Передача пилотной информации и сигнализации по восходящей линии в беспроводных коммуникационных системах

Передача пилотной информации и сигнализации по восходящей линии в беспроводных коммуникационных системах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ

[0001] Настоящая заявка на патент притязает на приоритет как предварительной заявки на патент США № 60/422,368, поданной 29 октября 2002, озаглавленной "Uplink Pilot and Signaling Transmission In Wireless Communication Systems", так и предварительной заявки на патент США № 60/422,362, поданной 29 октября 2002, озаглавленной "Channel Estimation for OFDM Communication Systems", которые включены в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0002] Настоящее изобретение относится, в общем случае, к обмену данными, а более точно к способам передачи пилотной информации и информации сигнализации (например, управление скоростью) по восходящей линии в беспроводной коммуникационной системе.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Беспроводные коммуникационные системы широко распространены и обеспечивают различные виды связи, такой как голосовая, пакетных данных, и т.п. Такие системы могут представлять собой системы с множественным доступом, выполненные с возможностью поддержки связи с множеством пользователей последовательно или одновременно совместно используя доступные системные ресурсы. Примеры таких систем с множественным доступом включают в себя системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), системы множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA) и системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA).

[0004] Системы OFDM используют мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) для эффективного разделения всей полосы пропускания системы на некоторое количество (N) ортогональных подполос. Эти подполосы также называются тонами, частотными бинами и частотными подканалами. Каждая подполоса может рассматриваться как независимый канал передачи, который может быть использован для передачи данных.

[0005] В беспроводной коммуникационной системе модулированный радиочастотный (РЧ) сигнал из передатчика может доходить до приемника по множеству путей распространения. Характеристики путей распространения обычно меняются с течением времени, благодаря нескольким факторам. Для систем OFDM, N подполос могут обладать различными состояниями канала и могут иметь различные величины отношения сигнал/шум (ОСШ).

[0006] Обычно требуется точная оценка отклика беспроводного канала между передатчиком и приемником для эффективной передачи данных по доступным поддиапазонам. Оценку канала обычно выполняют, посылая пилот-сигнал от передатчика и измеряя пилот-сигнал в приемнике. Поскольку пилот-сигнал составлен из символов, которые известны приемнику a priori, отклик канала можно оценить как отношение принятых символов пилот-сигнала к переданным символам пилот-сигнала.

[0007] Передача пилот-сигнала относится к служебной информации в беспроводной коммуникационной системе. Следовательно, является желательным минимизировать передачу пилот-сигнала насколько это возможно. Однако, вследствие наличия шума и других артефактов в беспроводном канале необходима передача пилот-сигнала в значительном объеме для того, чтобы приемник получил достаточно аккуратную оценку отклика канала. Помимо того, вследствие наличия вкладов путей распространения в отклик канала и вследствие того, что сами пути распространения обычно меняются со временем, передачу пилот-сигнала необходимо повторять. Промежуток времени, в течение которого беспроводной канал может рассматриваться как относительно постоянный, часто называют временем когерентности канала. Для поддержания высокой производительности системы, повторяющиеся передачи пилот-сигнала должны быть расположены значительно ближе, чем время когерентности канала.

[0008] В нисходящей линии беспроводной коммуникационной системы одна передача пилот-сигнала от точки доступа (или базовой станции) может быть использована несколькими терминалами для оценки отклика отдельных каналов от точки доступа до каждого из терминалов. Для восходящей линии канал от каждого терминала до точки доступа обычно требует оценки посредством отдельных передач пилот-сигнала от каждого терминала.

[0010] Таким образом, в беспроводной коммуникационной системе каждому из множества терминалов может требоваться передача пилот-сигнала по восходящей линии в точку доступа. Более того, может потребоваться передача по восходящей линии информации сигнализации, такой как информация управления скоростью и подтверждения для передачи по нисходящей линии. Передачи по восходящей линии выполняют способом мультиплексирования с разделением времени (TDM), каждому терминалу может быть назначен временной слот, и затем терминал передает свой пилот-сигнал и информацию сигнализации в назначенном временном слоте. В зависимости от количества активных терминалов и продолжительности временных слотов для передачи пилот-сигнала и информации сигнализации может быть занята относительно большая доля передачи по восходящей линии. Указанная неэффективность при передаче по восходящей линии пилот-сигнала и информации сигнализации обострена в системе OFDM, где емкость передачи данных для наименьшей единицы передачи (обычно одного символа OFDM) может быть довольно большой.

