Передача пилот-сигнала и данных в системе mimo, применяя субполосное мультиплексирование

Передача пилот-сигнала и данных в системе mimo, применяя субполосное мультиплексирование

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Истребование приоритета под 35 U.S.C §119

Данная заявка на патент испрашивает приоритет предварительной заявки No 60/691701 «PILOT AND DATA TRANSMISSION IN A QUASI-ORTHOGONAL SINGLE-CARRIER FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM», поданной 16 июня 2005, предварительной заявки No 60/702033 "PILOT AND DATA TRANSMISSION IN A QUASI-ORTHOGONAL SINGLE-CARRIER FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM" поданной 22 июля 2005 и предварительной заявки No 60/710366, «PILOT AND DATA TRANSMISSION IN A QUASI-ORTHOGONAL SINGLE-CARRIER FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM», поданной 22 августа 2005, переданных настоящему правопреемнику, и настоящим явно включены сюда по ссылке.

Область техники

Данное раскрытие имеет отношение, в общем случае, к коммуникациям, и, более определенно, к передаче контрольного сигнала и данных в беспроводной коммуникационной системе.

Предшествующий уровень техники

Система множественного доступа может одновременно обмениваться с множеством терминалов по прямой и обратной линиям связи. Прямая линия связи (или передача информации по нисходящей линии связи) относится к коммуникационной связи с базовых станций к терминалам, и обратная линия связи (или восходящая линия связи) относится к коммуникационной связи от терминалов до базовых станций. Множество терминалов могут одновременно передавать данные по обратной линии связи и/или получать данные по прямой линии связи. Это часто достигается с помощью мультиплексирования множества передач данных по каждой линии связи, ортогональным друг к другу по времени, частоте и/или кодовой области. Полная ортогональность среди множества передач данных типично не достигается в большинстве случаев из-за различных факторов, типа условий канала, несовершенств получателя, и так далее. Однако ортогональное мультиплексирование гарантирует, что передача данных для каждого терминала минимально взаимодействует с передачами данных для других терминалов.

Число терминалов, которые могут обмениваться с системой множественного доступа в любой данный момент, типично ограничивается числом каналов трафика, доступных для передачи данных, которая в свою очередь ограничена доступными системными ресурсами. Например, число каналов трафика может быть определено числом доступных последовательностей ортогональных кодов в системе с множественным доступом с кодовым разделением каналов (CDMA), число доступных частотных субдиапазонов в системе множественного доступа с частотным мультиплексированием (FDMA), число доступных слотов времени в системе множественного доступа с режимом разделения времени (TDMA), и так далее. Во многих случаях, желательно позволить большему количеству терминалов одновременно связываться с системой, чтобы улучшить емкость системы.

Поэтому есть потребность в данной области техники для способов поддержки одновременной передачи для большего количества терминалов в системе множественного доступа.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Передача контрольного (пилот-) сигнала, оценка канала и способы пространственной обработки, которые поддерживают одновременные передачи для терминалов в системе множественного доступа с разделением единственной несущей частоты (SC-FDMA), описаны ниже. Система SC-FDMA может использовать (1) FDMA с чередованием (IFDMA), чтобы передать данные и контрольный сигнал в поддиапазонах, которые выделены в частотном диапазоне или полосы частот системы, (2) ограниченный FDMA (LFDMA), чтобы передать данные и контрольный сигнал по группе смежных субдиапазонов, или (3) расширенный FDMA (EFDMA), чтобы передать данные и контрольный сигнал на множество групп смежных судиапазонов. IFDMA также называют распределенным FDMA, и LFDMA также называют узкополосным FDMA, классическим FDMA, и FDMA.

Для передачи контрольного (пилот-) сигнала множество передатчиков могут передать свои контрольные сигналы, используя мультиплексирование с временным разделением (TDM), мультиплексирование с кодовым разделением (CDM), мультиплексирование с чередованием частоты (IFDM) или ограниченное частотное мультиплексирование (LFDM), как описано ниже. Контрольные сигналы от этих передатчиков являются ортогональными друг к другу, что позволяет получателю получать более высококачественную оценку канала для каждого передатчика.

Для оценки канала приемник выполняет комплементарное демультиплексирование для контрольных сигналов, посланных передатчиками с TDM, CDM, IFDM или LFDM. Приемник может получить оценку канала для каждого передатчика, используя, например, способ минимальной среднеквадратичной ошибки (MMSE), способ наименьших квадратов (LS) или некоторый другой способ оценки канала. Приемник может также выполнить фильтрацию, ограничение по порогу, усечение, и/или выбор подключения, чтобы получить улучшенную оценку канала.

