылочные номера и символы могут обозначать одинаковые или схожие объекты.

Фиг.1 - иллюстрация системы беспроводной связи с базовыми станциями и терминалами доступа;

фиг.2 - иллюстрация примера структуры и/или процесса передатчика, который может быть реализован в терминале доступа по фиг.1;

фиг.3 - иллюстрация примера процесса и/или структуры приемника, который может быть реализован в базовой станции по фиг.1;

фиг.4 - иллюстрация еще одного варианта осуществления процесса или структуры приемника базовой станции;

фиг.5 - иллюстрация общего примера распределения мощности трех пользователей в системе по фиг.1;

фиг.6 - пример равномерного распределения с временным смещением для подавления помех трафика с асинхронными кадрами для пользователей с равной мощностью передачи;

фиг.7 - иллюстрация структуры перемежения, используемой для пакетов данных обратной линии связи и канала автоматического запроса на повтор прямой линии связи;

фиг.8 - иллюстрация памяти, которая покрывает целый пакет из 16 временных интервалов (слотов);

фиг.9А - иллюстрация способа подавления помех трафика для примера последовательного подавления помех (ППП) без задержки декодирования;

фиг.9В - иллюстрация устройства для осуществления способа по фиг.9А;

фиг.10 - иллюстрация буфера выборок приемника после поступления последовательных субпакетов одного интерлейса с подавлением помех декодированных субпакетов;

фиг.11 - иллюстрация структуры служебных каналов;

фиг.12А - иллюстрация способа, согласно которому сначала выполняется подавление помех пилот-сигнала (ППП), а затем совместно выполняются подавление помех служебного сигнала (ППС) и подавление помех трафика ППТ;

фиг.12В - иллюстрация устройства для осуществления способа по фиг.12А;

фиг.13А - иллюстрация варианта способа по фиг.12А;

фиг.13В - иллюстрация устройства для осуществления способа по фиг.13А;

фиг.14А - иллюстрация способа выполнения совместного ППП, ППС и ППТ;

фиг.14В - иллюстрация устройства для осуществления способа по фиг.14А;

фиг.15А - иллюстрация варианта способа по фиг.14А;

фиг.15В - иллюстрация устройства для осуществления способа по фиг.15А;

фиг.16 - иллюстрация модели системы передачи;

фиг.17 - иллюстрация примера характеристики комбинированной фильтрации передачи и приема;

фиг.18А и 18В - иллюстрации примера оценки канала (действительной и мнимой составляющих), основанной на оцененном многолучевом канале на каждом из трех отводов многоотводного (RAKE) приемника;

фиг.19А и 19В - иллюстрации примеров улучшенной оценки канала, основанной на отводах RAKE-приемника и сжатии спектра с использованием кодовых элементов данных;

фиг.20А - иллюстрация способа сжатия спектра на задержках отводов RAKE-приемника с использованием регенерированных кодовых элементов данных;

фиг.20В - иллюстрация устройства для осуществления способа по фиг.20А;

фиг.21А и 21В - иллюстрации примера выполнения оценки составного канала с использованием равномерно разнесенных выборок с разрешением chipX2;

фиг.22А - иллюстрация способа для оценки составного канала с равномерным разрешением с использованием регенерированных кодовых элементов данных;

фиг.22В - иллюстрация устройства для осуществления способа по фиг.22А;

фиг.23 - иллюстрация управления мощностью и регулировки усиления в замкнутом контуре с фиксированным усилением служебного субканала;

фиг.24 - вариант показанного на фиг. 23 управления мощностью и регулировки усиления с фиксированным усилением служебного субканала;

фиг.25 - иллюстрация примера управления мощностью с фиксированным усилением служебного канала;

фиг.26 - иллюстрация, подобная фиг.24, за исключением регулировки усиления служебного канала;

фиг.27 - иллюстрация варианта фиг.26 с регулировкой усиления служебного канала только для управления скоростью данных (DRC).

Подробное описание

Любой описанный вариант осуществления не является предпочтительным или не имеет преимуществ по сравнению с другими вариантами осуществления. Хотя различные аспекты настоящего раскрытия представлены в чертежах, последние не вычерчены в масштабе или не являются всеобъемлющими.

