Схема передачи пилот-сигналов для систем радиосвязи с передачей на несколько несущих

Схема передачи пилот-сигналов для систем радиосвязи с передачей на несколько несущих

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в основном, относится к связи, а более конкретно к схемам передачи пилот-сигналов для систем радиосвязи с передачей на нескольких несущих.

Уровень техники

Система связи с передачей на нескольких несущих использует для передачи данных в одну конечную точку несколько несущих. Указанные несколько несущих могут использоваться, например, в контексте ортогонального мультиплексирования с частотным разделением каналов (ОМЧР, OFDM) или некоторых других способов модуляции по нескольким несущим. OFDM эффективно делит общую ширину полосы частот системы на несколько (N) ортогональных поддиапазонов, которые также определены, как тональные сигналы, элементы разрешения по частоте и частотные подканалы. При OFDM каждый поддиапазон ассоциирован с соответствующей несущей, на которую могут модулироваться данные.

В системе радиосвязи данные для передачи обрабатываются (например, кодируются и модулируются) в передатчике и преобразуются с повышением частоты для передачи сигналов с модуляцией на несущую радиочастоту (РЧ, RF) для формирования модулированного сигнала RF. Затем модулированный RF сигнал передается на канале радиосвязи и может достигать приемника несколькими траекториями. Характеристики траекторий из-за некоторых факторов, таких как, например, замирание, многолучевое распространение и внешние помехи, обычно варьируются во времени. Следовательно, переданный модулированный RF сигнал может подвергаться различным условиям канала (например, различным эффектам замирания и многолучевого распространения) и может быть ассоциирован с различными комплексными усилениями и отношениями сигнал/шум (ОСШ, SNR) во времени.

В системе радиосвязи из передатчика (например, базовой станции) в приемник (например, терминал) часто передается пилот-сигнал, чтобы способствовать выполнению приемником некоторых функций. Пилот-сигнал, обычно, формируется на основе известных символов и обрабатывается известными способами. Пилот-сигнал может использоваться приемником для оценки канала, синхронизации и захвата частоты, когерентной демодуляции данных, измерений уровня принятого сигнала и так далее.

При разработке схемы передачи пилот-сигналов для системы связи с передачей на нескольких несущих встречаются разнообразные проблемы. В качестве одного соображения, так как передача пилот-сигналов представляет дополнительную служебную сигнализацию в системе, предпочтительно, по возможности минимизировать передачу пилот-сигналов, при этом продолжая поддерживать требуемые рабочие характеристики. В качестве другого соображения, пилот-сигналы должны передаваться таким образом, чтобы приемники в системе были способны обнаруживать и различать пилот-сигналы, переданные отдельными передатчиками в системе. Кроме того, схема передачи пилот-сигналов должна обходить дополнительную размерность, создаваемую несколькими несущими системы с передачей на нескольких несущих.

Следовательно, существует потребность в технологии для схем передачи пилот-сигналов для систем связи с передачей на нескольких несущих.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Здесь предложены схемы передачи пилот-сигналов, подходящие для использования в системах радиосвязи с передачей на нескольких несущих (например, системах OFDM). Указанные схемы передачи пилот-сигналов для достижения ортогональности между пилот-сигналами, передаваемыми несколькими базовыми станциями по нисходящей линии связи, могут использовать ортогональность по частоте, ортогональность по времени или ортогональность по частоте и времени. Ортогональность по частоте может быть достигнута при передаче пилот-сигналов из различных базовых станций в непересекающихся наборах поддиапазонов. Ортогональность по времени может быть достигнута при передаче пилот-сигналов с использованием различных ортогональных кодов (например, кодов Уолша). Пилот-сигналы также можно скремблировать различными кодами скремблирования, которые используют для рандомизации помех пилот-сигналов и для обеспечения возможности идентификации передатчиков указанных пилот-сигналов.

Описанные здесь схемы передачи пилот-сигналов эффективно способствуют оценке канала и обнаружению пилот-сигналов. Указанные схемы обеспечивают возможность получения терминалами в системе высококачественных оценок широкополосного канала и оценок уровней пилот-сигналов для базовых станций в системе, которые можно использовать для выполнения когерентной демодуляции данных, гибкой передачи обслуживания и жесткой передачи обслуживания, как описано ниже.