[0011] Следовательно, в данной области техники существует потребность в более эффективных способах передачи пилот-сигнала и информации сигнализации в беспроводных коммуникационных системах (например, системах OFDM).

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0012] В настоящем описании предложены способы более эффективной передачи пилот-сигнала и информации сигнализации по восходящей линии в беспроводных коммуникационных системах. При мультиплексировании поддиапазонов, М используемых поддиапазонов могут быть разделены на Q непересекающихся групп поддиапазонов, где каждый поддиапазон включен только в одну группу, либо не включен ни в одну из групп. Каждая группа поддиапазонов затем может быть назначена отдельному терминалу. Множество терминалов могут одновременно вести передачу на назначенных им поддиапазонах.

[0013] При использовании мультиплексирования поддиапазонов можно выполнить точную оценку канала для каждого терминала по всей доступной для использования полосе, основываясь на передаче пилот-сигнала только по небольшому подмножеству используемых поддиапазонов. Если полная энергия, используемая для передачи пилот-сигнала по S поддиапазонам, поддерживается равной используемой в противном случае для передачи пилот-сигнала по всем М используемым поддиапазонам, то в этом случае возможна передача пилот-сигнала только по S поддиапазонам для точной интерполяции отклика канала для остальных M-S поддиапазонов.

[0014] Один из вариантов осуществления предоставляет способ передачи пилот-сигнала по восходящей линии в беспроводной коммуникационной системе (например, системе OFDM) с множеством поддиапазонов. Согласно указанному способу М используемых поддиапазонов, подходящих для передачи данных в системе изначально разделяют на Q непересекающихся групп поддиапазонов. Q групп могут включать в себя одинаковое или различное количество поддиапазонов, и поддиапазоны в каждой группе могут быть равномерно или неравномерно распределены среди М используемых поддиапазонов. Различные группы поддиапазонов назначают каждому из одного или нескольких терминалов для передачи пилотных сигналов по восходящей линии. Затем передачу пилот-сигнала принимают от одного или нескольких терминалов на назначенной группе поддиапазонов. Для каждого терминала мощность передачи пилот-сигнала в каждом поддиапазоне может быть установлена выше (например, на коэффициент Q), так что используется такая же полная энергия пилот-сигнала, даже учитывая то, что передачу пилот-сигнала ведут по S, а не по М поддиапазонам. Масштабирование мощности может быть выполнено таким образом, что будет известна полная мощность передачи, доступная в каждом терминале, удовлетворены ограничения на мощность (например, регуляторные ограничения) и стоимость компонентов аппаратных средств увеличится незначительно (если увеличится вообще). Затем может быть выведена оценка канала для каждого терминала, основываясь на пилот-сигнале, принятом на поддиапазонах, назначенных данному терминалу. Оценка канала для каждого терминала может покрывать один или несколько дополнительных поддиапазонов, не включенных в группу, назначенную данному терминалу. Например, оценка канала может включать в себя отклик для всех М используемых поддиапазонов.

[0015] Мультиплексирование поддиапазонов также может быть использовано для передачи информации сигнализации по восходящей линии. Информация сигнализации может содержать информацию управления скоростью, используемую для передачи данных по нисходящей линии, подтверждение для данных, принятых по нисходящей линии, и т.д.

[0016] Различные аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения описаны более подробно ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0017] Отличительные особенности, сущность и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного описания при рассмотрении вместе с чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы и на которых:

[0018] Фиг.1 иллюстрирует систему OFDM, которая поддерживает множество пользователей;

[0019] Фиг.2, 3 и 4 иллюстрируют структуру кадра, структуру поддиапазона OFDM и структуру поддиапазона OFDM, поддерживающую мультиплексирование поддиапазонов соответственно;

[0020] На Фиг.5 показан процесс передачи пилот-сигнала по восходящей линии с использованием мультиплексирования поддиапазонов;

