Способ и устройство для беспроводной связи

Способ и устройство для беспроводной связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к беспроводной связи и, в частности, к способу и системе оценки беспроводных каналов связи и компенсации помех, используемым для демодуляции сигналов в системе V-MIMO (Virtual Multiple Input, Multiple Output -виртуальная система со многими входами и многими выходами).

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Требования к высокоскоростной беспроводной связи растут очень быстро. Они стимулируются ростом числа вводимых в эксплуатацию терминалов беспроводной связи, а также ростом требований к полосе частот. Указанные требования, в свою очередь, стимулируются ростом числа приложений, для которых особо важна ширина полосы частот, например поточные мультимедийные приложения, использование веб-обозревателей, обеспечение функционирования системы GPS (Global Positioning System -глобальная система навигации и определения положения).

Беспроводные сети связи, например сотовые сети, функционируют, осуществляя распределение ресурсов по мобильным терминалам, работающим в сети связи. Как часть процесса распределения, ресурсы, связанные с назначенными каналами, кодами и т.д., распределяются одним или более управляющими устройствами внутри системы. Для обеспечения высокоскоростных услуг, основанных на ячейках, в рамках таких стандартов как 3GPP (3 rd Generation Partnership Project - проект партнерства третьего поколения), например LTE (Long Term Evolution - долгосрочное развитие сетей связи), как 3GPP2, например UMB (Ultra-Mobile Broadband - сверхширокополосная мобильная связь), и стандартов широкополосной беспроводной связи IEEE 802.16, используются беспроводные сети связи, например такие, как OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexed - мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов). Стандарты IEEE 802.16 часто называют как WiMAX или реже как WirelessMAN или Air Interface Standard (Стандарт эфирного интерфейса).

В технологии OFDM используется многоканальный подход и разделение беспроводных каналов связи на множество подканалов, которые могут использоваться множеством мобильных терминалов одновременно. Указанные подканалы и, следовательно, мобильные терминалы могут быть подвержены воздействию помех от смежных ячеек и других мобильных терминалов, т.к. в соседних базовых станциях и мобильных терминалах могут использоваться одни и те же временные и частотные блоки ресурсов. В результате, спектральная эффективность уменьшается, из-за чего уменьшается пропускная способность каналов связи и количество мобильных терминалов, поддерживаемых сетью.

Эта проблема дополнительно осложняется в средах MIMO (Multiple Input, Multiple Output - система со многими входами и многими выходами). Технология MIMO-OFDM (Multiple Input, Multiple Output Orthogonal Frequency Division Multiplexing - мультиплексирование с ортогональным разделением частот в системе со многими входами и многими выходами) представляет собой технологию OFDM, в которой для передачи и приема радиосигналов используется несколько антенн. Технология MIMO-OFDM позволяет поставщикам услуг развертывать беспроводные широкополосные системы, обладающие преимуществом сред с многолучевым распространением сигнала, использующих антенны базовых станций, так что нет необходимости в наличии каналов связи в пределах прямой видимости с мобильным терминалом.

В MIMO-системах для одновременной передачи данных на приемник небольшими порциями используется несколько передающих и приемных антенн, которые обрабатывают отдельные блоки передаваемых данных и возвращают их назад вместе. Этот процесс, называемый пространственным мультиплексированием, может использоваться для пропорционального резкого увеличения скорости передачи данных с множителем, равным наименьшему числу из числа передающих и приемных антенн. Кроме того, т.к. все данные передаются в одной и той же полосе частот с отдельными пространственными подписями, в данной технологии спектр используется очень эффективно.

При работе системы MIMO для определения матрицы кодирования и модуляции для беспроводного канала связи в целом используется матрица каналов (N×М), где N - число передающих антенн, а М - число приемных антенн. Чем меньше коррелированны столбцы в матрице, тем меньше помех в каждом канале (как результат наличия нескольких антенн). В случае, когда корреляция полностью отсутствует, например если скалярное произведение столбцов равно нулю, то каналы считаются ортогональными друг к другу. Ортогональность обеспечивает наименьший уровень помех, создаваемых антеннами друг для друга, благодаря чему максимизируется емкость каналов и скорость передачи данных из-за более высокого значения параметра PP-SINR (Post-Processing Signal to Interference and Noise Ratio - отношение сигнала к сумме помехи и шумов в результате постобработки сигнала). Отношение PP-SINR - это отношение SINR (Signal to Interference and Noise Ratio - отношение сигнала к сумме помехи и шумов) после стадии MIMO-декодирования.

