МНОЖЕСТВО СОВМЕСТИМЫХ OFDM-СИСТЕМ С РАЗЛИЧНЫМИ ПОЛОСАМИ ПРОПУСКАНИЯ
MULTIPLE COMPATIBLE OFDM SYSTEMS WITH DIFFERENT BANDWIDTHS

Область техники, к которой относится изобретение
Область техники настоящего изобретения относится к совместимости между различными системами радиосвязи и в примерном варианте осуществления, описанном ниже, к совместимости между традиционной и новой системами радиосвязи, которые используют мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM) или множественный доступ с ортогональным частотным разделением (OFDMA).
Уровень техники
В обычной системе радиосвязи пользовательские радиотерминалы связи, часто называемые устройствами пользовательского оборудования (UE), осуществляют связь через сеть радиодоступа (RAN) с другими сетями, такими как Интернет. Сеть радиодоступа (RAN) покрывает географическую область, которая разделена на области сот, причем каждая область соты обслуживается базовой станцией, которая в некоторых сетях еще называется «Узлом-В» или усовершенствованным Узлом В. Сота представляет собой географическую область, где радиопокрытие предоставляется оборудованием базовой радиостанции на стороне базовой станции.
Сотовые радиосистемы Третьего Поколения (3G), такие как Универсальная Мобильная Телекоммуникационная Система (UMTS), работающая по технологии Широкополосного Множественного Доступа с Кодовым Разделением (WCDMA), используют различные типы радиоканалов, включающих в себя радиоканалы с коммутацией каналов и радиоканалы с коммутацией пакетов. Комбинированные 3G-системы передачи голоса/данных, с коммутацией каналов/пакетов, развились из систем второго поколения (2G) с коммутацией каналов, сконцентрированных на передаче голоса. Каналы с коммутацией каналов, иногда называемые выделенными каналами, обычно назначаются только одному пользователю в течение продолжительности соединения, переносящего информацию, ассоциированную только с этим одним пользователем. Каналы с коммутацией пакетов являются совместно используемыми, планируемыми каналами, через которые переносятся пакеты для множества пользовательских соединений. Системы четвертого поколения (4G), основанные на OFDMA, такие как системы Долгосрочного Развития UMTS и Широкополосного Взаимодействия для Микроволнового Доступа (WiMAX), используют разработку радиоинтерфейса на основе пакетных данных. От выделенных каналов с трафиком воздерживаются в пользу совместно используемых радиоресурсов, чтобы унифицировать способность системы обрабатывать различающиеся характеристики трафика. Управление доступом к среде перемещается в направлении парадигмы, где пользовательские устройства запрашивают ресурсы у планировщика ресурсов базовой станции, который предоставляет доступные радиоресурсы на такие запросы в соответствие с планированием. В ответ на действующие запросы на передачу данных от и/или в пользовательское оборудование (UE) по восходящей линии связи и/или нисходящей линии связи планировщик в базовой станции динамически назначает радиоресурсы, чтобы удовлетворить требованиям качества обслуживания, ассоциированным с типом трафика данных, предназначенного для передачи, и в то же самое время старается оптимизировать пропускную способность системы.
Рабочая Группа IEEE 802.16 по Стандартам Широкополосного Беспроводного Доступа разрабатывает формальные спецификации для глобального развертывания широкополосных Беспроводных Городских Вычислительных Сетей (MAN). Хотя семейство стандартов 802.16 официально называется WirelessMAN, его зачастую относят к WiMAX. WiMAX/IEEE 802.16e использует масштабируемый множественный доступ с ортогональным частотным разделением (OFDMA) для поддержки больших полос пропускания каналов, например, между 1,25 МГц и 20 МГц вплоть до 2048 поднесущих. Другой важной особенностью физического уровня является поддержка антенн с множественными входами и множественными выходами (MIMO) для того, чтобы обеспечивать хорошую производительность в условиях NLOS (не в зоне прямой видимости) (или более высоких полос пропускания). Методы множественных антенн могут значительно увеличивать скорость передачи данных и надежность систем беспроводной связи. Производительность улучшается, если передатчик и приемник используют множество антенн, приводящих к каналу связи MIMO. Такие системы и/или относящиеся к ним методики обычно относят к MIMO.
Главная задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в том, как разработать новую систему связи с более высокой полосой пропускания, так чтобы она была обратно совместима с существующей системой связи с более низкой сигнальной полосой пропускания. Для примера, основанного на OFDMA в наборе стандартов IEEE 802.16, новый стандарт, IEEE 802.16m, должен быть обратно совместим с существующим стандартом IEEE 802.16e, как далее определено Профилями Системы Форума WiMAX, которая является эталонной системой WirelessMAN-OFDMA. Хотя IEEE 802.16m будет функционировать на более высоких скоростях передачи данных, чем те, которые поддерживаются в настоящее время эталонной системой WirelessMAN-OFDMA, с полосой пропускания канала до 20 МГц, желательно, чтобы система IEEE 802.16m поддерживала связь IEEE 802.16e, которая использует только каналы в 5 или 10 МГц. Для удобства ссылки далее будут использоваться сокращенные формы 802.16e/16e и 802.16m/16m, соответственно.
Раскрытие изобретения
Базовая станция сети радиодоступа включает в себя схему приемопередатчика, которая обменивается кадром информации через радиоинтерфейс с первыми радиотерминалами, выполненными в соответствии с системой первой технологии радиодоступа, которая разрешает осуществление связи радиотерминалов через первую полосу пропускания канала, и со вторыми радиотерминалами, выполненными в соответствии с системой второй технологии радиодоступа, которая разрешает осуществление связи радиотерминалов через вторую полосу пропускания канала, которая больше первой полосы пропускания канала. Обработчик кадров в базовой станции обрабатывает данные, предназначенные для передачи в первые и вторые радиотерминалы, в кадр, используя формат кадра, который совместим как с системой первой технологии радиодоступа, так и с системой второй технологии радиодоступа так, что как первые, так и вторые радиотерминалы могут принимать и извлекать данные из кадра, предназначенного для каждого из этих радиотерминалов. Формат кадра разработан для системы второй технологии радиодоступа и обратно совместим с системой первой технологии радиодоступа. А именно, формат кадра обеспечивает возможность связи новых и традиционных радиотерминалов по различным полосам пропускания, используемым новой и традиционной системами.