[0021] Фиг.6 иллюстрирует структуру кадра, поддерживающую мультиплексирование поддиапазонов, для передачи пилот-сигнала и сигнализации по восходящей линии;

[0022] Фиг.7 представляет собой блок-схему точки доступа и терминала в системе OFDM; и

[0023] На Фиг.8А-8С показаны графики возможной экономии, которая может быть получена с мультиплексированием поддиапазонов при передаче пилот-сигнала и информации сигнализации по восходящей линии.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0024] Слово "иллюстративный" используется в настоящем описании в значении "служащий в качестве примера или иллюстрации". Вариант осуществления или конструкция, описанные в настоящем описании как "иллюстративные" не следует рассматривать как предпочтительные или имеющие преимущество по сравнению с другими вариантами осуществления или конструкциями.

[0025] Способы передачи пилот-сигнала и информации сигнализации, изложенные в настоящем описании, могут быть использованы с различными типами беспроводных коммуникационных систем. Например, эти способы могут быть использованы в системах CDMA, TDMA, FDMA и ODFM. Эти способы также могут быть использованы в гибридных системах, таких как система OFDM TDM, которая передает пилот-сигнал/сигнализацию и данные трафика, используя мультиплексирование с разделением времени, посредством чего ODFM используют для передачи пилот-сигнала/сигнализацию, а для данных трафика используют другую схему передачи. Для ясности эти способы описаны ниже для случая системы OFDM.

[0026] Фиг.1 иллюстрирует систему 100 OFDM, поддерживающую множество пользователей. Система 100 OFDM включает в себя множество точек 110 доступа (ТД), которые поддерживают связь с множеством терминалов (Т) 120. Для простоты на Фиг.1 показана только одна точка доступа. Точка доступа также может называться базовой станцией или каким-либо другим образом.

[0027] Терминалы 120 могут быть распределены по системе. Терминал также может называться мобильной станцией, удаленной станцией, терминалом доступа или каким-либо другим образом. Каждый терминал может быть фиксированным или мобильным терминалом, способным обмениваться данными с одной или, возможно, с несколькими точками доступа по нисходящей линии и/или восходящей линии в любой момент времени. Нисходящая линия (или прямая линия) представляет собой передачу от точки доступа в терминал, и восходящая линия (или обратная линия) обозначает передачу от терминала в точку доступа.

[0028] На Фиг.1 точка доступа 110 обменивается данными с пользовательскими терминалами 120а-120f по нисходящей линии и восходящей линиям. В зависимости от конкретной конструкции системы OFDM, точка доступа может обмениваться данными с множеством терминалов одновременно (например, по множеству поддиапазонов) или последовательно (например, по множеству временных слотов).

[0029] Фиг.2 иллюстрирует структуру кадра 200, который может использоваться в системе OFDM, если как для нисходящей линии, так и для восходящей линии используют одну полосу частот. В этом случае нисходящая линия и восходящая линия могут совместно использовать одну полосу частот, используя дуплексную связь с временным разделением (TDD).

[0030] Как показано на Фиг.2, передачи по нисходящей линии и восходящей линии происходят в элементах "кадр МАС". Каждый кадр МАС может быть определен как покрывающий конкретный временной интервал. Каждый кадр МАС разделен на фазу 210 нисходящей линии и фазу 220 восходящей линии. Передачи по нисходящей линии ко множеству терминалов могут мультиплексироваться на фазе нисходящей линии с использованием мультиплексирования с временным разделением (TDM). Аналогично, передачи по восходящей линии от множества терминалов могут мультиплексироваться на фазе восходящей линии с использованием TDM. Для конкретного варианта реализации TDM, показанного на Фиг.2, каждая фаза дополнительно разделена на множество временных слотов (или просто слотов) 230. Слоты могут иметь фиксированную или меняющуюся длительность, и длительность слотов может быть одинаковой или различной для фаз восходящей линии и нисходящей линии. Для такого варианта реализации TDM, каждый слот 230 в фазе восходящей линии включает в себя сегмент 232 пилот-сигнала, сегмент 234 сигнализации и сегмент 236 данных. Сегмент 232 используют для передачи пилот-сигнала по восходящей линии от терминала к точке доступа, сегмент 234 используют для передачи сигнализации (например, управления скоростью, подтверждения и т.д.), и сегмент 236 используют для передачи данных.