Виртуальная система MIMO (V-MIMO), также обозначаемая как MU-MIMO (Multi-User MIMO - многопользовательская система MIMO), реализует технологию MIMO, описанную выше, путем использования нескольких одновременно передающих мобильных терминалов, каждый из которых оснащен одной или несколькими антеннами. Обслуживающая базовая станция оснащена несколькими антеннами. Несмотря на то, что базовая станция может выполнять виртуальные MIMO-операции как операции обычной системы MIMO, в которой один мобильный терминал оснащен несколькими антеннами, и может осуществлять разделение и декодирование данных, одновременно передаваемых с нескольких мобильных терминалов, корреляция каналов мобильных терминалов, как обсуждалось выше, приводит к снижению емкости каналов из-за взаимных помех, создаваемых мобильными терминалами.

Поскольку беспроводные каналы связи подвержены воздействию помех и искажений, были разработаны методы оценки определенных свойств каналов, такие, чтобы приемник, например базовая станция, мог учесть эти свойства при декодировании принимаемых данных. Например, искажения и затухание, обусловленные многолучевым распространением, могут исказить амплитуду и фазу передаваемого беспроводного сигнала. Результатом является то, что если беспроводной канал связи оценен неточно, декодируемые данные могут декодироваться неверно. Например, сигнал 16QAM или 64QAM (Quadrature Amplitude Modulation - квадратурная амплитудная модуляция) модулирует множество битов. Декодирование указанных битов основано на амплитуде и фазе принятого сигнала в приложении к созвездиям модулированных колебаний. Если амплитуда и/или фаза передаваемых изменяющихся во времени сигналов принимается приемником, отображение их на сигнальном созвездии будет выполнено с ошибкой, что приведет к неправильному декодированию. Если канал может быть оценен приемником, изменения амплитуды и фазы приемником могут учитываться во время процесса отображения и декодирования.

Проблема становится еще более сложной в средах V-MIMO. Технология V-MIMO основана на пространственном мультиплексировании. Для правильного восстановления сигнала приемник также должен декоррелировать сигналы и подавить помехи. Эти задачи обычно выполняются во временной области. Указанные задачи достаточно затратны по времени и ресурсам, когда 2, 4 или более мобильных терминалов являются частью компоновки V-MIMO. В результате, стоимость аппаратуры на приемной стороне становится непомерной, даже если будут реализованы все необходимые меры для ее снижения.

Кроме того, хотя методы оценки каналов, основанные на алгоритмах наименьших квадратов, известны, эти методы недостаточны для реализации системы V-MIMO, например таких, где два или более сигнала с мобильных терминалов в блоках ресурсов накладываются друг на друга. Даже использование методов на основе критерия MMSE (Minimum Mean Square Error - минимальная среднеквадратическая ошибка) не соответствует требованиям приложений V-MIMO.

Таким образом, необходимо разработать экономичные, масштабируемые, эффективно работающие систему и способ для оценки беспроводных каналов связи и компенсации помех, которые можно использовать в среде V-MIMO, например, в приемнике восходящего канала связи базовой станции в сети LTE.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение обладает тем преимуществом, что в нем предлагаются система и способ демодуляции данных в восходящем канале связи (от мобильного терминала к базовой станции) в виртуальной беспроводной сети связи со многими входами и многими выходами (V-MIMO). Опорные символьные сигналы используются для того, чтобы оценить беспроводные каналы связи и взаимные помехи, создаваемые между несколькими мобильными терминалами или базовыми станциями при передаче данных, путем использования оценок для компенсации помех от других терминалов или базовых станций, участвующих в сеансе V-MIMO. Указанные оценки затем используются при демодуляции сигналов данных, передаваемых пользователем, например мобильным устройством, по восходящему каналу связи. Проверка на отсутствие ошибок, например, методом CRC (Cyclical Redundancy Check - контроль при помощи циклического избыточного кода) выполняется на демодулированных пользовательских данных. В случае, когда проверка на отсутствие ошибок при передаче данных с одного из мобильных терминалов выявляет ошибку, а с другого не выявляет ошибки (т.е. подтверждается, что пользовательские данные являются достоверными), правильно демодулированные данные от мобильного терминала, проверка на отсутствие ошибок которого прошла успешно, используются для компенсации помехи, создаваемой информационным сигналом мобильного терминала, сигнал с которого признан ошибочным. Пользовательский сигнал данных после компенсации помехи восстанавливается и снова проверяется на отсутствие ошибок.