Приемник также выполняет пространственную обработку для передач данных, полученных от передатчиков для одного и того же частотно-временного блока. Приемник может получить матрицы пространственного фильтра, основанные на оценках канала для передатчиков и используя, например, способы обращения в нуль (ZF), способы MMSE или способы комбинирования максимального соотношения (MRC).

Различные аспекты и варианты воплощения изобретения описаны более подробно ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Признаки и сущность данного изобретения станут более очевидными из подробного описания, сформулированного ниже, когда оно рассматривается вместе с чертежами, в которых подобные символы ссылок идентифицируют подобное по всему описанию.

Фиг.1 показывает систему Q-FDMA с множеством передатчиков и приемником.

Фиг.2A показывает примерную структуру субдиапазона для IFDMA.

Фиг.2B показывает примерную структуру субдиапазона для LFDMA.

Фиг.2C показывает примерную структуру субдиапазона для EFDMA.

Фиг.3А показывает генерацию символа IFDMA, LFDMA или EFDMA.

Фиг.3B показывает генерацию символа IFDMA.

Фиг.4 показывает схему с прыгающей частотой.

Фиг.5 показывает схему контрольного сигнала TDM.

Фиг.6 показывает схему контрольного сигнала CDM.

Фиг.7 показывает схемы распределенных/локализованных контрольных сигналов.

Фиг.8A показывает распределенные контрольные сигналы для двух передатчиков с IFDMA.

Фиг.8B показывает распределенные контрольные сигналы для двух передатчиков с LFDMA.

Фиг.9A показывает локализованные контрольные сигналы для двух передатчиков с IFDMA.

Фиг.9B показывает локализованные контрольные сигналы для двух передатчиков с LFDMA.

Фиг.10 показывает передачу с различными продолжительностями данных и символа контрольного сигнала.

Фиг.11 показывает процесс передачи контрольного сигнала и данных в системе Q-FDMA.

Фиг.12 показывает процесс для того, чтобы выполнить оценку канала.

Фиг.13 показывает передачу H-ARQ.

Фиг.14 показывает передачу H-ARQ для двух передатчиков.

Фиг.15 показывает блок-схему передатчика.

Фиг.16 показывает блок-схему приемника.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Слово "примерное" используется здесь, чтобы означать "служить примером, случаем или иллюстрацией". Любой вариант воплощения или конструкция, описанные здесь как "примерные", не должны обязательно быть рассмотрены как предпочтительный или выгодный перед другими вариантами воплощения или конструкциями.

Передача контрольного сигнала, оценка канала и способы пространственной обработки, описанные здесь, могут использоваться для различных систем коммуникаций. Например, эти способы могут использоваться для системы SC-FDMA, которая использует IFDMA, LFDMA или EFDMA, системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA), которая использует ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM), других систем FDMA, других основанных на OFDM систем, и так далее. Символы модуляции посылают во временной области с IFDMA, LFDMA и EFDMA и в частотной области с OFDM. Вообще, способы могут использоваться для системы, которая использует одну или более схем мультиплексирования сигналов прямой и обратной линий связи. Например, система может использовать (1) SC-FDMA (например, IFDMA, LFDMA или EFDMA) для прямой и обратной линии связи, (2) одну версию SC-FDMA (например, IIFDMA) для одной линии связи и другую версию SC-FDMA (например, IFDMA) для другой линии связи, (3) MC-FDMA для прямой и обратной линии связи, (4) SC-FDMA для одной линии связи (например, обратная линия связи) и MC-FDMA (например, OFDMA) для другой линии связи (например, прямая линия связи), или (5) некоторую другую комбинацию схем мультиплексирования. SC-FDMA, OFDMA, некоторая другая схема мультиплексирования, или их комбинации могут использоваться для каждой линии связи, чтобы достигнуть желательной производительности. Например, SC-FDMA и OFDMA могут использоваться для данной линии связи с SC-FDMA, используемым для некоторых субдиапазонов, и OFDMA, используемого на других субдиапазонах. Может быть желательно использовать SC-FDMA на обратной линии связи, чтобы достигнуть низкую PAPR и ослабить требования к мощности усилителя для терминалов. Может быть желательно использовать OFDMA на прямой линии связи, чтобы потенциально достигнуть более высокой емкости системы.