Формат кадра включает в себя данные, передаваемые первым радиотерминалам, используя подполосу второй полосы пропускания канала, где подполоса соответствует первой полосе пропускания канала. Другими словами, вторая полоса пропускания канала разделена на множество подполос, и каждая подполоса соответствует первой полосе пропускания канала. Формат кадра включает в себя данные, передаваемые одному из вторых радиотерминалов через множество подполос в кадре, и данные, передаваемые каждому из одного или более первых радиотерминалов, используя только одну подполосу для каждого из первых радиотерминалов.
В системе первой технологии радиодоступа каждая подполоса включает в себя две защитные полосы. Формат кадра включает в себя данные, передаваемые одному из вторых радиотерминалов, используя множество подполос и одну или более защитных полос. Эти используемые защитные полосы предпочтительно не располагаются на верхнем или нижнем конце второй полосы пропускания.
Один или более параметров, задающих формат кадра, таких как длина кадра, используемая ширина полосы канала, отношение символов нисходящей линии связи к символам восходящей линии связи, базы перестановок для определений подканалов и т.д., включены в «основную» подполосу. В одном примерном варианте осуществления управляющее сообщение в основной подполосе направляется во вторые радиотерминалы, выполненные в соответствии с системой второй технологии радиодоступа, которое указывает назначения подполосы одному или более вторым радиотерминалам. В другом примерном варианте осуществления, основная подполоса включает в себя управляющее сообщение, ассоциированное с системой первой технологии радиодоступа, которое указывает назначения подполосы одному или более вторым радиотерминалам.
Одна или более преамбул, ассоциированных с системой первой технологии радиодоступа, могут использоваться, чтобы указывать, которая из подполос является основной подполосой. Первый набор из одной или более преамбул, ассоциированных с системой первой технологии радиодоступа, идентифицирует подполосу как ассоциирующуюся с системой первой технологии радиодоступа и второй, отличный, набор из одной или более преамбул, ассоциированных с системой второй технологии радиодоступа, идентифицирует подполосу как ассоциирующуюся с системой второй технологии радиодоступа. В одном варианте осуществления поднабор из второго, отличного, набора из одной или более преамбул указывает, какая подполоса является основной подполосой.
Назначения полосы пропускания для подполосы, связанной с системой первой технологии радиодоступа, могут передаваться посредством сигналов в радиотерминалы, используя одно или более управляющих сообщений, внутри этой подполосы, так что каждый из первых радиотерминалов только принимает назначения полосы пропускания в одной подполосе, тогда как, каждый из вторых радиотерминалов принимает назначения в множестве подполос, которые объединяются и обрабатываются как одно назначение. Назначения могут включать в себя назначения полосы пропускания нисходящей и восходящей линий связи.
В предпочтительном, не накладывающем ограничений, примерном варианте осуществления, система первой технологии радиодоступа является системой, которая использует технологию IEEE 802.16e, а система второй технологии радиодоступа является системой, которая использует технологию IEEE 802.16m. Первая полоса пропускания канала равна 5 МГц, а вторая полоса пропускания канала равна 15-20 МГц.
Другой аспект технологии относится к устройству радиотерминала, которое включает в себя схему приемопередатчика для обмена кадром информации через радиоинтерфейс с базовой станцией. Радиотерминал и базовая станция выполнены в соответствии с системой первой технологии радиодоступа, которая разрешает осуществление радиосвязи через первую полосу пропускания канала, которая больше второй полосы пропускания канала, связанной со второй технологией радиодоступа, с поддержкой которой также выполнена базовая станция. Первая полоса пропускания канала включает в себя множество подполос и каждая подполоса соответствует второй полосе пропускания. Обработчик кадров обрабатывает данные, предназначенные для передачи в базовую станцию, в кадр, используя формат кадра, который совместим как с первой технологией радиодоступа, так и со второй технологией радиодоступа. Данные назначаются для передачи по множеству подполос. В предпочтительном примере первая технология радиодоступа является технологией IEEE 802.16e, а вторая технология радиодоступа использует технологию IEEE 802.16m.
Дополнительно, подполосы могут включать в себя защитные поднесущие во второй технологии радиодоступа. В этом случае формат кадра включает в себя данные, передаваемые используя множество подполос и одну или более защитных поднесущих.
Схема приемопередачи включает в себя OFDM приемник для демодуляции сигнала от базовой станции, переданного по первой полосе пропускания канала, и декодирования сигнала. Декодированный сигнал включает в себя основную подполосу с одним или более параметрами, определяющими формат кадра. В одном примерном варианте осуществления использование одной или более последовательностей преамбул, посланных базовой станцией, указывает, которая из подполос является основной подполосой. В другом примерном варианте осуществления первый набор из одной или более преамбул, ассоциированный с системой первой технологии радиодоступа, включенных в состав подполосы, идентифицирует эту подполосу как ассоциирующуюся с системой первой технологии радиодоступа и второй, отличный набор из одной или более преамбул, ассоциированный с системой второй технологии радиодоступа, включенных в состав подполосы, идентифицирует эту подполосу как ассоциирующуюся с системой второй технологии радиодоступа.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 проиллюстрирован канал OFDMA, разветвленный на множество подканалов, причем каждый подканал имеет множество поднесущих.
На Фиг.2 проиллюстрирована структура кадра, используемая в 802.16e.
На Фиг.3 проиллюстрировано объединение одной подполосы 802.16e 5 МГц в канал 802.16m 15 МГц.
На Фиг.4 проиллюстрировано объединение четырех подполос 802.16e 5 МГц в канал 802.16m 20 МГц.
На Фиг.5 проиллюстрирован способ назначения полосы пропускания, который может использоваться, чтобы осуществить назначения полосы пропускания для передач 802.16e и 802.16m и ассоциированную передачу управляющих сигналов, когда основная подполоса является подполосой 802.16m.
