Способ и устройство для обеспечения каскадных кодов для каналов радиомаяка

Способ и устройство для обеспечения каскадных кодов для каналов радиомаяка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

По настоящей заявке на патент испрашивается приоритет по дате подачи предварительной заявки США, серийный №61/025666, озаглавленной «METHOD AND APPARATUS FOR CODING CONTROL INFORMATION IN WIRELESS COMMUNICATIONS», поданной 1 февраля 2008 года. Данная заявка также относится к одновременно рассматриваемой заявке на патент в США, серийный №12/163812 (№дела 080266), упомянутой «BEACON-BASED CONTROL CHANNELS», поданной 27 июня 2008 года. Вышеупомянутые заявки полностью включены в этот документ по ссылке.

I. Область техники, к которой относится изобретение

Следующее описание в целом относится к беспроводной связи, а более конкретно к способам и устройствам для кодирования управляющей информации.

II. Уровень техники

Для обеспечения различных типов связи широко применяются системы беспроводной связи, например посредством таких систем беспроводной связи могут обеспечиваться речь и/или данные. Типичная система беспроводной связи, или сеть, может обеспечивать доступ множества пользователей к одному или нескольким общим ресурсам (например, полоса пропускания, мощность передатчика и т.д.). Например, система может использовать множество способов множественного доступа, например мультиплексирование с частотным разделением (FDM), мультиплексирование с разделением времени (TDM), мультиплексирование с кодовым разделением (CDM), мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM), высокоскоростная пакетная передача данных (HSPA, HSPA+) и другие. Кроме того, системы беспроводной связи могут проектироваться для реализации одного или нескольких стандартов, например IS-95, CDMA2000, IS-856, W-CDMA, TD-SCDMA и т.п.

При проектировании надежной системы беспроводной связи должно уделяться специальное внимание конкретным параметрам передачи данных. Например, в сети с плотным размещением узлов, в которой спектр повторно используется разными секторами, и зоны обслуживания этих секторов перекрываются, сигналы могут часто сталкиваться из-за того, что разные передатчики одновременно получают доступ к идентичному спектру, что вызывает значительные взаимные помехи. Например, рассмотрим беспроводную систему с передатчиком TX_A и приемником RX_A. Передатчик TX_A может быть сектором или базовой станцией. Приемник RX_A может быть мобильной станцией или ретрансляционной станцией (и наоборот, передатчик TX_A может быть мобильной станцией, а приемник RX_A может быть базовой станцией). Передатчик TX_A обычно передает комбинацию каналов передачи данных и каналов управления в RX_A и другие приемники. Каналы управления могут включать в себя, не ограничиваясь этим, например, каналы передачи подтверждения, каналы управления мощностью, каналы назначения ресурсов и т.д.

В некоторых случаях взаимные помехи, вызванные TX_B, могут быть очень высокими, соответственно, ухудшать отношение сигнал/шум в RX_A до такой степени, что он не сможет принимать свои каналы управления из TX_A. Такие высокие уровни взаимных помех распространены в беспроводных технологиях, в которых развертывания не планируются. Примеры могут включать в себя развертывания фемтосоты, развертывания WiFi и т.д. Эта проблема является особенно острой в системах с «ограниченной связью», в которых приемнику не обеспечивают возможность соединения с радиолинией с самым сильным уровнем сигнала. Например, пользователь WiFi не может соединиться с Точкой доступа WiFi своего соседа, даже если уровень сигнала из точки доступа этого соседа значительно выше, чем уровень сигнала из его собственной точки доступа.

Простым принципом, чтобы справиться с такими высокими уровнями взаимных помех, является предотвращение взаимных помех. В этом случае TX_A и TX_B может выдаваться команда для передачи в разное время или частотные интервалы, чтобы TX_B и TX_A больше не создавали взаимных помех. Однако, если или TX_A, или TX_B находится в такой зоне, что отношение сигнал/шум является низким, то прием управляющих данных, которые включают в себя такую информацию для предотвращения взаимных помех, сам может быть трудным. Соответственно, требуются способ и устройство для устойчивого к ошибкам кодирования/декодирования управляющих данных, передаваемых в беспроводной среде с помехами.

