Передача с множеством несущих с использованием множества размеров символов ofdm

Передача с множеством несущих с использованием множества размеров символов ofdm

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка на патент притязает на приоритет предварительной заявки на патент №60/421309, озаглавленной “MIMO WLAN System”, поданной 25 октября 2002 г., и предварительной заявки на патент №60/438601, озаглавленной “Pilot Transmission Schemes for Wireless Multi-Carrier Communication Systems”, поданной 7 января 2003 г., права на которые принадлежат правообладателю настоящей заявки на патент и которые включены в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в общем случае к обмену данными, а более точно, к коммуникационным системам с мультиплексированием с ортогональным делением частот (OFDM) и способам для обеспечения размеров OFDM символов для увеличения эффективности беспроводной связи.

Уровень техники

Беспроводные коммуникационные системы широко применяются для обеспечения различных типов коммуникационных услуг, таких как передача речи, пакетных данных и т.д. Такие системы могут использовать OFDM, который представляет собой способ модуляции, разработанный с возможностью обеспечения высокой производительности для определенных типов состояний беспроводной сети. OFDM эффективно разделяет полосу пропускания системы на несколько (N_S) ортогональных поддиапазонов, которые также называют тонами, бинами и частотными подканалами. В случае OFDM каждый поддиапазон связан с соответствующей несущей, которая может быть модулирована данными.

В случае OFDM поток информационных битов преобразуют в последовательности символов модуляции частотного домена. Один символ модуляции может быть передан в каждом из N_S поддиапазонов в каждый период OFDM символа (описанный ниже). Символы модуляции, предназначенные для передачи в N_S поддиапазонах в каждый период OFDM символа, преобразуют во временной домен, используя обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) для получения “преобразованного” символа, который содержит N_S выборок. Входным сигналом для N_S-точечного IFFT являются N_S значений частотного домена, а выходной сигнал IFFT представляет собой N_S выборок временного домена. Количество поддиапазонов определено размером IFFT. Увеличение размера IFFT увеличивает количество поддиапазонов и также увеличивает количество выборок для каждого преобразованного символа, что соответственно увеличивает время, необходимое для передачи символа.

Для противодействия частотно-селективному замиранию в беспроводном канале, используемом для передачи данных (описанном ниже), часть каждого передаваемого символа обычно повторяют перед передачей. Повторяемую часть часто называют циклическим префиксом, и она имеет длину N_ср выборок. Длина циклического префикса обычно выбирается, основываясь на разбросе задержек в системе, как описано ниже, и не зависит от длины преобразованного символа. OFDM символ содержит преобразованный символ и его циклический префикс. Каждый OFDM символ содержит N_S+N_cp выборок и имеет длительность N_S+N_cp периодов выборок, что составляет один период OFDM символа.

Размер циклического префикса по отношению к размеру OFDM символа может оказывать сильное влияние на эффективность OFDM системы. Циклический префикс должен передаваться с каждым OFDM символом для упрощения обработки в приемнике в случае среды с многолучевым распространением, но не несет дополнительной информации. Циклический префикс можно рассматривать как полосу пропускания, которая расходуется непроизводительно в качестве цены за работу в среде с многолучевым распространением. Доля непроизводительно расходуемой полосы пропускания в этом случае может быть вычислена с использованием формулы .

Например, если N_ср составляет 16 выборок, и N_S составляет 64 выборки, то 20% полосы пропускания теряется на служебную информацию, связанную с циклическим префиксом. Эта доля может быть уменьшена с использованием относительно большего значения N_S. К сожалению, использование больших значений N_S также может приводить к неэффективности, особенно если размер информационной единицы или пакета, предназначенного для передачи, много меньше, чем емкость OFDM символа. Например, если каждый OFDM символ может переносить 480 информационных битов, а обычный пакет содержит 96 битов, то эффективность упаковки будет очень малой, и большая часть емкости OFDM символа при посылке такого пакета будет тратиться непроизводительно.

