Многократное использование ортогональных ресурсов с помощью лучей sdma

Многократное использование ортогональных ресурсов с помощью лучей sdma

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Эта заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 60/794,001, зарегистрированной 20 апреля 2006 года, озаглавленной "АДАПТИВНОЕ МНОГОКРАТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ В БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ SDMA" и тем самым включенной в настоящий документ по ссылке во всей своей полноте.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящий документ имеет отношение к беспроводной связи вообще и, в частности, к распределению ресурсов в системе беспроводной связи с множественным доступом с пространственным разделением каналов (SDMA).

Системы беспроводной связи стали распространенным средством, с помощью которого теперь общается большинство людей во всем мире. Устройства беспроводной связи стали меньше и мощнее для удовлетворения запросов потребителей и увеличения мобильности и удобства. Потребители нашли много применений для устройств беспроводной связи, таких как мобильные телефоны, карманные компьютеры (PDA) и т.п., требующих надежного обслуживания и расширенных зон охвата.

Пропускная способность системы представляет собой типичный сдерживающий фактор, который ограничивает способность системы обеспечивать надежное обслуживание устройств связи в пределах заданной зоны охвата. Системы беспроводной связи используют различные методы, которые способствуют увеличению пропускной способности системы.

Множественный доступ с пространственным разделением каналов (SDMA) является технологией, которая может быть реализована в системе связи с несколькими антеннами. Технология SDMA использует пространственную размерность для поддержки большего количества терминалов для передачи данных или информации. Технология SDMA использует пространственные характеристики терминалов и планирует множество передач данных на каждой линии связи, которые имеют (в идеальном случае) ортогональные по отношению друг к другу пространственные характеристики.

Система беспроводной связи может реализовать технологию SDMA различными способами. Один способ состоит в использовании формирования диаграммы направленности антенны. Однако системы SDMA, использующие антенну с формируемой диаграммой направленности, могут страдать от слабых зон охвата между лучами или увеличенных взаимных помех вследствие наложения лучей.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система беспроводной связи может реализовать формирование диаграммы направленности на нескольких всенаправленных антеннах для создания лучей в различных пространственных направлениях. Система связи может организовать лучи в наборы, причем каждый набор конфигурирован для обеспечения в значительной степени полного охвата по предопределенной зоне охвата. Система связи может организовать несколько наборов лучей SDMA для поддержки в значительной степени взаимодополняющих зон охвата, с тем чтобы основной луч из первого набора обеспечивал охват для слабой зоны охвата второго набора лучей.

Система беспроводной связи назначает или иным образом распределяет в значительной степени ортогональные ресурсы каждому из наборов лучей. В значительной степени ортогональные ресурсы могут являться, например, временем, частотой, кодом и т.п. или некоторой их комбинацией.

Система беспроводной связи распределяет ресурсы линии связи с использованием комбинации наборов лучей и в значительной степени ортогональных ресурсов, чтобы обеспечить улучшенный охват без соответствующего увеличения взаимных помех. Например, система беспроводной связи может назначить луч из набора лучей и частоту или другой ортогональный ресурс, соответствующий набору лучей, отдельной линии связи.

Аспекты изобретения включают в себя способ многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи. Способ содержит определение информации о терминале, определение первого луча в первом наборе лучей из множества наборов лучей на основе информации о терминале, причем каждый луч в первом наборе лучей ассоциирован с подмножеством ресурсов из множества ресурсов, и передачу сигналов с использованием первого луча в первом наборе лучей по меньшей мере на некоторых из подмножества ресурсов.

Аспекты изобретения включают в себя способ многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи. Способ содержит прием множества сигналов, которые передаются по меньшей мере на некоторых из множества в значительной степени ортогональных ресурсов, определение по меньшей мере одного показателя качества на основе множества сигналов, передачу информации на базовую станцию на основе по меньшей мере одного показателя качества и прием сигнала, ассоциированного с лучом из набора лучей и с подмножеством из множества ортогональных ресурсов, ассоциированных с набором лучей.