[0031] Слоты в фазе восходящей линии каждого кадра МАС могут быть назначены одному или нескольким терминалам для передачи по восходящей линии. Каждый терминал затем ведет передачу в назначенном ему слоте (слотах).

[0032] Структура 200 кадра представляет конкретную реализацию, которая может быть использована в системе OFDM, если доступна только одна полоса частот. Если доступны две полосы частот, тогда передачи по нисходящей линии и восходящей линии могут вестись на отдельных полосах частот с использованием дуплексной передачи с частотным разделением каналов (FDD). В этом случае фаза нисходящей линии может быть реализована на одной полосе частот, а фаза восходящей линии может быть реализована на другой полосе частот.

[0033] Способы передачи пилот-сигнала и сигнализации, изложенные в настоящем описании могут быть использованы для кадров, имеющих структуру, основанную как на TDD, так и на FDD. Для простоты эти способы описаны конкретно для кадров, имеющих структуру, основанную как на TDD.

[0034] На Фиг.3 показана структура 300 поддиапазона OFDM, которая может быть использована в системе OFDM. Система OFDM имеет общую ширину полосы частот W МГц, которая разделена на N ортогональных поддиапазонов, использующих OFDM. Каждый поддиапазон имеет ширину полосы частот W/N МГц. Изо всех N поддиапазонов только М поддиапазонов используют для передачи данных, причем M<N. Остальные N-M поддиапазонов не используются и служат в качестве защитных полос, позволяющих системе OFDM удовлетворять требованиям на ее спектральную маску. М "используемых" поддиапазонов включают в себя поддиапазоны от F до M+F-1.

[0035] Для OFDM, данные, предназначенные для передачи, сначала модулируют (т.е. выполняют отображение символов), используя конкретную схему модуляции, выбранную для использования для данного поддиапазона. Для N-M неиспользуемых поддиапазонов значение сигнала устанавливают в ноль. Для каждого периода символа, М символов модуляции и N-M нулей для всех N поддиапазонов преобразуют во временной домен при помощи обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT) для получения преобразованных символов, которые содержат N выборок во временном домене. Длительность каждого преобразованного символа обратно пропорциональна ширине полосы частот каждого поддиапазона. Например, если ширина полосы системы составляет W=20 МГц и N=256, тогда ширина полосы каждого поддиапазона составляет 78,125 кГц, и длительность каждого преобразованного символа составляет 12,8 мкс.

[0036] OFDM может обеспечить определенные преимущества, например возможность противодействовать частотно-селективному замиранию, которое характеризуется различными усилениями канала на различных частотах полной полосы частот системы. Хорошо известно, что частотно-селективное замирание вызывает межсимвольную интерференцию (ISI), представляющую собой явление, при котором каждый символ в принимаемом сигнале действует как искажение для последующих символов в принимаемом сигнале. ISI искажения ухудшают производительность, влияя на возможность правильного детектирования принятых символов. Частотно-селективному замиранию при OFDM обычно противодействуют, повторяя часть (или добавленный циклический префикс) каждого преобразованного символа при формировании соответствующего символа OFDM, который затем передают.

[0037] Длина циклического префикса (т.е. количество повторений) для каждого символа OFDM зависит от разброса задержек в канале. Разброс задержек для данного передатчика представляет собой разницу между моментами самого раннего и самого позднего прибытия сигнала в приемник, для сигнала, переданного этим передатчиком. Разброс задержек для системы представляет собой наихудший ожидаемый случай разброса задержек для всех терминалов системы. Для эффективного противодействия ISI циклический префикс должен иметь длину, превышающую разброс задержек.

[0038] Каждый преобразованный символ имеет длительность N периодов выборки, причем каждый период выборки имеет длительность (1/W) мкс. Циклический префикс может быть определен, как содержащий Ср выборок, где Ср является целым, которое больше или равно количеству отводов (L) для импульсного отклика беспроводного канала (т.е. Ср≥L). В этом случае каждый символ OFDM включает в себя N+Ср выборок и каждый период символа длиться N+Ср периодов выборок.