Множественный доступ с ортогональным делением частот (OFDMA) может снизить неэффективность, являющуюся следствием избыточной емкости, появляющейся в результате использования больших OFDM символов. В случае OFDMA множество пользователей совместно используют большой OFDM символ, используя мультиплексирование в частотном домене. Это достигается путем резервирования набора поддиапазонов для сигнализации и назначения различных непересекающихся наборов поддиапазонов различным пользователям. Однако передача данных с использованием OFDMA может осложняться различными факторами, такими как, например, различные требования к мощности, задержке распространения, доплеровские сдвиги частоты и/или тайминги для различных пользователей, совместно использующих большой OFDM символ.

В существующих системах OFDM обычно выбирают размер одного OFDM символа, который является компромиссом различных факторов, что может включать в себя минимизацию служебной информации, связанной с циклическим префиксом, и максимизацию эффективности пакетирования. Использование такого размера одного OFDM символа приводит в результате к неэффективности вследствие избыточной емкости при передаче пакетов различных размеров. Таким образом, в данной области техники существует потребность в системе OFDM, эффективно работающей при передаче пакетов с меняющимися размерами.

Раскрытие изобретения

В настоящем описании предлагаются способы использования OFDM символов различных размеров для достижения большей эффективности OFDM систем. Указанные способы могут решить как задачу минимизации служебной информации, связанной с циклическим префиксом, так и задачу максимизации эффективности пакетирования. Размеры символов OFDM могут выбираться, основываясь на ожидаемых размерах различных типов полезной нагрузки, предназначенной для передачи в OFDM системе. Трафик системы может быть разделен на различные категории. Для каждой категории может быть выбран для использования один или несколько OFDM символов подходящих размеров, основываясь на ожидаемом размере полезной нагрузки для трафика в этой категории.

Например, трафик системы может быть разделен на управляющие данные, пользовательские данные и пилотные данные. Управляющие данные могут передаваться, используя OFDM символ первого размера, пользовательские данные могут передаваться, используя OFDM символ второго размера и OFDM символ первого размера, и пилотные данные могут передаваться, используя OFDM символ третьего размера (или первого размера). Пользовательские данные дополнительно могут быть разделены на подкатегории, такие как, например, голосовые данные, пакетные данные, данные обмена сообщениями и т.д. При этом для каждой подкатегории пользовательских данных может быть выбран OFDM символ конкретного размера. В качестве альтернативы или дополнения данные для каждого пользователя могут передаваться, используя OFDM символ конкретного размера, выбранного для данного пользователя. Для улучшения эффективности пакетирования для пакета данных данного пользователя могут быть использованы OFDM символы различных размеров для лучшего соответствия емкости OFDM символов полезной нагрузки пакета.

В общем случае в OFDM системе может быть использовано любое количество размеров OFDM символов, и для использования может быть выбран любой конкретный размер OFDM символа. В одном из иллюстративных вариантов исполнения используют комбинацию двух размеров OFDM символов таким образом, чтобы максимизировать эффективность пакетирования. В данном иллюстративном варианте исполнения для пилотных данных и управляющих данных используется размер маленького или короткого OFDM символа (например, 64 поддиапазона). Пользовательские данные могут передаваться в нескольких (включая ноль и один) OFDM символах, имеющих размер большого или длинного OFDM символа (например, 256 поддиапазонов), и нескольких (включая ноль и один) OFDM символах, имеющих размер маленького OFDM символа, в зависимости от размера полезной нагрузки.

Обработка в передатчике и приемнике (например, кодирование, перемежение, отображение символов и пространственная обработка) может выполняться способом, учитывающим использование OFDM символов различных размеров, как описано ниже. Различные аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения также более подробно описаны ниже.

Краткое описание чертежей

Отличительные особенности, сущность и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из приведенного ниже подробного описания в сочетании с чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы, и на которых:

на фиг.1 показана блок-схема OFDM модулятора;

на фиг.2 показаны OFDM символы различных размеров и служебная информация, связанная с циклическим префиксом;

на фиг.3А и 3В показано использование OFDM символов различных размеров для передачи различных типов данных;

на фиг.4 показан блок IFFT с S каскадами для генерации OFDM символов различных размеров;

на фиг.5 показана иллюстративная MIMO-OFDM система;

на фиг.6 показана структура кадра для TDD MIMO-OFDM системы;

на фиг.7 показана структура пакета данных и PHY кадра;

на фиг.8 показана блок-схема точки доступа и двух пользовательских терминалов;

на фиг.9А показана блок-схема блока передатчика, который может быть использован в точке доступа и пользовательском терминале; и

на фиг.9В показана блок-схема модулятора в блоке передатчика.