В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения, в настоящем изобретении предлагается способ беспроводной связи в беспроводной сети связи, в котором беспроводная сеть связи содержит множество мобильных терминалов, скомпонованных в системе связи V-MIMO (Virtual Multiple Input, Multiple Output -виртуальная система с многими входами и многими выходами) с базовой станцией. Заметим, что хотя для описания настоящего изобретения здесь используется термин V-MIMO, следует понимать, что этот термин не ограничивает изобретение никоим образом и может быть заменен термином MU-MIMO (multi-user MIMO - многопользовательская система MIMO) и "кооперативная система MIMO". Опорный сигнал восходящего канала связи принимается от каждого из множества мобильных терминалов. Первая оценка канала опорного сигнала определяется для каждого из множества мобильных терминалов на основе соответствующего принятого опорного сигнала. Оценка с учетом компенсации помехи принимается для каждого из множества мобильных терминалов с использованием соответствующей первой оценки канала опорного сигнала. Соответствующая вторая оценка канала опорного сигнала определяется для каждого из множества мобильных терминалов на основе соответствующей оценки с учетом компенсации помехи.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, в настоящем изобретении предлагается базовая станция для использования в беспроводной сети связи, где базовая станция способна связываться по каналу беспроводной связи с множеством мобильных терминалов, скомпонованных в системе связи V-MIMO (Virtual Multiple Input, Multiple Output - виртуальная система с многими входами и многими выходами) с базовой станцией. Базовая станция принимает опорный сигнал восходящего канала связи от каждого из множества мобильных терминалов, определяет первую оценку канала связи опорного сигнала для каждого из множества мобильных терминалов на основе соответствующего принятого опорного сигнала, определяет оценку с учетом компенсации помехи для каждого из множества мобильных терминалов с использованием соответствующей первой оценки канала связи опорного сигнала и определяет соответствующую вторую оценку канала опорного сигнала для каждого из множества мобильных терминалов на основе соответствующей оценки с учетом компенсации помехи.

В соответствии с очередным аспектом настоящего изобретения в настоящем изобретении предлагается способ и система беспроводной связи в системе беспроводной связи. Беспроводная система связи содержит первый мобильный терминал и второй мобильный терминал, скомпонованные в системе связи V-MIMO (Virtual Multiple Input, Multiple Output - виртуальная система с многими входами и многими выходами) с базовой станцией. Оценивается первый беспроводной восходящий канал связи, соответствующий первому мобильному терминалу. Оценка основана на первом опорном символьном сигнале, принятом с первого мобильного терминала, и на втором опорном символьном сигнале, принятом со второго мобильного терминала. Второй опорный символьный сигнал используется для оценки и компенсации помехи для третьего опорного символьного сигнала, принятого со второго мобильного терминала, от первого опорного символьного сигнала. Оценивается второй беспроводной восходящий канал связи, соответствующий второму мобильному терминалу. Оценка для второго беспроводного восходящего канала связи основана на третьем опорном символьном сигнале, принятом со второго мобильного терминала, и компенсации помехи посредством первого опорного символьного сигнала, принятого с первого мобильного терминала, на основе четвертого опорного сигнала, принятого с первого мобильного терминала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Более полное понимание настоящего изобретения, а также его соответствующих преимуществ и особенностей можно получить из приведенного далее подробного описания в связи с прилагаемыми чертежами, на которых:

на чертеже фиг.1 представлена блок-схема, отражающая предпочтительный вариант осуществления системы в соответствии с принципами настоящего изобретения;

