Устройства мультиплексирования для множества приемных антенн

Устройства мультиплексирования для множества приемных антенн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка на патент испрашивает приоритет согласно Предварительной заявке №61058159, озаглавленной "MULTIPLEXING ARRANGEMENTS FOR MULTIPLE RECEIVE ANTENNAS”, поданной 2 июня 2008 года и переуступленной правопреемнику настоящей заявки и настоящим явно включенной в данный документ путем ссылки.

Область техники

Настоящее раскрытие изобретения в целом имеет отношение к средствам связи, а конкретнее, к методам для беспроводного приема пакетной передачи данных на множестве приемных антенн.

Уровень техники

Системы беспроводной связи широко используются для предоставления разнообразного коммуникационного информационного наполнения, такого как передача голоса, данных и т.д. Эти системы могут быть системами с множественным доступом, способными поддерживать связь с множеством пользователей посредством совместного использования доступных системных ресурсов (например, полосы пропускания, мощности передачи). Примеры таких систем с множественным доступом включают в себя системы множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), системы множественного доступа с временным разделением (TDMA), системы множественного доступа с частотным разделением (FDMA) и системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA).

Как правило, система беспроводной связи с множественным доступом может одновременно поддерживать связь для множества беспроводных терминалов. Каждый терминал устанавливает связь с одной или более базовыми станциями посредством передач по прямой и обратной линиям связи. Прямая линия связи (или нисходящая линия связи) относится к каналу связи от базовых станций к терминалам, а обратная линия связи (или восходящая линия связи) относится к каналу связи от терминалов к базовым станциям. Этот канал связи может быть установлен при помощи системы с одним входом и одним выходом, со многими входами и одним выходом или со многими входами и многими выходами (MIMO).

Все больше мобильных устройств имеют несколько приемных цепей. У каждой антенны имеются усиление и фильтрация в радиочастотном (РЧ) входном каскаде, демодуляция, раздельная оцифровка, а также цифровое декодирование. Таким образом, мобильное устройство способно успешно контролировать несколько базовых станций, реализуя усиление антенны через пространственное разнесение, или осуществлять многоканальную связь с одной и той же базовой станцией. Хотя дополнительные рабочие характеристики и желательны, добавление отдельных цепей приема увеличивает размер, стоимость и сложность мобильного устройства. Например, каждая цепь должна иметь выделенный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с обязательной предварительной фильтрацией, регулировкой усиления и последующей фильтрацией.

Сущность изобретения

Нижеприведенное представляет собой упрощенное раскрытие изобретения в целях обеспечения общего представления о некоторых аспектах из числа раскрываемых аспектов. Настоящее раскрытие изобретения не является подробным обзором и не предназначается ни для выявления ключевых или критических элементов, ни для определения границ объема таких аспектов. Его назначением является представить некоторые принципы описываемых признаков в упрощенной форме в качестве вводной части для более подробного описания, которое представлено ниже.

В соответствии с одним или более аспектами и их соответствующим раскрытием различные аспекты описываются применительно к аналоговым сигналам разных ветвей приемной антенны, которые комбинируются перед аналого-цифровым преобразователем (АЦП) при помощи аналогового мультиплексирования с кодовым разделением (ACDM). За счет надлежащего комбинирования аналоговых сигналов каждой приемной антенны можно сократить количество компонентов этих входных каскадов из числа фильтров, смесителей и АЦП. Выгоды, связанные с этой схемой, включают в себя, по меньшей мере, три составляющие: сниженные стоимость, площадь и энергопотребление многоантенного терминала. Дополнительно, правильная настройка параметров улучшает отношение сигнал-шум квантования (SQNR) на выходе АЦП. Использование метода мультиплексирования с кодовым разделением (CDM) для мультиплексирования различных аналоговых сигналов позволяет свести процесс обработки нескольких РЧ приемных цепей в единую цепь. Затем сигналы разделяются в цифровой форме в соответствии со своим уникальным ортогональным кодом.