Осуществление изобретения

Слово “иллюстративный” используется в настоящем описании, как обозначающее “служащий в качестве примера, образца или иллюстрации”. Любые варианты осуществления, изложенные в настоящем описании как “иллюстративные”, не следует рассматривать как предпочтительные или имеющие преимущества перед другими вариантами осуществления.

На фиг.1 показана блок-схема OFDM модулятора 100, который может быть использован в OFDM системе. Данные, предназначенные для передачи (т.е. информационные биты), как правило, сначала кодируются в кодере (не показан) с использованием конкретно схемы кодирования для генерации кодированных битов. Например, кодер (не показан) может использовать код с прямой коррекцией ошибок (FEC), такой как блочный код, сверточный код или турбо код. Затем кодированные биты группируются в В-битные двоичные значения, причем B≥1. Затем каждое В-битное значение отображают на определенный символ модуляции, основываясь на конкретной схеме модуляции (например, M-PSK или M-QAM, где M=2^B). Каждый символ модуляции представляет собой комплексное значение в сигнальном созвездии, соответствующем схеме модуляции, используемой для данного символа модуляции.

Для каждого периода OFDM символа может быть передан один символ модуляции в каждом поддиапазоне, используемом для передачи данных, а для каждого неиспользуемого поддиапазона обеспечивают нулевое значение сигнала. Блок 110 обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT) преобразует N_S символов модуляции и нулей для всех N_S поддиапазонов в каждом периоде OFDM символа во временной домен, используя обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) для получения преобразованного символа, содержащего N_S выборок.

Затем генератор 120 циклического префикса повторяет часть каждого преобразованного символа для получения соответствующего OFDM символа, который содержит N_S+N_cp выборок. Циклический префикс используется для противодействия частотно-селективному замиранию (т.е. частотному отклику, который изменяется по полосе пропускания системы), причиной чего является разброс задержек в системе. Разброс задержек для передатчика представляет собой разницу между самым ранним и самым поздним моментами прибытия экземпляров сигнала в приемник для сигнала, переданного этим передатчиком. Разброс задержек в системе представляет собой ожидаемый наихудший случай разброса задержек для всех передатчиков и приемников в системе. Частотно-селективное замирание является причиной межсимвольной интерференции (ISI), которая представляет собой явление, при котором каждый символ в принятом сигнале является искажающим для последующих символов в принятом сигнале. ISI искажение ухудшает производительность, влияя на способность верного обнаружения принятых символов. Для эффективного противодействия ISI длину циклического префикса, как правило, выбирают, основываясь на разбросе задержек в системе таким образом, чтобы циклический префикс включал в себя значительную часть энергии всех многолучевых компонентов. Циклический префикс представляет фиксированную служебную информацию из N_cp выборок для каждого OFDM символа.

На фиг.2 показаны OFDM символы различных размеров, включающие в себя фиксированную служебную информацию, связанную с циклическим префиксом. Для данной полосы пропускания системы, составляющей W мегагерц, размер или продолжительность OFDM символа зависит от количества поддиапазонов. Если полоса пропускания системы разделена на N поддиапазонов с использованием N-точечного IFFT, то результирующий преобразованный символ содержит N выборок и длится N периодов выборок или N/W микросекунд. Как показано на фиг.2, полоса пропускания системы также может быть разделена на 2N поддиапазона с использованием 2N-точечного IFFT. В этом случае результирующий преобразованный символ содержит 2N выборок, длится 2N периодов выборок и имеет приблизительно удвоенную емкость переноса данных по сравнению с преобразованным символом, содержащим N выборок. Аналогично, на фиг.2 также показано, как полоса пропускания системы может быть разделена на 4N поддиапазона с использованием 4N-точечного IFFT. Результирующий преобразованный символ при этом содержит 4N выборки и имеет приблизительно учетверенную емкость переноса данных по сравнению с преобразованным символом, содержащим N выборок.