Способы, описанные здесь, могут использоваться для передачи информации по нисходящей или восходящей линии связи. Способы могут также использоваться для (1) ортогональной системы множественного доступа, в которой все пользователи в пределах данной соты или сектора являются ортогональными по времени, частоте и/или коду, и (2) квазиортогональной системы множественного доступа, в которой множество пользователей в пределах одной и той же соты или сектора могут передавать одновременно на той же самой частоте в одно и то же время. Для ясности большая часть описанного ниже предназначена для квазиортогональной системы SC-FDMA, которую также называют системой Q-FDMA. Система Q-FDMA поддерживает множественный доступ по нисходящей линии связи с пространственным разделением (SDMA), который использует множество антенн, расположенных в различных точках, чтобы поддержать одновременные передачи для множества пользователей.

Фиг.1 показывает систему Q-FDMA 100 с множеством (M) передатчиков 110a-110m и приемником 150. Для простоты, каждый передатчик 110 оборудован единственной антенной 134, и приемник 150 оборудован множеством (R) антенн 152a-152r. Для прямой линии связи, каждый передатчик 110 может быть частью базовой станции, и приемник 150 может быть частью терминала. Для обратной линии связи, каждый передатчик 110 может быть частью терминала, и получатель 150 может быть частью базовой станции. Базовая станция является, в общем случае, стационар-станцией и может также назваться базовой системой приемопередатчика (BTS), точкой доступа, или некоторым другим термином. Терминал может быть стационар- или мобильным телефоном и может быть беспроводным устройством, сотовым телефоном, личным цифровым помощником (PDA), беспроводной модемной платой, и так далее.

В каждом передатчике 110 процессор 120 передачи (TX) данных и контрольного сигнала кодирует, перемежает и преобразует данные трафика и генерирует символы данных, которые являются символами модуляции для данных трафика. Символ модуляции является комплексным значением для точки в совокупности сигнала, например, для М-PSK или М-QAM. Процессор 120 также генерирует символы контрольного (пилот-) сигнала, которые являются символами модуляции для контрольного сигнала. Модулятор 130 SC-FDMA мультиплексирует символы данных и символы контрольного сигнала, выполняет модуляцию SC-FDMA (например, для IFDMA, LFDMA, или EFDMA) и генерирует символы SC-FDMA. Символ SC-FDMA может быть символом IFDMA, символом LFDMA или символом EFDMA. Символ данных SC-FDMA является символом SC-FDMA для данных трафика, и символ контрольного сигнала SC-FDMA является символом SC-FDMA для контрольного сигнала. Модуль 132 передатчика (TMTR) обрабатывает (например, преобразовывает в аналоговый, усиливает, фильтрует и преобразует частоту) символы SC-FDMA и генерирует модулированный сигнал радиочастоты (RF), который передают через антенну 134.

В приемнике 150 R антенн 152a-152r принимают модулированные сигналы RF от передатчиков 110a-110m, и каждая антенна передает полученный сигнал к связанному модулю 154 приемника (RCVR). Каждый модуль 154 приемника обрабатывает (например, фильтрует, усиливает, выполняет обратное преобразование частоты и оцифровывает) свой полученный сигнал и обеспечивает входные выборки к процессору 160 пространственного приема (RX). Процессор 160 пространственного приема оценивает ответ канала между каждым передатчиком 110 и R антеннами, основываясь на контрольном сигнале, полученном от этого передатчика. Процессор 160 пространственного приема также выполняет пространственную обработку приема для каждого субдиапазона, используемого множеством передатчиков, чтобы выделить символы данных, посланные этими передатчиками. Процессор 160 пространственного приема дополнительно демультиплексирует символы SC-FDMA, полученные для каждого передатчика. Демодулятор 170 SC-FDMA (Demod) выполняет демодуляцию SC-FDMA для обнаруженных символов SC-FDMA для каждого передатчика и обеспечивает оценки символа данных для этого передатчика. Процессор 172 принятых (RX) данных делает обратное отображение, обращенное перемежение, и декодирует оценки символа данных для каждого передатчика, и обеспечивает декодированные данные для этого передатчика. Вообще, обработка приемником 150 является комплементарной к обработке передатчиками 110a-110m.

Контроллеры 140a-140m и контроллер 180 управляют работой различных процессоров в передатчиках 110a-110m и приемнике 150 соответственно. Блоки памяти 142a-142m и память 182 сохраняют коды программы и данные для передатчиков 110a-110m и приемника 150 соответственно.