В одном аспекте предоставляется процедура выполнения способа для осуществления приема беспроводной передачи на множестве приемных антенн. На каждой из множества антенн принимается сигнал пакетной передачи данных, модулированный на РЧ несущей. На соответствующем множестве цепей приема для каждой из множества антенн принятые сигналы пакетной передачи данных обрабатываются для формирования множества аналоговых сигналов. Дискретизированный с запоминанием отсчетов аналоговый сигнал формируется, соответственно, для каждого из множества аналоговых сигналов. Каждый дискретизированный с запоминанием отсчетов аналоговый сигнал расширяется с уникальным кодом расширения. Каждый расширенный дискретизированный с запоминанием отсчетов аналоговый сигнал складывается для формирования единого аналогового сигнала. Генерируется цифровая версия единого аналогового сигнала для формирования комбинированного цифрового сигнала. Цифровая версия сжимается для формирования цифровой копии каждого сигнала пакетной передачи данных.

В другом аспекте предоставляется устройство для осуществления приема беспроводной передачи на множестве приемных антенн. Предусматривается средство для осуществления приема на каждой из множества антенн сигнала пакетной передачи данных, модулированного на РЧ несущей. Предусматривается средство для обработки на соответствующем множестве цепей приема для каждой из множества антенн принятых сигналов пакетной передачи данных, для формирования множества аналоговых сигналов. Предусматривается средство для формирования дискретизированного с запоминанием отсчетов аналогового сигнала, соответственно, для каждого из множества аналоговых сигналов. Предусматривается средство для расширения каждого дискретизированного с запоминанием отсчетов аналогового сигнала с уникальным кодом расширения. Предусматривается средство для сложения каждого расширенного дискретизированного с запоминанием отсчетов аналогового сигнала, для формирования единого аналогового сигнала. Предусматривается средство для генерирования цифровой версии единого аналогового сигнала, для формирования комбинированного цифрового сигнала. Предусматривается средство для сжатия цифровой версии, для формирования цифровой копии каждого сигнала пакетной передачи данных.

В дополнительном аспекте предусматривается устройство для осуществления приема беспроводной передачи на множестве приемных антенн. Множество принимающих устройств предназначается для осуществления приема сигнала пакетной передачи данных, модулированного на РЧ несущей. Множество цепей приема, соответствующее множеству антенн, предназначается для обработки принятых сигналов пакетной передачи данных, для формирования множества аналоговых сигналов. Одна из множества схем выборки и хранения предназначается для формирования дискретизированного с запоминанием отсчетов аналогового сигнала, соответственно, для каждого из множества аналоговых сигналов. Компонент кодового расширения предназначается для расширения каждого дискретизированного с запоминанием отсчетов аналогового сигнала с уникальным кодом расширения. Суммирующее устройство предназначается для сложения каждого расширенного дискретизированного с запоминанием отсчетов аналогового сигнала, для формирования единого аналогового сигнала. Аналого-цифровой преобразователь предназначается для генерирования цифровой версии единого аналогового сигнала, для формирования комбинированного цифрового сигнала. Группа корреляционных устройств предназначается для сжатия цифровой версии, для формирования цифровой копии каждого сигнала пакетной передачи данных.

Для достижения вышеуказанных и связанных целей один или более аспектов содержат признаки, описываемые подробнее в дальнейшем и конкретно представленные в формуле изобретения. Последующее описание и прилагаемые чертежи в деталях отражают некоторые иллюстративные аспекты и указывают только некоторые из различных путей применения принципов аспектов. Другие преимущества и новые признаки станут очевидными из последующего подробного описания при рассмотрении совместно с чертежами, при этом раскрываемые аспекты подразумевают включение в себя всех таких аспектов и их эквивалентов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Признаки, сущность и преимущества настоящего раскрытия изобретения станут более очевидными из подробного описания, изложенного ниже, во взаимосвязи с чертежами, на которых подобные номера позиций соответственно отождествляются повсюду, и при этом:

Фиг.1 изображает структурную схему системы беспроводной связи, в которой сигнал пакетной передачи данных принимается несколькими антеннами на принимающем элементе.

Фиг.2 изображает блок-схему для процедуры выполнения способа или последовательности операций для осуществления приема беспроводной передачи на множестве приемных антенн.

Фиг.3 изображает структурную схему базовых станций, обслуживающих совокупность терминалов и создающих помехи.

Фиг.4 изображает структурную схему системы беспроводной связи с множественным доступом.

Фиг.5 изображает структурную схему системы связи между базовой станцией и терминалом.