Как показано на фиг.2, поскольку циклический префикс представляет собой фиксированную служебную информацию, он составляет меньшую долю OFDM символа при возрастании размера символа. При другом подходе только один циклический префикс требуется для данного преобразованного символа размером 4N, тогда как для эквивалентных четырех преобразованных символов размера N требуется четыре циклических префикса. Объем служебной информации для циклических префиксов может быть уменьшен на 75% при использовании больших OFDM символов размера 4N. (Для OFDM символов термины “большой” и “длинный” используются в настоящем описании взаимозаменяемо, и термины “маленький” и “короткий” также используются взаимозаменяемо.) Из фиг.2 видно, что может быть достигнута улучшенная эффективность (с точки зрения использования циклического префикса) при использовании OFDM символа наибольшего возможного размера. Наибольший OFDM символ, который может быть использован, как правило, ограничен временем когерентности беспроводного канала, которое представляет собой время, в течение которого беспроводной канал является, по существу, неизменным.

Использование наибольшего возможного OFDM символа может быть неэффективным с других точек зрения. В частности, если емкость переноса данных OFDM символа много больше, чем размер полезной нагрузки, предназначенной для передачи, то оставшаяся избыточная емкость OFDM символа не будет использована. Такая избыточная емкость OFDM символа является неэффективной. Если OFDM символ является слишком большим, то неэффективность вследствие избыточной емкости может превышать неэффективность вследствие циклического префикса.

В иллюстративной OFDM системе оба типа неэффективности минимизируют путем использования OFDM символов различных размеров. Размеры OFDM символов, используемые для передачи единицы данных, могут быть выбраны из набора доступных размеров OFDM символов, которые, в свою очередь, могут быть выбраны, основываясь на предполагаемых размерах различных типов полезной нагрузки, предназначенной для передачи в OFDM системе. Трафик системы может быть разделен на различные категории. Для каждой категории для использования могут быть выбраны один или несколько OFDM символов подходящих размеров, основываясь на ожидаемом размере полезной нагрузки для трафика в данной категории и возможно других факторах (например, сложности осуществления). OFDM символ может рассматриваться в качестве контейнера, используемого для передачи данных. Один или несколько контейнеров подходящих размеров могут быть выбраны для каждой категории данных в зависимости от объема данных, ожидаемого для передачи в этой категории. Единица данных может быть передана с использованием множества контейнеров, имеющих одинаковые размеры или имеющих различные размеры. Например, если единица данных занимает 2,1 емкости “большого” контейнера, тогда единица данных может быть передана с использованием двух “больших” контейнеров и одного “маленького” контейнера.

В качестве примера трафик системы может быть разделен на три основные категории: управляющие данные, пользовательские данные и пилотные данные. Как правило, управляющие данные составляют небольшую долю (например, менее чем 10%) от общего трафика системы и обычно передаются в маленьких блоках. Пользовательские данные составляют основную часть трафика системы. Для минимизации служебной информации, связанной с циклическим префиксом, и максимизации эффективности пакетирования для передачи управляющих данных и пилотных данных может быть использован короткий OFDM символ, а для передачи пользовательских данных может быть использована комбинация длинных OFDM символов и коротких OFDM символов.

На фиг.3А показано применение OFDM символов различных размеров для передачи различных типов данных в OFDM системе. Для простоты для каждой категории и типа данных на фиг.3А используется только один размер OFDM символа. В общем случае для каждой категории и типа данных может использоваться любое количество размеров OFDM символов.

Как показано на фиг.3А, пилотные данные могут передаваться, используя OFDM символ размера N_Sa, управляющие данные могут передаваться, используя OFDM символ размера N_Sb, и различные типы пользовательских данных (или данных различных пользователей) могут передаваться, используя OFDM символы размеров

N_Sc-N_Sq. Пользовательские данные могут быть дополнительно разделены на подкатегории, такие как, например, голосовые данные, пакетные данные, данные обмена сообщениями и т.д. При этом для каждой подкатегории пользовательских данных может быть выбран подходящий размер OFDM символа. В качестве альтернативы, данные каждого пользователя могут передаваться, используя OFDM символ размера, подходящего для этого пользователя. Размер OFDM символа для конкретного пользователя может быть выбран, основываясь на различных факторах, таких как, например, объем данных, предназначенных для передачи, время когерентности беспроводного канала для данного пользователя и т.д.