Вышеописанные недостатки современных систем беспроводной связи приведены только для того, чтобы дать общий обзор некоторых проблем обычных систем, и не являются исчерпывающими. Другие проблемы, связанные с обычными системами, и соответствующие преимущества различных иллюстративных вариантов осуществления, описанных в этом документе, могут также стать очевидными после просмотра следующего описания.

Сущность изобретения

Далее представлено упрощенное краткое изложение одного или нескольких вариантов осуществления для обеспечения понимания по существу таких вариантов осуществления. Это краткое изложение не является исчерпывающим кратким обзором всех предполагаемых вариантов осуществления и не предназначено ни для идентификации ключевых или критических элементов всех вариантов осуществления, ни для установления границ объема любого или всех вариантов осуществления. Его единственной целью является представление некоторых понятий одного или нескольких вариантов осуществления в упрощенной форме как вступления к более подробному описанию, которое представлено далее.

Согласно одному или нескольким вариантам осуществления и соответствующему раскрытию их предмета изобретения описаны различные аспекты в связи с обеспечением каскадных кодов для каналов радиомаяка. В одном аспекте основанная на радиомаяке сигнализация раскрыта как имеющая, в частности, требуемые характеристики для передачи данных в беспроводной среде с помехами, причем каскадирование помехоустойчивых кодов обеспечивает передачу таких основанных на радиомаяке сигналов более точно и эффективно.

В одном аспекте раскрыты способ, устройство и компьютерный программный продукт для кодирования управляющего радиосигнала. В таком варианте осуществления набор информационных битов принимается и кодируется посредством первого помехоустойчивого кода для создания первого набора закодированных битов. Первый набор закодированных битов после этого кодируется посредством второго помехоустойчивого кода для создания второго набора закодированных битов. Второй набор закодированных битов после этого модулируется в форме тонов радиомаяка и далее передается в приемный блок.

В другом аспекте раскрыты способ, устройство и компьютерный программный продукт для декодирования управляющего радиосигнала. В таком варианте осуществления тоны радиомаяка, соответствующие набору управляющих битов, принимаются и далее демодулируются для установления набора демодулированных битов. Демодулированные биты после этого декодируются посредством первого помехоустойчивого декодера для установления первого набора декодированных битов. Первый набор декодированных битов после этого декодируется посредством второго помехоустойчивого декодера для установления второго набора декодированных битов, который включает в себя набор управляющих битов.

Для выполнения вышеупомянутых и связанных частей один или несколько вариантов осуществления содержат признаки, полностью описанные далее в этом документе и конкретно указанные в формуле изобретения. В последующем описании и прилагаемых чертежах подробно изложены определенные иллюстративные аспекты одного или нескольких вариантов осуществления. Однако эти аспекты указывают только на некоторые различные пути возможного применения принципов различных вариантов осуществления, и подразумевается, что описанные варианты осуществления содержат все такие аспекты и их эквиваленты.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - пример системы беспроводной связи согласно различным аспектам, изложенным в этом документе.

Фиг.2 - пример иллюстративной среды беспроводной связи, которую можно применять вместе с различными системами и способами, описанными в этом документе.

На фиг.3 изображен сигнал радиомаяка согласно некоторым аспектам.

На фиг.4 изображен другой сигнал радиомаяка, который может быть использован с одним или несколькими раскрытыми примерами.

На фиг.5 изображен еще один сигнал радиомаяка, который может быть использован с одним или несколькими раскрытыми примерами.

Фиг.6 - блок-схема последовательности операций, на которой изображен иллюстративный способ кодирования и декодирования основанных на радиомаяке управляющих сигналов согласно одному аспекту описания предмета изобретения.

На фиг.7 изображена блок-схема иллюстративной системы, которая обеспечивает кодирование и декодирование основанных на радиомаяке управляющих сигналов согласно одному аспекту описания предмета изобретения.

Фиг.8 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая показательный способ кодирования управляющих сигналов в форме радиомаяков посредством каскадных кодов для обеспечения меньшей вероятности ложного сигнала.

Фиг.9 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая показательный способ декодирования основанных на радиомаяке управляющих сигналов с каскадными кодами для обеспечения меньшей вероятности ложного сигнала.