Фиг.6 изображает структурную схему принимающего элемента, имеющего несколько цепей приема, которые осуществляют ортогональное расширение в основном диапазоне и сложение для цифровой обработки и последующего сжатия.

Фиг.7 изображает структурную схему с формами волны, иллюстрирующими мультиплексирование с кодовым разделением для объединения последних каскадов цепей приема нескольких антенн.

Фиг.8 изображает структурную схему принимающего элемента, имеющего несколько цепей приема, которые осуществляют ортогональное расширение в промежуточной частоте и сложение для цифровой обработки и последующего сжатия.

Фиг.9 изображает структурную схему принимающего элемента, имеющего несколько цепей приема, которые осуществляют ортогональное расширение в радиочастоте и сложение для цифровой обработки и последующего сжатия.

Фиг.10 изображает диаграммы расширенного спектра после расширения с использованием функций Уолша для сигнала z1 и его быстрого преобразования Фурье (БПФ) и для сигнала z2 и его БПФ.

Фиг.11 изображает графическую диаграмму для ортогональности в частотной области символов демодуляции для сигналов, изображенных на Фиг.10.

Фиг.12 изображает графические диаграммы расширенного спектра после расширения с использованием функций Уолша для сигнала z1 и его БПФ и для сигнала z2 и его БПФ с активной преднамеренной помехой.

Фиг.13 изображает графическую диаграмму для ортогональности в частотной области символов демодуляции для сигналов, изображенных на Фиг.12.

Фиг.14 изображает структурную схему системы, содержащей логические объединения электрических компонентов для осуществления приема беспроводной передачи на множестве приемных антенн.

Фиг.15 изображает структурную схему устройства, имеющего средство для осуществления приема беспроводной передачи на множестве приемных антенн.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ и устройство для обработки множества аналоговых сигналов в приемопередающем устройстве с несколькими приемными антеннами в системе беспроводной связи, использующей пространственное разнесение. Благодаря надлежащему сложению аналоговых сигналов каждой приемной антенны эта схема позволяет сократить число компонентов входных каскадов, например фильтров, смесителей и АЦП. Затем сигналы разделяются в цифровой форме в соответствии со своим уникальным ортогональным кодом. Выгоды, связанные с этой схемой, включают в себя, по меньшей мере, три составляющие: сниженные стоимость, площадь и энергопотребление многоантенного терминала. Дополнительно, правильная настройка параметров улучшает SQNR на выходе АЦП.

Далее описываются различные аспекты со ссылкой на чертежи. В последующем описании, для пояснения, излагаются многочисленные конкретные детали, чтобы обеспечить полное понимание одного или более аспектов. Однако понятно, что различные аспекты могут применяться на практике без этих конкретных деталей. В других случаях хорошо известные конструкции и устройства изображаются в форме структурной схемы, чтобы облегчить описание этих аспектов.

Согласно фиг.1 система 100 связи имеет передающий элемент 102, который осуществляет передачу от множества передающих (Tx) антенн 104a, 104b по воздушной линии 106 связи соответствующих сигналов 108a, 108b пакетной передачи данных, модулированных на РЧ несущей, и возможно, но не обязательно, по отдельности закодированных для пространственного разнесения. Принимающий элемент 110 имеет множество приемных антенн 112a, 112b, каждая из которых соединяется с отдельной цепью 114a, 114b приема, которые выполняют РЧ-обработку.

Например, входные РЧ-каскады 116a, 116b могут содержать усиление малых шумов и фильтрацию, используемые перед тем, как соответствующие схемы 118a, 118b выборки и хранения выполняют выборку с частотой, по меньшей мере, вдвое большей частоты РЧ несущей. Как вариант, демодуляторы 120a, 120b с радиочастоты на промежуточную частоту (РЧ-ПЧ) подготавливают сигналы для соответствующих схем 122a, 122b выборки и хранения с частотой выборки, по меньшей мере, вдвое большей промежуточной частоты. В качестве другого варианта, РЧ-обработка может выполняться демодуляторами 124a, 124b с радиочастоты в основной диапазон (РЧ-ОД), которые подготавливают принятые сигналы для соответствующих схем 126a, 126b выборки и хранения с частотой выборки, достаточной для скорости передачи данных.