На Фиг.6 проиллюстрирован способ назначения полосы пропускания, который может использоваться, чтобы осуществить назначения полосы пропускания для передач 802.16e и 802.16m и ассоциированную передачу управляющих сигналов, когда основная подполоса является подполосой 802.16e.
На Фиг.7 изображено использование поднабора преамбул для указания основных подполос, когда подполосы используются для традиционной системы 802.16e.
На Фиг.8 проиллюстрирована функциональная блок-схема примера, не накладывающего ограничения, системы радиосвязи, разрешающей осуществление связи с радиотерминалом традиционного типа и радиотерминалом нового типа.
На Фиг.9 проиллюстрирована функциональная блок-схема примера, не накладывающего ограничения, передатчика, где полоса пропускания канала традиционной системы не является целочисленным множеством полосы пропускания поднесущих OFDM.
На Фиг.10 проиллюстрирована функциональная блок-схема примера, не накладывающего ограничения, приемника радиотерминала традиционной системы для приема информации от передатчика по Фиг.9.
На Фиг.11 проиллюстрирована функциональная блок-схема примера, не накладывающего ограничения, приемника радиотерминала новой системы для приема информации от передатчика по Фиг.9.
На Фиг.12 проиллюстрирована функциональная блок-схема примера, не накладывающего ограничения, передатчика, где полоса пропускания канала традиционной системы является целочисленным множеством полосы пропускания поднесущих OFDM.
На Фиг.13 проиллюстрирована функциональная блок-схема примера, не накладывающего ограничения, приемника радиотерминала новой системы для приема информации от передатчика по Фиг.12.
Осуществление изобретения
В последующем описании в целях объяснения, а не ограничения, излагаются определенные подробности, такие как отдельные узлы, функциональные объекты, методики, протоколы, стандарты и т.д., для того чтобы предоставить понимание описанной технологии. В других примерах подробные описания хорошо известных способов, устройств, методик и т.д. пропускаются, так чтобы не затруднять понимание описания наличием ненужных подробностей. Отдельные функциональные блоки изображены на фигурах. Специалистам в данной области техники будет понятным, что функциональные назначения этих блоков могут быть осуществлены, используя отдельные схемы аппаратного обеспечения, используя программы программного обеспечения и данные совместно с подходящим образом запрограммированным микропроцессором или компьютером общего назначения, используя специализированную для решения конкретной задачи интегральную схему (ASIC), массивы программируемых логических схем, и/или с используя один или несколько цифровых сигнальных процессоров (DSP).
Технология предоставляет обработчик кадров, конструкцию структуры кадра и способы передачи сигналов и назначения полосы пропускания для новой системы радиосвязи OFDMA, которая предоставляет возможность обратной совместимости с существующей или традиционной системой радиосвязи OFDMA с более низкой сигнальной полосой пропускания. Следующее описание технологии находится в контексте примера, не накладывающего ограничения, новой системы типа IEEE 802.16m и традиционной системы типа IEEE 802.16e только в иллюстративных целях. Эту технологию можно использовать в любой современной системе радиосвязи, в которой применяются схожие задачи обратной совместимости, и не ограничивать стандартами IEEE 802.16m и IEEE 802.16e. Поэтому OFDM является примером, не накладывающим ограничения, и технология также применима к другим технологиям множественного доступа, если не обусловлено иное. Таким образом, специалисту в области техники будет очевидно, что другие варианты осуществления могут использоваться отдельно от конкретных подробностей раскрываемых далее.
OFDMA передает поток данных посредством разделения потока данных среди множества узкополосных поднесущих (например, 512, 1024 или даже более в зависимости от доступной полосы пропускания канала), которые предаются одновременно. Поднесущие разделяют на группы поднесущих, причем каждую группу можно назвать подканалом. Поднесущим, которые формируют подканал, необязательно быть смежными. Из-за того, что биты транспортируются параллельно, скорость передачи на каждой поднесущей может быть намного ниже общей результирующей скорости передачи данных. Это важно в конкретной радиосреде для того, чтобы минимизировать воздействие многолучевого замирания, созданного передаваемыми сигналами, поступающими в приемник по множеству трактов в немного отличающиеся времена поступления сигнала с различных направлений.
Поскольку описание находится в контексте 802.16e-802.16m, не накладывающим ограничения, сначала будет полезным посмотреть некоторые аспекты системы 802.16e. Радиотерминалам назначаются поднаборы поднесущих в полосе канала 5 МГц. Поднесущие на обеих границах полосы канала 5 МГц, оставленные без использования, являются защитными поднесущими в системе 802.16e. На Фиг.1 показано, как сигнал 802.16e разделяется и переносится посредством множества подканалов наряду с неиспользуемыми защитными поднесущими на границах полосы канала 5 МГц. Поднесущая DC в центре полосы 802.16e не используется для передачи любой информации.
Структура кадра для передающего сигнала WirelessMAN OFDMA показана на Фиг.2. В общем стандарт IEEE 802.16e относится к всему документу, тогда как термин «традиционные терминалы 802.16e» относится к терминалам WirelessMAN OFDMA или также к терминалам WiMAX. Длина кадра для сигнала составляет 5 мс, и дуплекс с временным разделением (TDD) может использоваться внутри кадра. Первый символ OFDM, представленный на вертикальном направлении на Фиг.2, является преамбулой, которая облегчает начальную синхронизацию UE/радиотерминалами с передачами по нисходящей линией связи (DL), оценке канала, и поиск соты. Сообщение управляющего заголовка кадра (FCH), которое следует, переносит параметры, относящиеся к «повторному использованию» радиоресурсов в системе параметры кодирования сообщения DL-MAP, которое следует за ним. Сообщения DL-MAP, которые следуют за преамбулой, предоставляют радиотерминалам информацию назначения каналов/поднесущих. Сообщение DL-MAP в пакете №1 DL содержит информацию, относящуюся к назначениям полосы пропускания нисходящей линии связи радиотерминалам, запланированным в кадре. За сообщением DL-MAP следует сообщение UL-MAP, которое содержит назначения полосы пропускания восходящей линии связи. Необязательно, за сообщением DL-MAP могут следовать сообщения sub-DL-UL-MAP, которые обеспечивают туже самую функциональность, что сообщения DL-MAP и UL-MAP, кроме того, что обеспечивается больше гибкости при скоростях кодирования, используемых для сообщения, чтобы позволить более эффективную передачу сигналов в системе. Сообщения DL-MAP и UL-MAP содержат назначения для пакетов данных нисходящей и восходящей линий связи, примеры которых показаны на Фиг.2, т.е. пакет №3 нисходящей линии связи, пакет №1 восходящей линии связи и т.д. Промежуток перехода на передачу (TTG) и промежуток перехода на прием (RTG) используются радиотерминалами для переключения с приема на передачу и наоборот.