На фиг.10 изображен иллюстративный процесс кодирования и декодирования для обеспечения меньшей вероятности ложного сигнала при обработке двух наборов сэмплов (дискретных значений сигнала) управляющих битов согласно одному аспекту описания предмета изобретения.

Фиг.11 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая показательный способ кодирования управляющих сигналов в форме радиомаяков посредством каскадных кодов для обеспечения увеличения количества управляющих битов для каждого кодового слова.

Фиг.12 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая показательный способ декодирования основанных на радиомаяке управляющих сигналов посредством каскадных кодов для обеспечения увеличения количества управляющих битов для каждого кодового слова.

На фиг.13 изображен иллюстративный процесс кодирования и декодирования, который использует один кодер/декодер для обработки большого управляющего кодового слова.

На фиг.14 изображен иллюстративный процесс кодирования и декодирования, который использует каскадные коды для обработки большого управляющего кодового слова согласно одному аспекту описания предмета изобретения.

Фиг.15 - пример иллюстративной системы связи, реализованной согласно различным аспектам, включающей в себя множество сот.

Фиг.16 - пример иллюстративной базовой станции согласно различным аспектам, описанным в этом документе.

Фиг.17 - пример иллюстративного беспроводного терминала согласно различным аспектам, описанным в этом документе.

Фиг.18 - пример иллюстративной связи электрических компонентов, которые выполняют кодирование управляющего сигнала в форме радиомаяка в среде беспроводной связи с использованием каскадных кодов.

Фиг.19 - пример иллюстративной связи электрических компонентов, которые выполняют декодирование основанного на радиомаяке управляющего сигнала в системе беспроводной связи.

Подробное описание

Далее описываются различные варианты осуществления согласно чертежам, в которых используется сквозная нумерация. В последующем описании в целях пояснения изложены многочисленные конкретные детали для обеспечения полного понимания одного или нескольких вариантов осуществления. Однако может быть очевидно, что такой(ие) вариант(ы) осуществления можно применять без этих конкретных деталей. В других случаях общеизвестные структуры и устройства представлены в виде блок-схемы для обеспечения описания одного или нескольких вариантов осуществления.

Способы, описанные в этом документе, могут использоваться для различных систем беспроводной связи, например для множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), множественного доступа с временным разделением (TDMA), множественного доступа с частотным разделением (FDMA), множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA), множественного доступа с частотным разделением и передачей на одной несущей (SC-FDMA), высокоскоростной пакетной передачи данных и других систем. Термины «система» и «сеть» часто используют как синонимы. В системе CDMA может быть реализована такая радиотехнология, как универсальный наземный радиодоступ (UTRA), CDMA2000 и т.д. UTRA включает в себя широкополосный CDMA (W-CDMA) и другие разновидности CDMA. CDMA2000 охватывает стандарты IS-2000, IS-95 и IS-856. В системе TDMA может быть реализована такая радиотехнология, как глобальная система мобильной связи (GSM). В системе OFDMA может быть реализована такая радиотехнология, как усовершенствованный UTRA (Evolved UTRA, E-UTRA), ультрамобильная широкополосная связь (Ultra Mobile Broadband, UMB), IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, Flash-OFDM и т.д. UTRA и E-UTRA являются частью универсальной мобильной телекоммуникационной системы (UMTS). Проект долгосрочного развития (LTE) 3GPP является планируемым выпуском UMTS, который использует E-UTRA, который применяет OFDMA на нисходящей линии связи и SC-FDMA на восходящей линии связи.

Множественный доступ с частотным разделением и передачей на одной несущей (SC-FDMA) использует модуляцию одной несущей и компенсацию в частотной области. SC-FDMA имеет аналогичные характеристики и, по существу, его общая сложность идентична общей сложности системы OFDMA. Сигнал SC-FDMA имеет более низкий уровень отношения пиковой и средней мощностей (PAPR) вследствие присущей ему структуры с одной несущей. SC-FDMA может использоваться, например, в передаче информации по восходящей линии связи, где низкий PAPR очень полезен для терминалов доступа с точки зрения эффективности мощности передатчика. Соответственно, SC-FDMA может быть реализован в качестве схемы множественного доступа на восходящей линии связи в проекте долгосрочного развития (LTE) 3GPP (3GPP long term evolution) или в усовершенствованном UTRA (Evolved UTRA).

