ОЦЕНКА КАНАЛА ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ
CHANNEL ASSESSMENT FOR INTERFERENCE SUPPRESSION

Настоящая заявка испрашивает приоритет Предварительной патентной заявки США № 60/638,666, озаглавленной «Подавление помех трафика в BTS на канале обратной связи CDMA», поданной 23 декабря 2004, которая включена в данный документ посредством ссылки.
Область техники
Настоящее изобретение относится к системам беспроводной связи и, в частности, к подавлению помех трафика в системах беспроводной связи.
Описание предшествующего уровня техники
Система связи может обеспечивать связь между базовыми станциями и терминалами доступа. Прямая линия связи или нисходящая линия связи относится к передаче от базовой станции к терминалу доступа. Обратная линия связи или восходящая линия связи относится к передаче от терминала доступа к базовой станции. В заданный момент времени каждый терминал доступа может осуществлять связь с одной или более базовыми станциями по прямым и обратным линиям связи в зависимости от того, активен ли терминал доступа и находится ли терминал доступа в процессе гибкой передачи обслуживания.
Краткое описание чертежей
Отличительные признаки, сущность и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из следующего подробного описания и иллюстрирующих его чертежей. Одинаковые ссылочные номера и символы могут обозначать одинаковые или схожие объекты.
Фиг.1 - иллюстрация системы беспроводной связи с базовыми станциями и терминалами доступа;
фиг.2 - иллюстрация примера структуры и/или процесса передатчика, который может быть реализован в терминале доступа по фиг.1;
фиг.3 - иллюстрация примера процесса и/или структуры приемника, который может быть реализован в базовой станции по фиг.1;
фиг.4 - иллюстрация еще одного варианта осуществления процесса или структуры приемника базовой станции;
фиг.5 - иллюстрация общего примера распределения мощности трех пользователей в системе по фиг.1;
фиг.6 - пример равномерного распределения с временным смещением для подавления помех трафика с асинхронными кадрами для пользователей с равной мощностью передачи;
фиг.7 - иллюстрация структуры перемежения, используемой для пакетов данных обратной линии связи и канала автоматического запроса на повтор прямой линии связи;
фиг.8 - иллюстрация памяти, которая покрывает целый пакет из 16 временных интервалов (слотов);
фиг.9А - иллюстрация способа подавления помех трафика для примера последовательного подавления помех (ППП) без задержки декодирования;
фиг.9В - иллюстрация устройства для осуществления способа по фиг.9А;
фиг.10 - иллюстрация буфера выборок приемника после поступления последовательных субпакетов одного интерлейса с подавлением помех декодированных субпакетов;
фиг.11 - иллюстрация структуры служебных каналов;
фиг.12А - иллюстрация способа, согласно которому сначала выполняется подавление помех пилот-сигнала (ППП), а затем совместно выполняются подавление помех служебного сигнала (ППС) и подавление помех трафика ППТ;
фиг.12В - иллюстрация устройства для осуществления способа по фиг.12А;
фиг.13А - иллюстрация варианта способа по фиг.12А;
фиг.13В - иллюстрация устройства для осуществления способа по фиг.13А;
фиг.14А - иллюстрация способа выполнения совместного ППП, ППС и ППТ;
фиг.14В - иллюстрация устройства для осуществления способа по фиг.14А;
фиг.15А - иллюстрация варианта способа по фиг.14А;
фиг.15В - иллюстрация устройства для осуществления способа по фиг.15А;
фиг.16 - иллюстрация модели системы передачи;
фиг.17 - иллюстрация примера характеристики комбинированной фильтрации передачи и приема;
фиг.18А и 18В - иллюстрации примера оценки канала (действительной и мнимой составляющих), основанной на оцененном многолучевом канале на каждом из трех отводов многоотводного (RAKE) приемника;
фиг.19А и 19В - иллюстрации примеров улучшенной оценки канала, основанной на отводах RAKE-приемника и сжатии спектра с использованием кодовых элементов данных;
фиг.20А - иллюстрация способа сжатия спектра на задержках отводов RAKE-приемника с использованием регенерированных кодовых элементов данных;
фиг.20В - иллюстрация устройства для осуществления способа по фиг.20А;
фиг.21А и 21В - иллюстрации примера выполнения оценки составного канала с использованием равномерно разнесенных выборок с разрешением chipX2;
фиг.22А - иллюстрация способа для оценки составного канала с равномерным разрешением с использованием регенерированных кодовых элементов данных;
фиг.22В - иллюстрация устройства для осуществления способа по фиг.22А;
фиг.23 - иллюстрация управления мощностью и регулировки усиления в замкнутом контуре с фиксированным усилением служебного субканала;
фиг.24 - вариант показанного на фиг. 23 управления мощностью и регулировки усиления с фиксированным усилением служебного субканала;
фиг.25 - иллюстрация примера управления мощностью с фиксированным усилением служебного канала;
фиг.26 - иллюстрация, подобная фиг.24, за исключением регулировки усиления служебного канала;
фиг.27 - иллюстрация варианта фиг.26 с регулировкой усиления служебного канала только для управления скоростью данных (DRC).
Подробное описание
Любой описанный вариант осуществления не является предпочтительным или не имеет преимуществ по сравнению с другими вариантами осуществления. Хотя различные аспекты настоящего раскрытия представлены в чертежах, последние не вычерчены в масштабе или не являются всеобъемлющими.
Фиг.1 иллюстрирует систему 100 беспроводной связи, которая включает в себя системный контроллер 102, базовые станции 104а-104b и множество терминалов 106а-106h доступа. Система 100 может иметь любое количество контроллеров 102, базовых станций 104 и терминалов 106 доступа. Различные аспекты и варианты осуществления настоящего раскрытия, описанные ниже, могут быть реализованы в системе 100.
Терминалы 106 доступа могут быть мобильными или стационарными и могут быть рассредоточены по всей системе 100 связи по фиг.1. Терминал 106 доступа может быть соединен с вычислительным устройством или реализован в вычислительном устройстве, таком как портативный персональный компьютер. Альтернативно, терминал доступа может быть независимым устройством обработки данных, таким как персональный цифровой ассистент (PDA). Терминал 106 доступа может относиться в различным типам устройств, таким как проводной телефон, беспроводной телефон, мобильный телефон, портативный компьютер, карта беспроводного доступа для персонального компьютера, PDA, внешний или внутренний модем и т.п. Терминал доступа может быть любым устройством, которое предоставляет возможность передачи данных пользователю путем осуществления связи через беспроводный канал или через проводной канал, например, используя оптоволоконные или коаксиальные кабели. Терминал доступа может иметь различные наименования, такие как мобильная станция, узел доступа, абонентский узел, мобильное устройство, мобильный терминал, мобильный узел, мобильный телефон, мобильник, удаленная станция, удаленный терминал, удаленный узел, пользовательское устройство, пользовательское оборудование, карманное устройство и т.п.