Аспекты изобретения включают в себя способ многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи. Способ содержит определение луча в первом наборе лучей, поддерживающего линию связи, причем каждый луч в первом наборе лучей ассоциирован с ресурсом, передачу сигналов в луче в первом наборе лучей и перенос сигналов из луча в первом наборе лучей в луч во втором наборе лучей, каждый луч во втором наборе лучей ассоциирован с ресурсом, который является в значительной степени ортогональным по отношению к ресурсу, ассоциированному с первым набором лучей.

Аспекты изобретения включают в себя способ многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи. Способ содержит прием сигналов через несколько в значительной степени ортогональных ресурсов, определение показателя качества для каждого из в значительной степени ортогональных ресурсов, передачу информации на базовую станцию на основе показателей качества и прием сигнала со сформированной диаграммой направленности с использованием по меньшей мере одного из нескольких ортогональных ресурсов на основе информации.

Аспекты изобретения включают в себя устройство, конфигурированное для поддержки многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи, которое содержит передатчик, конфигурированный для формирования сигнала передачи с использованием по меньшей мере одного из множества ресурсов на основе одного или более управляющих сигналов, контроллер ресурсов, конфигурированный для формирования одного или более управляющих сигналов для передатчика, управляющих выбором по меньшей мере одного из множества ресурсов, кодер, связанный с передатчиком и контроллером ресурсов и конфигурированный для кодирования сигнала передачи в первый луч из первого набора лучей, ассоциированного с по меньшей мере одним из множества ресурсов, и множество антенн, связанных с кодером и конфигурированных для широковещательной передачи кодированного сигнала передачи в первом луче.

Аспекты изобретения включают в себя устройство, конфигурированное для поддержки многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи, которое содержит приемник, конфигурированный для приема множества сигналов, соответствующих множеству сигналов со сформированной диаграммой направленности, причем множество сигналов ассоциировано по меньшей мере с двумя отдельными ресурсами, процессор основной полосы частот, конфигурированный для обработки по меньшей мере части множества сигналов на основе соответствующего ресурса и конфигурированный для формирования по меньшей мере одного показателя качества для принятых сигналов каждого ресурса, и контроллер ресурсов, конфигурированный для управления приемником и процессором основной полосы частот для поддержки конкретного ресурса.

Аспекты изобретения включают в себя устройство, конфигурированное для поддержки многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи, которое содержит средство для определения информации о терминале, средство для определения первого луча в первом наборе лучей из множества наборов лучей на основе информации о терминале, причем каждый луч в первом наборе лучей ассоциирован с подмножеством ресурсов из множества ресурсов, и средство для передачи сигналов с использованием первого луча в первом наборе лучей по меньшей мере на некоторых из подмножества ресурсов.

Аспекты изобретения включают в себя устройство, конфигурированное для поддержки многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи, которое содержит средство для приема множества сигналов, которые передаются по меньшей мере на части из множества в значительной степени ортогональных ресурсов, средство для определения по меньшей мере одного показателя качества на основе множества сигналов, средство для передачи информации на базовую станцию на основе по меньшей мере одного показателя качества и средство для приема сигнала, ассоциированного с лучом из набора лучей и с подмножеством из множества ортогональных ресурсов, ассоциированных с набором лучей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Признаки, задачи и преимущества вариантов воплощения раскрытия станут более понятны из подробного описания, изложенного ниже, при рассмотрении совместно с чертежами, на которых аналогичные элементы имеют аналогичные номера для ссылок.

Фиг.1 - упрощенная функциональная блок-схема варианта воплощения системы беспроводной связи.

Фиг.2 - упрощенная функциональная блок-схема варианта воплощения передатчика и приемника в системе беспроводной связи с множественным доступом.

Фиг.3 - упрощенная функциональная блок-схема варианта воплощения системы передатчика, поддерживающей многократное использование ресурса в лучах SDMA.

Фиг.4 - упрощенная схема варианта воплощения диаграмм направленности лучей для наборов лучей SDMA.