Система 100 может использовать TFDMA, LFDMA или EFDMA для передачи. Структуры субдиапазона и генерация символа для IFDMA, LFDMA и EFDMA описаны ниже.

Фиг.2A показывает примерную структуру 200 субдиапазона для IFDMA. Полная полоса частот системы BW MHz разделена на множество (K) ортогональных субдиапазонов, которым дают индексы 1-K, где K может быть любым целочисленным значением. Например, K может быть равно степени двойки (например, 64, 128, 256, 512, 1024, и так далее), что может упростить преобразование между частотной и временной областями. Интервалом между смежными субдиапазонами является BW/K MHz. Для простоты, следующее описание предполагает, что все K полных субдиапазонов пригодны для использования для передачи. Для структуры 200 субдиапазонов, K субдиапазонов размещены в S непересекающихся, или ненакладывающихся, (интервалах).

S интервалов являются непересекающимися в том, что каждый из K субдиапазонов принадлежит только одному интервалу. В варианте воплощения, интервал содержит N субдиапазонов, которые равномерно распределены по К общим субдиапазонам, и последовательные субдиапазоны в интервале разделены S субдиапазонами, где K=S*N. Для этого варианта воплощения, интервал u содержит u субдиапазонов, S+w, 2S+u..., (N-1)-S + u, где u {1,..S}. Индекс u является индексом интервала, а также смещением субдиапазона, которое указывает первый субдиапазон в интервале. Вообще, структура субдиапазона может включать в себя любое число интервалов, причем каждый интервал может содержать любое число субдиапазонов, и интервал может содержать одинаковые или различные числа субдиапазонов. Кроме того, N может или не может быть целочисленным делителем для K, и N субдиапазонов могут или не могут быть равномерно распределены в К полных субдиапазонах.

Фиг.2B показывает примерную структуру 210 субдиапазонов для LFDMA. Для структуры 210 субдиапазонов, К полных субдиапазонов размещены в S ненакладывающихся группах. В варианте воплощения, каждая группа содержит N субдиапазонов, которые являются смежными друг с другом, и группа v содержит субдиапазоны от (v-1)·N+1 до v·N, где v - индекс группы и v ∈{1..., S}. N и S для структуры 210 субдиапазонов могут быть одинаковыми или отличными от N и S для структуры 200 субдиапазонов. Вообще, структура субдиапазонов может включать в себя любое число групп, каждая группа может содержать любое число субдиапазонов, и группы могут содержать те же самые или различные числа субдиапазонов.

Фиг.2C показывает примерную структуру 220 субдиапазонов для EFDMA. Для структуры 220 субдиапазонов, K полных субдиапазонов размещены в S ненакладывающихся наборов, с каждым набором, содержащим G групп субдиапазонов. В варианте воплощения, K полных субдиапазонов распределены по S наборам следующим образом. K полных субдиапазонов сначала разделены на множество частотных диапазонов, где каждый частотный диапазон содержит K'=K/G последовательных субдиапазонов. Каждый частотный диапазон далее разделен на S групп, каждая группа содержит V последовательных субдиапазонов. Для каждого частотного диапазона, первые V субдиапазонов распределены в набор 1, следующие V субдиапазонов распределены в набор 2, и так далее, и последние V субдиапазонов распределены в набор S. Набор s, для s=1..., S содержит субдиапазоны, имеющие индексы k, которые удовлетворяют следующему: (s-1)·V≤k по модулю (K/G)<s·V. Каждый набор содержит G групп из V последовательных субдиапазонов, или в общей сложности N=G·V субдиапазонов. Вообще, структура субдиапазона может включать в себя любое число наборов, каждый набор может содержать любое число групп и любое число субдиапазонов, и наборы могут содержать одинаковое или различное количество субдиапазонов. Для каждого набора группы могут содержать одинаковые или различные числа субдиапазонов и могут быть распределены однородно или неоднородно по полосе частот системы.