Система 100 обеспечивает связь для некоторого количества ячеек, причем каждая ячейка обслуживается посредством одной или более базовых станций 104. Базовая станция 104 может также упоминаться как Система Приемопередатчика Базовой Станции (BTS), узел доступа, часть сети доступа, приемопередатчик модемного пула (МРТ) или узел В (Node B). Сеть доступа относится к сетевому оборудованию, предоставляющему возможность передачи данных между сетью передачи данных с коммутацией пакетов (например, Интернет) и терминалами 106 доступа.
Прямая линия связи (ПЛ) или нисходящая линия связи относится к передаче от базовой станции к терминалу доступа. Обратная линия связи (ОЛ) или восходящая линия связи относится к передаче от терминала доступа к базовой станции.
Базовая станция 104 может передавать данные в терминал 106 доступа, используя скорость передачи данных, выбранную из ряда различных скоростей передачи данных. Терминал 106 доступа может измерять отношение сигнала к сумме шума и помех (SINR) пилот-сигнала, переданного базовой станцией 104, и определять желаемую скорость передачи данных для использования базовой станцией 104 при передаче данных в терминал 106 доступа. Терминал 106 доступа может передавать по каналу запроса данных или передавать сообщения контроля скорости передачи данных (DRC) в базовую станцию 104, чтобы уведомить базовую станцию 104 о желаемой скорости передачи данных.
Системный контроллер 102 (который также упоминается как контроллер базовой станции (BSC)) может обеспечивать координирование и управление для базовых станций 104 и может также управлять маршрутизацией вызовов на терминалы 106 доступа посредством базовых станций 104. Системный контроллер 102 может быть соединен с телефонной коммутируемой сетью общего пользования (PSTN) через центр коммутации мобильной связи (MSC) и с сетью пакетной передачи данных через узел службы пакетной передачи данных (PDSN).
Система 100 связи может использовать одну или более технологий связи, таких как множественный доступ с кодовым разделением (CDMA), IS095, высокоскоростная пакетная передача данных (HRPD), также упоминаемая как высокоскоростная передача данных (HDR), как изложено в «Спецификации воздушного интерфейса высокоскоростной пакетной передачи данных стандарта CDMA2000», TIA/EIA/IS-856, CDMA 1x Evolution Data Optimized (EV-DO), 1xEV-DV, широкополосный CDMA (WCDMA), универсальная система мобильной связи (UMTS), синхронный CDMA с временным разделением (TD-SCDMA), мультиплексирование с ортогональным делением частот (OFDM), и т.п. Описанные ниже примеры предоставляют детали для ясности. Представленные здесь идеи также применимы к другим системам, и настоящие примеры не предназначены для ограничения настоящей заявки.
Фиг.2 иллюстрирует пример структуры и/или процесса передатчика, который может быть реализован в терминале 106 доступа по фиг.1. Функции и компоненты, показанные на фиг.2, могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратного обеспечения или комбинации программного обеспечения и аппаратного обеспечения. Другие функции могут быть внесены в фиг.2 в добавление или взамен функций, показанных на фиг.2.
Источник 200 данных предоставляет данные в кодер 202, который кодирует биты данных, используя одну или более схем кодирования, чтобы предоставить кодированные элементарные сигналы данных. Каждая схема кодирования может включать в себя один или более типов кодирования, таких как циклический контроль избыточности (CRC), сверточное кодирование, турбокодирование, блочное кодирование, другие типы кодирования или без кодирования. Другие схемы кодирования включают в себя способы автоматического запроса на повтор (ARQ), гибридного ARQ (H-ARQ) и повтора с инкрементной избыточностью. Различные типы данных могут кодироваться с помощью различных схем кодирования. Перемежитель 204 перемежает кодированные биты данных, чтобы противодействовать замиранию канала.
Модулятор 206 модулирует кодированные, перемеженные данные, чтобы генерировать модулированные данные. Примеры способов модулирования включают в себя двоичную фазовую манипуляцию (BPSK) и квадратурную фазовую манипуляцию (QPSK). Модулятор 206 может также повторять последовательность модулированных данных, или узел прореживания символа может прореживать биты символа. Модулятор 206 может также расширить спектр модулированных данных посредством функции Уолша (то есть кода Уолша), чтобы сформировать элементарные сигналы данных. Модулятор 206 также может мультиплексировать с временным разделением элементарные сигналы данных с элементарными сигналами пилот-сигнала и элементарными сигналами MAC, чтобы сформировать поток элементарных сигналов. Модулятор 206 также может использовать узел расширения спектра посредством псевдослучайного шума (ПШ), чтобы расширить спектр потока элементарных сигналов посредством одного или более кодов ПШ (например, короткого кода, длинного кода).
Узел 208 преобразования частоты из основной в радиочастоту (РЧ) может преобразовывать сигналы основной частоты в радиочастотные сигналы для передачи с помощью антенны 210 через беспроводную линию связи в одну или более базовых станций 104.
Фиг.3 иллюстрирует пример процесса и/или структуры приемника, который может быть реализован в базовой станции 104 по фиг.1. Функции и компоненты, показанные на фиг.3, могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратного обеспечения или комбинации программного обеспечения и аппаратного обеспечения. Другие функции могут быть внесены в фиг.3 в добавление или взамен функций, показанных на фиг.3.
Одна или более антенн 300 принимают модулированные сигналы обратной линии связи от одного или более терминалов 106 доступа. Множество антенн может обеспечить пространственное разнесение для противодействия отрицательным воздействиям канала, таким как замирание. Каждый принятый сигнал выдается в соответствующий приемник или узел 302 преобразования с радиочастоты в базовую полосу, который предварительно обрабатывает (например, фильтрует, усиливает, преобразует с понижением частоты) и оцифровывает принятый сигнал для генерации выборок данных для этого принятого сигнала.
Демодулятор 304 может демодулировать принятые сигналы для получения восстановленных символов. Для стандарта CDMA 2000 демодуляция пытается восстановить передачу данных путем (1) разделения на каналы сжатых выборок, чтобы изолировать или разделить принятые данные и пилот-сигнал на их соответствующие кодовые каналы, и (2) когерентного демодулирования разделенных на каналы данных с восстановленным пилот-сигналом для получения демодулированных данных. Демодулятор 304 может включать в себя буфер 312 принятых выборок (также называемый общее входное ОЗУ или ОЗУ выборок), чтобы сохранять выборки принятых сигналов для всех пользователей/терминалов доступа, RAKE-приемник 314 для сжатия и обработки множества сигналов и буфер 316 демодулированных символов (также называемый выходным ОЗУ или ОЗУ для демодулированных символов). Может присутствовать множество буферов 316 демодулированных символов, чтобы соответствовать множеству пользователей/терминалов доступа.
Обращенный перемежитель 306 выполняет обращенное перемежение данных из демодулятора 304.
Декодер 308 может декодировать демодулированные данные, чтобы восстановить декодированные биты данных, переданные посредством терминала 106 доступа. Декодированные данные могут быть предоставлены в приемник 310 данных.