Фиг.1 иллюстрирует систему 100 беспроводной связи, которая включает в себя системный контроллер 102, базовые станции 104а-104b и множество терминалов 106а-106h доступа. Система 100 может иметь любое количество контроллеров 102, базовых станций 104 и терминалов 106 доступа. Различные аспекты и варианты осуществления настоящего раскрытия, описанные ниже, могут быть реализованы в системе 100.

Терминалы 106 доступа могут быть мобильными или стационарными и могут быть рассредоточены по всей системе 100 связи по фиг.1. Терминал 106 доступа может быть соединен с вычислительным устройством или реализован в вычислительном устройстве, таком как портативный персональный компьютер. Альтернативно, терминал доступа может быть независимым устройством обработки данных, таким как персональный цифровой ассистент (PDA). Терминал 106 доступа может относиться в различным типам устройств, таким как проводной телефон, беспроводной телефон, мобильный телефон, портативный компьютер, карта беспроводного доступа для персонального компьютера, PDA, внешний или внутренний модем и т.п. Терминал доступа может быть любым устройством, которое предоставляет возможность передачи данных пользователю путем осуществления связи через беспроводный канал или через проводной канал, например, используя оптоволоконные или коаксиальные кабели. Терминал доступа может иметь различные наименования, такие как мобильная станция, узел доступа, абонентский узел, мобильное устройство, мобильный терминал, мобильный узел, мобильный телефон, мобильник, удаленная станция, удаленный терминал, удаленный узел, пользовательское устройство, пользовательское оборудование, карманное устройство и т.п.

Система 100 обеспечивает связь для некоторого количества ячеек, причем каждая ячейка обслуживается посредством одной или более базовых станций 104. Базовая станция 104 может также упоминаться как Система Приемопередатчика Базовой Станции (BTS), узел доступа, часть сети доступа, приемопередатчик модемного пула (МРТ) или узел В (Node B). Сеть доступа относится к сетевому оборудованию, предоставляющему возможность передачи данных между сетью передачи данных с коммутацией пакетов (например, Интернет) и терминалами 106 доступа.

Прямая линия связи (ПЛ) или нисходящая линия связи относится к передаче от базовой станции к терминалу доступа. Обратная линия связи (ОЛ) или восходящая линия связи относится к передаче от терминала доступа к базовой станции.

Базовая станция 104 может передавать данные в терминал 106 доступа, используя скорость передачи данных, выбранную из ряда различных скоростей передачи данных. Терминал 106 доступа может измерять отношение сигнала к сумме шума и помех (SINR) пилот-сигнала, переданного базовой станцией 104, и определять желаемую скорость передачи данных для использования базовой станцией 104 при передаче данных в терминал 106 доступа. Терминал 106 доступа может передавать по каналу запроса данных или передавать сообщения контроля скорости передачи данных (DRC) в базовую станцию 104, чтобы уведомить базовую станцию 104 о желаемой скорости передачи данных.

Системный контроллер 102 (который также упоминается как контроллер базовой станции (BSC)) может обеспечивать координирование и управление для базовых станций 104 и может также управлять маршрутизацией вызовов на терминалы 106 доступа посредством базовых станций 104. Системный контроллер 102 может быть соединен с телефонной коммутируемой сетью общего пользования (PSTN) через центр коммутации мобильной связи (MSC) и с сетью пакетной передачи данных через узел службы пакетной передачи данных (PDSN).

Система 100 связи может использовать одну или более технологий связи, таких как множественный доступ с кодовым разделением (CDMA), IS095, высокоскоростная пакетная передача данных (HRPD), также упоминаемая как высокоскоростная передача данных (HDR), как изложено в «Спецификации воздушного интерфейса высокоскоростной пакетной передачи данных стандарта CDMA2000», TIA/EIA/IS-856, CDMA 1x Evolution Data Optimized (EV-DO), 1xEV-DV, широкополосный CDMA (WCDMA), универсальная система мобильной связи (UMTS), синхронный CDMA с временным разделением (TD-SCDMA), мультиплексирование с ортогональным делением частот (OFDM), и т.п. Описанные ниже примеры предоставляют детали для ясности. Представленные здесь идеи также применимы к другим системам, и настоящие примеры не предназначены для ограничения настоящей заявки.