ПЕРЕДАЧА ПИЛОТ-СИГНАЛА ПО ВОСХОДЯЩЕЙ ЛИНИИ

[0039] В некоторых системах OFDM пилот-сигналы передаются по восходящей линии терминалами, чтобы дать возможность точке доступа выполнить оценку восходящего канала. Если используется структура кадра TDD-TDM, показанная на Фиг.2, тогда каждый терминал может передавать свой пилот-сигнал по восходящей линии в сегменте пилот-сигнала назначенного ему слота. Обычно каждый терминал передает пилот-сигнал по восходящей линии на всех М используемых поддиапазонах при полной мощности передачи. Это дает возможность точке доступа выполнить оценку отклика восходящего канала для всей используемой полосы. Хотя такая схема передачи пилот-сигнала по восходящей линии является эффективной, она также не эффективна, поскольку относительно большая доля фазы восходящей линии может использоваться для передачи пилот-сигналов всеми активными терминалами. Сегменты пилот-сигналов для всех активных терминалов могут составлять значительную часть фазы восходящей линии.

[0040] В настоящем описании предлагаются способы более эффективной передачи пилот-сигнала по восходящей линии в системе OFDM. Для того чтобы быть эффективной, схема передачи пилот-сигнала должна быть выполнена таким образом, что точные оценки каналов могут быть получены для каждого активного терминала, основываясь на передаче пилот-сигнала по восходящей линии для данного терминала. Однако было установлено, что качество оценок канала в общем случае определяется полной энергией пилот-сигнала, а не особенностями схемы передачи пилот-сигнала. Полная энергия пилот-сигнала равна мощности передачи, используемой для пилот-сигнала, умноженной на длительность передачи пилот-сигнала.

[0041] Точная оценка канала может быть получена для всей используемой полосы, основываясь на передаче пилот-сигнала только в S поддиапазонах, где S выбирают таким образом, что Ср≤S≤М и обычно много меньше чем М. Один такой способ оценки канала описан в вышеупомянутой предварительной заявке на патент США №60/422,638, предварительной заявке на патент США №60/422,632 и предварительной заявке на патент США [индекс патентного поверенного №020718]. Фактически, можно показать, что если полная энергия, используемая для передачи пилот-сигнала в S поддиапазонах, равна полной энергии, используемой для передачи пилот-сигнала во всех М поддиапазонах, то возможна точная интерполяция отклика канала для других M-S поддиапазонов, основываясь на передаче пилот-сигнала в S поддиапазонах, используя упомянутые выше способы оценки канала. Другими словами, при одинаковой полной энергии пилот-сигнала интерполированный отклик канала для M-S поддиапазонов обычно имеет такое же качество (например, в среднем такую же среднеквадратичную ошибку), что и оценка канала, основанная на передаче пилот-сигнала на всех М поддиапазонах.

[0042] Для обеспечения возможности одновременной передачи пилот-сигналов по восходящей линии для множества терминалов может быть использовано мультиплексирование поддиапазонов. Для реализации мультиплексирования поддиапазонов М используемых поддиапазона могут быть разделены на Q непересекающихся групп поддиапазонов таким образом, что каждый используемый поддиапазон входит только в одну группу, либо не входит ни в одну из групп. Q групп могут включать в себя одинаковое или разное количество поддиапазонов, и поддиапазоны в каждой группе могут быть распределены равномерно или неравномерно по М используемым поддиапазонам. Также не является обязательным использование всех М поддиапазонов в Q группах (т.е. некоторые используемые поддиапазоны могут не использоваться при передаче пилот-сигнала).

[0043] В одном из вариантов осуществления каждая группа включает в себя S поддиапазонов, причем и , где "" обозначает оператор получения наименьшего целого. Количество поддиапазонов в каждой группе должно быть равным или большим разбросу задержек таким образом, что уменьшаются эффекты ISI и может быть получена более точная оценка канала.