Чтобы достигнуть обратной совместимости с эталонным сигналом WirelessMAN OFDMA, эти основные механизмы кадра на Фиг.2 нужно сохранить в системе 802.16m. Дополнительно, традиционные радиотерминалы 802.16e, выполненные с возможностью осуществления связи с узкополосными традиционными полосами пропускания, например, 5 и 10 МГц, должны уметь использовать эту же самую структуру кадра, даже когда используются более высокие, например, 15 или 20 МГц, полосы пропускания каналов 802.16m. Технология, которая позволяет осуществить эту желаемую обратную совместимость, будет описана далее.
Оказывается возможным назначать некоторым радиотерминалам меньше поднесущих, чем другим радиотерминалам, внутри содержимого одной структуры кадра, когда все радиотерминалы демодулируют всю полосу пропускания канала OFDM. Однако возникает трудность с радиотерминалами, которые имеют ограничения полосы пропускания, которые ниже всей полосы пропускания канала, используемой системой, например, радиотерминалы IEEE 802.16e, работающие в системе IEEE 802.16m. Новая конструкция структуры кадра и способы сигнализации и назначения полосы пропускания, предлагаемые изобретателями, позволяют традиционным (например, IEEE 802.16e) радиотерминалам осуществлять связь с новой (например, IEEE 802.16m) базовой станцией, которая тоже осуществляет связь с новыми (например, IEEE 802.16m) радиотерминалами. Таким образом, для примерного варианта осуществления, не накладывающего ограничения, конструкция структуры кадра IEEE 802.16m, предлагаемая изобретателями, обратно совместима со структурой кадра IEEE 802.16e.
Первый признак технологии встраивает один или предпочтительно множество каналов традиционной системы внутри одного канала новой системы. Примерная система IEEE 802.16m может использовать все поднесущие в полосе пропускания канала OFDM, но примерная система IEEE 802.16e может использовать только поднаборы этих поднесущих. Эти поднаборы относят к «подполосам». Следовательно, каждый традиционный канал 802.16e, включенный в состав нового канала 802.16m, соответствует подполосе. На Фиг.3 показана упрощенная конфигурация, в которой одна подполоса 802.16e 5 МГц является поддерживаемой внутри полосы пропускания канала 802.16m 15 МГц. Центральная полоса пропускания в 5 МГц может использоваться радиотерминалами 802.16e, и почти все из полос пропускания каналов 15 МГц могут использоваться радиотерминалами 802.16m.
Другой примерный вариант осуществления, не накладывающий ограничения, встраивающий множество каналов/подполос 802.16e во внутрь канала 802.16m показан на Фиг.4 с примерной полосой пропускания в 5 МГц и 20 МГц, показанных для систем 802.16e и 802.16m соответственно. На Фиг.4 показаны четыре подполосы 802.16e внутри полосы пропускания канала 802.16m. Однако, как на Фиг.3, некоторая часть полосы пропускания 802.16m может, необязательно, оставаться неиспользованной для традиционных радиотерминалов 802.16e. Такие назначения полосы пропускания передаются в радиотерминалы, используя любую подходящую методику, некоторые примеры которой описываются далее.
Структура кадра в подполосах, используемых традиционными радиотерминалами 802.16e, остается той же самой, что и структура кадра эталонной системы 802.16e, как показано на Фиг.2. Однако части полосы пропускания канала 802.16m, которые не используются для традиционных радиотерминалов 802.16e, являются открытыми для модификаций, относящихся к 802.16m, в структуре кадра. Когда дуплекс с временным разделением используется для раздельных передач восходящей и нисходящей линий связи, то отношение восходящей линии связи к нисходящей линии связи является предпочтительно тем же самым для систем 802.16e и 802.16m для гарантии того, что нет взаимных помех от нисходящей линии связи одной системы для восходящей линии связи другой системы, и наоборот.
Второй аспект технологии использует одну или более защитных поднесущих, ассоциированных с каналами/подполосами 802.16e, чтобы передавать данные для радиотерминалов 802.16m. Этот признак применим к традиционным системам, которые используют OFDM. Другими словами, поднесущие OFDM, считающиеся радиотерминалами 802.16e защитными поднесущими, на границах полосы 5 МГц могут использоваться для передачи данных нисходящей линии связи для радиотерминалов 802.16m. Это использование защитных поднесущих для передач нисходящей линии связи в радиотерминалы 802.16m не должно влиять на радиотерминалы 802.16e, потому что фильтр приемника в радиотерминале 802.16e должен отфильтровывать эти поднесущие.
В примере, показанном на Фиг.3, защитные поднесущие на любой стороне центральной подполосы 5 МГц могут использоваться для передач нисходящей линии связи 802.16m. На Фиг.4 центральная частота для системы 802.16m, помеченная как «несущая 802.16m», лежит в защитных поднесущих на границах подполос 2 и 3 802.16e. Большинство из этих поднесущих, которые лежат внутри защитных полос 802.16e, может использоваться для передачи в радиотерминалы 802.16m по нисходящей линии связи, кроме той центральной поднесущей для полосы пропускания 802.16m и поднесущих, принадлежащих защитным полосам на внешних границах всей полосы пропускания, т.е. защитным поднесущим на конце нижних частот подполосы 1 и защитным поднесущим на конце высоких частот подполосы 4. Очень малое количество поднесущих на границах традиционных полос 16e 5 МГц могут остаться незанятыми, когда разнос каналов не кратен ширине поднесущей. На восходящей линии связи поднесущие в защитных полосах 802.16e могут использоваться для передачи информации радиотерминалом 802.16m. Однако использование этих поднесущих менее полезно, чем в нисходящей линии связи, особенно при повышенных нагрузках, потому что взаимные помехи на этих поднесущих от передач радиотерминалов 802.16e могут быть значительными. Количество передатчиков в восходящей линии связи намного больше, чем в нисходящей линии связи, что приводит к повышенной степени нежелательной мощности сигнала в защитных полосах.