Здесь также предложены способы оценки и подавления помех пилот-сигналов. Для повышения эффективности может быть выполнено подавление помех пилот-сигналов, так как поддиапазоны, используемые для передачи данных или пилот-сигналов одним передатчиком, можно использовать также для передачи пилот-сигналов другим передатчиком (т.е. передатчиком, “вносящим помехи”). Помехи пилот-сигналов могут быть оценены посредством получения оценки канала относительно источника помех, формирования пилот-сигналов тем же образом, как это выполняет передатчик, вносящий помехи, и умножения сформированного пилот-сигнала на оценку канала. Затем помехи пилот-сигналов вычитают из принятых символов для получения символов с подавленным пилот-сигналом, имеющих лучшее качество.

Также ниже более подробно описаны различные аспекты и варианты осуществления изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Признаки, сущность и преимущества настоящего изобретения станут более ясны из подробного описания, изложенного ниже, согласно чертежам, в которых использована сквозная нумерация.

Фиг. 1 изображает систему радиосвязи множественного доступа с передачей на нескольких несущих.

Фиг.2A изображает структуру поддиапазонов OFDM.

Фиг.2B изображает непересекающиеся наборы T поддиапазонов, основанные на структуре поддиапазонов OFDM, изображенной на фиг.2A.

Фиг.3A и фиг.3B изображают возможные назначения поддиапазонов для достижения ортогональности по частоте для кластера из 9 секторов 3 ячеек и кластера из 21 сектора 7 ячеек соответственно.

Фиг.4A и фиг.4B изображают возможные назначения ортогональных кодов для достижения ортогональности по времени для кластера из 3 секторов 1 ячейки с одной антенной и двумя антеннами на сектор соответственно.

Фиг.4C и фиг.4D изображают возможные назначения поддиапазонов и ортогональных кодов для достижения ортогональности по времени и по частоте для кластера из 9 секторов 3 ячеек и кластера из 21 сектора 7 ячеек соответственно

Фиг.5 изображает возможную топологию системы, посредством которой каждому кластеру из 7 ячеек назначается различный код скремблирования.

Фиг.6A и фиг.6B изображают передачу пилот-сигналов из нескольких секторов для схемы синхронной неравномерной передачи пилот-сигналов в пачках и схемы синхронной непрерывной передачи пилот-сигналов соответственно.

Фиг.7 изображает блок-схему базовой станции и терминала.

Фиг.8 изображает блок-схему модулятора внутри базовой станции.

Фиг.9A и фиг.9B изображают блок-схемы двух вариантов осуществления демодулятора внутри терминала.

Фиг.10 изображает блок-схему возможного устройства подавления помех внутри демодулятора.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Слово "возможный" используется здесь для обозначения "служащего в качестве примера, варианта или иллюстрации". Любой вариант осуществления или проект, описанный здесь как "возможный", не должен рассматриваться как предпочтительный или имеющий преимущество над другими вариантами осуществления или проектами.

На фиг.1 изображена система 100 радиосвязи множественного доступа с передачей на нескольких несущих, поддерживающая несколько пользователей и выполненная с возможностью реализации описанных здесь схем передачи пилот-сигналов. Система 100 содержит несколько базовых станций 110, поддерживающих связь для нескольких терминалов 120. Базовая станция является стационарной станцией, используемой для осуществления связи с терминалами, и может быть определена так же, как точка доступа, Узел B или с использованием некоторой другой терминологии.

Как изображено на фиг.1, различные терминалы 120 могут быть рассредоточены по системе, и каждый терминал может быть стационарным (т.е. постоянным) или мобильным. Терминал может быть определен так же, как мобильная станция, удаленная станция, устройство пользователя (УП, UE), устройство радиосвязи, терминал доступа или с использованием некоторой другой терминологии. Каждый терминал в любой заданный момент времени может осуществлять связь с одной или, возможно, несколькими базовыми станции по нисходящей и/или восходящей линии связи. Нисходящая (прямая) линия связи относится к линии связи из базовой станции в терминал, а восходящая (обратная) линия связи относится к линии связи из терминала в базовую станцию. На фиг.1 терминалы с 120a по 120o принимают из базовых станций с 110a по 110g пилот-сигналы, сигнализацию и, возможно, передачу данных, определенных для пользователя.