Фиг.5 - упрощенная схема варианта воплощения диаграмм направленности лучей для секторных наборов лучей SDMA.

Фиг.6 - график геометрии пользователя для различных конкретных вариантов воплощения многократного использования частот SDMA.

Фиг.7 - упрощенная функциональная блок-схема варианта воплощения системы приемника, поддерживающей многократное использование ресурсов в лучах SDMA.

Фиг.8A-8C - упрощенные блок-схемы последовательности операций вариантов воплощения способов многократного использования ресурсов в системе SDMA.

Фиг.9 - упрощенная функциональная блок-схема варианта воплощения системы передатчика, поддерживающей многократное использование ресурсов в лучах SDMA.

Фиг.10 - упрощенная функциональная блок-схема варианта воплощения приемника, поддерживающего многократное использование ресурсов в лучах SDMA.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система беспроводной связи может реализовать технологию SDMA посредством обеспечения множества антенных лучей, позиционированных для поддержки предопределенной зоны охвата. Система связи может реализовать антенные лучи как несколько направленных антенн, антенны с формированием диаграммы направленности или с управлением положением диаграммы направленности и т.п. или их комбинацию. Множество антенных лучей могут быть выполнены с возможностью поддерживать предопределенную зону охвата. Предопределенная зона охвата может являться в значительной степени всенаправленной или может являться ограниченной, например, сектором зоны охвата, смоделированной в виде круга или шестиугольника.

Каждый из множества лучей может поддерживать в значительной степени независимую область в пределах предопределенной зоны охвата. Кроме того, лучи могут быть ассоциированы с наборами лучей, где каждый набор лучей поддерживает предопределенную зону охвата. Лучи из набора лучей являются в значительной степени не перекрывающимися, таким образом, передачи в одном луче в значительной степени не вносят вклад во взаимные помехи со смежным лучом из того же самого набора лучей. Наборы лучей могут формироваться таким образом, что главный луч из первого набора находится в пределах границы одного или более смежных лучей из второго набора. Таким образом, первый набор лучей обеспечивает сильный охват лучей в областях слабого охвата лучей из второго набора лучей. Набор лучей не обязательно должен являться множеством независимых лучей, но может являться множеством различных осей луча, к которым луч может направляться с использованием, например, взвешивания сигнала передачи для управления лучом (положением диаграммы направленности) широковещательного сигнала.

Система беспроводной связи также может ассоциировать ресурс с каждым набором лучей. В идеальном случае ресурсы, ассоциированные с каждым набором лучей, являются в значительной степени ортогональными по отношению к аналогичному ресурсу, ассоциированному с любым другим набором лучей. Примеры ортогональных ресурсов включают в себя, но без ограничения, частоту, время, кодирование, чередование и т.п. или некоторую их комбинацию.

Система беспроводной связи может определить обслуживающий луч и ассоциированный набор лучей и ортогональный ресурс для каждой линии связи. Система беспроводной связи может определить, что устройство связи перемещается по направлению к краю луча. Например, устройство связи может обеспечить обратную связь или служебное сообщение, сообщающее одну или более метрик, сообщений или другую информацию, которая имеет отношение к позиции в пределах луча из набора лучей.

Система беспроводной связи может перенести линию связи от края луча в наборе лучей, имеющем ассоциированный ортогональный ресурс, на второй набор лучей, имеющий луч с главным лепестком, перекрывающим край текущего луча. Луч во втором наборе лучей имеет другой ассоциированный ортогональный ресурс. Система связи переносит линию связи с луча в первом наборе лучей и первого ортогонального ресурса на луч во втором наборе лучей со вторым ортогональным ресурсом.

В одном варианте воплощения система сотовой беспроводной связи может реализовать SDMA в одной или более базовых станциях с использованием всенаправленных антенн с формированием диаграммы направленности. При использовании метода формирования диаграммы направленности всенаправленные антенны могут использоваться с методом множественного доступа с пространственным разделением (SDMA) для создания лучей в различных пространственных направлениях, чтобы достигнуть виртуального разделения на секторы системы сотовой связи. Например, базовая станция может формировать лучи с использованием нескольких всенаправленных антенн для достижения максимального усиления луча в направлениях 0°, 60° и 120° и в их зеркальных отражениях 180°, 240° и 300° для формирования системы SDMA с 3 лучами в соте.