Фиг.2 иллюстрирует пример структуры и/или процесса передатчика, который может быть реализован в терминале 106 доступа по фиг.1. Функции и компоненты, показанные на фиг.2, могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратного обеспечения или комбинации программного обеспечения и аппаратного обеспечения. Другие функции могут быть внесены в фиг.2 в добавление или взамен функций, показанных на фиг.2.

Источник 200 данных предоставляет данные в кодер 202, который кодирует биты данных, используя одну или более схем кодирования, чтобы предоставить кодированные элементарные сигналы данных. Каждая схема кодирования может включать в себя один или более типов кодирования, таких как циклический контроль избыточности (CRC), сверточное кодирование, турбокодирование, блочное кодирование, другие типы кодирования или без кодирования. Другие схемы кодирования включают в себя способы автоматического запроса на повтор (ARQ), гибридного ARQ (H-ARQ) и повтора с инкрементной избыточностью. Различные типы данных могут кодироваться с помощью различных схем кодирования. Перемежитель 204 перемежает кодированные биты данных, чтобы противодействовать замиранию канала.

Модулятор 206 модулирует кодированные, перемеженные данные, чтобы генерировать модулированные данные. Примеры способов модулирования включают в себя двоичную фазовую манипуляцию (BPSK) и квадратурную фазовую манипуляцию (QPSK). Модулятор 206 может также повторять последовательность модулированных данных, или узел прореживания символа может прореживать биты символа. Модулятор 206 может также расширить спектр модулированных данных посредством функции Уолша (то есть кода Уолша), чтобы сформировать элементарные сигналы данных. Модулятор 206 также может мультиплексировать с временным разделением элементарные сигналы данных с элементарными сигналами пилот-сигнала и элементарными сигналами MAC, чтобы сформировать поток элементарных сигналов. Модулятор 206 также может использовать узел расширения спектра посредством псевдослучайного шума (ПШ), чтобы расширить спектр потока элементарных сигналов посредством одного или более кодов ПШ (например, короткого кода, длинного кода).

Узел 208 преобразования частоты из основной в радиочастоту (РЧ) может преобразовывать сигналы основной частоты в радиочастотные сигналы для передачи с помощью антенны 210 через беспроводную линию связи в одну или более базовых станций 104.

Фиг.3 иллюстрирует пример процесса и/или структуры приемника, который может быть реализован в базовой станции 104 по фиг.1. Функции и компоненты, показанные на фиг.3, могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратного обеспечения или комбинации программного обеспечения и аппаратного обеспечения. Другие функции могут быть внесены в фиг.3 в добавление или взамен функций, показанных на фиг.3.

Одна или более антенн 300 принимают модулированные сигналы обратной линии связи от одного или более терминалов 106 доступа. Множество антенн может обеспечить пространственное разнесение для противодействия отрицательным воздействиям канала, таким как замирание. Каждый принятый сигнал выдается в соответствующий приемник или узел 302 преобразования с радиочастоты в базовую полосу, который предварительно обрабатывает (например, фильтрует, усиливает, преобразует с понижением частоты) и оцифровывает принятый сигнал для генерации выборок данных для этого принятого сигнала.

Демодулятор 304 может демодулировать принятые сигналы для получения восстановленных символов. Для стандарта CDMA 2000 демодуляция пытается восстановить передачу данных путем (1) разделения на каналы сжатых выборок, чтобы изолировать или разделить принятые данные и пилот-сигнал на их соответствующие кодовые каналы, и (2) когерентного демодулирования разделенных на каналы данных с восстановленным пилот-сигналом для получения демодулированных данных. Демодулятор 304 может включать в себя буфер 312 принятых выборок (также называемый общее входное ОЗУ или ОЗУ выборок), чтобы сохранять выборки принятых сигналов для всех пользователей/терминалов доступа, RAKE-приемник 314 для сжатия и обработки множества сигналов и буфер 316 демодулированных символов (также называемый выходным ОЗУ или ОЗУ для демодулированных символов). Может присутствовать множество буферов 316 демодулированных символов, чтобы соответствовать множеству пользователей/терминалов доступа.

Обращенный перемежитель 306 выполняет обращенное перемежение данных из демодулятора 304.

Декодер 308 может декодировать демодулированные данные, чтобы восстановить декодированные биты данных, переданные посредством терминала 106 доступа. Декодированные данные могут быть предоставлены в приемник 310 данных.