В общем случае для FDM системы может быть использовано любое количество размеров OFDM символов, и для использования может быть выбран любой конкретный размер OFDM символа. Как правило, минимальный размер OFDM символа определяется служебной информацией, связанной с циклическим префиксом, а максимальный размер символа OFDM определяется временем когерентности беспроводного канала. С практической точки зрения обычно для использования используют размеры OFDM символов, которые представляют собой степени 2 (например, 32, 64, 128, 256, 512 и т.д.), вследствие простоты преобразования между временными и частотными доменами при операциях IFFT и быстрого преобразования Фурье (FFT).

На фиг.3А показана передача различных типов данных в различных временных сегментах при способе мультиплексирования с временным разделением (TDM). Каждый кадр (который имеет определенную продолжительность) разделен на множество временных сегментов. Каждый временной сегмент может быть использован для передачи данных конкретного типа. Различные типы данных также могут передаваться другими способами, и это находится в пределах объема настоящего изобретения. Например, пилотные данные и управляющие данные могут передаваться в различных наборах поддиапазонов в одном и том же временном сегменте. В качестве другого примера все пользовательские данные могут передаваться для каждого кадра в одном временном сегменте.

В случае структуры TDM кадра, такого как показан на фиг.3А, конкретный размер OFDM символа для использования в каждом временном сегменте может быть определен различными способами. В одном из вариантов осуществления размер OFDM символа для использования в каждом временном сегменте является фиксированным и известным a priori как для передатчиков, так и для приемников в OFDM системе. В другом варианте осуществления размер OFDM символа для каждого временного сегмента может быть конфигурируемым и указывается, например, сигнализацией, передаваемой в каждом кадре. В еще одном варианте осуществления размеры OFDM символов для некоторых временных сегментов (например, для пилотных данных и управляющих данных) могут быть фиксированными, а размеры OFDM символов для других временных сегментов (например, для пользовательских данных) могут быть конфигурируемыми. В случае последнего варианта конфигурации передатчик может использовать канал управляющих данных с фиксированным размером символа для передачи размеров OFDM символа, предназначенного для использования в последующих OFDM символах пользовательских данных.

На фиг.3В показано использование двух различных размеров символов OFDM, N и 4N, для различных типов данных. В этом варианте осуществления каждый кадр разделен на три временных сегмента для пилотных данных, управляющих данных и пользовательских данных. Пилотные данные и управляющие данные передаются с использованием OFDM символа размера N, а пользовательские данные передаются с использованием OFDM символа размера 4N и OFDM символа размера N. В каждом из временных сегментов для пилотных данных и управляющих данных могут быть переданы один или несколько OFDM символов размера N. Во временном сегменте для пользовательских данных могут быть переданы ноль или несколько OFDM символов размера 4N и ноль или несколько OFDM символов размера N.

На фиг.4 показан вариант осуществления блока 400 IFFT с переменным размером, выполненного с возможностью генерации OFDM символов различных размеров. Блок 400 IFFT включает в себя S каскадов, где S=log₂N_max, и N_max представляет собой размер наибольшего генерируемого OFDM символа. Символы модуляции для каждого периода OFDM символа предоставляются в блок 410 введения нулей и сортировки, который сортирует символы модуляции, например, в порядке, инвертированном по разрядам, и вставляет требуемое количество нулей при генерации маленького OFDM символа. Блок 400 предоставляет N_max сортированных символов модуляции и нулей в первый каскад 420а “бабочка”, который выполняет набор сходящихся вычислений для двухточечных обратных дискретных преобразований Фурье (DFT). Выходные сигналы из первого каскада 420a “бабочка” обрабатываются в каждом из последующих каскадов 420b-420s “бабочка”. Каждый каскад 420 “бабочка” выполняет набор сходящихся вычислений с набором коэффициентов, подходящих для этого каскада, как известно в данной области техники.