Чтобы облегчить использование этих защитных поднесущих, подполоса 802.16e может интерпретироваться радиотерминалом 802.16m, как имеющая дополнительные поднесущие в дополнение к поднесущим в указанной подполосе 5 МГц. Эти дополнительные защитные поднесущие можно рассматривать как подканалы. Таким образом, радиотерминалу 802.16m можно назначить такой подканал, ассоциированный с защитной подполосой 802.16e для приема данных. Как описано со ссылкой на Фиг.4, задание подканала для радиотерминалов 802.16m, указывающее использование защитных понесущих, изменяется в зависимости от местоположения подполосы 802.16e. Если подполоса 802.16e находится в середине двух других подполос, то поднесущие из защитных полос слева (сторона нижних частот подполосы) и справа (сторона высоких частот подполосы) включаются в определение подканала. С другой стороны, если подполоса 802.16e находится на границе канала 802.16m, то только поднесущие из защитной полосы не на границе канала 802.16m включаются в определение подканала.
Третий аспект технологии сигнализирует один или более параметров новой структуры кадра от базовой станции, например, от обработчика кадров или планировщика, радиотерминалу 802.16m в «основной подполосе», используя сообщение, направленное в радиотерминалы с поддержкой только 802.16m. Эти параметры, включенные в состав такого сообщения, включают в себя длину кадра, используемую ширину полосы канала, отношение символов нисходящей линии связи к символам восходящей линии связи, базы перестановок для определений подканалов и т.д.
Четвертый аспект технологии касается назначений полосы пропускания для радиотерминалов 802.16m. Хотя назначения полосы пропускания можно сделать только в одной подполосе для радиотерминала 802.16e, для радиотерминала 802.16m могут предоставляться назначения полос пропускания, которые включают в себя множество подполос 802.16e. Весь набор назначений обрабатывают как объединенное назначение, так что передача одного кодированного блока данных 802.16m может быть распределена по объединенному назначению. Передача управляющих сообщений основной подполосы сообщает радиотерминалу 802.16m об определении того, какие подполосы совместно формируют сигнал 802.16m. Например, на Фиг.4 передача сигналов в основной подполосе может сообщать радиотерминалу 802.16m о том, что все четыре подполосы могут использоваться для формирования сигнала 802.16m. Но отдельное назначение полосы пропускания радиотерминалу 802.16m могло охватить менее четырех подполос.
В ситуации, где основная подполоса является основной подполосой только для 802.16m, новое сообщение, такое как сообщение 802.16e DL-MAP/UL-MAP, может передаваться в основной подполосе только для 802.16m, чтобы указать назначения полосы пропускания для радиотерминалов 802.16m. Альтернативно, назначения подполосы для радиотерминалов 802.16m могут также сигнализироваться с использованием различных типов сообщений, передаваемых в подполосе только для 802.16m. Обработчик кадров базовой станции предпочтительно гарантирует, что назначения полосы пропускания, сделанные для радиотерминалов 802.16e, исключают части кадра, которые назначены радиотерминалам 802.16m. В этом случае нежелательные издержки на передачу сигналов в подполосе 802.16e уменьшаются.
Рассмотрим примерную структуру кадра, не накладывающую ограничения, на Фиг.5, которая повернута по отношению к ориентации структуры кадра, используемой на Фиг.2 так, что частота расположена вдоль горизонтального измерения, а время - вдоль вертикального измерения. Передача новых управляющих сигналов (помеченная как D1 и указанная посредством конкретной поперечной штриховки) в подполосе только для 802.16m сигнализирует назначения подполосы (помеченной как A1 и указанной посредством той же самой поперечной штриховки) радиотерминалу 802.16m во всех подполосах по нисходящей линии связи. На этом изображении радиотерминалу 802.16m назначается полоса пропускания во всех четырех подполосах. В противоположность, назначения подполосы радиотерминалам 802.16e в подполосе 802.16e (помеченной как A1 с использованием отличных поперечных штриховок или маркировок) передаются посредством сигналов, используя сообщения D1 передачи сигналов DL-MAP (помеченной как A1 с использованием соответствующей одной из отличных поперечных штриховок или маркировок) внутри той же самой подполосы 802.16e.
Когда нужно, чтобы все подполосы обслуживали радиотерминалы 802.16e, то основная подполоса является подполосой 802.16e. В этом случае назначения полосы пропускания для радиотерминала 802.16m в подполосах 802.16e могут быть сделаны, используя управляющие сообщения 802.16e в тех же самых подполосах. Таким образом, радиотерминал 802.16m считывает управляющие сообщения в каждой подполосе 802.16e для определения своего назначения полосы пропускания во всей полосе пропускания 802.16m и затем обрабатывает все назначения подполос как одно объединенное назначение. На Фиг.6 показан пример, где назначения с A1 по A4 для радиотерминала 802.16m по восходящей линии связи (показанные с помощью конкретной поперечной штриховки) сигнализируются с использованием сообщений сигнализации c U1 по U4 UL-MAP (показанных той же самой поперечной штриховкой) внутри той же самой подполосы. Более конкретно, сообщение U1 сигнализации UL-MAP в подполосе 1 сигнализирует назначение A1 в подполосе 1, сообщение U2 сигнализации передачи сигналов UL-MAP в подполосе 2 сигнализирует назначение A2 в подполосе 2 и так далее. Назначения с A1 по A4 подполосы на Фиг.6 обрабатываются радиотерминалом 802.16m как одно объединенное назначение.