Каждый дискретизированный с запоминанием отсчетов аналоговый сигнал расширяется с уникальным кодом расширения при помощи смесителя 128a, 128b и складывается на суммирующем устройстве 130. АЦП 132 формирует цифровую версию. Цифровая версия сжимается соответствующими цифровыми корреляторам 134a, 134b для формирования цифровой копии каждого сигнала пакетной передачи данных.

На фиг.2 представлена процедура выполнения способа или последовательность операций 200 для осуществления приема беспроводной передачи на множестве приемных антенн. На каждой из множества антенн принимается сигнал пакетной передачи данных, модулированный на РЧ несущей, и возможно, но не обязательно, закодированный для пространственного разнесения (блок 202). На соответствующем множестве цепей приема для каждой из множества антенн принятые сигналы пакетной передачи данных обрабатываются для формирования множества аналоговых сигналов (блок 204). Дискретизированный с запоминанием отсчетов аналоговый сигнал формируется, соответственно, для каждого из множества аналоговых сигналов (блок 206). Каждый дискретизированный с запоминанием отсчетов аналоговый сигнал расширяется с уникальным кодом расширения (блок 208). Каждый расширенный дискретизированный с запоминанием отсчетов аналоговый сигнал складывается для формирования единого аналогового сигнала (блок 210). Цифровая версия единого аналогового сигнала генерируется для формирования комбинированного цифрового сигнала (блок 212). Цифровая версия сжимается для формирования цифровой копии каждого сигнала пакетной передачи данных (блок 214).

В одном аспекте принятые сигналы демодулируются на частоту основного диапазона перед формированием каждого дискретизированного с запоминанием отсчетов аналогового сигнала (блок 204a). Как вариант, принятые сигналы демодулируются на ПЧ перед формированием каждого дискретизированного с запоминанием отсчетов аналогового сигнала (блок 204b). В качестве другого варианта, принятые сигналы не демодулируются с РЧ несущей перед формированием дискретизированных с запоминанием отсчетов аналоговых сигналов (блок 204c).

В примере, показанном на фиг.3, базовые станции 310a, 310b и 310c могут быть макросотовыми базовыми станциями для макросот 302a, 302b и 302c соответственно. Базовая станция 310x может быть пикосотовой базовой станцией для пикосоты 302x, устанавливающей связь с терминалом 320x. Базовая станция 310y может быть фемтосотовой базовой станцией для фемтосоты 302y, устанавливающей связь с терминалом 320y. Хоть не показано на фиг.3 для упрощения, макросоты могут перекрываться по краям. Пикосоты и фемтосоты могут располагаться в пределах макросот (как показано на фиг.3) или могут перекрываться с макросотами и/или с другими сотами.

Беспроводная сеть 300 также может включать в себя ретрансляционные станции, например ретрансляционную станцию 310z, которая устанавливает связь с терминалом 320z. Ретрансляционная станция представляет собой станцию, которая принимает передачу данных и/или другой информации от предшествующей по технологическому маршруту станции и отправляет передачу данных и/или другой информации на следующую по технологическому маршруту станцию. Предшествующая по технологическому маршруту станция может быть базовой станцией, другой ретрансляционной станцией или терминалом. Следующая по технологическому маршруту станция может быть терминалом, другой ретрансляционной станцией или базовой станцией. Ретрансляционная станция также может быть терминалом, который ретранслирует передачи для других терминалов. Ретрансляционная станция может передавать и/или принимать преамбулы низкого многократного использования. Например, ретрансляционная станция может передавать преамбулу низкого многократного использования таким же образом, как и пикосотовая базовая станция, и может принимать преамбулы низкого многократного использования таким же образом, как и терминал.

Сетевой контроллер 330 может быть связан с набором базовых станций и обеспечивать координацию и управление для этих базовых станций. Сетевой контроллер 330 может быть одним сетевым элементом или совокупностью сетевых элементов. Сетевой контроллер 330 может устанавливать связь с базовыми станциями 310 через обратное соединение. Сетевая связь 334 через обратное соединение может облегчать прямую связь между базовыми станциями 310a-310c с применением такой распределенной архитектуры. Базовые станции 310a-310c также могут устанавливать связь друг с другом, например напрямую или опосредованно через беспроводное или проводное обратное соединение.