Высокоскоростная пакетная передача данных (HSPA) может включать в себя технологию высокоскоростной пакетной передачи данных по нисходящей линии связи (HSDPA) и технологию высокоскоростной пакетной передачи данных по восходящей линии связи (HSUPA) или усовершенствованной восходящей линии связи (EUL) и может также включать в себя технологию HSPA+. HSDPA, HSUPA и HSPA+ являются частью спецификаций Проекта партнерства третьего поколения (3GPP), Выпуск 5, Выпуск 6 и Выпуск 7 соответственно.

Высокоскоростная пакетная передача данных по нисходящей линии связи (HSDPA) оптимизирует передачу данных из сети в абонентское оборудование (UE). Как используется в этом описании, передача из сети в абонентское оборудование UE может называться «нисходящая линия связи» (DL). Способы передачи могут допускать скорости передачи данных несколько Мбит/с. Высокоскоростная пакетная передача данных по нисходящей линии связи (HSDPA) может увеличить пропускную способность мобильных радиосетей. Высокоскоростная пакетная передача данных по восходящей линии связи (HSUPA) может оптимизировать передачу данных из терминала в сеть. Как используется в этом описании, передача из терминала в сеть может называться «восходящая линия связи» (UL). Способы передачи по восходящей линии связи могут допускать скорости передачи данных несколько Мбит/с. HSPA+ обеспечивает дополнительные усовершенствования как на восходящей линии связи, так и на нисходящей линии связи, как задано в Выпуске 7 спецификации 3GPP. Способы высокоскоростной пакетной передачи данных (HSPA) обычно допускают более быстрые взаимодействия между нисходящей линией связи и восходящей линией связи в службах данных, передающих большие объемы данных, например в приложениях мобильный офис, видеоконференцсвязь и передача голоса по IP-сетям (VoIP).

Быстрые протоколы передачи данных, например гибридный автоматический запрос на повторную передачу (HARQ), может использоваться на восходящей линии связи и нисходящей линии связи. Такие протоколы, например гибридный автоматический запрос на повторную передачу (HARQ), обеспечивают возможность получателю автоматически запрашивать повторную передачу пакета, который мог быть принят с ошибкой.

В этом документе описаны различные варианты осуществления применительно к терминалу доступа. Терминал доступа также может называться системой, абонентским блоком, терминалом абонента, мобильной станцией, мобильным телефоном, удаленной станцией, удаленным терминалом, мобильным устройством, терминалом пользователя, терминалом, устройством радиосвязи, агентом пользователя, устройством пользователя или абонентским оборудованием (UE). Терминал доступа может быть сотовым телефоном, радиотелефоном, телефоном с протоколом инициации сеансов (SIP), станцией беспроводного локального шлейфа (WLL), персональным цифровым секретарем (PDA), малогабаритным устройством, имеющим средство беспроводного соединения, вычислительным устройством или другим устройством обработки, соединенным с беспроводным модемом. Кроме того, в этом документе описаны различные варианты осуществления, связанные с базовой станцией. Базовая станция может использоваться для обмена информацией с терминалом(ами) доступа и может также называться точкой доступа, узлом B, усовершенствованным узлом B (eNodeB) или некоторым другим термином.

Согласно фиг.1 изображена система 100 беспроводной связи согласно различным вариантам осуществления, представленным в этом описании. Система 100 содержит базовую станцию 102, которая может включать в себя множество групп антенн. Например, одна группа антенн может включать в себя антенны 104 и 106, другая группа может содержать антенны 108 и 110, и дополнительная группа может включать в себя антенны 112 и 114. Для каждой группы антенн изображены две антенны, однако для каждой группы может быть использовано большее или меньшее количество антенн. Базовая станция 102 может дополнительно содержать канал передатчика и канал приемника, каждый из которых может в свою очередь содержать множество компонентов, связанных с приемом и передачей сигнала (например, процессоры, модуляторы, мультиплексоры, демодуляторы, демультиплексоры, антенны и т.д.), как будет понятно специалисту в данной области техники.