Контроллер системы (на фиг.1 не изображен), обычно, соединен с базовыми станциям 110 и может быть разработан для выполнения нескольких функций, таких как (1) координация и управление для соединенных с ним базовых станций, (2) маршрутизация данных между этими базовыми станциями и (3) доступ к терминалам, обслуживаемым этими базовыми станциями, и управление ими.

Системой 100 может быть сотовая система связи или система радиосвязи некоторого другого вида. Система 100 может быть разработана также для реализации любого из стандартов и проектов для множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР, CDMA), множественного доступа с временным разделением каналов (МД ВР, TDMA), множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA) и так далее. Стандарты CDMA включают в себя IS-95, cdma2000, IS-856, W-CDMA и TS-CDMA, и стандарты TDMA включают в себя GSM. Указанные стандарты известны.

Каждая базовая станция 110 в системе обеспечивает зону обслуживания для определенной географической области 102. Зона обслуживания каждой базовой станции может быть определена, например, как зона, в которой терминалы могут достигать определенную категорию обслуживания (КО, GoS). Размер и форма зоны обслуживания каждой базовой станции обычно зависит от разнообразных факторов, таких как местность, преграды и так далее. Для простоты, зону обслуживания каждой базовой станции часто представляют в виде правильного шестиугольника. Базовую станцию и/или зону обслуживания часто определяют так же, как "ячейку", в зависимости от контекста, в котором используется термин.

При обычном развертывании системы для повышения пропускной способности зона обслуживания каждой базовой станции может быть разделена на несколько секторов. Если каждая ячейка разделена на три сектора, то каждый сектор разделенной на сектора ячейки часто представлен правильным 120°-ным клином, который составляет 1/3 ячейки. При действительном развертывании зона обслуживания каждой базовой станции часто имеет форму, отличную от правильного шестиугольника, и форма каждого сектора часто отлична от правильного 120°-ного клина. Кроме того, сектора разделенной на сектора ячейки обычно перекрываются по границам. Каждый сектор может обслуживаться соответствующей базовой подсистемой приемопередатчика (БППП, BTS). Для разделенной на сектора ячейки базовая станция для указанной ячейки часто включает в себя все BTS, которые обслуживают сектора указанной ячейки. Термин "сектор" также часто используется для определения BTS и/или ее зоны обслуживания, в зависимости от контекста, в котором используется термин.

Для простоты в последующем описании предполагается, что каждая ячейка разделена на три сектора, и их подсистемы BTS размещены внутри базовой станции для ячейки. Указанная базовая станция размещена в центре ячейки. Также, для простоты в последующем описании термин "базовая станция" используется в общем и для стационарной станции, обслуживающей ячейку, и для стационарной станции, обслуживающей сектор.

Для системы CDMA пилот-сигнал, передаваемый каждой базовой станцией, до передачи по каналу радиосвязи расширяется по спектру по всей ширине полосы частот системы. В терминале пилот-сигнал, передаваемый каждой базовой станцией, может приниматься с низким отношением сигнал/шум (SNR). Однако выполняемая терминалом дополнительная операция, обратная расширению, обеспечивает выигрыш обработки, основанный на восстановлении пилот-сигнала при наличии большого количества шума и помех. Для системы с передачей на нескольких несущих, обычно, невозможно выполнение непосредственной последовательной обработки расширенного спектра для пилот-сигнала, как используется в CDMA. Соответственно, должно использоваться другое средство для передачи пилот-сигнала из каждой базовой станции, чтобы терминалы в системе могли его легко обнаружить.

Здесь предложены схемы передачи пилот-сигналов, соответствующие использованию в системах связи с передачей на нескольких несущих, например изображенной на фиг.1. Как отмечено выше, пилот-сигналы передаются для поддержания разнообразных функций, которые могут потребоваться для корректной работы системы, например синхронизации и захвата частоты, оценки канала, когерентной демодуляции данных и так далее. Несколько несущих могут быть обеспечены посредством OFDM или некоторого другого способа модуляции с передачей на нескольких несущих. Описанные здесь схемы передачи пилот-сигналов хорошо соответствуют использованию на нисходящей линии связи, но также могут использоваться для восходящей линии связи.