на чертеже фиг.2 представлена блок-схема примерного варианта базовой станции, созданной в соответствии с принципами настоящего изобретения;

на чертеже фиг.3 представлена блок-схема примерного варианта мобильного терминала, созданного в соответствии с принципами настоящего изобретения;

на чертеже фиг.4 представлена блок-схема примерного варианта архитектуры OFDM, созданной в соответствии с принципами настоящего изобретения;

на чертеже фиг.5 представлена блок-схема процесса обработки принятого сигнала в соответствии с принципами настоящего изобретения;

на чертеже фиг.6 представлена блок-схема примерного варианта рассредоточения контрольных символов по имеющимся поднесущим;

на чертеже фиг.7 представлена блок-схема примерного варианта процесса оценки канала связи в соответствии с настоящим изобретением;

на чертежах фиг.8А и 8В представлена блок-схема алгоритма процесса демодуляции и компенсации помехи в восходящем канале связи в соответствии с настоящим изобретением;

на чертеже фиг.9 представлена блок-схема, детализирующая процесс восстановления сигнала и компенсации помехи в первом мобильном терминале по отношению ко второму мобильному терминалу, отображенный на чертежах фиг.8А и 8В;

на чертеже фиг.10 представлена блок-схема, детализирующая процесс восстановления сигнала и компенсации помехи во втором мобильном терминале по отношению к первому мобильному терминалу, отображенный на чертежах фиг.8А и 8В; и

на чертеже фиг.11 представлен график зависимости частоты ошибок символов от отношения сигнал/шум для ряда типичных процессов передачи данных по восходящему беспроводному каналу связи.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вначале заметим, что хотя определенные варианты осуществления настоящего изобретения описываются в контексте беспроводных сетей, функционирующих в соответствии со стандартами, созданными в развитие стандарта 3GPP (3 rd Generation Partnership Project - проект партнерства третьего поколения), например LTE (Long Term Evolution - долгосрочное эволюционное развитие), и т.д., настоящее изобретение этим обстоятельством не ограничено и может применяться к другим широкополосным сетям, включая сети, работающие на принципах систем типа OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing - мультпиплексирование с ортогональным разделением частот), включая системы WiMAX (IEEE 802.16) и UMB (Ultra-Mobile Broadband -сверхширокополосная мобильная связь), и т.д. Аналогичным образом, настоящее изобретение не ограничено только системами на основе OFDM и может быть реализовано в соответствии с другими системными технологиями, например CDMA (Code Division Multiple Access - множественный (многостанционный) доступ с кодовым разделением каналов), SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access - одиночная несущая - множественный доступ с разделением частот) и т.д.

Перед подробным описанием примерных вариантов осуществления настоящего изобретения следует также заметить, что указанные варианты осуществления настоящего изобретения состоят прежде всего в реализации сочетаний компонентов и этапов обработки, связанных с улучшением оценки беспроводного канала связи и компенсации помех для демодуляции в системе V-MIMO (Virtual Multiple Input, Multiple Output - виртуальная система со многими входами и многими выходами), например такой, как приемник восходящего канала связи LTE.

Соответственно, компоненты системы и способа представлены там, где они нужны в соответствии с управляющими символами на чертежах, отображая только те конкретные детали, которые необходимы для понимания вариантов осуществления настоящего изобретения, и не загромождая чертежи деталями, которые для специалиста в данной области техники очевидны из описания. Используемые в данном описании термины отношений, такие как "первый" и "второй", "верхний" и "нижний" и т.п., приведены исключительно для того, чтобы отличать одну сущность или элемент от других без обязательного введения каких-либо физических или логических отношений между указанными сущностями или элементами или порядка их расположения.