[0044] На Фиг.4 показан вариант осуществления структуры 400 пилот-сигнала OFDM, которая может использоваться в системе OFDM и которая поддерживает мультиплексирование поддиапазонов. В этом варианте осуществления М используемых поддиапазонов изначально разделяют на S непересекающихся наборов, причем каждый набор включает в себя Q непрерывно следующих друг за другом поддиапазонов. Q поддиапазонов в каждом наборе назначают Q группам таким образом, что i-й поддиапазон в каждом наборе назначен i-й группе. При этом S поддиапазонов в каждой группе будут равномерно распределены по М используемым поддиапазонам таким образом, что следующие друг за другом поддиапазоны в группе разделены Q поддиапазонами. М поддиапазонов могут быть распределены в Q групп любым другим способом, что находится в пределах объема настоящего изобретения.

[0045] Q групп поддиапазонов могут быть назначены не более чем Q терминалам для передачи пилот-сигнала по восходящей линии. При этом каждый терминал передает пилот-сигнал в назначенных ему поддиапазонах. При мультиплексировании поддиапазонов не более чем Q терминалов могут одновременно передавать пилот-сигналы по восходящей линии не более чем по М используемым поддиапазонам. Это позволяет значительно уменьшить время, необходимое для передачи пилот-сигнала по восходящей линии.

[0046] Для того чтобы обеспечить точке доступа возможность получения оценок канала высокого качества, каждый терминал может увеличить мощность передачи на поддиапазон на коэффициент Q. Это приводит к тому, что общая энергия пилот-сигнала для передачи пилот-сигнала на S назначенных поддиапазонов будет такой же, как и в случае, когда для передачи пилот-сигнала используют все М поддиапазонов. Такая же общая энергия пилот-сигнала дает возможность точке доступа оценить отклик канала по всей используемой полосе, основываясь на наборе из М используемых поддиапазонов с небольшой потерей или без потери качества, как описано ниже.

[0047] Система OFDM может работать в полосе частот, имеющей ограничение по мощности на МГц, составляющее Р дБ·мВт/МГц и полное ограничение по мощности составляет P·W дБ·мВт. Например. 5 ГГц полоса UNII включает в себя три 20 МГц полосы частот, обозначенных UNII-1, UNII-2 и UNII-3. Эти три полосы частот имеют ограничения общей мощности передачи 17, 24 и 30 дБ·мВт и ограничения мощности на МГц 4, 11 и 17 дБ·мВт/МГц соответственно. Ограничение мощности на терминал может быть выбрано исходя из самого низкого ограничения по мощности для трех полос частот так, что ограничение мощности на МГц составит 4 дБ·мВт/МГц и ограничение общей мощности P·W=17 дБ·мВт.

[0048] Группы поддиапазонов могут быть сформированы таким образом, что полная мощность передачи может быть использована для передачи пилот-сигнала по восходящей линии, даже если ограничения на полную мощность и мощности на МГц наложены на каждый терминал. В частности, если расстояние между поддиапазонами в каждой группе составляет приблизительно 1 МГц, тогда каждый терминал может передавать пилот-сигнал по восходящей линии на S поддиапазонов, назначенных ему с мощностью на 1 поддиапазон, составляющей Р дБ·мВт, и при этом удовлетворять условию ограничения мощности на МГц. При этом общая мощность передачи S поддиапазонов составляет P·S дБ·мВт, что приблизительно равно P·W дБ·мВт, поскольку S≈W в силу разделения 1 МГц. В общем случае ограничения полной мощности и мощности на МГц могут быть удовлетворены при помощи подходящего масштабирования при условии, что S>W, где W приведено в единицах МГц.

[0049] В иллюстративной системе OFDM ширина полосы системы составляет W=20 МГц, N=256 и М=224. Структура пилот-сигнала OFDM включает в себя Q=12 групп, причем каждая группа включает в себя S=18 поддиапазонов. Для такой структуры пилот-сигнала 216 или 224 используемых поддиапазонов могут использоваться одновременно для передачи пилот-сигнала по восходящей линии, а оставшиеся 8 поддиапазонов не используются.

[0050] В общем случае величина мощности передачи, которая может использоваться в каждом поддиапазоне, в каждой группе зависит от различных факторов, таких как (1) ограничение общей мощности и мощности на МГц и (2) распределение поддиапазонов в каждой группе. Терминалы могут передавать пилот-сигнал по восходящей линии с полной мощностью, даже если расстояние между поддиапазонами не является однородным и/или не превышает 1 МГц. Определенные величины мощности для использования в поддиапазонах определяют, основываясь на распределении поддиапазонов в Q группах. Для простоты предположим, что S поддиапазонов в каждой группе распределены равномерно и отделены требуемым минимальным интервалом (например, по меньшей мере, 1 МГц).