Для ясности схемы передачи пилот-сигналов описаны конкретно для нисходящей линии связи системы OFDM. Указанная система OFDM имеет N ортогональных поддиапазонов. Как описано ниже, каждая базовая станция может передавать один символ OFDM в каждом периоде символа OFDM.

I. Логические структуры для передачи пилот-сигналов

В Таблице 1 перечислены три "логические структуры", которые могут быть использованы для схем передачи пилот-сигналов.

Таблица 1
Логические структуры	Описание
Ортогональность по частоте	Различные базовые станции передают пилот-сигналы на различных непересекающихся наборах поддиапазонов для достижения ортогональности в частотной области для передач пилот-сигналов
Ортогональность по времени	Различные базовые станции используют различные ортогональные коды (например, коды Уолша) для достижения ортогональности во временной области для передач пилот-сигналов
Коды скремблирования	Различные базовые станции используют различные коды скремблирования для пилот-сигналов для рандомизации помех пилот-сигналов и идентификации базовых станций

В последующем описании ортогональные коды и коды скремблирования также определены как "последовательности". Каждая из логических структур, перечисленных в Таблице 1, более подробно описана ниже. Ниже также описана обработка для указанных структур в базовой станции и в терминале.

Различные схемы передачи пилот-сигналов могут быть разработаны на основе любой из указанных логических структур или на основе любой их комбинации. Например, в схеме передачи пилот-сигналов может использоваться (1) ортогональность по времени и частоте, (2) ортогональность по частоте и коды скремблирования, (3) ортогональность по частоте, ортогональность по времени и коды скремблирования или (4) некоторая другая комбинация.

1. Ортогональность по частоте.

Ортогональность по частоте может использоваться, чтобы избежать помех, вызванных одновременной передачей пилот-сигналов несколькими базовыми станциями. Для ортогональности по частоте пилот-сигналы передаются несколькими базовыми станциями на различных наборах поддиапазонов, которые "не пересекаются" (где “непересекаемость” описана ниже), чтобы избежать помех. Ортогональность по частоте может быть достигнута различными способами, некоторые из которых описаны ниже.

На фиг.2A изображена структура 200 поддиапазонов OFDM, которая может использоваться для системы 100 с передачей на нескольких несущих. Система имеет общую ширину полосы частот системы в W MHz, которая с использованием OFDM разделена на N ортогональных поддиапазонов. В обычной системе OFDM только М из всех N поддиапазонов используется для передачи данных и пилот-сигналов, где М<N. Оставшиеся N-M поддиапазонов не используются для передачи пилот-сигналов/данных и служат в качестве защитного поддиапазона для обеспечения возможности удовлетворения системой требований на спектральный шаблон. М используемых поддиапазонов включают в себя поддиапазоны с F по F+M-1, где F является целым числом, обычно выбираемым так, чтобы М используемых поддиапазонов центрировались в середине рабочей полосы частот.

На фиг.2A также изображен вариант осуществления разделения М используемых поддиапазонов для передачи пилот-сигналов. В этом варианте осуществления М используемых поддиапазонов первоначально разделяются на K групп с каждой группой, включающей T последовательных поддиапазонов. В основном, каждое число K, T и М может быть любым целым числом, большим единицы, и K*T ≤ М. Затем T поддиапазонов в каждой группе назначаются в T наборов так, что i-ый поддиапазон в каждой группе назначается в i-ый набор.

На фиг.2B изображены T наборов поддиапазонов, сформированных на основе разделения, изображенного на фиг.2A. K поддиапазонов в каждом из T наборов изображены затененными прямоугольниками. Для этого варианта осуществления K поддиапазонов в каждом наборе равномерно/однородно распределяются по М используемым поддиапазонам, и последовательные поддиапазоны в наборе разнесены на T поддиапазонов. T наборов поддиапазонов могут быть назначены T ячейкам или T секторам для передачи пилот-сигналов. Каждая ячейка или сектор передает пилот-сигнал только на поддиапазонах в наборе, назначенном этой ячейке/сектору.

В виде конкретного примера система с передачей на нескольких несущих может иметь 512 поддиапазонов, которым присвоены индексы с 1 по 512. Из этих 512 поддиапазонов 50 поддиапазонов могут быть выделены для передачи пилот-сигналов в каждом секторе. Затем 512 поддиапазонов могут быть использованы для формирования 9 наборов из 50 поддиапазонов (т.е. T = 9 и K = 50), как изображено в Таблице 2.