Пятый аспект технологии сигнализирует основные подполосы, используя преамбулы. Преамбулы используются для предоставления возможности радиотерминалам эффективно искать соты в системе, осуществлять идентификацию соты и предоставлять дополнительную информацию для оценки канала. Использование отдельных наборов преамбул для указания основной подполосы предоставляет возможность неявной сигнализации в радиотерминалы, идентифицируя основные подполосы и распознавая их среди других подполос. Например, поднабор преамбул 802.16e для основных подполос может быть использован для указания радиотерминалу 802.16e, является ли подполоса 802.16e основной подполосой. Использование выбранных преамбул для указания основной подполосы уменьшает сложность радиотерминала 802.16m, позволяя ему найти основную подполосу, не сканируя множество подполос 802.16.e и без поиска управляющего сообщения, указывающего назначение подполосы 802.16m. Радиотерминал 802.16m осуществляет операцию поиска соты и пытается идентифицировать правильную последовательность преамбул. Когда идентифицированная преамбула принадлежит поднабору преамбул, принятых для основной подполосы, терминал делает вывод о том, что подполоса является основной подполосой.
Пример, показанный на Фиг.7, изображает поднабор преамбул 802.16e, используемых для указания основных подполос, когда все подполосы используются для осуществления связи с радиотерминалами 802.16e. Шаблон повторного использования свыше 21-й соты секторов базовых станций предполагается в примере, поднабор из 21 преамбулы используется только для основных подполос. Оставшиеся преамбулы используются как обычные подполосы 802.16e. На Фиг.7 показан номер последовательностей преамбул, используемый для каждой из четырех подполос в каждом секторе с основными подполосами для каждого сектора, помеченные звездочками. Номера последовательностей преамбул, используемые на фигуре, указаны в целях иллюстрации и не предназначены для ссылки на конкретные номера преамбул по спецификации IEEE 802.16e.
Шестой аспект технологии использует различные последовательности преамбул для распознавания подполос, где радиотерминалы 802.16e могут функционировать от подполос, в которых могут функционировать только радиотерминалы 802.16m. Например, подполосы 802.16e могут использовать последовательности преамбул, которые уже заданы для системы 802.16e. Отличные последовательности преамбул могут быть использованы для системы 802.16m, так что радиотерминал 802.16e не найдет подполосу 802.16m в результате операции поиска соты. Внутри подполос, предназначенных только для радиотерминалов 802.16m, поднабор преамбул 802.16m может использоваться для указания, какая подполоса является основной подполосой.
Технология, описанная выше, может осуществляться в примерной, не накладывающей ограничений, системе 10 радиосвязи, такой какая изображена на Фиг.8. Базовая радиостанция 20 является обычной частью сети радиодоступа, которая может быть соединена с одной или более внешними сетями. Внешние сети могут содержать, например, сеть, ориентированную на соединение, такую как телефонная коммутируемая сеть общего пользования (PSTN), и/или цифровая сеть с интегрированным обслуживанием (ISDN), и/или внешнюю базовую сеть без установления соединения, такую как Интернет. Базовая станция 20 включает в себя, наряду с с другими вещами, управляющий контроллер 22, один или несколько сетевых интерфейсов для осуществления связи с другими базовыми станциями, другими узлами сети радиодоступа, узлами базовой сети и т.д., обработчик 26 кадров и схему 28 радиоприема/передачи.
Обработчик 26 кадров форматирует информацию для множества радиотерминалов перед передачей информации. В примерах 16e/16m, описанных выше, обработчик 26 кадров форматирует информацию, направляемую в радиотерминалы 802.16e и 802.16m. Для первого аспекта технологии, описанной выше, встраивая один или более традиционных каналов 802.16e вовнутрь нового канала IEEE 802.16m, обработчик кадров принимает информацию, имеющую отношение к радиотерминалам как 802.16e так и 802.16m. Он потом отображает информацию, направляемую в радиотерминалы 802.16e, на подполосы, поддерживающие 802.16e, и информацию, направляемую в радиотерминалы 802.16m, по соответствующим подполосам на основе результата на выходе планировщика базовой станции, реализованного в этом примере посредством контроллера 22. Для второго аспекта технологии обработчик 26 кадров отображает информацию, посылаемую в терминалы 802.16m, на защитные поднесущие, когда планировщик назначает подканалы, занимающие защитные поднесущие, радиотерминалам 802.16m. Для третьего аспекта технологии контроллер 22 формулирует управляющее сообщение, переносящее системные параметры, и обработчик 26 кадров отображает управляющее сообщение на соответствующие подканалы в основной подполосе. Для четвертого аспекта технологии, планировщик в контроллере 22 назначает полосу пропускания терминалам 802.16e внутри их соответствующих подполос и терминалам 802.16m по подполосам. Сообщения назначения полосы пропускания формулируются в контроллере 22 и отображаются обработчиком 26 кадров на соответствующие подканалы в кадре. Для пятого и шестого аспектов технологии обработчик 26 кадров отображает соответствующие последовательности преамбул на подполосы внутри кадра. Это делается так, чтобы преамбулы от конкретных поднаборов использовались для основных подполос, т.е. подполос несущих управляющие сообщения, переносящие важные системные параметры. Также преамбулы от различных поднаборов отображаются на подполосы, которые поддерживают радиотерминалы 802.16e, и подполосы, которые поддерживают только радиотерминалы 802.16m. Последовательности преамбул для подполосы хранятся в контроллере 22 и могут назначаться объектом, отличным от базовой станции 20, и обмениваться с базовой станцией через сетевой интерфейс 24.
Представленные радиотерминалы 30-1 и 30-2 осуществляют связь с базовой станцией 20 по радио или воздушному интерфейсу. Радиотерминал можно узнать по различным названиям, таким как мобильный терминал, мобильная станция, устройство (UE) пользовательского оборудования, телефонная трубка, удаленное устройство, например. Радиотерминал может быть отдельным устройством или может быть встроенным в любое из бесчисленных устройств, или приложениями, такими как переносное устройство, PDA, стационарными компьютерами, аппаратами и др. Первый тип радиотерминала 30-1 осуществляет связь на основе конкретного типа системы радиодоступа, соответствующей традиционной или эталонной системы, которая в примерном, не накладывающим ограничений, варианте осуществления является системой типа IEEE 802.16e. Радиотерминал 30-1 включает в себя схему 32-1 приема/передачи, обработчик 34-1 кадров, управляющий контроллер 36-1 и пользовательский интерфейс 38-1. Схема 32-1 приема/передачи и обработчик 34-1 кадров выполнены с возможностью функционирования в соответствии с традиционной структурой кадра доступа и полосой пропускания частот.