[0051] Фиг.5 представляет собой диаграмму последовательности операций варианта осуществления процесса 500 для передачи пилот-сигнала по восходящей линии, используя мультиплексирование поддиапазонов. Сначала М используемых поддиапазонов разделяют на Q непересекающихся групп поддиапазонов (этап 512). Это разделение может быть выполнено один раз, основываясь на ожидаемой загрузке системы OFDM. В качестве альтернативы М используемых поддиапазонов могут разделяться динамически, когда того требуют изменения в загрузке системы. Например, меньшее количество групп может формироваться при небольшой загрузке системы, и большее количество групп может формироваться во время пика загрузки системы. В любом случае, разделение выполняется таким образом, что условие S≥Cp выполняется для каждой группы.

[0052] Одна группа поддиапазонов назначается каждому активному терминалу для передачи пилот-сигнала по восходящей линии (этап 514). Назначение поддиапазонов может выполняться во время установления вызова или в более поздний момент времени, и может сообщаться терминалу в виде сигнализации. После этого каждый терминал передает пилот-сигнал по восходящей линии на назначенных ему поддиапазонах (этап 522). Каждый терминал также может выполнять масштабирование мощности передачи, используемой для передачи пилот-сигнала по восходящей линии, так что величина мощности передачи, используемой для каждого поддиапазона, определяется, исходя из различных факторов, упомянутых выше. Величина мощности передачи для использования в каждом поддиапазоне (или каждой группе поддиапазонов) также может определяться точкой доступа и посылаться в виде сигнализации терминалу вместе с назначением поддиапазонов.

[0053] Точка доступа принимает передачи пилот-сигналов по восходящей линии от всех активных терминалов на всех или на подмножестве из М используемых поддиапазонов (этап 532). Затем точка доступа обрабатывает принятый сигнал для получения оценки канала для каждого поддиапазона, назначенного каждому активному терминалу (этап 534). Затем для каждого активного терминала оценка канала для всей используемой полосы может быть выведена, основываясь на оценке канала, полученной для назначенных поддиапазонов (этап 536). Оценка канала для всей используемой полосы может быть выведена из оценки канала для подмножества используемых поддиапазонов, используя различные способы. Один такой способ оценки канала описан в вышеупомянутых предварительной заявке на патент США №60/422,638, предварительной заявке на патент США №60/422,362 и предварительной заявке на патент США [индекс патентного поверенного 020718]. Оценка канала для всей используемой полосы также может быть выведена при помощи интерполяции оценки канала для каждого поддиапазона для подмножества используемых поддиапазонов.

[0054] Для каждого активного терминала оценка канала для всей используемой полосы после этого может быть использована при передаче данных по нисходящей и/или восходящей линии в терминал или из него (этап 538). Передача пилот-сигнала по восходящей линии и оценка канала обычно выполняется непрерывно во время коммуникационной сессии для получения текущих оценок канала.

[0055] Модель для системы OFDM может быть выражена как:

где r представляет собой вектор с N элементами для символов, принятых на N поддиапазонах;

х представляет собой вектор с N элементами для символов, переданных на N поддиапазонах (некоторые элементы могут быть нулевыми);

Н представляет собой (N×1) вектор для частотного отклика канала между точкой доступа и терминалом;

n представляет собой вектор аддитивного белого гауссовского шума для N; и

"o" обозначает адамарово произведение (т.е. поточечное произведение, где i-ый элемент r представляет собой произведение i-х элементов х и Н ).

Предполагается, что шум n имеет нулевое среднее и дисперсию σ².

[0056] При мультиплексировании поддиапазонов каждый активный терминал передает пилот-сигнал на назначенных ему S поддиапазонах в течение интервала передачи пилот-сигнала. Переданный пилот-сигнал для каждого терминала может быть обозначен как (N×1) вектор х _i, который включает в себя символы пилот-сигнала для каждого из S назначенных поддиапазонов, и нули для всех остальных поддиапазонов. Мощность передачи для символа пилот-сигнала для каждого назначенного поддиапазона может быть выражена как P_UL=x² _i,j, x_i,j представляет собой символ пилот-сигнала, переданный в j-м поддиапазоне терминалом i.