Базовая станция 102 может обмениваться информацией с одним или несколькими терминалами доступа, например терминалом 116 доступа и терминалом 122 доступа, однако должно быть понятно, что базовая станция 102 может обмениваться информацией по существу с любым количеством терминалов доступа, аналогичных терминалам 116 и 122 доступа. Терминалы 116 и 122 доступа могут быть, например, сотовыми телефонами, смартфонами, портативными компьютерами, карманными устройствами связи, карманными вычислительными устройствами, спутниковыми радио, глобальными системами определения местоположения, устройствами PDA и/или любым другим соответствующим устройством для обмена информацией через систему 100 беспроводной связи. Как изображено, терминал 116 доступа связан с антеннами 112 и 114, где антенны 112 и 114 передают информацию в терминал 116 доступа по прямой линии связи 118 и принимают информацию из терминала 116 доступа по обратной линии связи 120. Кроме того, терминал 122 доступа связан с антеннами 104 и 106, где антенны 104 и 106 передают информацию в терминал 122 доступа по прямой линии связи 124 и принимают информацию из терминала 122 доступа по обратной линии связи 126. В системе с дуплексной связью с частотным разделением (FDD) прямая линия связи 118 может использовать отличную полосу частот от той, которую использует обратная линия связи 120, и прямая линия связи 124 может использовать отличную полосу частот от той, которую использует обратная линия связи 126, например. Кроме того, в системе с дуплексной связью с временным разделением (TDD) прямая линия связи 118 и обратная линия связи 120 могут использовать общую полосу частот, и прямая линия связи 124 и обратная линия связи 126 могут использовать общую полосу частот.

Каждая группа антенн и/или зона, для связи в которой они предназначены, может называться сектором базовой станции 102. Например, группы антенн могут быть предназначены для обмена информацией с терминалами доступа в секторе зон, охваченных базовой станцией 102. При связи по прямым линиям связи 118 и 124 передающие антенны базовой станции 102 могут использовать формирование главного лепестка диаграммы направленности антенны для улучшения отношения сигнал/шум прямых линий связи 118 и 124 для терминалов 116 и 122 доступа. Кроме того, несмотря на то что базовая станция 102 использует формирование главного лепестка диаграммы направленности антенны для передачи в терминалы 116 и 122 доступа, разбросанные случайным образом по всей относящейся к ней зоне охвата, терминалы доступа в соседних сотах могут подвергаться меньшему влиянию помех по сравнению с базовой станцией, передающей через одну антенну во все свои терминалы доступа.

На фиг.2 изображена иллюстративная система 200 радиосвязи. Для краткости в системе 200 беспроводной связи изображены одна базовая станция 210 и один терминал 250 доступа. Однако следует понимать, что система 200 может содержать несколько базовых станций и/или несколько терминалов доступа, причем дополнительные базовые станции и/или терминалы доступа могут быть по существу подобными иллюстративной базовой станции 210 и терминалу 250 доступа, описанным ниже, или отличными от них. Кроме того, следует понимать, что базовая станция 210 и/или терминал 250 доступа могут использовать системы и/или способы, описанные в этом документе, для обеспечения беспроводной связи между ними.

В базовой станции 210 данные трафика для нескольких потоков данных обеспечивают из источника 212 данных в процессор 214 данных передатчика (TX). Согласно одному примеру каждый поток данных может передаваться через соответствующую антенну. Процессор 214 данных TX форматирует, кодирует и осуществляет перемежение потока данных трафика на основе конкретной схемы кодирования, выбранной для этого потока данных, для обеспечения закодированных данных.

С использованием способов мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM) закодированные данные для каждого потока данных могут быть мультиплексированы с данными пилот-сигнала. Дополнительно или в качестве альтернативы, символы пилот-сигнала могут быть мультиплексированы с частотным разделением (FDM), мультиплексированы с временным разделением (TDM) или мультиплексированы с кодовым разделением (CDM). Данные пилот-сигнала, как правило, являются известной комбинацией данных, которая обрабатывается известным способом и может использоваться в терминале 250 доступа для оценки характеристики канала. Мультиплексированные пилот-сигналы и закодированные данные для каждого потока данных могут модулироваться (например, отображаться в символы) на основе конкретной схемы модуляции (например, двухпозиционной фазовой манипуляции (BPSK), квадратурной фазовой манипуляции (QSPK), многоуровневой фазовой манипуляции (М-PSK) или многоуровневой квадратурной амплитудной модуляции (M-QAM) и т.д.), выбранной для этого потока данных для обеспечения символов модуляции. Скорость передачи данных, кодирование и модуляция для каждого потока данных могут определяться командами, исполняемыми или обеспечиваемыми процессором 230.