Таблица 2
Набор	Поддиапазоны		Набор	Поддиапазоны		Набор	Поддиапазоны
1	10,20,30,…500		4	13,23,33,…503		7	16,26,36,…506
2	11,21,31,…501		5	14,24,34,…504		8	17,27,37,…507
3	12,22,32,…503		6	15,25,35,…505		9	18,28,38,…508

Затем 9 наборов поддиапазонов могут быть назначены 9 различным секторам для передачи пилот-сигналов.

В основном, М используемых поддиапазонов могут быть выделены в T наборов различными способами, и они находятся внутри контекста изобретения. T наборов могут включать в себя одинаковые или разные количества поддиапазонов. Кроме того, поддиапазоны в каждом наборе могут быть распределены по М используемым поддиапазонам равномерно или неравномерно. T наборов поддиапазонов "не пересекаются" друг с другом, чтобы избежать помех. Наборы поддиапазонов не пересекаются, так как каждый из М используемых поддиапазонов назначен самое большее одному набору. Дополнительно каждый набор включает в себя достаточное количество поддиапазонов для обеспечения терминалам возможности отличать канал на основе передачи пилот-сигналов только на указанных поддиапазонах. В основном, количество наборов, которые должны быть сформированы, и количество поддиапазонов, которые должны быть включены в каждый набор, (т.е. конкретные значения для T и K) могут зависеть от различных факторов, таких как:

- количество используемых поддиапазонов в системе;

- разброс задержки или ширина полосы частот когерентности системы, которая определяет максимальное разнесение между последовательными поддиапазонами пилот-сигналов в каждом наборе, чтобы избежать ухудшения рабочих характеристик;

- размер кластера, для которого должна быть достигнута ортогональность по частоте; и

- используется ли также ортогональность по времени для передачи пилот-сигналов.

Может быть определен циклический префикс для символов OFDM (описанный ниже) для включения C_p выборок, где C_p правильно выбирается на основе разброса задержки системы, чтобы циклический префикс содержал существенную часть всех энергий многолучевого распространения. Чтобы избежать ухудшения рабочих характеристик количество поддиапазонов в каждом наборе (K) может быть выбрано так, чтобы K ≥ C_p, и указанные поддиапазоны могут быть распределены равномерно по рабочей полосе частот системы. В этом случае максимальное количество непересекающихся наборов, которые можно сформировать, составляет N/C_p. Например, если N = 256 и C_p = 16, то может быть сформировано до 16 наборов поддиапазонов. Также может быть сформировано меньшее количество непересекающихся наборов, с каждым набором, включающим более C_p поддиапазонов. В этом случае включение более минимального требуемого количества поддиапазонов может обеспечить возможность приема пилот-сигнала с более высоким качеством сигнала, и вследствие этого можно получить улучшенную оценку канала и оценку уровня пилот-сигнала. В виде варианта может быть сформировано также большее количество непересекающихся наборов, с каждым набором, включающим менее C_p поддиапазонов. В этом случае включение менее минимального требуемого количества поддиапазонов может привести к неадекватному определению характеристики избирательности по частоте рабочей полосы частот, и может произойти некоторое ухудшение рабочих характеристик.

Для простоты в последующем описании предполагается, что каждый из T наборов поддиапазонов включает в себя K поддиапазонов, поддиапазоны в каждом наборе распределены равномерно и разнесены на T поддиапазонов (как изображено на фиг.2B), и K*T = М. Как описано ниже, количество наборов, которые должны быть сформированы, зависит от размера кластера, для которого требуется ортогональность по частоте.

На фиг.3A изображено возможное назначение частот для достижения ортогональности по частоте для кластера с 3 ячейками, где каждая ячейка включает в себя 3 сектора (т.е. кластер из 9 секторов 3 ячеек). Каждому из 9 секторов в кластере назначается один из 9 наборов поддиапазонов (которые могут быть сформированы, например, как в Таблице 2). Набор поддиапазонов, назначенный каждому сектору, на фиг.3A обозначен ссылочной позицией за стрелкой. Далее каждый сектор должен передавать свой пилот-сигнал только на поддиапазонах в назначенном ему наборе. 9 секторов в кластере могут одновременно передавать свои пилот-сигналы на 9 непересекающихся наборах поддиапазонов, при этом достигая ортогональности в частотной области и избегая помех.