Обратимся теперь к чертежам, на которых одинаковые ссылочные номера относятся к одинаковым элементам. На чертеже фиг.1 представлена система, созданная в соответствии с принципами настоящего изобретения, и обозначена, в общем, номером 6. Система 6 содержит одну или несколько базовых станций 8 (известных в системах LTE как eNodeB) и один или больше мобильных терминалов 10 (показанных на чертеже фиг.1 как мобильные терминалы 10а и 10b). Заметим, что хотя здесь используется термин "базовая станция", следует понимать, что эти устройства в среде LTE обозначаются как устройства "eNodeB". Соответственно, предполагается, что использование термина "базовая станция" не ограничивает настоящее изобретение конкретной технологической реализацией. Скорее в контексте настоящего изобретения термин "базовая станция" используется для облегчения понимания и является взаимозаменяемым с термином eNodeB. Несмотря на то, что на чертеже это не показано, мобильные терминалы 10 могут осуществлять связь с базовыми станциями 8 через один или более радиотрансляционных узлов. Базовые станции 8 осуществляют связь друг с другом и с внешними сетями, такими как Интернет (не показано), через коммуникационную сеть 12. Базовые станции 8 поддерживают беспроводную связь с мобильными терминалами 10 напрямую или через один или более радиотрансляционных узлов. Аналогичным образом мобильные терминалы 10 участвуют в беспроводной связи с базовой станцией напрямую или через один или несколько радиотрансляционных узлов.

Базовая станция 8 может быть любой базовой станцией, скомпонованной для беспроводной связи с мобильными терминалами 10. Базовая станция 8 содержит аппаратное и программное обеспечение, используемое для выполнения описанных здесь функций, предназначенных для обеспечения оценки восходящего канала связи в системе V-MIMO и компенсации помех в соответствии с настоящим изобретением. Базовые станции 8 содержат центральный процессорный блок, передатчик, приемник, устройства ввода-вывода и устройство хранения данных, например такое, как энергозависимая и энергонезависимая память, в зависимости от того, какая может потребоваться для реализации описанных здесь функций. Дополнительные сведения о базовых станциях 8 приведены ниже.

В соответствии с очередным аспектом настоящего изобретения мобильные терминалы 10 могут содержать портативные электронные устройства широкого спектра разновидностей, включая, но не в качестве ограничения, мобильные телефоны, беспроводные терминалы данных и подобные устройства, в которых используются различные технологии связи, такие как LTE, AMPS (Advanced Mobile Phone System - усовершенствованная система мобильной телефонной связи), TDMA (Time Division Multiple Access - многостанционный (множественный) доступ с временным разделением каналов), CDMA (Code Division Multiple Access - многостанционный доступ с кодовым разделением каналов), GSM (Global System For Mobile Communications - глобальная система мобильной связи), GPRS (General Packet Radio Service - пакетная радиосвязь общего назначения), EV-DO или 1×EV-DO (Evolution-Data Optimized - эволюционировавшая оптимизированная передача данных) и UMTS (Universal Mobile Telecommunications System - универсальная мобильная телекоммуникационная сеть). Мобильные терминалы 10 также включают в себя аппаратное и программное обеспечение, предназначенное для поддержки функций, используемых в беспроводной связи в системах V-MIMO с базовой станцией 8. В состав такого аппаратного обеспечения могут входить приемник, передатчик, центральный процессорный блок, устройство хранения данных в форме энергозависимой памяти и энергонезависимой памяти, устройства ввода-вывода и т.д.

Радиотрансляционные узлы (не показаны) дополнительно используются, чтобы упростить беспроводную связь между мобильным терминалом 10 и базовой станцией 8 по восходящему каналу связи (от мобильного терминала 10 к базовой станции 8) и/или по нисходящему каналу связи (от базовой станции 8 к мобильному терминалу 10). Конфигурация радиотрансляционного узла, настроенная в соответствии с принципами настоящего изобретения, включает в себя центральный процессорный блок, устройство хранения данных в форме энергозависимой или энергонезависимой памяти, передатчик, устройства ввода-вывода и т.д. Радиотрансляционные узлы могут также включать в себя программное обеспечение, предназначенное для реализации функций управления описываемыми здесь функциями MAC (Medium Access Control - управление доступом к среде). Следует заметить, что компоновка, показанная на чертеже фиг.1, является обобщенной, возможны и другие конкретные варианты осуществления систем связи в соответствии с принципами настоящего изобретения.