Желательно иметь однородный охват лучей по зоне охвата соты. Однако устройства связи, расположенные в зоне перекрытия двух лучей, будут испытывать очень низкое отношение сигнала к шуму и помехе (SINR) из-за невыделяемых помех от других лучей, которые имеют мощность, сопоставимую с мощностью полезного сигнала. Поэтому такой фиксированный охват лучей не является идеальным для беспроводных устройств, расположенных около границы луча.

Система сотовой беспроводной связи может реализовать один или более дополняющих наборов лучей, у которых максимальное усиление луча располагается в перекрытии смежных лучей из отдельного набора лучей и в значительной степени посередине между главными осями смежных лучей. Каждый из дополняющих наборов лучей ассоциирован с отдельным ресурсом, причем каждый ресурс является в значительной степени ортогональным по отношению к ресурсу, ассоциированному с другим набором лучей.

Фиг.1 является упрощенной функциональной блок-схемой варианта воплощения системы 100 беспроводной связи с множественным доступом. Система 100 беспроводной связи с множественным доступом включает в себя несколько сот, например соты 102, 104 и 106. В варианте воплощения на фиг.1 каждая сота 102, 104 и 106 может включать в себя точку 150 доступа, которая включает в себя несколько секторов.

Несколько секторов формируются группами антенн, каждая из которых ответственна за связь с терминалами доступа в части соты. В соте 102 каждая из групп 112, 114 и 116 антенн соответствует отдельному сектору. Например, сота 102 делится на три сектора 102a-102c. Первая антенна 112 обслуживает первый сектор 102a, вторая антенна 114 обслуживает второй сектор 102b и третья антенна 116 обслуживает третий сектор 102c. В соте 104 каждая из групп 118, 120 и 122 антенн соответствует отдельному сектору. В соте 106 каждая из групп 124, 126 и 128 антенн соответствует отдельному сектору.

При использовании методов формирования диаграммы направленности и управления положением диаграммы направленности всенаправленные антенны могут использоваться с методами SDMA для создания лучей в различных пространственных направлениях, чтобы достигнуть виртуального разделения на секторы сотовой системы связи. Например, базовая станция может формировать лучи с использованием нескольких всенаправленных антенн для достижения максимального усиления луча в направлениях 0°, 60° и 120° и в их зеркальных отражениях 180°, 240° и 300° для формирования системы SDMA с 3 лучами в соте.

Каждая сота выполнена с возможностью поддерживать или иным образом обслуживать несколько терминалов доступа, которые взаимодействуют с одним или более секторами соответствующей точки доступа. Например, терминалы 130 и 132 доступа взаимодействуют с точкой 142 доступа, терминалы 134 и 136 доступа взаимодействуют с точкой 144 доступа и терминалы 138 и 140 доступа взаимодействуют с точкой 146 доступа. Хотя показано, что каждая из точек 142, 144 и 146 доступа взаимодействует с двумя терминалами доступа, каждая из точек 142, 144 и 146 доступа не ограничена взаимодействием с двумя терминалами доступа и может поддерживать любое количество терминалов доступа до некоторого предела, который может являться физическим пределом или пределом, налагаемым стандартом связи.

Точка доступа в этом документе может являться стационарной станцией, используемой для взаимодействия с терминалами, и может также называться базовой станцией, узлом B или каким-либо другим термином и включать в себя некоторые или все их функциональные возможности. Терминал доступа (AT) также может называться пользовательским оборудованием (UE), терминалом пользователя, устройством беспроводной связи, терминалом, мобильным терминалом, мобильной станцией или каким-либо другим термином и включать в себя некоторые или все их функциональные возможности.