Фиг.4 иллюстрирует еще один вариант осуществления процесса или структуры приемника базовой станции. На фиг.4 биты данных успешно декодированного пользовательского сигнала вводятся в узел 400 восстановления помех, который включает в себя кодер 402, перемежитель 404, модулятор 406 и фильтр 408. Кодер 402, перемежитель 404 и модулятор могут быть схожи с кодером 202, перемежителем 204 и модулятором 206 по фиг.2. Фильтр 408 формирует выборки декодированного пользовательского сигнала с разрешением входного ОЗУ, например, переходит со скорости элементарных сигналов до удвоенной скорости элементарных сигналов. Вклад декодированного пользовательского сигнала во входное ОЗУ удаляется или подавляется из входного ОЗУ 312.

Несмотря на то, что ниже описано подавление помех в базовой станции 104, данные концепции могут быть применены к терминалу 106 доступа или любому другому компоненту системы связи.

Подавление помех трафика

Пропускная способность обратной линии связи CDMA может быть ограничена помехами между пользователями, поскольку сигналы, передаваемые различными пользователями, не являются ортогональными в BTS 104. Следовательно, способы, которые уменьшают помехи между пользователями, улучшат производительность обратной линии связи CDMA. Здесь описаны способы для эффективного осуществления подавления помех для усовершенствованных систем CDMA, таких как CDMA2000 1xEV-DO RevA.

Каждый пользователь DO RevA передает сигналы трафика, пилот-сигналы и служебные сигналы, которые могут создавать помехи другим пользователям. Как показано на фиг.4, сигналы могут быть восстановлены и вычтены из входного ОЗУ 312 в BTS 104. Переданный пилот-сигнал известен в BTS 104, и он может быть восстановлен на основании сведений о канале. Однако служебные сигналы, такие как индикатор обратной скорости (RRI), канал запроса данных или управление скорости передачи данных (DRC), канал источника данных (DSC), подтверждение приема (ACK), сначала демодулируются и детектируются, и переданные сигналы данных демодулируются, подвергаются обращенному перемежению, декодируются в BTS 104, чтобы определить переданные элементарные служебные сигналы и элементарные сигналы трафика. На основании определения переданных элементарных сигналов для заданного сигнала узел 400 восстановления может восстановить вклад во входное ОЗУ 312 на основании сведений о канале.

Биты пакета данных из источника 200 данных могут быть повторены и обработаны кодером 202, перемежителем 204 и/или модулятором 206 для получения множества соответствующих «субпакетов» для передачи в базовую станцию 104. Если базовая станция 104 принимает сигнал с высоким отношением сигнал-шум, то первый субпакет может содержать достаточно информации для базовой станции 104, чтобы декодировать и извлечь исходный пакет данных. Например, пакет данных из источника 200 данных может быть повторен и преобразован в четыре субпакета. Терминал 106 пользователя посылает первый субпакет в базовую станцию 104. Базовая станция 104 может иметь относительно низкую вероятность правильного декодирования и извлечения исходного пакета данных из первого принятого субпакета. Но когда базовая станция 104 принимает второй, третий и четвертый субпакеты и комбинирует информацию, извлеченную из каждого принятого субпакета, вероятность декодирования и извлечения исходного пакета данных увеличивается. Как только базовая станция 104 правильно декодирует исходный пакет (например, используя циклический контроль избыточности (CRC) или другой способ обнаружения ошибки), базовая станция 104 передает сигнал подтверждения приема (ACK) в терминал 106 пользователя, чтобы остановить передачу субпакетов. Терминал 106 пользователя может затем послать первый субпакет нового пакета.

Обратная линия связи DO-RevA использует H-ARQ (фиг.7), где каждый пакет из 16 слотов разбивается на 4 субпакета и передается в чередующейся структуре с перемежением с 8 слотами между субпакетами одного и того же перемежения. Кроме того, различные пользователи/терминалы 106 доступа могут начать передачу на различных границах слотов, и следовательно, субпакеты из 4 слотов различных пользователей поступают в BTS асинхронно. Эффекты асинхронизма и эффективная конструкция приемников с подавлением помех для H-ARQ и CDMA описаны ниже.