Несмотря на то, что это на чертеже не показано, система 6 может содержать контроллер базовой станции (BSC), управляющий беспроводной связью внутри множества ячеек, которые обслуживаются соответствующими базовыми станциями (BS) 8. Необходимо понимать, что в некоторых реализациях, таких как LTE и WiMAX, контроллеры BSC не используются. В общем случае, использование технологий V-MIMO OFDM облегчает каждой базовой станции 8 связь с терминалами 10, что иллюстрируется примером, представленным в географических границах ячейки 14, связанной с соответствующей базовой станцией. Перемещение мобильных терминалов 10 относительно базовых станций 8 может привести к значительным флуктуациям состояния каналов и последующим искажениям, обусловленным многолучевым распространением сигнала, а также изменением наземных условий, отражениями и/или помехами, причиной которых являются объекты, созданные человеком (например, зданиями и другими сооружениями), и т.д.

Несколько мобильных терминалов 10 могут быть логически сгруппированы вместе, чтобы сформировать группу V-MIMO 16. Заметим, что хотя на чертеже фиг.1 показано два мобильных терминала 10, сгруппированных для того, чтобы сформировать группу V-MIMO 16, изобретение этим не ограничено. Предполагается, что в группе V-MIMO 16 может быть больше двух терминалов. Также предполагается, что мобильный терминал может быть оснащен более чем одной антенной с целью обеспечения функционирования с использованием традиционной системы MIMO для беспроводной связи, а также для участия в группе V-MIMO 16. Даже при использовании каналов разнесенного приема там, где планирование на основе ортогональности является неэффективным и, следовательно, мобильные терминалы 10 создают помехи друг другу, для получения выгод от многопользовательского коэффициента усиления, связанного с беспроводной связью в системе MIMO, мобильные терминалы 10 могут еще быть сопряжены в соответствии с настоящим изобретением.

Базовая станция 8 на чертеже фиг.1 также показана как содержащая две антенны 18, чтобы обеспечить техническую поддержку функционирования системы V-MIMO. Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено этим, и базовая станция 8 для обеспечения технической поддержки нескольких терминалов 10 может быть оснащена более чем двумя антеннами 18 или даже одной антенной 18. На фиг.1 изображен каждый мобильный терминал 10, поддерживающий беспроводную связь с каждой антенной 18 базовой станции 8. Как подробно обсуждается ниже, базовая станция 8 оснащена программным обеспечением и/или аппаратным обеспечением приемника для оценки беспроводного канала с использованием подхода на основе критерия MMSE (Minimum Mean Square Error - минимальная среднеквадратичная ошибка), также подробно рассматриваемого ниже в соответствии с настоящим изобретением. Базовая станция 8 также оснащена программным и/или аппаратным обеспечением приемника для компенсации помехи в восходящем канале связи системы V-MIMO.

Прежде чем тщательно исследовать конструктивные и функциональные особенности предложенных вариантов осуществления настоящего изобретения, проведем краткий обзор мобильных терминалов 10 и базовых станций 8. Необходимо понимать, что в число указанных конструктивных и функциональных особенностей, описываемых здесь в отношении базовых станций 8 и мобильных терминалов 10, могут быть включены радиотрансляционные узлы в случае их необходимости для выполнения описываемых здесь функций.

На чертеже фиг.2 представлена базовая станция 8, конфигурация которой настроена в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. В общем случае базовая станция 8 содержит систему управления 20, процессор канала прямой передачи сигнала 22, передающую схему 24, приемную схему 26, одну или более антенн 18 и сетевой интерфейс 30. Приемная схема 26 принимает несущие информацию радиосигналы от одного или более удаленных передатчиков мобильных терминалов 10 (показан на чертеже фиг.3). В предпочтительном варианте усилитель с малым уровнем шумов и фильтр (не показаны) взаимодействуют, осуществляя усиление сигнала и удаление внеполосных помех из обрабатываемого сигнала. Далее схема преобразования и оцифровки (не показана) преобразует отфильтрованный принятый сигнал в сигнал промежуточной или групповой частоты, который затем преобразуется в цифровой сигнал, состоящий из одного или нескольких цифровых потоков.