Фиг.4 иллюстрирует еще один вариант осуществления процесса или структуры приемника базовой станции. На фиг.4 биты данных успешно декодированного пользовательского сигнала вводятся в узел 400 восстановления помех, который включает в себя кодер 402, перемежитель 404, модулятор 406 и фильтр 408. Кодер 402, перемежитель 404 и модулятор могут быть схожи с кодером 202, перемежителем 204 и модулятором 206 по фиг.2. Фильтр 408 формирует выборки декодированного пользовательского сигнала с разрешением входного ОЗУ, например, переходит со скорости элементарных сигналов до удвоенной скорости элементарных сигналов. Вклад декодированного пользовательского сигнала во входное ОЗУ удаляется или подавляется из входного ОЗУ 312.
Несмотря на то, что ниже описано подавление помех в базовой станции 104, данные концепции могут быть применены к терминалу 106 доступа или любому другому компоненту системы связи.
Подавление помех трафика
Пропускная способность обратной линии связи CDMA может быть ограничена помехами между пользователями, поскольку сигналы, передаваемые различными пользователями, не являются ортогональными в BTS 104. Следовательно, способы, которые уменьшают помехи между пользователями, улучшат производительность обратной линии связи CDMA. Здесь описаны способы для эффективного осуществления подавления помех для усовершенствованных систем CDMA, таких как CDMA2000 1xEV-DO RevA.
Каждый пользователь DO RevA передает сигналы трафика, пилот-сигналы и служебные сигналы, которые могут создавать помехи другим пользователям. Как показано на фиг.4, сигналы могут быть восстановлены и вычтены из входного ОЗУ 312 в BTS 104. Переданный пилот-сигнал известен в BTS 104, и он может быть восстановлен на основании сведений о канале. Однако служебные сигналы, такие как индикатор обратной скорости (RRI), канал запроса данных или управление скорости передачи данных (DRC), канал источника данных (DSC), подтверждение приема (ACK), сначала демодулируются и детектируются, и переданные сигналы данных демодулируются, подвергаются обращенному перемежению, декодируются в BTS 104, чтобы определить переданные элементарные служебные сигналы и элементарные сигналы трафика. На основании определения переданных элементарных сигналов для заданного сигнала узел 400 восстановления может восстановить вклад во входное ОЗУ 312 на основании сведений о канале.
Биты пакета данных из источника 200 данных могут быть повторены и обработаны кодером 202, перемежителем 204 и/или модулятором 206 для получения множества соответствующих «субпакетов» для передачи в базовую станцию 104. Если базовая станция 104 принимает сигнал с высоким отношением сигнал-шум, то первый субпакет может содержать достаточно информации для базовой станции 104, чтобы декодировать и извлечь исходный пакет данных. Например, пакет данных из источника 200 данных может быть повторен и преобразован в четыре субпакета. Терминал 106 пользователя посылает первый субпакет в базовую станцию 104. Базовая станция 104 может иметь относительно низкую вероятность правильного декодирования и извлечения исходного пакета данных из первого принятого субпакета. Но когда базовая станция 104 принимает второй, третий и четвертый субпакеты и комбинирует информацию, извлеченную из каждого принятого субпакета, вероятность декодирования и извлечения исходного пакета данных увеличивается. Как только базовая станция 104 правильно декодирует исходный пакет (например, используя циклический контроль избыточности (CRC) или другой способ обнаружения ошибки), базовая станция 104 передает сигнал подтверждения приема (ACK) в терминал 106 пользователя, чтобы остановить передачу субпакетов. Терминал 106 пользователя может затем послать первый субпакет нового пакета.
Обратная линия связи DO-RevA использует H-ARQ (фиг.7), где каждый пакет из 16 слотов разбивается на 4 субпакета и передается в чередующейся структуре с перемежением с 8 слотами между субпакетами одного и того же перемежения. Кроме того, различные пользователи/терминалы 106 доступа могут начать передачу на различных границах слотов, и следовательно, субпакеты из 4 слотов различных пользователей поступают в BTS асинхронно. Эффекты асинхронизма и эффективная конструкция приемников с подавлением помех для H-ARQ и CDMA описаны ниже.
Выигрыши от подавления помех зависят от порядка, согласно которому сигналы удаляются из входного ОЗУ 312. Здесь раскрыты способы, относящиеся к декодированию (и вычитанию, если CRC проходит успешно) пользовательских сигналов на основании отношений сигнала трафика к пилот-сигналу (ТкП), эффективного SINR или вероятности декодирования. Здесь раскрыты различные подходы для выполнения повторной попытки демодуляции и декодирования пользователей после удаления других пользователей из входного ОЗУ 312. Подавление помех во входном ОЗУ 312 BTS может быть эффективно реализовано с учетом асинхронных систем CDMA, таких как EV-DO RevA, где пользователи передают пилот-сигналы, сигналы управления и сигналы трафика, используя гибридный ARQ. Это раскрытие может также применяться к системам EV-DV Rel D, W-CDMA EUL и CDMA2000.
Подавление помех трафика (ППТ) может быть определено как основанное на вычитании подавление помех, которое удаляет вклад пользовательских данных во входное ОЗУ 312, после того как этот пользовательский сигнал был правильно декодирован (фиг.4). Здесь рассматриваются некоторые фактические задачи, связанные с ППТ в действующих системах CDMA, таких как CDMA2000, EV-DO, EV-DV и WCDMA. Многие из этих задач вызваны тем фактом, что действительные системы имеют асинхронизм пользовательских сигналов и гибридный ARQ. Например, CDMA2000 преднамеренно равномерно по времени расширяет спектр кадров пользовательских данных, чтобы предотвратить чрезмерную задержку в сети обратной связи. EV-DO RevA, EV-DV Rel D и EUL WCDMA также используют гибридный ARQ, который вводит более чем одну возможную длину данных.
Многопользовательское обнаружение является основной категорией алгоритмов, под которую подпадает ППТ, и относится к любому алгоритму, который пытается улучшить производительность путем предоставления возможности взаимодействия обнаружения двух различных пользовательских сигналов. Способ ППТ также может включать в себя гибрид поэтапного подавления помех (также называемый последовательным подавлением помех) и параллельного подавления помех. «Последовательное подавление помех» относится к любому алгоритму, который последовательно декодирует пользовательские сигналы и использует данные ранее декодированных пользовательских сигналов, чтобы улучшить производительность. «Параллельное подавление помех» относится, в общем, к одновременному декодированию пользовательских сигналов и одновременному вычитанию декодированных пользовательских сигналов.
ППТ может отличаться от подавления помех пилот-сигнала (ППП). Одно из различий между ППТ и ППП заключается в том, что переданный пилот-сигнал заранее известен приемнику. Следовательно, ППП может вычесть вклад пилот-сигнала в принятый сигнал, используя только оценки канала. Второе основное отличие заключается в том, что передатчик и приемник плотно взаимодействуют в канале трафика посредством механизма H-ARQ. Переданная последовательность данных остается неизвестной приемнику до тех пор, пока пользовательский сигнал не будет успешно декодирован.
Аналогично, желательно удалить служебные каналы из входного ОЗУ согласно способу, называемому подавлением помех служебных сигналов (ППС). Служебные каналы не могут быть удалены до тех пор, пока BTS 104 не распознает переданные служебные данные, и это определяется путем декодирования и затем повторного формирования служебных сообщений.