Выходные сигналы из последнего каскада 420s “бабочка” предоставляются в блок 430 селектора, который предоставляет выборки временного домена для каждого OFDM символа. Для выполнения N_max-точечного IFFT задействуются все каскады “бабочка”, и блоком 430 селектора предоставляется N_max выборок. Для выполнения N_max/2 точечного IFFT задействуются все, кроме последнего каскада 420s “бабочка”, и блоком 430 селектора предоставляется N_max/2 выборок. Для выполнения N_max/4 точечного IFFT задействуются все, кроме последних двух каскадов 420r и 420s “бабочка”, и блоком 430 селектора предоставляется N_max/4 выборок. Блок 440 управления принимает указание на конкретную длину OFDM символа для текущего периода OFDM символа и предоставляет сигналы управления в блоки 410 и 430 и каскады 420 “бабочка”.

Блок 400 IFFT может реализовывать алгоритм IFFT с прореживанием по времени или прореживанием по частоте. Помимо этого, блок 400 IFFT может реализовывать IFFT с основанием 4 или основанием 2, хотя IFFT с основанием 4 может быть более эффективным. Блок 400 IFFT может быть выполнен как содержащий один или несколько блоков сходящихся вычислений. В качестве крайних вариантов один блок сходящихся вычислений может быть использован для реализации IFFT с разделением времени, и N_max/основание блоков сходящихся вычислений могут быть использованы для полностью параллельной реализации IFFT. Как правило, количество требуемых блоков сходящихся вычислений определяется тактовой частотой этих блоков, частотой следования OFDM символов и максимальным размером IFFT. Подходящее управление указанными блоками сходящихся вычислений в сочетании с управлением памятью обеспечивает возможность управления IFFT с различными размерами, используя один блок IFFT.

Как показано на фиг.1, генератор 120 циклического префикса повторяет часть каждого преобразованного символа, выдаваемого блоком 430 селектора, для обеспечения циклического префикса для каждого OFDM символа. Одна и та же длина циклического префикса может быть использована для OFDM символов различных размеров и может выбираться, основываясь на разбросе задержек в системе, как описано выше. Длина циклического префикса также может быть конфигурируемой. Например, длина циклического префикса, используемая в каждом приемнике, может быть выбрана, основываясь на разбросе задержек для данного приемника, что может быть меньше, чем разброс задержек для системы. Конфигурируемая длина циклического префикса может передаваться в приемник в виде сигнализации или при помощи других известных средств.

OFDM символы различных размеров могут быть преимущественно использованы в различных типах OFDM систем. Например, множество размеров OFDM символов может быть использовано для (1) OFDM систем с одним входом и одним выходом, которые используют одну антенну для передачи и приема, (2) OFDM систем с множеством входов и одним выходом, которые используют множество антенн для передачи и одну антенну для приема, (3) OFDM систем с одним входом и множеством выходов, которые используют одну антенну для передачи и множество антенн для приема, и (4) OFDM системы с множеством входов и множеством выходов (т.е. MIMO-OFDM системы), которые используют множество антенн для передачи и приема. Множество размеров OFDM символов также может быть использовано для (1) OFDM систем дуплексной связи с частотным разделением каналов (FDD), которые используют различные полосы частот для нисходящей линии и восходящей линии, и (2) OFDM систем дуплексной связи с временным разделением каналов (TDD), которые используют одну полосу частот как для нисходящей линии, так и для восходящей линии, используя разделение по времени.

Использование OFDM символов различных размеров в иллюстративной TDD MIMO-OFDM системе описано ниже.