Беспроводная сеть 300 может быть однородной сетью, которая включает в себя только макросотовые базовые станции (не показано на Фиг.3). Беспроводная сеть 300 также может быть неоднородной сетью, которая включает в себя базовые станции разных типов, например макросотовые базовые станции, пикосотовые базовые станции, домашние базовые станции, ретрансляционные станции и т.д. Эти базовые станции разных типов могут иметь различные уровни мощности передачи, различные зоны обслуживания и оказывать различное влияние на помехи в беспроводной сети 300. Например, макросотовые базовые станции могут иметь высокий уровень мощности передачи (например, 20 Вт), тогда как пикосотовые и фемтосотовые базовые станции могут иметь низкий уровень мощности передачи (например, 3 Вт). Методы, описываемые в данном документе, могут использоваться для однородных и неоднородных сетей.

Терминалы 320 могут быть рассредоточены по всей беспроводной сети 300, и каждый терминал может быть стационарным или мобильным. Терминал также может упоминаться как терминал доступа (ТД), мобильная станция (ПС), пользовательское оборудование (ПО), абонентская установка, станция и т.д. Терминал может быть телефоном для сотовой связи, карманным персональным компьютером (КПК), беспроводным модемом, устройством беспроводной связи, переносным устройством, портативным компьютером, беспроводным телефоном, станцией беспроводного абонентского доступа (WLL) и т.д. Терминал может устанавливать связь с базовой станцией через нисходящую и восходящую линии связи. Нисходящая линия связи (или прямая линия связи) относится к каналу связи от базовой станции к терминалу, а восходящая линия связи (или обратная линия связи) относится к каналу связи от терминала к базовой станции.

Терминал может быть способен устанавливать связь с макросотовыми базовыми станциями, пикосотовыми базовыми станциями, фемтосотовыми базовыми станциями и/или базовыми станциями других типов. На фиг.3 сплошная линия с двойными стрелками обозначает полезные передачи между терминалом и обслуживающей базовой станцией, которая является базовой станцией, предназначенной для обслуживания терминала на нисходящей линии связи и/или восходящей линии связи. Пунктирная линия с двойными стрелками обозначает создающие помехи передачи между терминалом и базовой станцией. Создающая помехи базовая станция представляет собой базовую станцию, вызывающую помехи для терминала на нисходящей линии связи и/или фиксирующую помехи от терминала на восходящей линии связи.

Беспроводная сеть 300 может поддерживать синхронный или асинхронный режим работы. Что касается синхронного режима работы, базовые станции могут иметь одинаковую кадровую синхронизацию, и передачи от разных базовых станций могут быть согласованы по времени. Что касается асинхронного режима работы, базовые станции могут иметь различную кадровую синхронизацию, и передачи от разных базовых станций не могут быть согласованы по времени. Асинхронный режим работы может чаще применяться для пикосотовых и фемтосотовых базовых станций, которые могут разворачиваться в закрытом помещении и могут не иметь доступа к синхронизирующему источнику, такому как Глобальная Система Позиционирования (GPS).

В одном аспекте для повышения пропускной способности системы, зона 302a, 302b или 302c обслуживания, связанная с соответствующей базовой станцией 310a-310c, может разделяться на несколько меньших областей (например, области 304a, 304b и 304c). Каждая из меньших областей 304a, 304b и 304c может обслуживаться соответствующей базовой приемопередающей подсистемой (BTS, не показана). Как используется в данном документе и вообще в данной области техники, термин "сектор" может относиться к BTS и/или к ее зоне обслуживания в зависимости от контекста, в котором термин используется. В одном из примеров, секторы 304a, 304b, 304c в соте 302a, 302b, 302c могут образовываться группами антенн (не показаны) на базовой станции 310, при этом каждая группа антенн отвечает за связь с терминалами 320 на участке соты 302a, 302b или 302c. Например, базовая станция 310, обслуживающая соту 302a, может иметь первую антенную группу, соответствующую сектору 304a, вторую антенную группу, соответствующую сектору 304b, и третью антенную группу, соответствующую сектору 304c. Следует, однако, отметить, что разнообразные аспекты, раскрываемые в данном документе, могут использоваться в системе с разделенными на секторы и/или неразделенными на секторы сотами. Дополнительно, нужно понимать, что все подходящие сети беспроводной связи, с любым количеством разделенных на секторы и/или неразделенных на секторы сот, предполагают попадание в пределы объема прилагаемой к данному документу формулы изобретения. Для простоты, термин "базовая станция", как используется в данном документе, может относиться как к станции, которая обслуживает сектор, так и к станции, которая обслуживает соту. Следует отметить, что, как используется в данном документе, в случае непересекающихся каналов сектор нисходящей линии связи является соседним сектором. Хотя последующее описание в целом относится к системе, в которой для простоты каждый терминал устанавливает связь с одной обслуживающей точкой доступа, нужно понимать, что терминалы могут устанавливать связь с любым числом обслуживающих точек доступа.