На фиг.3B изображено возможное назначение поддиапазонов для достижения ортогональности по частоте для кластера с 7 ячейками, где каждая ячейка включает в себя 3 сектора (т.е. кластер из 21 секторов 7 ячеек). Каждому из 21 секторов в кластере назначается один из 21 наборов поддиапазонов. 21 сектор в кластере может одновременно передавать свои пилот-сигналы на 21 непересекающихся наборах поддиапазонов, при этом достигая ортогональности в частотной области и избегая помех.

В основном, кластер может быть определен для включения любого количества ячеек, и каждая ячейка может содержать любое количество секторов. В виде возможных вариантов кластер может быть определен для включения 1, 2, 3, 7 или 19 ячеек. Размер кластера может зависеть от различных факторов, таких как факторы, перечисленные выше.

Ортогональность по частоте может быть достигнута также для системы, использующей для передачи данных и пилот-сигналов несколько антенн в каждом секторе для достижения пространственного разнесения и улучшения надежности. Например, каждый сектор может передавать данные из двух антенн с использованием схемы передачи с пространственно-временным разнесением (ППВР, STTD) или схемы Alamouti. Схема STTD описана в 3G TS 25.211 и в предварительной заявке на патент США с регистрационным номером 60/421.309, называемой "MIMO WLAN System", зарегистрированной 25 октября 2002 г., переуступленной правопреемнику настоящей заявки, содержание которой полностью включено здесь по ссылке. Схема Alamouti описана S. M. Alamouti в работе, называемой "A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications" IEEE JSAC, октябрь 1998 г., содержание которой также полностью включено здесь по ссылке. Для системы с секторами, имеющими несколько антенн, каждой антенне может быть назначен отличный набор поддиапазонов.

2. Ортогональность по времени

Ортогональность по времени может быть достигнута посредством "покрытия" пилот-сигнала каждой ячейки или сектора отличным ортогональным кодом. В терминале пилот-сигнал из каждой ячейки/сектора может быть восстановлен посредством "снятия покрытия" принятого сигнала ортогональным кодом, идентичным используемому этой ячейкой/сектором. Покрытие является процессом, посредством которого заданный символ данных или пилот-сигнала (или набор Q символов пилот-сигнала/данных с известными значениями), который должен быть передан, умножается на все Q элементов Q-элементной ортогональной последовательности для получения Q покрытых символов, которые обрабатываются дополнительно и затем передаются. Снятие покрытия является дополняющим процессом, посредством которого принятые символы умножаются на (a) Q элементов идентичной Q-элементной ортогональной последовательности и (b) комплексно-сопряженное символа данных или пилот-сигнала (или комплексно-сопряженное Q символов пилот-сигнала/данных) для получения Q символов без покрытия, которые затем накапливаются для получения оценки переданного символа данных или пилот-сигнала. Покрытие и снятие покрытия известны и также описаны ниже. Снятие покрытия удаляет или исключает пилот-сигналы, переданные другими ячейками/секторами, которые для своих пилот-сигналов используют другие ортогональные коды. Таким образом может быть достигнута ортогональность между передачами пилот-сигналов из нескольких ячеек/секторов.

Эффективность ортогонализации пилот-сигнала посредством покрытия зависит от наличия информации относительно синхронизации для базовых станций. Для секторов одной ячейки может быть достигнута ортогональность по времени, так как эти сектора могут использоваться синхронно. Ячейки в каждом кластере или все ячейки в системе также могут использоваться синхронно для обеспечения возможности достижения ортогональности по времени для пилот-сигналов, передаваемых этими ячейками.

Ортогональность по времени может быть достигнута с использованием различных видов ортогональных кодов, таких как коды Уолша и коды ортогонального переменного коэффициента расширения (OVSF). Длина ортогональных кодов, используемых для покрытия пилот-сигнала, зависит от количества требуемых ортогональных кодов, которое в свою очередь зависит от размера кластера, для которого требуется достижение ортогональности по времени. Например, если требуется ортогональность по времени для ячейки с 3 секторами, то необходимы 3 ортогональных кода (т.е. один код для каждого сектора), и тогда каждый ортогональный код должен иметь длину в 4 элемента.