Система SC-FDMA может также использовать комбинацию TFDMA, LFDMA, и/или EFDMA. В варианте воплощения, множество интервалов (чередований) может быть сформировано для каждой группы субдиапазонов, и каждый интервал может быть распределен одному или более пользователям для передачи. Например, два интервала могут быть сформированы для каждой группы субдиапазонов, первый интервал может содержать субдиапазоны с четно пронумерованными индексами, и второй интервал может содержать субдиапазоны с индексами с нечетным номером. В другом варианте воплощения, множество групп субдиапазонов могут быть сформированы для каждого интервала, и каждая группа субдиапазонов может быть распределена одному или более пользователям для передачи. Например, две группы субдиапазонов могут быть сформированы для каждого интервала, первая группа субдиапазонов может содержать более низкие субдиапазоны в интервале, и вторая группа субдиапазонов может содержать более высокие субдиапазоны в интервале. IFDMA, LFDMA, EFDMA, и их комбинации можно рассматривать как различные версии SC-FDMA. Для каждой версии SC-FDMA, множество пользователей могут передать ортогональные контрольные (пилот-) сигналы на заданном наборе субдиапазонов (например, интервале или группе субдиапазонов), деля набор субдиапазонов на множество поднаборов и назначая каждому пользователю соответствующий поднабор для передачи контрольного сигнала.

Фиг.3А показывает генерацию символа IFDMA для одного интервала, символа LFDMA для одной группы субдиапазонов, или символа EFDMA для одного набора субдиапазонов. Исходная последовательность N символов модуляции, которые должны быть переданы в одном периоде символов на интервале, группе субдиапазонов, или наборе субдиапазонов, обозначена как {d1, d2, d3..., dN} (блок 310). Исходная последовательность преобразуется в частотную область N-точечным дискретным преобразованием Фурье (DFT), чтобы получить последовательность N значений частотной области (блок 312). N значений частотной области отображаются на N субдиапазонов, используемых для передачи, и K-N нулевых значений отображаются на оставшиеся K-N субдиапазонов, чтобы генерировать последовательность из K значений (блок 314). N субдиапазонов, используемых для передачи, находятся в одной группе смежных субдиапазонов для LFDMA (как показано на Фиг.3А), находятся в одном интервале с субдиапазонами, распределенными по К полным субдиапазонам для TFDMA (не показано на Фиг.3А), и находятся в одном наборе из множества групп субдиапазонов для EFDMA (также не показано на Фиг.3А). Последовательность из К значений затем преобразуют во временную область K-точечным обратным дискретным преобразованием Фурье (IDFT), чтобы получить последовательность из К выходных выборок временной области (блок 316).

Последние С выходных образцов последовательности скопированы к началу последовательности, чтобы сформировать символ IFDMA, LFDMA, или EFDMA, который содержит K+C выходных образцов (блок 318). C скопированных выборок часто называют циклическим префиксом или защитным интервалом, и C является длиной циклического префикса. Циклический префикс используется, чтобы бороться с межсимвольной помехой (ISI), вызванной постепенным частотно-селективным замиранием, которое является частотной характеристикой, которая изменяется по полосе частот системы.

Фиг.3B показывает генерацию символа IFDMA для одного интервала для случая, в котором N является целочисленным делителем K, и N субдиапазонов равномерно распределены по К полным субдиапазонам. Исходная последовательность N символов модуляции, которые будут переданы в один период символа по N субдиапазонам в интервале u обозначена как {d₁, d₂, d₃..., d_N} (блок 350). Исходная последовательность копируется S раз для того, чтобы получить расширенную последовательность из К символов модуляции (блок 352). N Символов модуляции посылают во временной области и все вместе занимают N субдиапазонов в частотной области. S копий исходной последовательности приводят к N занятым субдиапазонам, разделенным S субдиапазонами, с S-1 субдиапазонами нулевой мощности, отделяющими смежные занятые субдиапазоны. Расширенная последовательность имеет подобный гребенке спектр частоты, который занимает интервал 1 на Фиг.2A.

Расширенную последовательность умножают на пилообразный сигнал фазы для того, чтобы получить частотно-преобразованную последовательность К выходных выборок (блок 354). Каждая выходная выборка в частотно-преобразованной последовательности может быть сгенерирована следующим образом:

где d_n - n-й символ модуляции в расширенной последовательности, X_n - n-я выходная выборка в частотно-преобразованной последовательности, и u - индекс первого субдиапазона в интервале. Перемножение с пилообразным сигналом e^{-j2π(n-1)·(u-1)/K} фазы во временной области преобразует подобный гребенке спектр частоты для расширенной последовательности в частоту так, чтобы частотно-преобразованная последовательность заняла интервал u в частотной области. Последние С выходных выборок частотно-преобразованной последовательности копируют в начало частотно-преобразованной последовательности для того, чтобы сформировать символ IFDMA, который содержит K+C образцы выходных выборок (блок 356).