На фиг.4 продемонстрирована система беспроводной связи с множественным доступом согласно одному аспекту. Точка 400 доступа (ТД) включает в себя несколько антенных групп, при этом одна включает в себя 404 и 406, другая включает в себя 408 и 410, и дополнительная включает в себя 412 и 414. На фиг.4 для каждой антенной группы показано только две антенны, однако для каждой антенной группы может задействоваться больше или меньше антенн. ТД 416 поддерживает связь с антеннами 412 и 414, причем антенны 412 и 414 передают информацию на терминал 416 доступа по прямой линии 420 связи и принимают информацию от терминала 416 доступа по обратной линии 418 связи. ТД 422 поддерживает связь с антеннами 406 и 408, причем антенны 406 и 408 передают информацию на терминал 422 доступа по прямой линии 426 связи и принимают информацию от терминала 422 доступа по обратной линии 424 связи. В системе дуплексной передачи с частотным разделением (FDD) каналы 418, 420, 424 и 426 связи могут использовать различные частоты для передачи информации. Например, прямая линия 420 связи может использовать частоту, отличную от частоты, используемой обратной линией 418 связи.

Каждая группа антенн и/или область, для установления связи в которой они предназначены, часто упоминается как сектор точки доступа. В этом аспекте, каждая антенная группа предназначена для установления связи с терминалами доступа в секторе из областей, покрываемых точкой 400 доступа.

При передаче информации по прямым линиям 420 и 426 связи передающие антенны точки 400 доступа задействуют формирование диаграммы направленности, чтобы улучшить отношение сигнал-шум прямых линий связи для разных терминалов 416 и 422 доступа. Кроме того, точка доступа, использующая формирование диаграммы направленности для осуществления передачи на терминалы доступа, произвольно рассредоточенные по ее зоне покрытия, создает меньшие помехи для терминалов доступа в соседних ячейках, чем точка доступа, осуществляющая передачу через единственную антенну на все свои терминалы доступа.

Точка доступа может быть стационарной станцией, использующейся для связи с терминалами, и может также упоминаться как точка доступа, Узел B или с использованием какой-либо другой терминологии. Терминал доступа может также именоваться терминалом доступа, пользовательским оборудованием (ПО), устройством беспроводной связи, терминалом, терминалом доступа, или с использованием какой-либо другой терминологии.

Фиг.5 показывает структурную схему конструкции системы 500 связи между базовой станцией 502 и терминалом 504, которые могут быть одной из базовых станций и одним из терминалов, изображенных на фиг.1. Базовая станция 502 может быть оборудована передающими антеннами 534a-534t, а терминал 504 может быть оборудован приемными антеннами 552a-552r, где, в общем случае, T ≥ 1 и R ≥ 1.

На базовой станции 502 устройство 520 обработки передачи может принимать данные трафика от источника 512 данных и сообщения от контроллера/процессора 540. Процессор 520 передачи может обрабатывать (например, кодировать, перемежать, а также модулировать) данные трафика и сообщения и предоставлять символы данных и управляющие символы соответственно. Процессор 520 передачи также может генерировать пилотные символы и символы данных для преамбулы низкого многократного использования, а также пилотные символы для других пилот-сигналов и/или опорных сигналов. MIMO процессор 530 передачи (ТХ) может выполнять пространственную обработку (например, предварительное кодирование) на символах данных, управляющих символах и/или пилотных символах, при необходимости, и может предоставлять T выходных потоков символов на T модуляторов 532a-532t. Каждый модулятор 532 может обрабатывать соответствующий выходной поток символов (например, для OFDM, SC-FDM и т.д.) для получения выходного потока отсчетов. Каждый модулятор 532 может дополнительно обрабатывать (например, преобразовывать в аналоговую форму, усиливать, фильтровать, а также проводить повышающее преобразование) выходной поток отсчетов для получения нисходящего сигнала. T нисходящих сигналов от модуляторов 532a-532t могут передаваться через T антенн 534a-534t соответственно.