Выигрыши от подавления помех зависят от порядка, согласно которому сигналы удаляются из входного ОЗУ 312. Здесь раскрыты способы, относящиеся к декодированию (и вычитанию, если CRC проходит успешно) пользовательских сигналов на основании отношений сигнала трафика к пилот-сигналу (ТкП), эффективного SINR или вероятности декодирования. Здесь раскрыты различные подходы для выполнения повторной попытки демодуляции и декодирования пользователей после удаления других пользователей из входного ОЗУ 312. Подавление помех во входном ОЗУ 312 BTS может быть эффективно реализовано с учетом асинхронных систем CDMA, таких как EV-DO RevA, где пользователи передают пилот-сигналы, сигналы управления и сигналы трафика, используя гибридный ARQ. Это раскрытие может также применяться к системам EV-DV Rel D, W-CDMA EUL и CDMA2000.

Подавление помех трафика (ППТ) может быть определено как основанное на вычитании подавление помех, которое удаляет вклад пользовательских данных во входное ОЗУ 312, после того как этот пользовательский сигнал был правильно декодирован (фиг.4). Здесь рассматриваются некоторые фактические задачи, связанные с ППТ в действующих системах CDMA, таких как CDMA2000, EV-DO, EV-DV и WCDMA. Многие из этих задач вызваны тем фактом, что действительные системы имеют асинхронизм пользовательских сигналов и гибридный ARQ. Например, CDMA2000 преднамеренно равномерно по времени расширяет спектр кадров пользовательских данных, чтобы предотвратить чрезмерную задержку в сети обратной связи. EV-DO RevA, EV-DV Rel D и EUL WCDMA также используют гибридный ARQ, который вводит более чем одну возможную длину данных.

Многопользовательское обнаружение является основной категорией алгоритмов, под которую подпадает ППТ, и относится к любому алгоритму, который пытается улучшить производительность путем предоставления возможности взаимодействия обнаружения двух различных пользовательских сигналов. Способ ППТ также может включать в себя гибрид поэтапного подавления помех (также называемый последовательным подавлением помех) и параллельного подавления помех. «Последовательное подавление помех» относится к любому алгоритму, который последовательно декодирует пользовательские сигналы и использует данные ранее декодированных пользовательских сигналов, чтобы улучшить производительность. «Параллельное подавление помех» относится, в общем, к одновременному декодированию пользовательских сигналов и одновременному вычитанию декодированных пользовательских сигналов.

ППТ может отличаться от подавления помех пилот-сигнала (ППП). Одно из различий между ППТ и ППП заключается в том, что переданный пилот-сигнал заранее известен приемнику. Следовательно, ППП может вычесть вклад пилот-сигнала в принятый сигнал, используя только оценки канала. Второе основное отличие заключается в том, что передатчик и приемник плотно взаимодействуют в канале трафика посредством механизма H-ARQ. Переданная последовательность данных остается неизвестной приемнику до тех пор, пока пользовательский сигнал не будет успешно декодирован.

Аналогично, желательно удалить служебные каналы из входного ОЗУ согласно способу, называемому подавлением помех служебных сигналов (ППС). Служебные каналы не могут быть удалены до тех пор, пока BTS 104 не распознает переданные служебные данные, и это определяется путем декодирования и затем повторного формирования служебных сообщений.

Последовательное подавление помех определяет класс способов. Цепное правило взаимной информации показывает, что при идеальных условиях последовательное подавление помех может обеспечить пропускную способность канала множественного доступа. Главным условием для этого является то, чтобы все пользовательские сигналы были в синхронизме по кадрам и чтобы канал каждого пользовательского сигнала мог быть оценен с пренебрежимо малой ошибкой.

Фиг.5 иллюстрирует общий пример распределения мощности трех пользовательских сигналов (пользователя 1, пользователя 2 и пользователя 3), где пользователи передают кадры синхронно (кадры от всех пользователей принимаются одновременно), и все пользователи передают на одинаковой скорости передачи данных. Каждому пользователю подается команда использовать определенную мощность передачи, например пользователь 3 передает на мощности, которая по существу равна шуму; пользователь 2 передает на мощности, которая по существу равна сумме мощности пользователя 3 и шума; и пользователь 1 передает на мощности, которая по существу равна сумме мощности пользователя 2, мощности пользователя 3 и шума.