Символ IFDMA является периодическим во временной области (за исключением пилообразного сигнала фазы) и следовательно занимает N одинаково разделенных субдиапазонов, начинающихся с субдиапазона u. S TFDMA символов могут быть сгенерированы с S различными смещениями субдиапазона. Эти S TFDMA символов должны занять различные интервалы и, следовательно, быть ортогональным друг к другу.

Обработка, которая показана на Фиг.3А, может использоваться для того, чтобы генерировать символы IFDMA, LFDMA и EFDMA для любых значений N и K. Обработка, которая показана на Фиг.3B, может использоваться для того, чтобы генерировать символы IFDMA для случая, в котором N является целочисленным делителем K и N субдиапазонов равномерно распределены по К полным субдиапазонам. Генерация символа TFDMA на Фиг.3B не требует дискретного преобразования Фурье или TDFT и может, таким образом, быть предпочтительной. Фиг.3А может использоваться для того, чтобы генерировать символы TFDMA, если N не является целочисленным делителем K или если N субдиапазонов равномерно не распределены по К субдиапазонам. Символы TFDMA, LFDMA и EFDMA могут также быть сгенерированы другими способами.

K+C выходных выборок символа SC-FDMA (который может быть символом TFDMA, LFDMA или EFDMA) передают K+C в периодах выборок, одна выходная выборка в каждом периоде выборок. Период символа SC-FDMA (или просто период символа) является длительностью одного символа SC-FDMA и равен K+C периодам выборок. Период выборки также называют периодом кадра.

Как это используется в общем случае здесь, набор субдиапазонов является набором субдиапазонов, которые могут быть интервалом для TFDMA, группой субдиапазонов для LFDMA или набором групп множества субдиапазонов для EFDMA. Для обратной линии связи, S пользователей могут одновременно передавать данные и контрольный сигнал в S наборах из субдиапазонов (например, S интервалов или S групп субдиапазонов) к базовой станции, без взаимной помехи друг с другом. Множество пользователей могут также совместно использовать заданный набор субдиапазонов, и базовая станция может использовать приемник пространственной обработки для того, чтобы выделить создающие помехи передачи на этом наборе субдиапазонов. Для прямой линии связи базовая станция может одновременно передавать данные и контрольный (пилот-) сигнал по S наборам субдиапазонов к S пользователям без помех.

Фиг.4 показывает схему 400 скачков по частоте (FH), которая может использоваться для прямой и/или обратной линии связи. Скачки по частоте могут обеспечить разнесение частоты и рандомизацию помех от других сот или секторов. При наличии скачков по частоте пользователю может быть назначен канал трафика, который связан с шаблоном скачка (переключения), который указывает, какой набор(ы) субдиапазонов, при их наличии, использовать в каждом временном слоте. Шаблон скачков также называют шаблоном или последовательностью FH, и слот времени также называют периодом скачка. Слот времени является временем, расходуемым на заданный набор субдиапазонов и типично охватывает множество периодов символа. Шаблон скачков может псевдослучайно выбирать различные наборы субдиапазонов в различных слотах времени. Частотное разнесение достигается посредством выделения всех или многих из S наборов субдиапазонов по некоторому количеству слотов времени.

В варианте воплощения один канальный набор определен для каждой линии связи. Каждый канальный набор содержит S каналов трафика, которые являются ортогональными друг к другу так, чтобы никакие два канала трафика не отображались на один и тот же набор субдиапазонов ни в каком заданном временном слоте. Это позволяет избежать внутрисотовой/внутрисекторной помехи среди пользователей, назначенных на каналы трафика в одно и том же канальном наборе. Каждый канал трафика отображается на конкретную последовательность частотно-временных блоков, на основании шаблона скачков для этого канала трафика. Частотно-временной блок является конкретным набором субдиапазонов в конкретном слоте времени. Для этого варианта воплощения S пользователям может быть назначены S каналов трафика и они должны быть ортогональным друг к другу. Множеству пользователей может также быть назначен один и тот же канал трафика, и эти накладывающиеся пользователи могут совместно использовать одну и ту последовательность частотно-временных блоков и оказывать помехи друг другом все время. В этом случае контрольные сигналы для накладывающихся пользователей могут быть мультиплексированы как описано ниже, и передачи данных для этих пользователей могут быть отделены, используя пространственную обработку для приемника, как также описано ниже.

В другом варианте воплощения множество канальных наборов могут быть определены для каждой линии связи. Каждый канальный набор содержит S ортогональных каналов трафика. S каналов трафика в каждом канальном наборе могут быть псевдослучайными относительно S каналов трафика в каждом из оставшихся наборов каналов. Это рандомизирует помеху среди пользователей, назначенных на каналы трафика в различных наборах каналов.