В Таблице 3 перечислены четыре 4-элементных кода Уолша, которые могут быть назначены четырем различным секторам, ячейкам или антеннам.

Таблица 3
Коды Уолша	Значения
W1(n)	1 1 1 1
W2(n)	1 1 -1 -1
W3(n)	1 -1 1 -1
W4(n)	1 -1 -1 1

Каждому сектору или каждой антенне данной ячейки может быть назначен определенный код Уолша. Значение "-1" для кода Уолша может указывать инверсию символа пилот-сигнала (т.е. p_k(n)=>-p_k(n) и значение "1" может указывать отсутствие инверсии. К каждому из поддиапазонов, используемых для передачи пилот-сигналов, может быть применен идентичный код Уолша. Для каждого поддиапазона пилот-сигнала четыре элемента кода Уолша применяются к четырем символам пилот-сигнала, которые должны быть переданы в четырех последовательных периодах символа OFDM. Соответственно, длина кода Уолша составляет T_W= 4*T_sym, где T_sym обозначает один период символа OFDM. Если длительность передачи пилот-сигналов превышает четыре периода символа OFDM, то идентичный код Уолша может быть повторен требуемое количество раз. Код Уолша также определен как последовательность Уолша или символ Уолша и T_W обозначает один период символа Уолша.

На фиг.4A изображено возможное назначение ортогонального кода для достижения ортогональности по времени для ячейки с тремя секторами (т.е. кластер из 3 секторов 1 ячейки). Каждому из трех секторов в ячейке назначается отдельный ортогональный код. Три ортогональных кода, назначенных 3 секторам, помечены как A, B и C. Как указано на фиг.4A, один набор поддиапазонов может использоваться всеми тремя секторами в ячейке. Тогда при использовании различных ортогональных кодов для передач пилот-сигналов из этих трех секторов достигается ортогональность во временной области.

На фиг.4B изображено возможное назначение ортогонального кода для достижения ортогональности по времени для ячейки с тремя секторами, с каждым сектором, использующим две антенны для передачи пилот-сигнала и данных. Каждому из трех секторов в ячейке назначается два ортогональных кода, один код для каждой антенны. Три пары ортогональных кодов, назначенных трем секторам, помечены как A/B, C/D и E/F. Тогда для ячейки из 3 секторов должно потребоваться всего шесть ортогональных кодов, и каждый ортогональный код может иметь длину в 8 элементов.

Характеристика ортогональности по времени может быть ухудшена временными изменениями на траекториях между базовыми станциями и терминалом. Соответственно, предпочтительно использовать короткие ортогональные коды, чтобы траектории были, по существу, постоянными в продолжение длительности ортогональных кодов.

3. Комбинированная ортогональность по времени и частоте

Для передачи пилот-сигналов может использоваться комбинирование ортогональности по частоте и по времени. В одном варианте осуществления для нескольких ячеек в кластере достигается ортогональность по частоте, и для нескольких секторов внутри каждой ячейки достигается ортогональность по времени.

На фиг.4C изображено возможное назначение поддиапазона и кода для достижения ортогональности по частоте и по времени для кластера 9 секторов 3 ячеек. Каждой из трех ячеек в кластере назначается отличный набор поддиапазонов для достижения ортогональности по частоте между тремя ячейками. Трем секторам каждой ячейки назначаются также три различных ортогональных кода для достижения ортогональности по времени между тремя секторами. Тогда каждый сектор каждой ячейки должен передавать пилот-сигнал с использованием назначенного ортогонального кода и только на поддиапазонах в наборе, назначенном его ячейке. Тогда достигается ортогональность для передач пилот-сигналов из девяти секторов в этом кластере и избегаются помехи.

На фиг.4D изображено возможное назначение поддиапазона и кода для достижения ортогональности по частоте и по времени для кластера 21 секторов 7 ячеек. Каждой из семи ячеек в кластере назначается отличный набор поддиапазонов. Трем секторам каждой ячейки назначаются также различные ортогональные коды. Тогда каждый сектор каждой ячейки должен передавать свой пилот-сигнал с использованием назначенного ему ортогонального кода и только на назначенных поддиапазонах.