Последовательное подавление помех определяет класс способов. Цепное правило взаимной информации показывает, что при идеальных условиях последовательное подавление помех может обеспечить пропускную способность канала множественного доступа. Главным условием для этого является то, чтобы все пользовательские сигналы были в синхронизме по кадрам и чтобы канал каждого пользовательского сигнала мог быть оценен с пренебрежимо малой ошибкой.
Фиг.5 иллюстрирует общий пример распределения мощности трех пользовательских сигналов (пользователя 1, пользователя 2 и пользователя 3), где пользователи передают кадры синхронно (кадры от всех пользователей принимаются одновременно), и все пользователи передают на одинаковой скорости передачи данных. Каждому пользователю подается команда использовать определенную мощность передачи, например пользователь 3 передает на мощности, которая по существу равна шуму; пользователь 2 передает на мощности, которая по существу равна сумме мощности пользователя 3 и шума; и пользователь 1 передает на мощности, которая по существу равна сумме мощности пользователя 2, мощности пользователя 3 и шума.
Приемник обрабатывает сигналы от пользователей в порядке уменьшения мощности передачи. Начиная с k = 1 (пользователя 1 с самой высокой мощностью), приемник пытается декодировать для пользователя 1. Если декодирование проходить успешно, то вклад пользователя 1 в принятый сигнал формируется и вычитается на основании оценки его канала. Это можно назвать последовательным подавлением помех при синхронизме по кадрам. Приемник продолжает обработку до тех пор, пока попытка декодирования не будет выполнена для всех пользователей. Каждый пользовательский сигнал имеет одинаковое SINR после последовательного подавления помех ранее декодированных пользовательских сигналов.
К сожаленью, этот подход может быть очень чувствителен к ошибкам декодирования. Если один пользовательский сигнал с большой мощностью передачи, такой как сигнал пользователя 1, не декодируется правильно, то отношение сигнала к сумме помех и шума (SINR) всех последующих пользователей может сильно ухудшиться. Это может воспрепятствовать декодированию всех пользовательских сигналов после этого момента. Еще одним недостатком данного подхода является то, что он требует, чтобы пользовательские сигналы имели конкретную относительную мощность в приемнике, что сложно обеспечить в каналах с замиранием.
Асинхронизм кадров и подавление помех, например CDMA2000
Предположим, что смещения кадров пользователей преднамеренно сдвигаются относительно друг друга. Эта операция асинхронизма кадров имеет ряд преимуществ для системы в целом. Например, мощность обработки и ширина полосы сети в приемнике в этом случае будет иметь более равномерный профиль использования по времени. В отличие от этого синхронизм кадров для пользователей требует всплеска мощности обработки и ресурсов сети в конце каждой границы кадра, поскольку все пользователи завершают пакет одновременно. При асинхронизме кадров BTS 104 может в первоочередном порядке декодировать пользовательский сигнал с самым ранним временем прибытия, а не пользовательский сигнал с самой большой мощностью.
Фиг.6 иллюстрирует пример равномерного распределения с временным смещением для ППТ с асинхронизмом кадров для пользователей с равной мощностью передачи. Фиг.6 изображает предоставление момента времени непосредственно до начала декодирования кадра 1 пользователя 1. Поскольку кадр 0 уже был декодирован и отменен для всех пользователей, то его вклад в помеху показан заштрихованным (пользователи 2 и 3). В целом, этот подход уменьшает помехи в два раза. Половина помех была удалена посредством ППТ до декодирования кадра 1 пользователя 1.
В еще одном варианте осуществления по фиг.6 пользователи могут относиться к группам пользователей, например пользовательской группе 1, пользовательской группе 2, пользовательской группе 3.
Пользой, обеспечиваемой асинхронизмом и подавлением помех, является относительная симметрия между пользовательскими сигналами в терминах уровней мощности и статистик ошибок, если для них желательны схожие скорости передачи данных. В обычном последовательном подавлении помех с равными скоростями передачи данных пользователей последний пользовательский сигнал принимается с очень низкой мощностью и является достаточно зависимым от успешного декодирования предыдущих пользовательских сигналов.
Асинхронизм, гибридный ARQ и перемежение, например, EV-DO RevA
Фиг.7 иллюстрирует структуру с перемежением (например, в 1xEV-DO RevA), используемую для пакетов данных обратной линии связи и канала ARQ прямой линии связи. Каждая структура с перемежением (интерлейс: интерлейс 1, интерлейс 2, интерлейс 3) содержит набор смещенных по времени сегментов. В этом примере каждый сегмент имеет длину четырех слотов времени. В течение каждого сегмента терминал пользователя может передать в базовую станцию субпакет. Присутствуют три интерлейса, и каждый сегмент имеет длину четырех слотов времени. Так, между концом субпакета заданного интерлейса и началом следующего субпакета того же интерлейса присутствуют восемь слотов времени. Это предоставляет достаточно времени приемнику, чтобы декодировать субпакет и передать подтверждение (ACK) или неподтверждение (NACK) приема в передатчик.
Гибридный ARQ использует преимущество изменяющегося по времени характера каналов с замиранием. Если состояние канала хорошее для первых 1, 2 или 3 субпакетов, то кадр данных может быть декодирован, используя только эти субпакеты, и приемник передает в передатчик ACK. ACK подает команду передатчику прекратить передачу остающегося субпакета(ов) и, вместо этого, начать передачу нового пакета, если это желательно.
Архитектуры приемника для подавления помех
При ППТ данные декодированных пользовательских сигналов восстанавливаются и вычитаются (фиг.4) так, чтобы BTS 104 могла удалить помехи, которые вызываются данными декодированных пользовательских сигналов другим пользовательским сигналам. Приемник ППТ может быть оборудован двумя кольцевыми памятями: входным ОЗУ 312 и выходным ОЗУ 316.
Входное ОЗУ 312 сохраняет принятые выборки (например, с двукратной скоростью элементарных сигналов) и является общим для всех пользователей. Приемник без функции ППТ использовал бы входное ОЗУ только из 1-2 слотов (чтобы учитывать задержки в процессе демодуляции), поскольку какое-либо вычитание помех трафика или служебных сигналов не имеет места. В приемнике ППТ для системы с H-ARQ входное ОЗУ может охватывать множество слотов, например, 40 слотов, и оно может обновляться с помощью ППТ посредством вычитания помех декодированных пользовательских сигналов. В еще одной конфигурации входное ОЗУ 312 может иметь длину, которая охватывает меньше целого пакета, такую как длина, которая охватывает период времени с начала субпакета пакета до конца следующего субпакета этого пакета.