Символы модуляции для потоков данных могут обеспечиваться в процессор 220 MIMO TX, который также может обрабатывать символы модуляции (например, для OFDM). Процессор 220 MIMO TX далее обеспечивает N_T потоков символов модуляции в N_T передатчиков (TMTR) с 222a по 222t. В различных вариантах осуществления процессор 220 MIMO TX применяет веса формирования главного лепестка диаграммы направленности антенны к символам потоков данных и к антенне, из которой передается символ.

Каждый передатчик 222 принимает и обрабатывает соответствующий поток символов для обеспечения одного или нескольких аналоговых сигналов и далее преобразует (например, усиливает, фильтрует и преобразует с повышением частоты) аналоговые сигналы для обеспечения модулированного сигнала, подходящего для передачи по каналу MIMO. Кроме того, N_T модулированных сигналов из передатчиков с 222a по 222t передаются из N_T антенн с 224a по 224t соответственно.

В терминале 250 доступа переданные модулированные сигналы принимаются N_R антеннами с 252a по 252r, и принятый сигнал из каждой антенны 252 обеспечивается в соответствующий приемник (RCVR) с 254a по 254r. Каждый приемник 254 преобразует (например, фильтрует, усиливает и преобразует с понижением частоты) соответствующий сигнал, оцифровывает преобразованный сигнал для обеспечения сэмплов и далее обрабатывает сэмплы для обеспечения соответствующего «принятого» потока символов.

Процессор 260 данных RX может принимать и обрабатывать N_R принятых потоков символов из N_R приемников 254 на основе конкретного способа обработки приемника для обеспечения N_T «детектированных» потоков символов. Процессор 260 данных RX может демодулировать, устранять перемежение и декодировать каждый детектированный поток символов для восстановления данных трафика для потока данных. Обработка процессором 260 данных RX является дополняющей к той, которая выполняется процессором 220 MIMO TX и процессором 214 данных TX в базовой станции 210.

Процессор 270 может периодически определять, какую доступную технологию использовать, как обсуждалось выше. Кроме того, процессор 270 может формулировать сообщение обратной линии связи, содержащее часть с индексами матрицы и часть со значением ранга.

Сообщение обратной линии связи может содержать различные типы информации относительно линии связи и/или потока принимаемых данных. Сообщение обратной линии связи может обрабатываться процессором 238 данных TX, который также принимает данные трафика для нескольких потоков данных из источника 236 данных, модулироваться модулятором 280, преобразовываться передатчиками с 254a по 254r и передаваться обратно в базовую станцию 210.

В базовой станции 210 модулированные сигналы из терминала 250 доступа принимаются антеннами 224, преобразуются приемниками 222, демодулируются демодулятором 240 и обрабатываются процессором 242 данных RX для извлечения сообщения обратной линии связи, переданного терминалом 250 доступа. Кроме того, процессор 230 может обрабатывать извлеченное сообщение для определения того, какую матрицу предварительного кодирования использовать для определения весов формирования главного лепестка диаграммы направленности антенны.

Процессоры 230 и 270 могут управлять (например, контролировать, координировать, организовывать и т.д.) функционированием в базовой станции 210 и терминале 250 доступа соответственно. Соответствующие процессоры 230 и 270 могут быть связаны с памятью 232 и 272, в которой хранятся коды программ и данные. Процессоры 230 и 270 также могут выполнять вычисления для получения оценок частотных и импульсных характеристик для восходящей линии связи и нисходящей линии связи соответственно.