Упомянутые выше варианты воплощения могут быть реализованы с использованием процессора 220 или 260 передачи (TX), процессора 230 или 270 и памяти 232 или 272, как показано на фиг.2. Процессы могут выполняться на любом процессоре, контроллере или другом устройстве обработки и могут быть сохранены как машиночитаемые команды на машиночитаемом носителе в виде исходного кода, объектного кода или иным образом.

Фиг.2 является упрощенной функциональной блок-схемой варианта воплощения передатчика и приемника в системе 200 беспроводной связи с множественным доступом. В системе 210 передатчика информационные данные для нескольких потоков данных выдаются из источника 212 данных процессору 214 данных передачи (TX). В варианте воплощения каждый поток данных передается через соответствующую передающую антенну. Процессор 214 данных передачи форматирует, кодирует и подвергает чередованию информационные данные для каждого потока данных на основе конкретной схемы кодирования, выбранной для этого потока данных, чтобы выдать закодированные данные.

Процессор 214 данных передачи может быть выполнен с возможностью применения весовых коэффициентов формирования диаграммы направленности к символам потоков данных на основе местоположения пользователя, которому передаются символы, и антенн, с которых передается символ. В некоторых вариантах воплощения весовые коэффициенты формирования диаграммы направленности могут быть сформированы на основе информации характеристики канала, которая показывает условия на путях передачи между точкой доступа и терминалом доступа. Информация характеристики канала может быть сформирована с использованием информации индикатора CQI или оценки канала, предоставленных пользователем. Кроме того, в этих случаях запланированных передач процессор 214 данных передачи может выбрать формат пакета на основе информации ранга, которая передается от пользователя.

Закодированные данные для каждого потока данных могут быть мультиплексированы с пилотными данными с использованием метода мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM). Пилотные данные обычно представляют собой известную комбинацию данных, которая обрабатывается известным образом и может использоваться в системе приемника для оценки характеристики канала. Мультиплексированные пилотные и закодированные данные для каждого потока данных затем модулируются (то есть подвергаются преобразованию символов) на основе конкретной схемы модуляции (например, двоичной фазовой манипуляции (BPSK), квадратурной фазовой манипуляции (QPSK), многократной фазовой манипуляции (M-PSK) или многоуровневой квадратурной амплитудной манипуляции (М-QAM)), выбранной для этого потока данных, чтобы выдать символы модуляции. Скорость передачи данных, кодирование и модуляция для каждого потока данных могут быть определены посредством команд, выдаваемых процессором 230. В некоторых вариантах воплощения количество параллельных пространственных потоков может изменяться в соответствии с информацией ранга, которая передается от пользователя.

Символы модуляции для всех потоков данных затем выдаются процессору 220 передачи MIMO, который может дополнительно обрабатытать символы модуляции (например, для OFDM). Процессор 220 передачи по MIMO затем выдает N_T потоков символов N_T на передатчики (TMTR) 222a-222t. В некоторых вариантах воплощения процессор 220 передачи MIMO применяет весовые коэффициенты формирования диаграммы направленности к символам потоков данных в зависимости от пользователя, которому передаются символы, и антенны, с которой символ передается, из этой информации характеристики канала пользователей.

Каждый передатчик 222a-222t принимает и обрабатывает соответствующий поток символов, чтобы выдать один или более аналоговых сигналов, и дополнительно обрабатывает (например, усиливает, фильтрует и преобразовывает с увеличением частоты) аналоговые сигналы, чтобы выдать модулированный сигнал, пригодный для передачи по каналу MIMO. N_T модулированных сигналов от передатчиков 222a-222t затем передаются с N_T антенн 224a-224t, соответственно.

В системе приемника 250 переданные модулированные сигналы принимаются N_R антеннами 252a-252r, и принятый сигнал от каждой антенны 252 выдается на соответствующий приемник 254 (RCVR). Каждый приемник 254 обрабатывает (например, фильтрует, усиливает и обрабатывает с уменьшением частоты) соответствующий принятый сигнал, переводит обработанный сигнал в цифровую форму, чтобы выдать выборки, и дополнительно обрабатывает выборки, чтобы выдать соответствующий "принятый" поток символов.