Фиг.4 показывает примерное отображение канала 1 трафика в каждом наборе каналов в последовательность частотно-временных блоков. Каналы 2-S трафика в каждом наборе каналов могут быть отображены в вертикально и циклически сдвинутые версии последовательности частотно-временных блоков для канала трафика 1. Например, канал трафика 2 в наборе каналов 1 может быть отображен в набор 2 субдиапазонов в слоте времени 1, набор 5 субдиапазонов в слоте времени 2, набор 1 субдиапазонов в слоте времени 3, и так далее.

Вообще, множество пользователей могут накладываться детерминированным способом (например, совместно используя один и тот же канал трафика), псевдослучайным способом (например, при использовании двух псевдослучайных каналов трафика), или комбинации обоих.

1. Передача контрольного сигнала

В квазиортогональном SC-FDMA множество передатчиков могут передавать на заданном частотно-временном блоке. Передачи данных от этих передатчиков могут оказывать помехи друг другу и могут быть разделены, используя пространственную обработку для приемника, даже если эти передачи данных не ортогональны друг к другу. Передачи контрольного сигнала от этих передатчиков могут быть сделаны ортогональными, используя TDMA, CDM, TFDM, LFDM, или некоторые другие схемы мультиплексирования. Ортогональные контрольные (пилот-) сигналы улучшают оценку канала, которая может в свою очередь улучшить эффективность передачи данных, так как используются оценки канала для того, чтобы восстановить передачи данных. Вообще, любое число передатчиков (например, 2, 3, 4, и так далее) могут совместно использовать заданный частотно-временной блок. Для простоты следующее описание предполагает, что Q=2, и передачи контрольного сигнала от двух передатчиков являются мультиплексированными на одном и том же частотно-временном блоке. Также, для простоты, ниже описаны контрольные сигналы только для TFDMA и LFDMA.

Фиг.5 показывает схему контрольного сигнала TDMA. Передатчики 1 и 2 передают данные и контрольный сигнал на одном и том же частотно-временном блоке, который составлен из одного набора из N субдиапазонов в одном слоте времени T периодов символов, где T>1. Для примера, который показан на Фиг.5, передатчик 1 передает данные в периоды 1 - t-1 символов, затем контрольный сигнал в период t символов, и затем данные в периоды t+2 - T символов. Передатчик 1 не передает данные или контрольный сигнал в период t+1 символов. Передатчик 2 передает данные в периоды 1 - t-1 символов, затем контрольный сигнал в период t+1 символов, и затем данные в периоды t+2 - T символов. Передатчик 2 не передает данные или контрольный сигнал в период t символов. Передачи данных от передатчиков 1 и 2 оказывают помехи друг на друга. Передачи контрольного сигнала от передатчиков 1 и 2 не оказывают помехи друг на друга, и, следовательно, улучшенная оценка канала может быть получена для каждого передатчика. Каждый передатчик может передать (1) символ данных SC-FDMA в каждый период символов, определяемый для передачи данных, и (2) символ контрольного сигнала SC-FDMA в каждый период символов, определяемый для передачи контрольного сигнала. Символ пилот-сигнала TFDMA может быть сгенерирован, как показано на Фиг.3А или 3B, основываясь на последовательности N символов пилот-сигнала. Символ пилот-сигнала LFDMA может быть сгенерирован, как показано на Фиг.3А, основываясь на последовательности N символов пилот-сигнала.

Фиг.6 показывает схему контрольного сигнала CDM. Для примера, который показан на Фиг.6, каждый передатчик передает данные в периоды 1 - t-1 символов, затем контрольный сигнал в периоды t и t+1 символов, и затем данные в периоды t+2 - T символов. Передатчики 1 и 2 передают контрольный сигнал одновременно в периоды t и t+1 символов. Каждый передатчик генерирует символ контрольного сигнала SC-FDMA обычным способом, например, как показано на Фиг.3А или 3B. Передатчику 1 назначают ортогональный код контрольного сигнала из {+1, +1}, умножают его символ контрольного сигнала SC-FDMA на +1 в течение периода t символов, и умножают символ контрольного сигнала SC-FDMA на +1 в течение периода t+1 символов. Передатчику 2 назначают ортогональный код контрольного сигнала из {+1,-1}, умножают его символ контрольного сигнала SC-FDMA на +1 в течение периода t символов, и умножают символ контрольного сигнала SC-FDMA на -1 в течение периода t+1 символов. Беспроводный канал, как предполагается, является статическим в течение периодов двух символов, используемых для передачи контрольного сигнала. Приемник объединяет принятые символы SC-FDMA в течение периодов t и t+1 символов, чтобы получить принятый символ контрольного сигнала SC-FDMA для передатчика 1. Приемник вычитает принятый символ SC-FDMA в период t+1 символов из принятого символа SC-FDMA в период t символов, чтобы получить принятый символ контрольного сигнала SC-FDMA для передатчика 2.