Приемник обрабатывает сигналы от пользователей в порядке уменьшения мощности передачи. Начиная с k = 1 (пользователя 1 с самой высокой мощностью), приемник пытается декодировать для пользователя 1. Если декодирование проходить успешно, то вклад пользователя 1 в принятый сигнал формируется и вычитается на основании оценки его канала. Это можно назвать последовательным подавлением помех при синхронизме по кадрам. Приемник продолжает обработку до тех пор, пока попытка декодирования не будет выполнена для всех пользователей. Каждый пользовательский сигнал имеет одинаковое SINR после последовательного подавления помех ранее декодированных пользовательских сигналов.

К сожаленью, этот подход может быть очень чувствителен к ошибкам декодирования. Если один пользовательский сигнал с большой мощностью передачи, такой как сигнал пользователя 1, не декодируется правильно, то отношение сигнала к сумме помех и шума (SINR) всех последующих пользователей может сильно ухудшиться. Это может воспрепятствовать декодированию всех пользовательских сигналов после этого момента. Еще одним недостатком данного подхода является то, что он требует, чтобы пользовательские сигналы имели конкретную относительную мощность в приемнике, что сложно обеспечить в каналах с замиранием.

Асинхронизм кадров и подавление помех, например CDMA2000

Предположим, что смещения кадров пользователей преднамеренно сдвигаются относительно друг друга. Эта операция асинхронизма кадров имеет ряд преимуществ для системы в целом. Например, мощность обработки и ширина полосы сети в приемнике в этом случае будет иметь более равномерный профиль использования по времени. В отличие от этого синхронизм кадров для пользователей требует всплеска мощности обработки и ресурсов сети в конце каждой границы кадра, поскольку все пользователи завершают пакет одновременно. При асинхронизме кадров BTS 104 может в первоочередном порядке декодировать пользовательский сигнал с самым ранним временем прибытия, а не пользовательский сигнал с самой большой мощностью.

Фиг.6 иллюстрирует пример равномерного распределения с временным смещением для ППТ с асинхронизмом кадров для пользователей с равной мощностью передачи. Фиг.6 изображает предоставление момента времени непосредственно до начала декодирования кадра 1 пользователя 1. Поскольку кадр 0 уже был декодирован и отменен для всех пользователей, то его вклад в помеху показан заштрихованным (пользователи 2 и 3). В целом, этот подход уменьшает помехи в два раза. Половина помех была удалена посредством ППТ до декодирования кадра 1 пользователя 1.

В еще одном варианте осуществления по фиг.6 пользователи могут относиться к группам пользователей, например пользовательской группе 1, пользовательской группе 2, пользовательской группе 3.

Пользой, обеспечиваемой асинхронизмом и подавлением помех, является относительная симметрия между пользовательскими сигналами в терминах уровней мощности и статистик ошибок, если для них желательны схожие скорости передачи данных. В обычном последовательном подавлении помех с равными скоростями передачи данных пользователей последний пользовательский сигнал принимается с очень низкой мощностью и является достаточно зависимым от успешного декодирования предыдущих пользовательских сигналов.

Асинхронизм, гибридный ARQ и перемежение, например, EV-DO RevA

Фиг.7 иллюстрирует структуру с перемежением (например, в 1xEV-DO RevA), используемую для пакетов данных обратной линии связи и канала ARQ прямой линии связи. Каждая структура с перемежением (интерлейс: интерлейс 1, интерлейс 2, интерлейс 3) содержит набор смещенных по времени сегментов. В этом примере каждый сегмент имеет длину четырех слотов времени. В течение каждого сегмента терминал пользователя может передать в базовую станцию субпакет. Присутствуют три интерлейса, и каждый сегмент имеет длину четырех слотов времени. Так, между концом субпакета заданного интерлейса и началом следующего субпакета того же интерлейса присутствуют восемь слотов времени. Это предоставляет достаточно времени приемнику, чтобы декодировать субпакет и передать подтверждение (ACK) или неподтверждение (NACK) приема в передатчик.

Гибридный ARQ использует преимущество изменяющегося по времени характера каналов с замиранием. Если состояние канала хорошее для первых 1, 2 или 3 субпакетов, то кадр данных может быть декодирован, используя только эти субпакеты, и приемник передает в передатчик ACK. ACK подает команду передатчику прекратить передачу остающегося субпакета(ов) и, вместо этого, начать передачу нового пакета, если это желательно.