Затем процессор 260 данных приема принимает и обрабатывает N_R принятых потоков символов от N_R приемников 254 на основе метода обработки конкретного приемника, чтобы выдать число ранга "обнаруженных" потоков символов. Обработка процессором 260 данных приема описана более подробно ниже. Каждый обнаруженный поток символов включает в себя символы, которые являются оценками символов модуляции, переданных для соответствующего потока данных. Процессор 260 данных приема затем демодулирует, подвергает обратному чередованию и декодирует каждый обнаруженный поток символов, чтобы выдать информационные данные для потока данных. Обработка процессором 260 данных приемника является взаимодополняющей по отношению к обработке, выполненной процессором 220 передачи MIMO и процессором 214 данных передачи в системе 210 передатчика.

В системе 210 передатчика модулированные сигналы от системы 250 приемника принимаются антеннами 224, обрабатываются приемниками 222, демодулируются демодулятором 240 и обрабатываются процессором 242 данных приема, чтобы восстановить индикатор CQI, сообщенный системой приемника. Сообщенный индикатор CQI затем выдается процессору 230 и используется для (1) определения скоростей передачи данных и схемы кодирования и модуляции, которые должны быть использованы для потоков данных, и (2) формирования различных элементов управления для процессора 214 данных передачи и процессора 220 передачи по технологии MIMO.

Фиг.3 является упрощенной функциональной блок-схемой варианта воплощения системы 300 передатчика, поддерживающей многократное использование ресурса в лучах SDMA. Система 300 передатчика на фиг.3 может являться вариантом воплощения, например, системы передатчика на фиг.2 или системы передатчика в базовой станции или абонентской станции системы беспроводной связи на фиг.1.

Система 300 передатчика включает в себя передатчик 310, выполненный с возможностью формировать один или более потоков радиочастотных сигналов на основе данных или информации. Передатчик 310 может быть выполнен с возможностью принимать один или более потоков сигналов основной полосы частот и обрабатывать один или более потоков сигналов основной полосы частот для получения одного или более потоков радиочастотных сигналов. Например, передатчик 310 может быть выполнен с возможностью формировать один или более символов OFDM на основе одного или более потоков сигналов основной полосы частот, и по меньшей мере одна поднесущая OFDM в символе может быть конфигурирована для поддержки конкретной линии связи. Передатчик 310 преобразует частоту одного или более символов OFDM в соответствующие рабочие диапазоны радиочастот.

Передатчик 310 включает в себя поддержку одного или более в значительной степени ортогональных ресурсов. Передатчик 310 может быть выполнен с возможностью обрабатывать поток сигналов, поддерживающий конкретную линию связи, чтобы выборочно использовать один или более в значительной степени ортогональных ресурсов на основе одного или более сигналов, поданных на вход управления.

Передатчик 310 передает выходные радиочастотные сигналы кодеру 320 формирования диаграммы направленности, конфигурированному для формирования диаграммы направленности радиочастотного сигнала с использованием множества антенн 340₁-340_N. Множество антенн 340₁-340_N могут представлять собой антенную решетку из в значительной степени аналогичных антенн или могут включать в себя множество различных типов антенн, где каждый тип антенны обеспечивает отдельную диаграмму направленности антенны. Например, антенны 340₁-340_N могут представлять собой структуру из множества всенаправленных антенн. В другом примере антенны 340₁-340_N могут представлять собой структуру из направленных антенн или комбинацию одной или более направленных антенн с одной или более всенаправленных антенн.

Модуль 350 синхронизации конфигурирован для обеспечения синхронизирующих сигналов для управления синхронизацией событий в системе 300 передатчика. Модуль 350 синхронизации может включать в себя, например, тактовый генератор и контур управления, который синхронизирует тактовый генератор с внешним опорным временем. Например, модуль 350 синхронизации может быть конфигурирован для синхронизации символов OFDM, сформированных системой 310 передатчика, с системным временем. Кроме того, символы OFDM, сформированные системой 300 передатчика, могут быть организованы в наборы интервалов, кадров или некоторую другую структуру, и модуль 350 синхронизации может поддерживать синхронизацию для каждой структуры символов.