На терминале 504 антенны 552a-552r могут принимать нисходящие сигналы от базовой станции 502 и могут предоставлять принятые сигналы на демодуляторы 554a-554r соответственно. Каждый демодулятор 554 может осуществлять предварительную обработку (например, фильтровать, усиливать, проводить понижающее преобразование, а также преобразовывать в цифровую форму) соответствующий принятый сигнал для получения входных отсчетов. Каждый демодулятор 554 может дополнительно обрабатывать входные отсчеты (например, для OFDM, SC-FDM и т.д.) для получения принятых символов. MIMO детектор 556 может получать принятые символы от всех R демодуляторов 554a-554r, выполнять MIMO-детектирование на принятых символах, при необходимости, и предоставлять детектированные символы. Процессор 558 приема может обрабатывать (например, демодулировать, осуществлять обратное перемежение, а также декодировать) детектированные символы, предоставлять декодированные данные трафика для терминала 504 на приемник 560 данных и предоставлять декодированные сообщения на контроллер/процессор 580. Процессор 584 преамбулы низкого многократного использования (LRP) может детектировать преамбулы низкого многократного использования от базовых станций и предоставлять информацию по обнаруженным базовым станциям или сотам на контроллер/процессор 580.

В восходящей линии связи на терминале 504 процессор 564 передачи может принимать и обрабатывать данные трафика от источника 562 данных и сообщения от контроллера/процессора 580. Символы от процессора 564 передачи могут при необходимости предварительно кодироваться MIMO процессором 568 передачи, дополнительно обрабатываться модуляторами 554a-554r и передаваться на базовую станцию 502. На базовой станции 502 восходящие сигналы от терминала 504 могут приниматься антеннами 534, обрабатываться демодуляторами 532, при необходимости детектироваться MIMO детектором 536 и дополнительно обрабатываться процессором 538 данных приема, чтобы получить декодированные пакеты и сообщения, переданные терминалом 504, для предоставления на приемник 539 данных.

Контроллеры/процессоры 540 и 580 могут направлять работу базовой станции 502 и терминала 504 соответственно. Процессор 540 и/или другие процессоры и модули на базовой станции 502 могут выполнять или управлять процессами для способов, описываемых в данном документе. Процессор 584 и/или другие процессоры и модули в терминале 504 могут выполнять или управлять процессами для способов, описываемых в данном документе. Запоминающие устройства 542 и 582 могут хранить данные и программные коды для базовой станции 502 и терминала 504 соответственно. Планировщик 544 может планировать терминалы для передачи данных по нисходящей и/или восходящей линии связи и может обеспечивать распределения ресурсов для запланированных терминалов.

Фиг.6 является структурной схемой приемника 600, применяющего две приемные антенны 602a, 602b, в соответствии с одним аспектом. Хотя для упрощения изображены две антенны, понятно, что эта технология может быть расширена до поддержки более двух антенн. РЧ-приемники 604a, 604b осуществляют усиление и полосовую фильтрацию относительно несущей частоты f _RF, принятой антеннами 602a, 602b. Соответствующий смеситель 606a, 606b использует гетеродинный сигнал f _LO, установленный на несущую частоту f _RF, для преобразования с понижением частоты до основного диапазона. Гармоники каждой антенной ветви 608a, 608b удаляются соответствующим фильтром нижних частот (ФНЧ) 610a, 610b для формирования сигналов s _i(t) с ограниченной полосой частот (i = 1, 2, … M) при Fs ≥ 2B, где B является шириной полосы частот сигнала, а M представляет собой количество антенн 602a, 602b. Соответствующая схема 612a, 612b выборки и хранения (S&H) формирует S ₁ (kT _s ), S ₂ (kT _s ) для расширения на 614a, 614b ортогональными кодовыми сигналами C ₁ (i), C ₂ (i) из ширины полосы пропускания M∗B (M = 2 для 2-антенной конфигурации), формирующего дискретные аналоговые сигналы S ₁ (iT _C ), S ₂ (iT _C ), которые суммируются вместе на 616. Коэффициент расширения обозначается как .