Архитектуры приемника для подавления помех

При ППТ данные декодированных пользовательских сигналов восстанавливаются и вычитаются (фиг.4) так, чтобы BTS 104 могла удалить помехи, которые вызываются данными декодированных пользовательских сигналов другим пользовательским сигналам. Приемник ППТ может быть оборудован двумя кольцевыми памятями: входным ОЗУ 312 и выходным ОЗУ 316.

Входное ОЗУ 312 сохраняет принятые выборки (например, с двукратной скоростью элементарных сигналов) и является общим для всех пользователей. Приемник без функции ППТ использовал бы входное ОЗУ только из 1-2 слотов (чтобы учитывать задержки в процессе демодуляции), поскольку какое-либо вычитание помех трафика или служебных сигналов не имеет места. В приемнике ППТ для системы с H-ARQ входное ОЗУ может охватывать множество слотов, например, 40 слотов, и оно может обновляться с помощью ППТ посредством вычитания помех декодированных пользовательских сигналов. В еще одной конфигурации входное ОЗУ 312 может иметь длину, которая охватывает меньше целого пакета, такую как длина, которая охватывает период времени с начала субпакета пакета до конца следующего субпакета этого пакета.

Выходное ОЗУ 316 сохраняет демодулированные символы принятых битов как сгенерированные посредством RAKE-приемника 314 демодулятора. Для каждого пользовательского сигнала может иметься отдельное выходное ОЗУ, поскольку демодулированные символы получаются путем сжатия спектра посредством специфической для пользователя последовательности ПШ и комбинирования по отводам RAKE-приемника. Как приемник ППТ, так и приемник без ППТ могут использовать выходное ОЗУ 316. Выходное ОЗУ 316 в ППТ используется, чтобы сохранять демодулированные символы предыдущих субпакетов, которые больше не хранятся во входном ОЗУ 312, когда входное ОЗУ 312 не охватывает все субпакеты. Выходное ОЗУ 315 может обновляться либо когда имеет место попытка декодирования, либо когда слот выходит из входного ОЗУ 312.

Способы для выбора длины входного ОЗУ

Размер выходного ОЗУ 316 и входного ОЗУ 312 может быть выбран согласно различным компромиссам между требуемой мощностью обработки, шириной полосы передачи от памятей к процессорам, задержками и производительностью системы. В общем, при использовании более короткого входного ОЗУ 312 преимущества ППТ будут ограничены, поскольку самые старые субпакеты не будут обновляться. С другой стороны, короткое входное ОЗУ 312 приводит к меньшему количеству операций демодуляции, вычитания и к меньшей ширине полосы.

При перемежении согласно RevA пакет из 16 слотов (четыре субпакета, где каждый субапакет передается в 4 слотах) будет охватывать 40 слотов. Следовательно, входное ОЗУ из 40 слотов может быть использовано, чтобы обеспечить удаление пользовательского сигнала из всех задействованных слотов.

Фиг.8 иллюстрирует входное ОЗУ 312 из 40 слотов, которое охватывает целый пакет из 16 слотов для EV-DO RevA. Когда принимается новый субпакет, для этого пакета предпринимается попытка декодирования с использованием всех доступных субпакетов, сохраненных во входном ОЗУ 312. Если декодирование выполняется успешно, то вклад этого пакета удаляется из входного ОЗУ 312 путем восстановления и вычитания вклада всех компонентных субпакетов (1, 2, 3 или 4). Для DO-RevA длины входного ОЗУ, равные 4, 16, 28 или 40 слотам, будут охватывать 1, 2, 3 или 4 субпакета, соответственно. Длина входного ОЗУ, реализованного в приемнике, может зависеть от факторов сложности, необходимости поддерживать различные времена прихода пользовательских сигналов и способности повторного выполнения демодуляции и декодирования пользовательских сигналов на предыдущих сдвигах кадра.