Выходное ОЗУ 316 сохраняет демодулированные символы принятых битов как сгенерированные посредством RAKE-приемника 314 демодулятора. Для каждого пользовательского сигнала может иметься отдельное выходное ОЗУ, поскольку демодулированные символы получаются путем сжатия спектра посредством специфической для пользователя последовательности ПШ и комбинирования по отводам RAKE-приемника. Как приемник ППТ, так и приемник без ППТ могут использовать выходное ОЗУ 316. Выходное ОЗУ 316 в ППТ используется, чтобы сохранять демодулированные символы предыдущих субпакетов, которые больше не хранятся во входном ОЗУ 312, когда входное ОЗУ 312 не охватывает все субпакеты. Выходное ОЗУ 315 может обновляться либо когда имеет место попытка декодирования, либо когда слот выходит из входного ОЗУ 312.
Способы для выбора длины входного ОЗУ
Размер выходного ОЗУ 316 и входного ОЗУ 312 может быть выбран согласно различным компромиссам между требуемой мощностью обработки, шириной полосы передачи от памятей к процессорам, задержками и производительностью системы. В общем, при использовании более короткого входного ОЗУ 312 преимущества ППТ будут ограничены, поскольку самые старые субпакеты не будут обновляться. С другой стороны, короткое входное ОЗУ 312 приводит к меньшему количеству операций демодуляции, вычитания и к меньшей ширине полосы.
При перемежении согласно RevA пакет из 16 слотов (четыре субпакета, где каждый субапакет передается в 4 слотах) будет охватывать 40 слотов. Следовательно, входное ОЗУ из 40 слотов может быть использовано, чтобы обеспечить удаление пользовательского сигнала из всех задействованных слотов.
Фиг.8 иллюстрирует входное ОЗУ 312 из 40 слотов, которое охватывает целый пакет из 16 слотов для EV-DO RevA. Когда принимается новый субпакет, для этого пакета предпринимается попытка декодирования с использованием всех доступных субпакетов, сохраненных во входном ОЗУ 312. Если декодирование выполняется успешно, то вклад этого пакета удаляется из входного ОЗУ 312 путем восстановления и вычитания вклада всех компонентных субпакетов (1, 2, 3 или 4). Для DO-RevA длины входного ОЗУ, равные 4, 16, 28 или 40 слотам, будут охватывать 1, 2, 3 или 4 субпакета, соответственно. Длина входного ОЗУ, реализованного в приемнике, может зависеть от факторов сложности, необходимости поддерживать различные времена прихода пользовательских сигналов и способности повторного выполнения демодуляции и декодирования пользовательских сигналов на предыдущих сдвигах кадра.
Фиг.9А иллюстрирует общий способ ППТ для примера последовательного подавления помех без задержки декодирования. Другие усовершенствования описаны ниже. Процесс начинается в блоке 900 начала и переходит к блоку 902 выбора задержки. При последовательном подавлении помех блок 902 выбора задержки может быть пропущен. В блоке 903 BTS 104 выбирает одного пользователя (или группу пользователей) из тех пользователей, которые завершают субпакет в текущем слоте.
В блоке 904 демодулятор 304 демодулирует выборки выбранных субпакетов пользователя для некоторых или всех сегментов времени, сохраненных во входном ОЗУ 312, согласно пользовательской последовательности расширения спектра и скремблирования, а также размеру его комбинации. В блоке 906 декодер 308 пытается декодировать пакет пользователя, используя ранее демодулированные символы, сохраненные в выходном ОЗУ 316, и демодулированные выборки входного ОЗУ.
В блоке 910 декодер 308 или другой узел может определить, был ли пакет пользователя(лей) успешно декодирован, то есть выполняется контроль ошибок, такой как использование кода циклической избыточности (CRC).
Если не удается декодировать пакет пользователя, то в блоке 918 в терминал 106 доступа обратно посылается NAK. Если пакет пользователя успешно декодируется, то в блоке 908 в терминал 106 доступа высылается ACK, и в блоках 912-914 выполняется подавление помех (ПП). В блоке 912 регенерируется сигнал пользователя согласно декодированному сигналу, импульсной характеристике канала и фильтрам передачи/приема. В блоке 914 вклад пользователя вычитается из входного ОЗУ 312, таким образом уменьшая его помехи пользовательским сигналам, которые еще не были декодированы.
Как при неудаче декодирования, так и при успешном декодировании в блоке 916 приемник переходит к следующему пользовательскому сигналу, который необходимо декодировать. Когда попытка декодирования была выполнена для всех пользователей, новый слот вводится во входное ОЗУ 312, и весь процесс повторяется на следующем слоте. Выборки могут записываться во входное ОЗУ 312 в реальном времени, то есть выборки chipx2 (x2 элементарного сигнала) могут записываться в каждой 1/2 элементарного сигнала.
Фиг.9В иллюстрирует устройство, содержащее средства 930-946 для осуществления способа по фиг.9А. Средства 930-946 по фиг.9В могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратного обеспечения или комбинации программного обеспечения и аппаратного обеспечения.
Способы для выбора порядка декодирования
В блоке 903 указывается, что ППТ может применяться либо последовательно к каждому пользовательскому сигналу, либо параллельно к группам пользовательских сигналов. При увеличении групп сложность реализации способа может уменьшиться, но и преимущества ППТ могут уменьшиться, если для ППТ не выполняются итерации, как описано ниже.
Критерии, согласно которым пользовательские сигналы группируются и/или упорядочиваются, могут варьировать согласно скорости изменения канала, типа трафика и доступной мощности обработки. Хорошие порядки декодирования могут включать в себя сначала декодирование пользовательских сигналов, удаление которых наиболее полезно и вероятность декодирования которых наиболее высока. Критерии для достижения наибольших усилений от ППТ могут включать в себя:
А. Размер полезной нагрузки и отношение трафика к пилот-сигналу (ТкП): BTS 104 может группировать или упорядочивать пользовательские сигналы согласно размеру полезной нагрузки, и декодировать их по порядку, начиная с пользовательского сигнала с наибольшей мощностью передачи, то есть от наибольшего ТкП к наименьшему ТкП. Декодирование и удаление пользовательских сигналов с большим ТкП из входного ОЗУ 312 имеет наибольшую пользу, поскольку они вызывают больше всего помех для других пользовательских сигналов.
B. SINR: BTS 104 может декодировать пользовательские сигналы с наибольшим SINR перед пользовательскими сигналами с меньшим SINR, поскольку вероятность декодирования выше для пользовательских сигналов с большим SINR. Кроме того, пользовательские сигналы со схожими SINR могут быть сгруппированы вместе. В случае каналов с замиранием SINR изменяется по времени по всему пакету, и следовательно, эквивалентное SINR может быть вычислено для того, чтобы определить подходящий порядок.
С. Время: BTS 104 может декодировать «более старые» пакеты (то есть те, для которых в BTS 104 принято больше субпакетов) до «более новых» пакетов. Этот выбор отражает допущение, что для заданного отношения ТкП и цели завершения ARQ вероятность декодирования пакетов увеличивается при каждом следующем субпакете.