В некоторых аспектах настоящего раскрытия предмета изобретения используются радиомаяки для передачи каналов управления (в том числе, например, сообщений для предотвращения взаимных помех). В обычной системе OFDMA символ OFDM радиомаяка (или просто радиомаяк) может быть символом OFDM, в котором большая доля (возможно, вся) мощность передается на одной поднесущей, называемой поднесущей радиомаяка. Так как большое количество мощности передается на этой поднесущей, то его легко детектировать даже при низких отношениях сигнал/шум (SNR). Следовательно, радиомаяки обеспечивают очень полезный механизм сигнализации небольшого количества битов в приемники при очень низких SNR. Например, последовательность радиомаяков может использоваться для сигнализации SectorID (идентификатора сектора) данного сектора. Поднесущие, модулируемые в вышеупомянутой последовательности, могут меняться от одного символа радиомаяка к следующему.

Одним результатом использования радиомаяков в сценариях с доминирующими источниками помех является то, что уровень сигнала доминирующего источника помех больше не имеет значения, поскольку радиомаяки доминирующего источника помех с высокой вероятностью занимают другую поднесущую. Следовательно, радиомаяки являются требуемым способом передачи каналов управления, в том числе сообщений для предотвращения взаимных помех.

В одном аспекте настоящего раскрытия предмета изобретения не вся мощность в символе OFDM должна быть израсходована. Например, для передачи радиомаяка может быть распределен сегмент радиомаяка, который является подмножеством всех доступных поднесущих. В этом подсегменте приемник RX_A может передавать последовательность радиомаяка с запросом для разрешения этой помехи. После декодирования последовательности радиомаяка соседние передатчики могут принимать решение о том, осуществлять или не осуществлять передачу в течение периода времени, для уменьшения помех для RX_A. Сегмент радиомаяка может быть общим для всех секторов в развертывании.

В некоторых аспектах сегмент радиомаяка может сосуществовать с существующей передачей данных определенных передатчиков или может быть на свободном сегменте, выделенном для сигнализации радиомаяка. В одном примере сегмент радиомаяка может использоваться макросотами для передачи данных, в то время как фемтосоты используют его для передачи сообщения для предотвращения взаимных помех. Размер сегмента может изменяться по всем разным классам сектора.

Присутствие радиомаяка внутри сегмента радиомаяка идентифицируется на основе их более высокого уровня сигнала относительно другой поднесущей. Закодированная информация может переноситься в позиции радиомаяков. Может выполняться оценка взаимных помех для оценки уровня фоновых помех, чтобы можно было установить порог для идентификации присутствия символа радиомаяка. Например, если мощность на поднесущей равна P, и оцененный уровень помех равен I, то считается, что поднесущая содержит радиомаяк, если P/I>=T, а иначе не содержит радиомаяк, где T - пороговое значение.

На фиг.3 изображен сигнал 300 радиомаяка в иллюстративной системе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM) сигналов согласно различным аспектам, описанным в этом документе. Первое и второе (или большее количество) подмножества широковещательной информации могут передаваться с использованием специального сигнала или схемы сигнализации, называемых сигналом радиомаяка.

Горизонтальная ось 302 представляет время, и вертикальная ось 304 представляет частоту. Вертикальный столбец представляет символ OFDM (или сегмент поднесущих внутри символа OFDM), причем каждый символ OFDM содержит множество тонов, разделенных по частоте. Каждый маленький блок, например блок 308, представляет символ-тон, который является степенью свободы в символе OFDM.

Сигнал 300 радиомаяка включает в себя последовательность информационных пакетов радиомаяка, которые передаются последовательно во времени. Информационный пакет радиомаяка включает в себя один или несколько (например, небольшое количество) символов радиомаяка. Каждый символ радиомаяка может быть сигналом, передаваемым в одной степени свободы с намного более высокой мощностью передачи, чем средняя мощность передачи для каждой степени свободы за относительно большой интервал времени.

Изображены четыре маленьких черных блока 310, каждый из которых представляет символ сигнала радиомаяка. Мощность передачи каждого символа сигнала радиомаяка намного выше (например, по меньшей мере, приблизительно на 10 или 15 дБ выше), чем средняя мощность передачи символа для каждого тона за интервал 312 времени. Каждый символ 314, 316, 318, 320 OFDM включает в себя информационный пакет радиомаяка. В этом примере каждый информационный пакет радиомаяка включает в себя один символ 310 радиомаяка за один период 306 передачи символа, причем интервал 312 времени включает в себя четыре периода 306 символа передачи.