Контроллер 360 ресурсов может быть конфигурирован для формирования одного или более управляющих сигналов, которые управляют набором лучей и ассоциированными ресурсами для каждой линии связи. Контроллер 360 ресурсов может включать в себя кодовую книгу 362 формирования диаграммы направленности, которая содержит векторные значения, используемые для формирования диаграммы направленности потока сигналов с использованием множества антенн 340₁-340_N. Например, кодовая книга 362 формирования диаграммы направленности может включать в себя вектор комплексных весовых коэффициентов, где каждый комплексный весовой коэффициент в векторе задает вес сигнала для соответствующей антенны. В качестве примера кодовая книга 362 формирования диаграммы направленности может включать в себя одно или более запоминающих устройств, таких как твердотельная память.

Кодер 320 формирования диаграммы направленности взвешивает каждую выборку в потоке сигналов соответствующим вектором весовых коэффициентов из кодовой книги 362 формирования диаграммы направленности. Кодер 320 формирования диаграммы направленности может включать в себя, например, разделитель сигналов, который конфигурирован для разделения сигналов от передатчика 310 на N копий для N параллельных путей передачи, где N представляет собой количество антенн 340₁-340_N. Кодер 320 формирования диаграммы направленности может включать в себя умножитель или схему масштабирования в каждом антенном сигнальном пути, которые умножают сигнал передатчика на весовой коэффициент из вектора кодовой книги 362 формирования диаграммы направленности.

Кодер 320 формирования диаграммы направленности может применить весовые коэффициенты формирования диаграммы направленности к временному представлению сигнала или к частотному представлению. Кроме того, хотя кодер 320 формирования диаграммы направленности на фиг.3 работает на выходе передатчика 310, в других вариантах воплощения кодер 320 формирования диаграммы направленности может быть интегрирован с передатчиком 310 и может воздействовать на сигналы основной полосы частот до преобразования в радиочастоту.

Контроллер 360 ресурсов определяет, какой вектор из кодовой книги 362 формирования диаграммы направленности следует применить к конкретной выборке, и подает вектор на кодер 320 формирования диаграммы направленности. Контроллер 360 ресурсов или кодер 320 формирования диаграммы направленности может использовать опорный сигнал от модуля 350 синхронизации для выравнивания временных характеристик вектора с соответствующей сигнальной выборкой.

Контроллер 360 ресурсов может организовать или иным образом отслеживать векторы формирования диаграммы направленности в кодовой книге 362 формирования диаграммы направленности в соответствии с предопределенными наборами лучей. Каждый набор лучей может включать в себя достаточное количество лучей для поддержки предопределенной зоны охвата и соответствует векторам формирования диаграммы направленности, используемым для формирования лучей в наборе лучей. Каждый набор лучей может быть выполнен в значительной степени взаимодополняющим по отношению к другому набору лучей, так что наборы лучей не обеспечивают в значительной степени одинаковый охват в пределах зоны охвата.

В одном варианте воплощения главная ось луча из первого набора лучей находится в значительной степени посередине между главными осями смежных лучей по меньшей мере из одного другого набора лучей. Например, в варианте воплощения, имеющем два набора лучей, главная ось луча из первого набора лучей располагается в значительной степени посередине между главными осями двух смежных лучей из второго набора лучей. Аналогично в вариантах воплощения, имеющих три набора лучей, главная ось луча из первого набора лучей находится в значительной степени посередине между главными осями смежных лучей, где один из смежных лучей является лучом из второго набора лучей, и другой из смежных лучей является лучом из третьего набора лучей. Местоположение лучей в различных наборах лучей может быть аналогичным образом определено для любого количества наборов лучей.

Каждый набор лучей ассоциирован с одним или более ортогональными ресурсами, где термин "ортогональный" в контексте ресурсов, ассоциированных с наборами лучей, включает в себя "в значительной степени ортогональный" и "квазиортогональный". Ортогональные ресурсы могут включать в себя, но без ограничения, частоту, время, код и т.п. или какую-либо их комбинацию.