Радиотерминал 30-2 может осуществлять связь с новой потенциально более усовершенствованной системой связи, которая в примерном, не накладывающим ограничений варианте осуществления является системой типа IEEE 802.16m. Радиотерминал 30-2 включает в себя схему 32-2 приема/передачи, обработчик 34-2 кадров, управляющий контроллер 36-2 и пользовательский интерфейс 38-2. Схема 32-2 приема/передачи и обработчик 34-2 кадров выполнены с возможностью осуществления связи в системах обоих типов 802.16e и 802.16m, которые имеют различные структуры кадров и назначения полос пропускания.
Обработчик 34-1 кадров в традиционном радиотерминале 30-1 функционирует в соответствии с обычными традиционными форматами кадров и сигнализацией, которые в примерном, не накладывающим ограничений, варианте осуществления будут схожими с теми, что описаны совместно с Фиг.2 для системы 802.16e. Однако обработчики 26 и 34-2 кадров в базовой станции 20 и радиотерминале 30-2, соответственно, выполняют дополнительные задачи форматирования, обратного форматирования, управляющей сигнализации, модуляции и демодуляции для того, чтобы гарантировать совместимость между традиционной и новой системами. Схема 32-2 приема/передачи выполнена с возможностью приема сигнала 802.16m, который имеет один или более сигналов 802.16e, встроенных в него. Обработчик 34-2 кадров выполнен с возможностью анализа последовательностей преамбул для разных под-подполос из принятого сигнала, обрабатываемого схемой 32-2 приема/передачи. Последовательности преамбул затем используются контроллером 36-2 для решения, какие подполосы являются подполосами 802.16e, а какие подполосы, если такие имеются, являются подполосами только для 802.16m. Последовательности преамбул также используются для определения, какая подполоса является основной подполосой. Обработчик 34-2 кадров затем извлекает управляющее сообщение из части принятого сигнала, соответствующего основной подполосе, которая предоставляет информацию о системных параметрах. Контроллер 36-2 использует информацию внутри управляющего сообщения, чтобы сконфигурировать приемник радиотерминала 30-2. Например, параметр, устанавливающий количество подполос, формирующих сигнал 802.16m, используется обработчиком 34-2 кадров для извлечения сообщений в последовательных передачах. Схожим образом параметры, принятые внутри управляющего сообщения, могут устанавливать количество защитных поднесущих, которые используются для радиотерминалов 802.16m и конкретную конфигурацию поднесущих, которые формируют подканал внутри набора защитных поднесущих. После того, как принята ключевая системная информация, обработчик 34-2 кадров конфигурируется для приема и обработки назначений полосы пропускания для терминала. Конкретное назначение полосы пропускания может быть ограничено до одной подполосы или может охватывать множество подполос, причем подполосы являются подполосами 802.16e или только для 802.16m.
несущая 1
несущая 1
На Фиг.9 изображен пример 802.16e-16m, не накладывающий ограничений, передатчика 40 базовой станции, который можно использовать, когда полоса пропускания поднесущей не делится равномерно в полосу пропускания подполосы 802.16e. На упрощенной блок-схеме показаны три буфера 42a-42c N буферов, соответствующих N подполосам, которые хранят блоки пакетных данных (PDU), предоставленных МАС уровнем, предназначенные для передачи по нисходящей линии связи в радиотерминалы. Буферы 42а и 42b хранят блоки PDU, предназначенные для радиотерминалов 802.16e, а буфер 42с хранит блоки PDU для радиотерминалов 802.16m. В общем случае блоки PDU 802.16m от N-ого буфера можно послать по всем подполосам, тогда как блоки PDU 802.16e от других буферов можно послать только в их соответствующих подполосах. На фигуре буфер 42а 802.16e соединен с соответствующим модулятором 44а OFDM, который генерирует сигнал OFDM для первой несущей 802.16e, которая содержит блоки PDU из буфера 42а. Модулятор 44b OFDM генерирует сигнал OFDM данных для n-й несущей 802.16e, которая содержит данные PDU из буфера 42b. Выходы с модуляторов 44а и 44b OFDM предоставляются соответствующим смесителям 46a и 46b частоты, которые используют соответствующие сигналы F и F несущих для частотного преобразования этих сигналов в несущую 1 и несущую n центральных частот, соответственно. Центральные частоты, несущая 1 и несущая n, каждая соответствует связанной подполосе 16е, содержащейся внутри полосы пропускания 16m. Выход модулятора 44с OFDM смешивается в смесителе 46с с несущей, соответствующей центральной частоте N, которая соответствует N-й или последней подполосе, которая является подполосой только для 802.16m.
Выходы смесителей 46а-46с все суммируются в сумматоре 48, который генерирует составной модулирующий сигнал s(t) OFDM полосы пропускания. Затем составной модулирующий сигнал OFDM предоставляется модулятору 49 РЧ, который частотно преобразует составной сигнал в сигнал радиочастоты (РЧ), который затем предоставляется одной или более антеннам для передачи по радиоинтерфейсу, например, в радиотерминалы 30-1 и 30-2. В этом примерном варианте осуществления, где разнос каналов, например, разнос между двумя подполосами, не является кратным множеством полосы пропускания поднесущих, каждая подполоса требует свой собственный модулятор OFDM и частотный преобразователь.
На Фиг.10 изображен приемник 50, который можно использовать, например, в радиотерминале 30-2. Приемник 50 может принимать и декодировать информацию, передаваемую передатчиком 40 базовой станции для воспроизведения изначально посланных блоков PDU. Принятый сигнал РЧ преобразуется с понижением частоты в модулирующий сигнал s(t) и предоставляется N смесителям, три из которых представлены на фигуре посредством 52a, 52b и 52c. Смесители преобразуют частоту модулирующего сигнала s(t) в соответствующие центральные частоты каждой из N подполос. Частотно-преобразованные выходы от N смесителей предоставляются N приемникам OFDM по одному для каждой подполосы. Например, на фигуре, приемник 54а OFDM демодулирует данные от подполосы 1, приемник 54n OFDM демодулирует данные от подполосы n, а смеситель 52с демодулирует данные от подполосы N. Демодулированные выходы от приемников для подполос 802.16e, таких как 54а и 54b на фигуре, также как и те, что от приемников только для подполос 802.16m, такой как 54с на фигуре, затем декодируются в декодере 56, чтобы сгенерировать блоки PDU 802.16m.