Ортогональность по частоте и по времени может быть достигнута также некоторыми другими способами, и они находятся внутри контекста изобретения. Например, нескольким ячейкам могут быть назначены идентичные наборы поддиапазонов, но различные ортогональные коды. В виде другого возможного варианта нескольким секторам одной ячейки могут быть назначены несколько наборов поддиапазонов, и различным ячейкам в кластере могут быть назначены различные ортогональные коды.

Для системы с секторами, имеющими несколько антенн, ортогональность для передач пилот-сигналов из нескольких антенн может быть достигнута различными способами. В одном варианте осуществления каждой ячейке назначается один набор поддиапазонов, и каждой антенне в ячейке назначается отличный ортогональный код. Если каждый сектор включает в себя две антенны, то каждому сектору может быть назначена пара ортогональных кодов, как изображено на фиг.4B. В другом варианте осуществления нескольким секторам ячейки назначаются различные ортогональные коды, и нескольким антеннам каждого сектора назначаются различные наборы поддиапазонов. Для всех секторов одной ячейки могут использоваться идентичные наборы поддиапазонов, и антеннам, которым назначены идентичные наборы поддиапазонов, назначаются различные ортогональные коды. Например, для ячейки из 3 секторов, с каждым сектором, включающим в себя две антенны, двум антеннам каждой ячейки может быть назначено два набора поддиапазонов (например, наборы 1 и 2), и трем секторам могут быть назначены ортогональные коды A, B и C. Одному сектору ячейки могут быть назначены пары набор поддиапазонов/ортогональный код 1-A и 2-A, второму сектору могут быть назначены 1-B и 2-B, и третьему сектору могут быть назначены 1-C и 2-C.

4. Коды скремблирования

Для рандомизации помех пилот-сигналов и обеспечения возможности идентификации базовой станции может быть использован код скремблирования. Различные коды скремблирования могут быть назначены каждому сектору, каждой ячейке или каждому кластеру. Код скремблирования может быть последовательностью псевдослучайных чисел (ПЧ, PN) или некоторой другой уникальной последовательностью. Как описано ниже, код скремблирования может быть применен к пилот-сигналу в частотной области (например, перед покрытием ортогональным кодом). Код скремблирования может быть применен также во временной области (например, после обработки OFDM), в этом случае скорость кода скремблирования не должна превышать скорость символа OFDM для сохранения частотной ортогональности. Затем терминалом выполняется дополняющая обработка для восстановления пилот-сигнала. Обработка в базовой станции и терминале для скремблирования и дескремблирования описана ниже.

На фиг.5 изображена возможная топология системы 500, посредством которой каждому кластеру из 7 ячеек назначается различный код скремблирования. Каждый кластер в топологии выделен сплошной жирной линией. Один возможный кластер изображен с семью затененными ячейками. Для этого варианта осуществления семи ячейкам в каждом кластере назначаются различные наборы поддиапазонов (которые помечены с 1 по 7), и трем секторам в каждой ячейке назначаются различные ортогональные коды (которые помечены A, B и C). Передача пилот-сигналов из каждого сектора в топологии может быть идентифицирована (1) набором поддиапазонов, назначенным ячейке, к которой принадлежит сектор, (2) ортогональным кодом, назначенным сектору, и (3) кодом скремблирования, назначенным кластеру, к которому принадлежит сектор. Могут быть разработаны также другие топологии системы с другими назначениями поддиапазонов, ортогональных кодов и кодов скремблирования, и они находятся внутри контекста изобретения.

Как изображено на фиг.5, терминалы в данном секторе будут принимать помехи пилот-сигналов только из других секторов, которым назначен идентичный набор поддиапазонов и идентичный ортогональный код. Например, терминалы в секторе, помеченном как 1-A, будут принимать помехи пилот-сигналов только из других секторов, помеченных в топологии как 1-A.

Каждый код скремблирования S_i(n) является уникальной последовательностью элементов кода, где n является индексом элемента в последовательности. В варианте осуществления каждый элемент кода скремблирования является комплексной величиной вида s_i(n) + jŝ_i(n), где каждое (число) из s_i(n) и ŝ_i(n)