Фиг.9А иллюстрирует общий способ ППТ для примера последовательного подавления помех без задержки декодирования. Другие усовершенствования описаны ниже. Процесс начинается в блоке 900 начала и переходит к блоку 902 выбора задержки. При последовательном подавлении помех блок 902 выбора задержки может быть пропущен. В блоке 903 BTS 104 выбирает одного пользователя (или группу пользователей) из тех пользователей, которые завершают субпакет в текущем слоте.

В блоке 904 демодулятор 304 демодулирует выборки выбранных субпакетов пользователя для некоторых или всех сегментов времени, сохраненных во входном ОЗУ 312, согласно пользовательской последовательности расширения спектра и скремблирования, а также размеру его комбинации. В блоке 906 декодер 308 пытается декодировать пакет пользователя, используя ранее демодулированные символы, сохраненные в выходном ОЗУ 316, и демодулированные выборки входного ОЗУ.

В блоке 910 декодер 308 или другой узел может определить, был ли пакет пользователя(лей) успешно декодирован, то есть выполняется контроль ошибок, такой как использование кода циклической избыточности (CRC).

Если не удается декодировать пакет пользователя, то в блоке 918 в терминал 106 доступа обратно посылается NAK. Если пакет пользователя успешно декодируется, то в блоке 908 в терминал 106 доступа высылается ACK, и в блоках 912-914 выполняется подавление помех (ПП). В блоке 912 регенерируется сигнал пользователя согласно декодированному сигналу, импульсной характеристике канала и фильтрам передачи/приема. В блоке 914 вклад пользователя вычитается из входного ОЗУ 312, таким образом уменьшая его помехи пользовательским сигналам, которые еще не были декодированы.

Как при неудаче декодирования, так и при успешном декодировании в блоке 916 приемник переходит к следующему пользовательскому сигналу, который необходимо декодировать. Когда попытка декодирования была выполнена для всех пользователей, новый слот вводится во входное ОЗУ 312, и весь процесс повторяется на следующем слоте. Выборки могут записываться во входное ОЗУ 312 в реальном времени, то есть выборки chipx2 (x2 элементарного сигнала) могут записываться в каждой 1/2 элементарного сигнала.

Фиг.9В иллюстрирует устройство, содержащее средства 930-946 для осуществления способа по фиг.9А. Средства 930-946 по фиг.9В могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратного обеспечения или комбинации программного обеспечения и аппаратного обеспечения.

Способы для выбора порядка декодирования

В блоке 903 указывается, что ППТ может применяться либо последовательно к каждому пользовательскому сигналу, либо параллельно к группам пользовательских сигналов. При увеличении групп сложность реализации способа может уменьшиться, но и преимущества ППТ могут уменьшиться, если для ППТ не выполняются итерации, как описано ниже.

Критерии, согласно которым пользовательские сигналы группируются и/или упорядочиваются, могут варьировать согласно скорости изменения канала, типа трафика и доступной мощности обработки. Хорошие порядки декодирования могут включать в себя сначала декодирование пользовательских сигналов, удаление которых наиболее полезно и вероятность декодирования которых наиболее высока. Критерии для достижения наибольших усилений от ППТ могут включать в себя:

А. Размер полезной нагрузки и отношение трафика к пилот-сигналу (ТкП): BTS 104 может группировать или упорядочивать пользовательские сигналы согласно размеру полезной нагрузки, и декодировать их по порядку, начиная с пользовательского сигнала с наибольшей мощностью передачи, то есть от наибольшего ТкП к наименьшему ТкП. Декодирование и удаление пользовательских сигналов с большим ТкП из входного ОЗУ 312 имеет наибольшую пользу, поскольку они вызывают больше всего помех для других пользовательских сигналов.

B. SINR: BTS 104 может декодировать пользовательские сигналы с наибольшим SINR перед пользовательскими сигналами с меньшим SINR, поскольку вероятность декодирования выше для пользовательских сигналов с большим SINR. Кроме того, пользовательские сигналы со схожими SINR могут быть сгруппированы вместе. В случае каналов с замиранием SINR изменяется по времени по всему пакету, и следовательно, эквивалентное SINR может быть вычислено для того, чтобы определить подходящий порядок.

С. Время: BTS 104 может декодировать «более старые» пакеты (то есть те, для которых в BTS 104 принято больше субпакетов) до «более новых» пакетов. Этот выбор отражает допущение, что для заданного отношения ТкП и цели завершения ARQ вероятность деко