На Фиг.11 показан приемник 60 традиционного радиотерминала в радиотерминале 30-1 и пример обработки, которая может быть выполнена. Принимаемый модулирующий сигнал s(t) частотно преобразуется через смеситель 62 в центральную частоту n, соответствующую подполосе, в которой традиционный радиотерминал 30-1 802.16e выполнен с возможностью приема. Выход смесителя 62 затем демодулируется в приемнике 64 OFDM для несущей n и декодируется в декодере 66, чтобы сгенерировать блоки PDU 802.16e, которые были переданы.
На Фиг.12 изображен примерный передатчик 70 базовой станции для обработки кадров и обработки приемопередатчика, если разнос между подполосами 802.16e является целочисленным множеством полосы пропускания поднесущих. Подобно передатчику 40 базовой станции, передатчик 70 базовой станции включает в себя буферы 72a и 72b, чтобы хранить блоки PDU 802.16e, и буфер 72с, чтобы хранить блоки PDU 802.16m. В отличие от множества модуляторов 44а-44с OFDM, требуемых в базовой станции 40 на Фиг.9, передатчик 70 базовой станции включает в себя один модулятор 76 OFDM. Каждый из буферов 72а и 72b 802.16e предоставляют блоки PDU, соответствующие их соответственным подполосам, тогда как буферы, содержащие блоки PDU 802.16m, такие как 72с, предоставляют блоки PDU, которые можно передавать по всем подполосам. Блок 74 форматирования данных кодирует и модулирует блоки PDU. Кодированные и модулированные блоки PDU распределяются по поднесущим согласно решению планировщика базовой станции в контроллере 22. Кодированные и модулированные блоки PDU 802.16e передаются в поднесущих, которые соответствуют одной подполосе, которой назначается PDU 802.16e планировщиком. Кодированные и модулированные блоки PDU 802.16m могут назначаться поднесущим на множестве подполос, как решено планировщиком. Блок 74 форматирования предоставляет составной сигнал, который модулируется с использованием модулятора 76 OFDM, выполненного возможностью воспроизведения для канала 802.16m модулированного OFDM сигнала s(t), который предоставляется модулятору 78 РЧ, похожему на тот, что показан на Фиг.9. Использование только одного модулятора 76 OFDM снижает затраты на аппаратное обеспечение и сложность передатчика 70 базовой станции по сравнению с передатчиком 40 базовой станции.
Затраты на аппаратное обеспечение и сложность примерного, не накладывающего ограничения, приемника 80 радиотерминала 802.16m, показанного на Фиг.13 и выполненного с возможностью приема сигналов от передатчика базовой станции на Фиг.12 также снижены по сравнению с приемником 802.16e, показанным на Фиг.10. Только один приемник 82 OFDM, ассоциированный с каналом 802.16m, требуется для демодуляции принятого модулирующего сигнала s(t). Демодулированный сигнал декодируется декодером 84 802.16m, который генерирует принятые блоки PDU. Приемник по Фиг.11 может использоваться как описано ранее радиотерминалами 802.16e для приема сигнала, сгенерированного модулятором 76 OFDM на Фиг.12 и декодирования интересующей подполосы.
Описанная технология предоставляет возможность плавного перехода от системы традиционной беспроводной связи, такой как IEEE 802.16e, к развитой системе с более высокой сигнальной полосой пропускания, такой как IEEE 802.16m. Традиционные каналы 802.16e могут быть встроены вовнутрь сигнала 802.16m большей полосы пропускания. Некоторые или все из подполос могут использоваться для традиционных радиотерминалов 802.16e. Технология предоставляет возможность беспрерывного функционирования традиционных радиотерминалов 802.16e, обеспечивая новые радиотерминалы 802.16m большими скоростями передачи данных и лучшей производительностью. Большая эффективность достигается посредством использования защитных поднесущих подполос 802.16e, которые раньше не использовались. Большая полоса пропускания предоставляется терминалам 802.16m посредством обеспечения возможности назначений полосы пропускания радиотерминалам 802.16m на многих подполосах, включая подполосы, используемые для традиционных радиотерминалов 802.16e. Отличие между подполосами 802.16e и 802.16m достигается минимальными издержками посредством использования различных поднаборов последовательностей преамбул для двух типов каналов. Сложность, вносимая в системный вход и функционирование терминалов, снижается посредством предоставления эффективных механизмов для указания основной подполосы, которая содержит ключевую информацию системы и назначения полосы пропускания.
Хотя разные варианты осуществления показаны и описаны в подробностях, формула изобретения не ограничивается любым конкретным вариантом осуществления или примером. Ни что из вышеприведенного описания не следует воспринимать как означающим то, что какой-нибудь конкретный элемент, этап, диапазон, функция являются настолько существенными, что должны быть включены в состав испрашиваемого объема изобретения. Объем патентуемого объекта определяется только формулой изобретения. Объем правовой охраны определяется формулировками, изложенными в принятых пунктах формулы изобретения, и их эквивалентами. Все структурные и функциональные эквиваленты элементов выше описанного предпочтительного варианта осуществления, которые известны обычным специалистам в области техники, отчетливо включены в данный документ посредством ссылки и, как предназначено, охватываются настоящей формулой изобретения. Более того, не обязательно, чтобы устройство или способ адресовались к каждой проблеме, решение которой ищется посредством настоящего изобретения, так как для этого предназначена настоящая формула изобретения. Ни один пункт формулы изобретения не предназначен для ссылки на параграф 6 из 35 USC §112, если только не используются формулировки «средство для» или «этап для». Более того, ни один вариант осуществления, признак, компонент или этап в этой спецификации не предназначен для посвящения общественности независимо от того, излагается ли вариант осуществления, признак, компонент или этап в формуле изобретения.