Как описано выше, главная ось луча из набора лучей обычно располагается таким образом, чтобы она лежала в пределах нулевой или иным образом слабой зоны охвата другого набора лучей. Количество лучей, занимающих нулевую зону между смежными лучами из набора лучей, на единицу меньше количества наборов лучей и имеет непосредственное отношение к показателю многократного использования ресурса. В общем случае показатель многократного использования является обратной величиной от количества отдельных наборов лучей и равен 1/K, где K представляет количество наборов лучей.

Фиг.4 является упрощенной схемой варианта воплощения диаграмм направленности антенн для множества наборов 400 лучей SDMA. Множество наборов 400 лучей SDMA включают в себя два взаимодополняющих набора лучей, причем каждый набор лучей имеет шесть главных осей луча для поддержки в значительной степени круглой зоны охвата.

Первый набор лучей включает в себя лучи 420₁-420₆, имеющие главную ось в направлениях приблизительно 0, 60, 120, 180, 240 и 300 градусов. Второй набор лучей включает в себя лучи 410₁-410₆, имеющие главную ось в направлениях приблизительно 30, 90, 150, 210, 270 и 330 градусов. Каждый набор лучей ассоциирован с в значительной степени ортогональным ресурсом. Эти два набора лучей обеспечивают многократное использование ресурса с показателем 1/2. Например, первый набор лучей проиллюстрирован как ассоциированный с первой частотой F1, в то время как второй набор лучей проиллюстрирован как ассоциированный со второй частотой F2. Частоты F1 и F2 могут представлять собой частоту или диапазон частот. Например, частоты F1 и F2 могут представлять собой отличные наборы поднесущих частот, которые являются в значительной степени ортогональными по частоте дискретизации и периоду интеграции.

Лучи и наборы лучей могут быть конфигурированы для поддержки практически любой зоны охвата, и охват не обязательно должен совпадать с полной зоной охвата, поддерживаемой базовой станцией. Фиг.5 является упрощенной схемой 500 варианта воплощения диаграмм направленности лучей для секторных наборов лучей SDMA.

В варианте воплощения на фиг.5 два набора S1 и S2 лучей конфигурированы для поддержки охвата, который может являться сектором полной зоны охвата, поддерживаемой базовой станцией. Сектор приблизительно ограничивается первой границей 502 сектора и второй границей 504 сектора. В типичной секторной зоне охвата первая граница 502 сектора и вторая граница 504 сектора охватывают зону охвата приблизительно 120 градусов.

Первый набор S1 лучей включает в себя первый и второй лучи 510₁ и 510₂, которые поддерживают сектор. Второй набор S2 лучей включает в себя первый и второй лучи 520₁ и 520₂, которые поддерживают сектор и расположены таким образом, чтобы дополнять лучи из первого набора лучей.

Контроллер 360 ресурсов включает в себя контроллер 364 набора лучей, который конфигурирован для отслеживания набора лучей и луча, ассоциированного с конкретной линией связи. Контроллер 364 набора лучей гарантирует, что для конкретной линии связи используются подходящие векторы кодовой книги, соответствующие активному набору лучей. Кроме того, контроллер 360 набора лучей управляет одним или более параметрами, имеющими отношение к одному или более ортогональным ресурсам, ассоциированным с наборами лучей.

В одном варианте воплощения ортогональный ресурс, ассоциированный с наборами лучей, является частотой. Передатчик 310 может быть выполнен с возможностью формировать символы OFDM с помощью первого набора поднесущих при поддержке первого набора лучей и может быть выполнен с возможностью формировать символы OFDM с использованием второго набора поднесущих, который является в значительной степени ортогональным по отношению к первому набору поднесущих, на основе времени символа и скорости передачи данных. Контроллер 364 набора лучей может быть конфигурирован для управления передатчиком 310 для преобразования частоты символа OFDM в радиочастоту, которая зависит по меньшей мере частично от активного набора лучей для линии связи. В качестве альтернативы передатчик 310 может быть выполнен с возможность