I. TDD MIMO-OFDM система

На фиг.5 показана иллюстративная MIMO-OFDM система 500 с несколькими точками 510 доступа (AP), которые поддерживают обмен данными с несколькими пользовательскими терминалами (UT) 520. Для простоты на фиг.5 показаны только две точки 510а и 510b доступа. Точка доступа в общем случае представляет собой неподвижную станцию, которая используется для связи с пользовательскими терминалами и также может называться базовой станцией или каким-либо другим термином. Пользовательский терминал также может называться терминалом доступа, мобильной станцией, устройством пользователя (UE), беспроводным устройством или каким-либо другим термином. Пользовательские терминалы 520 могут быть распределены по всей системе. Каждый пользовательский терминал может представлять собой неподвижный или мобильный терминал, который может обмениваться данными с одной или, возможно, с множеством точек доступа по нисходящей или восходящей линиям в любой данный момент. Нисходящая линия (т.е. прямая линия) относится к передаче от точки доступа в пользовательский терминал, а восходящая линия (т.е. обратная линия) относится к передаче от пользовательского терминала в точку доступа.

На фиг.5 точка 510а доступа осуществляет связь с пользовательскими терминалами 520а-520f, и точка 510b доступа осуществляет связь с пользовательскими терминалами 520f-520k. Контроллер 530 системы подсоединен к точкам 510 доступа и может быть выполнен с возможностью осуществления множества функций, таких как (1) координация и управление точками доступа, подсоединенными к нему, (2) маршрутизация данных между этими точками доступа и (3) управление доступом и связью.

На фиг.6 показана иллюстративная структура кадра, которая может быть использована для MIMO-OFDM системы 500. Передача данных происходит блоками в виде TDD кадров, причем каждый из них имеет конкретную длительность (например, 2 мкс). Каждый TDD кадр разделен на фазу нисходящей линии и фазу восходящей линии, и каждая фаза нисходящей линии или восходящей линии дополнительно разделена на множество сегментов для множества транспортных каналов. В варианте осуществления, показанном на фиг.6, нисходящие транспортные каналы включают в себя широковещательный канал (BCH), прямой канал управления (FCCH), прямой канал (FCH), и восходящие транспортные каналы включают в себя обратный канал (RCH) и канал произвольного доступа (RACH).

В случае нисходящей линии BCH сегмент 610 используется для передачи одного блока данных протокола BCH (PDU) 612, который включает в себя часть 614 для маяка пилот-сигнала, часть 616 для MIMO пилот-сигнала и часть 618 для BCH сообщения. BCH сообщение содержит системные параметры для пользовательских терминалов в системе. FCCH сегмент 620 используется для передачи одного FCCH PDU, который содержит назначения ресурсов нисходящей линии и восходящей линии и другую сигнализацию для пользовательских терминалов. FCH сегмент 630 используется для передачи одного или нескольких FCH PDU 632 по нисходящей линии. Могут быть определены различные типы FCCH PDU. Например, FCCH PDU 632а включает в себя часть 634а для пилот-сигнала (например, для направленного опорного сигнала) и часть 636а для пакета данных. Часть пилот-сигнала также называется “преамбула”. FCCH PDU 632b включает в себя одну часть 636b для пакета данных. Различные типы пилот-сигналов (маяк пилот-сигнала, MIMO пилот-сигнал и направленный опорный сигнал) описаны в вышеупомянутой предварительной заявке на патент США №60/421309.

В случае восходящей линии RCH сегмент 640 используется для передачи одного или нескольких RCH PDU 642 по восходящей линии. Также могут быть определены различные типы RCH PDU. Например, RCH PDU 642а включает в себя одну часть 646а для пакета данных. RCH PDU 642b включает в себя часть 644b для пилот-сигнала (например, направленного опорного сигнала) и часть 646b для пакета данных. RACH сегмент 650 используется пользовательскими терминалами для получения доступа в систему и для отправки коротких сообщений по восходящей линии. RACH PDU 652 может быть отправлен в RACH сегменте 650 и включает в себя часть 654 для пилот-сигнала (например, направленного опорного сигнала) и часть 656 для сообщения.

Продолжительность частей и сегментов на фиг.6 показана не в реальном масштабе. Структура кадра и транспортные каналы, показанные на фиг.6, подробно описаны в вышеупомянутой предварительной заявке на патент США №60/421309.