[0057] Оценка канала для каждого поддиапазона для терминала i может быть выражена как:

где представляет собой (S×1) вектор a _i/ b _i=[a₁/b₁…a_s/b_s]^T, который включает в себя отношения для S поддиапазонов, назначенных терминалу i. Оценка канала для каждого поддиапазона может быть выполнена точкой доступа для терминала i, основываясь на принятых и переданных символах пилот-сигнала для каждого из S поддиапазонов, назначенных терминалу. Оценка канала для каждого поддиапазона, таким образом, отражает частотный отклик канала для терминала i для S назначенных поддиапазонов.

[0058] Оценка для Н в уравнении (1) может быть получена из оценки канала для каждого поддиапазона. Используют несколько способов. Один такой способ, как указывалось выше, описан в вышеупомянутых предварительной заявке на патент США №60/422638, предварительной заявке на патент США №60/422362 и предварительной заявке на патент США [индекс патентного поверенного 020718].

[0059] Если все N поддиапазонов используются для передачи данных (т.е. М=N), можно показать, что среднеквадратичная ошибка (MSE) для оценки канала, полученной основываясь на передаче пилот-сигнала только по S поддиапазонам, используя способы, описанные в вышеупомянутых предварительной заявке на патент США №60/422,638, предварительной заявке на патент США №60/422,362 и предварительной заявке на патент США [индекс патентного поверенного 020718], является такой же, как и MSE для оценки канала, полученной основываясь на передаче пилот-сигнала на всех N поддиапазонах, если удовлетворены следующие условия:

1. Выбирают S≥Cp и S≥W;

2. Равномерное распределение S поддиапазонов в каждой группе по N поддиапазонам; и

3. Устанавливают мощность передачи для каждого из S назначенных поддиапазонов в N/S выше, чем средняя мощность P_avg передачи, определяемая ниже.

[0060] Полная мощность передачи, которая может быть использована для передачи терминалом, обычно является ограниченной меньшим значением: из (1) полная мощность P_total передачи терминала (которая может быть ограничена усилителем мощности терминала) и (2) ограничение P·W на полную мощность для рабочей полосы частот. Средняя мощность P_avg передачи при этом равна наименьшему из P_total/N и P·W/N. Например, P_avg=P·W/N, если полная мощность передачи, которая может быть использована терминалом, является ограниченной регулирующими ограничениями.

[0061] Если для передачи данных используют только подмножество из всех N поддиапазонов (т.е. M<N), что имеет место в случае, если некоторые поддиапазоны используют в качестве охранных полос, тогда минимальная среднеквадратичная ошибка (MMSE) достигается только, если S=M. Однако было установлено в вышеупомянутых предварительной заявке на патент США №60/422,638, предварительной заявке на патент США №60/422,362 и предварительной заявке на патент США [индекс патентного поверенного 020718], что если S ≈ 1,1 Ср, тогда MSE является более близким к MMSE. Отсюда, для случая S≤M<N, MSE минимизировано для оценки канала, полученной на основе передачи пилот сигнала только по S поддиапазонам, если удовлетворены следующие условия:

1. Выбирают S ≈ 1,1 Ср и S>W;

2. Равномерное распределение S поддиапазонов в каждой группе по М поддиапазонов данных; и

3. Устанавливают мощность передачи для каждого из S назначенных поддиапазонов в N/S выше, чем средняя мощность P_avg передачи, описанная выше.

ПЕРЕДАЧА СИГНАЛИЗАЦИИ ПО ВОСХОДЯЩЕЙ ЛИНИИ

[0062] Во многих беспроводных системах терминалам может требоваться посылать информацию сигнализации по восходящей линии в точку доступа. Например, терминалам может требоваться информировать точку доступа о скорости (скоростях) для использования при передачи данных по нисходящей линии, посылать подтверждение для принятых пакетов данных и т.д. Информация сигнализации обычно содержит небольшое количество данных, но может быть необходимым посылать их своевременно и, возможно, на регулярной основе.

[0063] В некоторых систем