Этот комбинированный сигнал подвергается фильтрации нижних частот (ФНЧ) в 618 и преобразуется в цифровой формат одним АЦП 620. Обратная связь замкнутого контура от выхода 622 АЦП 620 через автоматическую регулировку усиления (АРУ) 624 подстраивает усилитель 626 на входе АЦП 620 для получения максимальной разрешающей способности АЦП 620.

Оцифрованный сигнал на 622 подается на группу корреляторов 628a, 628b (M = 2 для двух (2) антенн), которые выполняют операцию сжатия, устанавливая соотношение в цифровой форме с теми же кодами C ₁ (i), C ₂ (i), которые заданы для использования в операции расширения, изображенными соответственно на 630a, 630b. Полученные в результате оцифровки сигналы основного диапазона складываются в цифровой форме соответственно на 632a, 632b, чтобы определить изначально переданную информацию в цифровой форме S ₁ (k), S ₂ (k), используя методы, хорошо известные в данной области техники. Эта схема упоминается как мультиплексирование с кодовым разделением в основном диапазоне (ВВ-CDM), поскольку мультиплексирование происходит в основном диапазоне.

На фиг.7 операции схемы 700 расширения и сжатия дополнительно выделяются в конфигурации с двумя (2) антеннами для нулевой промежуточной частоты (НПЧ). Осуществляется выборка сигналов s ₁(t) 702a и s ₂(t) 702b от антенн 1 и 2 704a, 704b соответственно, что изображается соответственно 706a, 706b, с частотой выборки fs = 1/Ts = 2B при помощи устройств S&H (не показаны). Полученные в результате прямоугольные колебания 706a, 706b каждой ветви умножаются на связанный с ними код расширения C₁, C₂ для генерирования сигналов s ₁(nT _C), s ₂(nT _C) расширения. Для случая двух (2) антенн 704a, 704b, Ts/Tc = 2, в общем случае Ts/Tc = М для М антенн. Расширенные сигналы s ₁(nT _C), s ₂(nT _C) антенн 1 и 2 704a, 704b соответственно складываются на 708 и оцифровываются при помощи одного АЦП 710. Выход АЦП 710 состоит из номинальных дискретных значений с наложенным шумом квантования, что изображено в 712. Квантованный сигнал 712 подается на группу цифровых корреляторов 714a, 714b, которые выполняют операцию сжатия, используя цифровую копию кодовых последовательностей c ₁(n), c ₂(n), используемых для сжатия. Принимая во внимание ортогональность кодовых последовательностей, информация, имеющая отношение к каждому сигналу, может быть полностью восстановлена. Дополнительно, мощность шума квантования может быть сокращена на коэффициент М во время операции сжатия при допущении, что ошибки квантования, наблюдаемые на отсчетах, являются некоррелированными.

На фиг.8, в другом аспекте, мультиплексирование с кодовым разделением также может применяться к нескольким точкам в цепи приема, а не при нулевой промежуточной частоте (основной диапазон). Для этого схема 800 расширения и сжатия, использующая S&H-устройства 802a, 802b, применяется на ПЧ сразу после смесительного каскада 804a, 804b. Таким образом, можно получить даже еще большие преимущества. Фактически, различные сигналы теперь могут также совместно использовать аналоговые фильтры ПЧ и ОД, и усилительные каскады со своей шириной полосы пропускания могут подстраиваться в зависимости от коэффициента расширения. Этот аспект упоминается как ПЧ-мультиплексирование.

В этом случае S&H-схема переключается с основного диапазона на промежуточную частоту и операция расширения, изображенная соответственно в 806a, 806b, соответствующим образом корректируется. В частности, две или более антенны 808a, 808b принимают сигналы пакетной передачи данных, отфильтрованные на соответствующих РЧ входных каскадах 810a, 810b, на несущей частоте. Благодаря сложению сигналов нескольких антенн на ПЧ, что изображено в 812, можно совместно использовать одну цепь 814 преобразования с понижением частоты с ПЧ в основной диапазон ширины полосы BW = 2∗B (в общем случае BW = M∗B), что приводит к экономии как аналоговых фильтров, аналоговых усилителей/ослабителей, так и ц