Способы для выполнения повторной попытки декодирования
Когда пользовательский сигнал правильно декодируется, его вклад в помеху вычитается из входного ОЗУ 312, таким образом увеличивая возможность правильного декодирования всех пользовательских сигналов, которые совместно используют одни и те же слоты. Представляется полезным повторять попытку декодировать пользовательские сигналы, декодирование которых ранее было безуспешным, поскольку помехи, которые они испытывали, могут значительно уменьшиться. В блоке 902 выбора задержки выбирается слот (текущий или прошедший), который используется как основа для декодирования и подавления помех. В блоке 903 выбора пользовательских сигналов выбираются пользовательские сигналы, которые завершают субпакет в слоте с выбранной задержкой. Выбор задержки может быть основан на следующих опциях:
А. Текущее декодирование указывает выбор перехода к следующему (будущему) слоту, когда была предпринята попытка декодирования всех пользовательских сигналов, и следующий слот доступен во входном ОЗУ 312. В этом случае предпринимается попытка декодирования каждого пользовательского сигнала один раз на обрабатываемый слот, и это соответствует последовательному подавлению помех.
В. Итеративное декодирование предпринимает больше одной попытки декодирования на обрабатываемый слот. Вторая и последующая итерации декодирования имеют преимущество, заключающееся в удалении помех декодированных пользовательских сигналов на предыдущих итерациях. Итеративное декодирование обеспечивает выигрыш, когда множество пользовательских сигналов декодируется параллельно без промежуточного подавления помех. При простом итеративном декодировании в текущем слоте в блоке 902 выбора задержки просто будет выбираться один и тот же слот (то есть задержка) много раз.
С. Обратное декодирование: Приемник демодулирует субпакеты и пытается декодировать пакет на основании демодулирования всех доступных субпакетов, соответствующих этому пакету, во входном ОЗУ. После попытки декодировать пакеты с субпакетом, который завершается в текущем слоте времени (то есть пользовательских сигналов при текущем сдвиге кадра), приемник может попытаться декодировать пакеты, декодирование которых не удалось в предыдущем слоте (то есть пользовательские сигналы при предыдущем сдвиге кадра). Вследствие частичного перекрытия между асинхронными пользовательскими сигналами удаленные помехи субпакетов, которые завершаются в текущем слоте, повысят вероятность декодирования прошлых субпакетов. Процесс может итерироваться путем возвращения на большее количество слотов. Максимальная задержка в прямом канале передачи ACK/NAK может ограничивать обратное декодирование.
D. Прямое декодирование: После попытки декодирования всех пакетов с субпакетами, которые завершаются в текущем слоте, приемник может также попытаться декодировать последние пользовательские сигналы прежде, чем их полный субпакет будет записан во входное ОЗУ. Например, приемник может попытаться декодировать пользовательские сигналы после приема 3 слотов из 4 слотов последнего субпакета.
Способы для обновления выходного ОЗУ
В приемнике BTS без ППТ пакеты декодируются только на основании демодулированных символов, сохраненных в выходном ОЗУ, и входное ОЗУ используется только, чтобы демодулировать пользовательские сигналы из самых последних сегментов времени. При ППТ, когда приемник пытается демодулировать новый пользовательский сигнал, к входному ОЗУ 312 все же выполняется доступ. Однако при ППТ входное ОЗУ 312 обновляется после правильного декодирования пользовательского сигнала на основании восстановления и вычитания вклада этого пользовательского сигнала. Из-за факторов сложности может быть желательным, чтобы длина буфера входного ОЗУ была меньше, чем длина пакета (например, требуется 40 слотов, чтобы охватить пакет из 16 слотов в EV-DO RevA). Поскольку новые слоты записываются во входное ОЗУ 312, они перезапишут самые старые выборки в кольцевом буфере. Следовательно, поскольку принимаются новые слоты, самые старые слоты перезаписываются, и декодер 308 будет использовать выходное ОЗУ 316 для этих старых слотов. Следует отметить, что даже если заданный субпакет находится во входном ОЗУ 312, выходное ОЗУ 316 может быть использовано, чтобы сохранять последние демодулированные демодулятором символы (определенные из входного ОЗУ 312) для этого субпакета как промежуточный этап в процессе перемежения и декодирования. Существуют две основные опции для обновления выходного ОЗУ 316:
А. Основанное на пользовательском сигнале обновление: Выходное ОЗУ 316 для пользовательского сигнала обновляется только в сочетании с декодированием, предпринятым для этого пользовательского сигнала. В этом случае обновление старых слотов входного ОЗУ может не принести пользу выходному ОЗУ 316 для заданного пользовательского сигнала, если этот пользовательский сигнал не декодирован в подходящее время (то есть обновленные слоты входного ОЗУ могут выйти из входного ОЗУ 312 до выполнения попытки декодирования этого пользовательского сигнала).
В. Основанное на слоте обновление: Для того чтобы полностью использовать преимущества ППТ, выходное ОЗУ 316 для всех задействованных пользовательских сигналов может обновляться, когда слот выходит из входного ОЗУ 312. В этом случае содержимое выходного ОЗУ 316 включает в себя все вычитание помех, выполненное на входном ОЗУ 312.
Способы для подавления помех от субпакетов, которые поступают из-за просроченного крайнего срока поступления сообщения подтверждения приема (ACK)
В общем, дополнительная обработка, используемая ППТ, вводит в процесс декодирования определенную задержку, что особенно важно, когда используется либо итеративная, либо обратная схема. Эта задержка может превышать максимальную задержку, с которой в передатчик может быть передано ACK, чтобы остановить передачу субпакетов, относящихся к тому же пакету. В этом случае приемник может все еще использовать преимущества успешного декодирования, используя декодированные данные, чтобы вычесть не только прошедшие субпакеты, но также те, которые будут приняты в ближайшем будущем из-за отсутствия ACK.
При ППТ данные декодированных пользовательских сигналов восстанавливаются и вычитаются так, чтобы базовая станция 104 могла удалить помехи, которые она создает субпакетам других пользовательских сигналов. При использовании H-ARQ, когда принимается новый субпакет, выполняется попытка декодирования для исходного пакета. Если декодирование выполняется успешно, то для H-ARQ с ППТ вклад этого пакета может быть удален из принятых выборок путем восстановления и вычитания составных субпакетов. В зависимости от соображений сложности представляется возможным подавить помехи от 1, 2, 3 или 4 субпакетов путем сохранения большей истории выборок. В общем, ПП может применяться либо последовательно к каждому пользовательскому сигналу, либо к группам пользовательских сигналов.
Фиг.10 иллюстрирует буфер 312 выборок приемника в трех моментах времени: момент слота n, момент n+12 слотов и момент n+24 слотов. Для иллюстративных целей на фиг.10 показан один интерлейс с субпакетами из трех пользовательских сигналов, которые находятся на одинаковом сдвиге кадра, чтобы выделить операцию подавления помех с H-ARQ. Буфер 312 выборок приемника по фиг.10 охватывает все 4 субпакета (что в случае EV-DO RevA может быть достигнуто посредством буфера из 40 слотов, поскольку между каждым субпакетом из 4 слотов присутствуют 8 слотов). Недекодированные субпакеты показаны затененными. Декодированные субпакеты показаны незатененными в буфере из 40 слотов, и они аннулированы. Каждый момент времени соответствует поступлению на интерлейс еще одного субпакета. В момент слота n четыре сохраненных субпакета пользователя 1 правильно декодируются, в то время как последние субпакеты от пользователей 2 и 3 не удается декодировать.