Процессор канала прямой передачи сигнала 22 обрабатывает принятый цифровой сигнал с целью извлечения информации или битов данных, переданных в принятом сигнале. Указанная процедура обработки обычно включает в себя операции демодуляции, декодирования и коррекции ошибок. Процессор канала прямой передачи сигнала 22, как таковой, обычно реализуется в виде одного или более процессоров цифровых сигналов (DSP) или специализированных интегральных схем (ASIC). Затем принятая информация отправляется по проводам или по беспроводной сети через сетевой интерфейс 30 или передается на другой мобильный терминал 10, обслуживаемый базовой станцией 8.

На передающей стороне процессор канала прямой передачи сигнала 22 принимает от сетевого интерфейса 30 под управлением управляющей системы 20 цифровые данные, которые могут быть речевой, управляющей информацией или информацией в виде данных, и кодирует данные для передачи. Кодированные данные выдаются на передающую схему 24, где они модулируются сигналом несущей частоты, которая соответствует заданным частоте или частотам передачи. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированный сигнал несущей до уровня, необходимого для передачи, и передает его на антенны 18 через согласующую схему (не показана). Подробные сведения о модуляции и обработке приведены ниже.

На чертеже фиг.3 представлен мобильный терминал 10, конфигурация которого настроена в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как и в случае с базовой станцией 8, мобильный терминал 10, разработанный в соответствии с принципами настоящего изобретения, содержит систему управления 32, процессор канала прямой передачи сигнала 34, передающую схему 36, приемную схему 38, одну или более антенн 40 и схему пользовательского интерфейса 42. Приемная схема 38 принимает несущие информацию радиосигналы от одной или более базовых станций 8. В предпочтительном варианте усилитель с малым уровнем шумов и фильтр (не показаны) взаимодействуют, осуществляя усиление сигнала и удаление внеполосных помех из обрабатываемого сигнала. Далее схема преобразования и оцифровки (не показана) преобразует отфильтрованный принятый сигнал в сигнал промежуточной или групповой частоты, который затем преобразуется в цифровой сигнал, состоящий из одного или нескольких цифровых потоков.

Процессор канала прямой передачи сигнала 34 обрабатывает принятый цифровой сигнал, извлекая информацию или биты данных, переданные в принятом сигнале. Указанный процессор обычно выполняет такие операции, как демодуляция, декодирование и коррекция ошибок, как более подробно описано ниже. Процессор канала прямой передачи сигнала 34, как таковой, обычно реализуют в виде одного или более процессоров цифровых сигналов (DSP) или специализированных интегральных схем (ASIC).

Что касается передачи, то процессор канала прямой передачи сигнала 34 принимает от управляющей системы 32 цифровые данные, которые могут быть речевой, управляющей информацией или информацией в виде данных, и затем кодирует эти данные для передачи. Кодированные данные выдаются на передающую схему 36, где с помощью модулятора они модулируются сигналом несущей частоты, которая соответствует заданным частоте или частотам передачи. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированный сигнал несущей до уровня, необходимого для передачи, и передает его на антенны 40 через согласующую схему (не показана). Специалисту в данной области техники известны различные методы модуляции и обработки сигналов, применимые к настоящему изобретению.

В случае OFDM-модуляции полоса пропускания делится на многократные ортогональные несущие. Каждая несущая модулируется в соответствии с цифровыми данными, подлежащими передаче. Поскольку OFDM делит полосу пропускания на многократные несущие, ширина полосы пропускания каждой несущей уменьшается и время модуляции по каждой несущей увеличивается. Т.к. многократные несущие передаются параллельно, скорость передачи цифровых данных или символов на любой данной несущей ниже, чем в случае использования одиночной несущей.