На фиг.4 изображен другой сигнал 400 радиомаяка, который может быть использован с одним или несколькими раскрытыми примерами. Сигнал 400 радиомаяка является аналогичным сигналу 300 радиомаяка по вышеуказанному чертежу. Различие между этими двумя сигналами 300, 400 радиомаяка заключается в том, что сигнал 400 радиомаяка включает в себя два символа радиомаяка идентичного одного тона за два последовательных символа OFDM. В частности, информационный пакет радиомаяка включает в себя два последовательных символа 412, 414, 416, 418 OFDM. В общем, в асинхронной сети прием последовательностей радиомаяка может быть улучшен с повтором каждого символа OFDM некоторое количество раз в передатчике.

На фиг.5 изображен еще один сигнал 500 радиомаяка, который может быть использован с одним или несколькими раскрытыми примерами. Этот сигнал 500 радиомаяка является аналогичным вышеупомянутым сигналам 300, 400 радиомаяков. Различие состоит в том, что в этот сигнал 500 радиомаяка включается множество символов радиомаяка за один символ OFDM. В частности, для этого примера, пары символов 510 радиомаяка включаются за каждый из символов 514, 516, 518 и 520 OFDM.

Для преодоления влияния ошибочно идентифицированных радиомаяков может использоваться помехоустойчивое кодирование для защиты радиомаяков так, что информационные биты, переносимые радиомаяками, могут быть декодированы при наличии взаимных помех и шума. Одним способом кодирования последовательностей радиомаяка является использование кодов Рида-Соломона. В одном аспекте коды Рида-Соломона преобразуют исходную последовательность радиомаяка длины K, которая переносит определенное количество битов управляющей информации, в новую последовательность длины N (N>K). В таком варианте осуществления введенная избыточность может служить, по меньшей мере, двум целям. Во-первых, она способствует защите от шума и взаимных помех, так что даже когда некоторые из радиомаяков приняты с ошибкой, может быть восстановлена правильная информация. И, во-вторых, она способствует разделению множества последовательностей радиомаяка, передаваемых одновременно (операция, называемая «устранение неоднозначности»), где избыточность способствует определению декодером того, какие комбинации принятых радиомаяков формируют действительные кодовые слова (и, следовательно, переносят закодированную информацию).

В некоторых аспектах настоящего раскрытия предмета изобретения идентичный код Рида-Соломона может использоваться всеми секторами (или мобильными телефонами). В таком случае в закодированное сообщение может быть включен SectorID или изменяющийся во времени хэш (hash) SectorID для содействия тому, чтобы мобильные телефоны распознавали разные сектора. С другой стороны, разные сектора могут использовать разные коды. Одной возможностью является использование скремблированного кода RS, где данное кодовое слово Рида-Соломона умножается на относящуюся к сектору последовательность по алфавиту, представляющему интерес. Скремблированное кодовое слово после этого используется для выбора местоположений радиомаяков в сегменте радиомаяка. Здесь несмотря на то, что это описание относится к прямой линии связи, должно быть понято, что аналогичные коды также могут быть применены к обратной линии связи.

Для улучшения характеристик декодирования и устранения неоднозначности последовательностей радиомаяка может быть использована случайная информация детектированных радиомаяков. Она включает в себя значения мощности и фазы тонов радиомаяка, а также оценку уровня сигнала всех поднесущих.

Для конкретных приложений, однако, может потребоваться более сложная схема кодирования. Например, в некоторых приложениях может потребоваться увеличение количества управляющих битов, которое кодовое слово радиомаяка может переносить. В целом, размер алфавита (Q) и количество информационных символов (K) определяют количество управляющих битов, которое переносит каждое кодовое слово радиомаяка. Однако слишком большое увеличение значений Q и K может потребовать чрезмерно сложной схемы декодирования, что в свою очередь означает, что количество управляющих битов, которое каждое кодовое слово радиомаяка может перенести, является ограниченным.

Для других приложений более сложная схема кодирования может также потребоваться для уменьшения вероятности ложного сигнала. Кроме того, несмотря на то что алгоритм декодирования радиомаяка может быть спроектирован с целью достижения определенной вер