В момент слота n+12 последующие субпакеты интерлейса поступают с подавлением помех от декодированных (незатененных) субпакетов 2, 3 и 4 пользователя 1. В течение времени с момента n+12 слотов пакеты от пользователей 2 и 3 успешно декодируются.
Фиг.10 применяет подавление помех к группам пользовательских сигналов, которые находятся на одном и том же сдвиге кадра, но не выполняет последовательное подавление помех внутри группы. В классическом подавлении помех группы пользовательские сигналы одной группы не воспринимают подавления взаимных помех. Следовательно, при увеличении количества пользовательских сигналов в группе сложность реализации уменьшается, но имеет место потеря из-за недостатка подавления между пользовательскими сигналами одной и той же группы для одной и той же попытки декодирования. Тем не менее, при использовании H-ARQ приемник будет пытаться декодировать все пользовательские сигналы в группе после поступления каждого нового субпакета, обеспечивая пользовательским сигналам в одной и той же группе возможность реализации подавления взаимных помех. Например, когда пакет пользователя 1 декодируется в момент n, это способствует декодированию пакетов пользователей 2 и 3 в момент n+12, что в свою очередь способствует декодированию сигнала пользователя 1 в момент n+24. Все субпакеты ранее декодированного пакета могут быть аннулированы до повторной попытки декодирования для других пользователей, когда поступают их следующие субпакеты. Ключевым пунктом является то, что, несмотря на то, что определенные пользователи могут всегда быть в одной и той же группе, их субпакетам обеспечивается усиление подавления помех, когда декодируются другие члены группы.
Совместное подавление помех пилот-канала, служебного канала и канала трафика
Рассматриваемая в этом разделе задача относится к улучшению системной пропускной способности обратной линии связи CDMA путем эффективного оценивания и подавления многопользовательских помех в приемнике базовой станции. В общем, пользовательский сигнал обратной линии связи состоит из пилот-канала, служебного канала и канала трафика. Данный раздел описывает схему совместного подавления помех пилот-сигнала, служебного сигнала и сигнала трафика для всех пользователей.
Описано два аспекта. Во-первых, представлено подавление помех служебного сигнала (ППС). В обратной линии связи служебные сигналы от каждого пользователя действуют как помехи сигналам всех других пользователей. Для каждого пользователя агрегированные помехи из-за служебных сигналов всех других пользователей могут представлять большой процент от общих помех, испытываемых этим пользователем. Удаление этих агрегированных помех служебных сигналов может, сверх того, улучшить производительность системы (например, для системы CDMA 2000 1xEV-DO RevA) и увеличить пропускную способность обратной линии связи сверх производительности и пропускной способности, достигаемой посредством ППП и ППТ.
Во-вторых, с помощью соотношений между системной производительностью и конструкцией аппаратного обеспечения демонстрируются важные взаимодействия между ППП, ППС и ППТ. Описано несколько схем наиболее оптимального сочетания всех трех процедур подавления помех. Некоторые могут обеспечивать более высокую эффективность, тогда как другие могут предоставить преимущества с точки зрения простоты реализации. Например, одна из описанных схем удаляет все пилот-сигналы до декодирования каких-либо служебных каналов и каналов трафика, затем декодирует и удаляет пользовательские служебные каналы и каналы трафика последовательным образом.
Этот раздел основан на системах CDMA2000 1x EV-DO RevA и, в общем, применим к другим системам CDMA, таким как W-CDMA, CDMA2000 1x и CDMA2000 1x EV-DV.
Способ для подавления помех служебных каналов
Фиг.11 иллюстрирует структуру служебных каналов обратной линии связи для таких систем, например, как система EV-DO RevA. Существует два типа служебных каналов: один тип предназначен для способствования демодуляции/декодированию обратной линии связи, включает в себя канал индикатора обратной скорости (RRI) и канал вспомогательного пилот-канала (используемого, когда размер полезной нагрузки составляет 3072 бита или больше);
другой тип предназначен для облегчения функционирования прямой линии связи, и он включает в себя канал управления скоростью передачи данных (DRC), канал управления источника данных (DSC) и канал подтверждения приема (ACK). Как показано на фиг.11, каналы ACK и DSC мультиплексированы по времени на основании слота. Канал ACK передается только при подтверждении приема пакета, переданного тому же пользователю по прямой линии связи.
Среди служебных каналов данные вспомогательного пилот-канала априори известны в приемнике. Следовательно, аналогично первичному пилот-каналу для этого канала нет необходимости в демодуляции и декодировании, и вспомогательный пилот-канал может быть восстановлен на основании сведений о канале. Восстановленный вспомогательный пилот-сигнал может характеризоваться разрешением, определяемым двукратной скоростью элементарных сигналов, и может быть представлен следующим образом (для одного сегмента):
Уравнение (1) Восстановленные вспомогательные пилот-сигналы
n
c
w
G
h
ϕ
ϕ
γ
a
y
δ
γ
ƒ
ƒ,aux
aux
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
где  соответствует скорости выборки chipx1, ƒ - номер отвода,  - последовательность ПШ,  - код Уолша, назначенный каналу вспомогательного пилот-сигнала,  - относительное усиление этого канала относительно первичного пилот-сигнала,  - оценка коэффициента канала (или характеристики канала), которая предположительно является постоянной в одном сегменте,  - функция фильтрации или свертка импульса передачи и фильтра нижних частот приемника с разрешением chipx8 (принимается, что значением  нельзя пренебрегать в диапазоне [-MTc, MTc]),  - временное смещение chipx8 этого отвода при  =  mod 4 и  =[/4].
Вторая группа служебных каналов, которая включает в себя каналы DRC, DSC и RRI, кодируется посредством либо би-ортогональных кодов, либо симплексных кодов. На стороне приемника для каждого канала демодулированные выходные сигналы сначала сравниваются с пороговым значением. Если выходной сигнал ниже порогового значения, то декларируется стирание, и никакой попытки восстановления для этого сигнала не предпринимается. В противном случае они декодируются посредством детектора максимального правдоподобия, основанного на символах, который может находиться в декодере 308 по фиг.4. Декодированные выходные биты используются для восстановления соответствующего канала, как показано на фиг.4. Восстановленные сигналы для этих каналов имеют вид:
Уравнение (2) Восстановленные служебные (DRS, DSC и RRI) сигналы
d
w
G
0
ƒ,0
aux
В сравнении с уравнением (1) здесь присутствует один новый член , который представляет собой данные служебного канала,  - функция Уолша,  представляет усиление служебного канала относительно первичного пилот-сигнала.
Остающийся служебный канал - это 1-битный канал ACK. Он может быть модулирован с использованием BPSK, может быть некодированным и повторяться через половину слота. Приемник может демодулировать сигнал и принимать жесткое решение для данных канала ACK. Модель восстанавливаемого сигнала может быть такой же, как в уравнении 2.