Для вариантов воплощений, которые показаны на Фиг.5 и 6, два периода символов используются для контрольных сигналов TDMA или CDM от двух передатчиков. Каждый передатчик передает свой контрольный сигнал за один период символов для схемы контрольного сигнала TDMA и за более чем два периода символов для схемы контрольного сигнала CDM. Каждый передатчик может иметь некоторый максимум уровня мощности передачи, который может быть наложен регулирующими органами или конструктивными ограничениями. В этом случае схема контрольного сигнала CDM позволяет каждому передатчику передавать свой контрольный сигнал в течение более длительного интервала времени. Это позволяет приемнику накапливать больше энергии для контрольного сигнала и получать более высокую оценку качества канала для каждого передатчика.

Фиг.7 показывает распределенную/локализованную схемы контрольного сигнала. Для примера, который показан на Фиг.7, каждый передатчик передает данные в периоды 1 - t-1 символов, затем контрольный сигнал в период t символов, и затем данные в периоды t+1 - T символов. Оба передатчика 1 и 2 передают контрольный сигнал одновременно в период t символов. Однако, контрольные сигналы для передатчиков 1 и 2 мультиплексируют, используя IFDM или LFDM, как описано ниже, и не оказывают помехи друг на друга. Как это используется здесь, распределенный контрольный сигнал является контрольным сигналом, посланным по субдиапазонам, которые распределены по интервалу или группе субдиапазонов, и ограниченный контрольный сигнал является контрольным сигналом, посланным по смежных субдиапазонах в интервале или группе субдиапазонов. Распределенные контрольные сигналы для множества пользователей могут быть ортогонально мультиплексированы в заданном интервале или группе субдиапазонов, используя TFDM. Ограниченные контрольные сигналы для множества пользователей могут быть ортогонально мультиплексированы в заданном интервале или группе субдиапазонов, используя LFDM.

Фиг.8A показывает распределенным контрольный сигнал для передатчиков 1 и 2 с TFDMA, которые также называют распределенными контрольными сигналами TFDMA. N субдиапазонам в интервале u дают индексы 1-N и разделяют на два поднабора. Первый поднабор содержит субдиапазоны с индексами с нечетным номером, и второй поднабор содержит субдиапазоны с индексами с четным номером. Субдиапазоны в каждом поднаборе разделены 2S субдиапазонами, и субдиапазоны в первом поднаборе смещены на S субдиапазонов от субдиапазонов во втором поднаборе. Передатчику 1 назначают первый поднабор с N/2 субдиапазонами, и передатчику 2 назначают второй поднабор с N/2 субдиапазонами. Каждый передатчик генерирует символ контрольного сигнала TFDMA для назначенного поднабора субдиапазона и передает этот символ TFDMA по поднабору субдиапазонов.

Символ IFDMA для распределенного контрольного сигнала может быть сгенерирован следующим образом:

1. Формируют исходную последовательность из N/2 символов контрольного сигнала.

2. Копируют исходную последовательность 2S раз, чтобы сгенерировать расширенную последовательность с К символами контрольного сигнала.

3. Применяют пилообразный сигнал фазы для интервала u, как показано в уравнении (1), чтобы получить частотно-преобразованную последовательность.

4. Применяют циклический префикс к частотно-преобразованной последовательности, чтобы сгенерировать символ контрольного сигнала IFDMA.

Фиг.8B показывает распределенные контрольные сигналы для передатчиков 1 и 2 с LFDMA, которые также называют распределенными контрольными сигналами LFDMA. N субдиапазонам в группе v субдиапазонов дают индексы от 1 до N и разделяют на два поднабора. Первый поднабор содержит субдиапазоны с индексами с нечетным номером, и второй поднабор содержит субдиапазоны с индексами с четным номером. Субдиапазоны в каждом поднаборе разделены двумя субдиапазонами, и субдиапазоны в первом поднаборе смещены на оди