Поскольку различные транспортные каналы могут быть связаны с различными типами данных, для каждого транспортного канала может быть выбран для использования подходящий размер OFDM символа. Если по данному транспортному каналу предполагается передача больших объемов данных, тогда в этом транспортном канале может использоваться большой OFDM символ. При этом циклический префикс составляет малую долю большого OFDM символа, и при этом может быть достигнута большая эффективность. Напротив, если по данному транспортному каналу предполагается передача малых объемов данных, то для этого транспортного канала может быть использован маленький OFDM символ. Несмотря на то что циклический префикс составляет большую долю от маленького OFDM символа, большая эффективность все же может быть достигнута снижением объема избыточной емкости.

Таким образом, для достижения более высокой эффективности размер OFDM символа для каждого транспортного канала может выбираться таким образом, чтобы соответствовать ожидаемому размеру полезной нагрузки для типа данных, передаваемых по этому транспортному каналу. Для различных транспортных каналов могут быть использованы различные размеры OFDM символов. Помимо этого, для данного транспортного канала может использоваться множество размеров OFDM символов. Например, каждый тип PDU для FCH и RCH может быть связан с подходящим размером OFDM символа для этого типа PDU. Большие OFDM символы могут использоваться для типов FCH/RCH PDU большого размера, а маленькие OFDM символы могут быть использованы FCH/RCH PDU малого размера.

Для простоты ниже описан иллюстративный вариант осуществления, использующий маленький OFDM символ размера N_S1=64 и большой OFDM символ размера N_S2=256. В этом иллюстративном варианте осуществления BCH, FCCH и RACH используют маленький OFDM символ, а FCH и RCH используют как маленький, так и большой OFDM символы, в зависимости от ситуации. Другие размеры OFDM символов также могут быть использованы для транспортных каналов, и это находится в пределах объема настоящего изобретения. Например, большой OFDM символ размера N_S3=128 может быть использован в качестве альтернативы или дополнения для FCH и RCH.

В данном иллюстративном варианте осуществления 64 поддиапазонам для маленьких OFDM символов присвоены индексы от -32 до +31. Из этих 64 поддиапазонов 48 поддиапазонов (например, с индексами ±{1, …, 6, 8, …, 20, 22, …,26}) используются для данных и называются поддиапазонами данных, 4 поддиапазона (например, с индексами ±{7, 21}) используются для пилот-сигнала и, возможно, для сигнализации, DC поддиапазон (с индексом 0) не используется, и оставшиеся поддиапазоны также не используются и служат в качестве охранных поддиапазонов. Такая структура поддиапазонов OFDM описана в вышеупомянутой предварительной заявке на патент США №60/421309.

256 поддиапазонам для больших OFDM символов назначены индексы от -128 до +127. Поддиапазоны для маленьких OFDM символов могут быть отображены на поддиапазоны для больших OFDM символов следующим образом:

уравнение (1)

где k представляет собой индекс для поддиапазонов с коротким OFDM символом (k=-32, …,+31);

i представляет собой смещение индекса в пределах i=0, 1, 2, 3; и

представляет собой индекс для поддиапазонов с длинным OFDM символом (=-128, …,+127).

Для данного иллюстративного варианта осуществления ширина полосы системы составляет W=20 МГц, циклический префикс составляет N_cp1=16 выборок для BCH, FCCH и RACH, и циклический префикс является конфигурируемым с N_cp2=8 или 16 для FCH и RCH. Маленький OFDM символ, используемый для BCH, FCCH и RACH, при этом имеет размер N_os1=80 выборок или 4,0 мкс. Если для использования выбран N_cp2=16, то большой OFDM символ, используемый для FCH и RCH, имеет при этом размер N_os2=272 выборки или 13,2 мкс.

Для данного иллюстративного варианта осуществления BCH сегмент имеет фиксированную длительность 80 мкс, и каждый из оставшихся сегментов имеет переменную длительность. Для каждого TDD кадра начало каждого PDU, посылаемого по FCH и RCH, относительно начала FCH и RCH сегментов и начало RACH сегмента относительно начала TDD кадра предоставляют в FCCH сообщении, посылаемом в FCCH сегменте. Различные размеры OFDM символов связаны с различной длительностью символов. Поскольку различные размеры OFDM символов используют для различных транспортных каналов (и различные размеры OFDM символов также могут