OFDM-модуляция реализуется, например, путем применения преобразования IFFT (Inverse Fast Fourier Transform - обратное быстрое преобразование Фурье) к передаваемой информации. При демодуляции для восстановления переданной информации к принятому сигналу применяется преобразование FFT (Fast Fourier Transform - быстрое преобразование Фурье). На практике, преобразования IFFT и FFT осуществляются путем обработки цифровых сигналов, в ходе которой выполняется, соответственно, преобразование IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform - обратное дискретное преобразование Фурье) и преобразование DFT (Discrete Fourier Transform -дискретное преобразование Фурье). Соответственно, отличительная особенность OFDM-модуляции заключается в том, что ортогональные несущие генерируются для многократных полос пропускания в пределах канала передачи. Модулированные сигналы - это цифровые сигналы, которые имеют относительно низкую скорость передачи данных и способны оставаться в пределах соответствующих полос пропускания. Индивидуальные несущие не модулируются непосредственно цифровыми сигналами. Вместо этого все несущие модулируются одновременно путем обработки с использованием обратного быстрого преобразования Фурье.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения технология OFDM используется, по крайней мере, для передачи по нисходящему каналу связи от базовой станции 8 к мобильным терминалам 10. Каждая базовая станция 8 оснащена n передающими антеннами 18, а каждый мобильный терминал 10 оснащен одной или более приемными антеннами 40, общее число которых обозначено как m. В частности, соответствующие антенны могут использоваться для приема и передачи с использованием надлежащих дуплексеров или коммутаторов, и они так обозначаются только для ясности. На чертеже фиг.1 показано n=2 и m=2.

На чертеже фиг.4 описана логическая архитектуры OFDM-передачи в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Сначала контроллер базовой станции отправляет данные, подлежащие передаче на различные мобильные терминалы 10, на базовую станцию 8. Базовая станция 8 может использовать индикаторы CQI (Channel Quality Indicator - индикатор качества канала), связанные с мобильными терминалами, для планирования данных для передачи, а также выбирать соответствующие кодирование и модуляцию для передачи запланированных данных. Индикаторы CQI могут выдаваться непосредственно мобильными терминалами 10 или на базовой станции 8 на основе информации, выданной мобильными терминалами 10. В обоих случаях индикатор CQI для каждого мобильного терминала 10 является функцией от степени, с которой амплитуда (или отклик) канала изменяется в OFDM-полосе частот, и интенсивности передаваемого сигнала.

Запланированные данные 44, представляющие собой поток битов, скремблируются способом, уменьшающим отношение пиковой и средней мощностей, связанное с данными, используя логическую схему скремблирования 46. Для скремблированных данных определяется контрольная сумма CRC (Cyclic Redundancy Check - контроль при помощи циклического избыточного кода), которая добавляется к скремблированным данным с помощью логической схемы добавления контрольной суммы CRC 48. Далее, для эффективного введения избыточности в данные, облегчающей восстановление сигналов и исправление ошибок, на мобильном терминале 10 выполняется кодирование канала с помощью логической схемы канального кодера 50. Опять кодирование канала для конкретного мобильного терминала 10 основано на индикаторе CQI. В логической схеме канального кодера 50 в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения используются известные методы турбокодирования. Закодированные данные затем обрабатываются логической схемой согласования частот 52, чтобы компенсировать расширение данных, связанное с указанным кодированием.

Логическая схема перемежения битов 54 систематически записывает биты в кодируемые даты, чтобы минимизировать потери последовательных битов данных. Биты результирующих данных периодически преобразуются схемой преобразования 56 в соответствующие символы, в зависимости от выбранной групповой модуляции. В предпочтительном варианте используется модуляция QAM (Quadrature Amplitude Modulation - квадратурная амплитудная модуляция) или QPSK (Quadrature Phase Shift Key - квадратурная фазовая манипуляция). Степень модуляции для конкретного мобильного терминала предпочтительно выбирается на основе индикатора CQI. Символы могут периодически реорганизовываться, чтобы дополнительно увеличить невосприимчивость передаваемого сигнала к регулярным потерям данных, вызываемых избирательным замиранием частот при использовании логической схемы перемежения символов 58.

В этот момент группы битов отображаются в символы, отражающие местоположение в амплитудном и фазовом созвездиях. Затем, когда необходимо пространственное разнесение, блоки символов обрабатываются логической схемой STC-кодера (Space-Time Block Code - пространственно-временной блочный код) 60, который модифицирует символы так, чтобы передаваемые сигналы стали более устойчивыми к помехам и легче декодировались мобильным терминалом 10. Логическая схема STC-кодера 60 обрабатывает входные символы и выдает n выходов, соответствующих числу передающих антенн 18 базовой станции 8. Система управления 20 и/или процессор канала прямой передачи сигнала 22 выдает сигнал управления согласованием, предназначенный для управления STC-кодированием. Предполагается, что в этот момент символы для n выходов являются репрезентативными по отноше