Еще один подход к восстановлению сигнала канала ACK предполагает, что демодулированный и накопленный сигнал ACK после нормализации может быть представлен как
y = x + z,
x
z
σ
y
2
где  представляет собой переданный сигнал, и  - масштабированная шумовая составляющая с дисперсией . Тогда логарифмическое отношение правдоподобия определяется следующим образом:
Таким образом, для восстановления мягкая оценка переданного бита может быть представлена как
d
x
0
где функция tanh может быть сведена в таблицу. Восстановленный сигнал ACK очень схож с уравнением (2), за исключением замены члена  членом . В общем, подход мягкой оценки и подавления должен привести к улучшенной эффективности подавления, поскольку приемнику неизвестны данные наверняка, и этот способ вносит определенный уровень уверенности. Этот подход, в общем, может быть распространен на служебные каналы, упомянутые выше. Однако сложность детектора максимальной апостериорной вероятности для получения логарифмического отношения правдоподобия для каждого бита увеличивается экспоненциально при увеличении количества битов информации в одном кодовом символе.
hϕ
Один из эффективных способов восстановления служебного канала заключается в том, что один отвод может масштабировать декодированный служебный сигнал на величину его относительного усиления, выполнить его покрытие кодом Уолша и суммировать их, далее расширить спектр посредством одной ПШ последовательности и все вместе отфильтровать канально масштабированным фильтром . Этот способ может привести к экономии как с точки зрения сложности вычисления, так и с точки зрения ширины полосы памяти для цели вычитания.
становится
Совместное ППП, ППС и ППТ
Совместное ППП, ППС и ППТ может выполняться для повышения эффективности и увеличения пропускной способности системы. Различные очередности декодирования и подавления согласно схемам ППП, ППС и ППТ могут обусловить различную эффективность системы и различное влияние на сложность конструкции аппаратного обеспечения.
Сначала ППП, затем ППС и ППТ вместе (первая схема)
Фиг.12А иллюстрирует способ, согласно которому сначала выполняется ППП, затем вместе выполняются ППС и ППТ. После начала в блоке 1200 приемник извлекает оценку канала для всех пользовательских сигналов и выполняет управление мощностью в блоке 1202. Поскольку данные пилот-сигнала для всех пользовательских сигналов известны в BTS, то после того как их каналы будут оценены, они могут быть вычтены в блоке 1204 при ППП. Следовательно, каналы трафика и определенные служебные каналы воспринимают меньше помех, и они имеют возможность получения выгоды от предварительного подавления пилот-сигнала.
В блоке 1206 выбирается группа G недекодированных пользовательских сигналов, например, пакеты или субпакеты которых завершаются на границе текущего слота. В блоках 1208-1210 выполняется демодуляция и декодирование служебного канала/канала трафика. В блоке 1212 только успешно декодированные данные канала восстанавливаются и вычитаются из входного ОЗУ 312, совестно используемого всеми пользовательскими сигналами. В блоке 1214 выполняется проверка, есть ли еще пользовательские сигналы, которые необходимо декодировать. В блоке 1216 процесс завершается.
Декодирование/восстановление/подавление может выполняться последовательным образом от одного пользовательского сигнала в группе к следующему пользовательскому сигналу в группе, что можно назвать последовательным подавлением помех. В этом подходе входящие в одну и ту же группу пользовательские сигналы с поздней очередью декодирования извлекают выгоду из подавления пользовательских сигналов с ранней очередью декодирования. Упрощенный подход заключается в том, чтобы сначала декодировать все пользовательские сигналы одной группы и затем сразу вычесть все их вклады в помехи. Второй подход или схема (которая описана ниже) предоставляет возможность как меньшей ширины полосы памяти, так и более эффективной конвейерной архитектуры. В обоих случаях пользовательские пакеты, которые не завершаются на одной и той же границе слота, а перекрываются с этой группой пакетов, извлекают выгоду из этого подавления. Это подавление может быть причиной большей части усиления подавления в асинхронной системе CDMA.
Фиг.12В иллюстрирует устройство, содержащее средства 1230-1244 для осуществления способа по фиг.12А. Средства 1230-1244 по фиг.12В могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратного обеспечения или комбинации программного обеспечения и аппаратного обеспечения.
Фиг.13А иллюстрирует вариант способа по фиг.12А. На основании первичной оценки канала, выполненной в блоке 1202, в блоках 1204-1210 удаляется сигнал. В блоке 1300 извлекается основанная на данных оценка канала или уточненная оценка канала. Основанная на данных оценка канала может предоставить более хорошую оценку канала, как описано ниже. В блоке 1302 выполняется остаточное ППП, то есть удаляется уточненная оценка сигнала на основании уточнения оценки канала в блоке 1300.
Например, предположим, чтобы выполнение операций в блоках 1204-1210 привело в удалению исходной оценки сигнала (например, пилот-сигнала) P1[n] из принятых выборок. Тогда, на основании более хорошей оценки канала, извлеченной в блоке 1300, согласно способу формируется уточненная оценка сигнала P2[n]. Тогда способ может удалить инкрементную разность P2[n]-P1[n] из позиций выборок в ОЗУ 312.
Фиг.13В иллюстрирует устройство, содержащее средства 1230-1244, 1310, 1312 для осуществления способа по фиг.13А. Средства 1230-1244, 1310, 1312 по фиг.13В могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратного обеспечения или комбинации программного обеспечения и аппаратного обеспечения.
Сначала ППП, затем ППС и затем ППТ (вторая схема)
Эта вторая схема аналогична описанной выше схеме по фиг.12А, за исключением того, что служебные канала одной и той же группы пользователей демодулируются и декодируются до демодуляции и декодирования каких-либо каналов трафика. Это схема подходит для систем без перемежения, поскольку в этом случае не задается жесткого крайнего срока передачи ACK. Для системы с перемежением, например, как система DO RevA, поскольку сигналы ACK/NAK отвечают субпакетам канала трафика, допустимая задержка декодирования для субпакетов канала трафика обычно ограничена несколькими слотами (1 слот = 1,67 мс). Следовательно, если определенные служебные каналы расширяются больше, чем это время, то данная схема может стать нереализуемой. В частности, в случае системы DO RevA вспомогательный пилот-канал и канал ACK имеют формат с короткой длительностью и могут быть вычтены до ППТ.
Совместное подавление пилот-канала/служебного канала/канала трафика (третья схема)
Фиг.14А иллюстрирует способ, согласно которому выполняется совместное ППП, ППС и ППТ. После начала с блоке 1400 приемник извлекает оценку канала для всех пользовательских сигналов и выполняет управление мощностью в блоке 1402. В блоке 1404 выбирается группа G недекодированных пользовательских сигналов. В блоке 1406 исходя из пилот-сигналов повторно оценивается канал. В блоках 1408-1410 выполняется попытка демодуляции и декодирования служебного/трафик канала. В блоке 1412 выполняется ППП для всех пользовательских сигналов и ППС и ППТ только для пользовательских сигналов с успешно декодированными данными канала.
В отличие от описанной выше первой схемы (фиг.12А), после выполнения оценки канала для всех пользовательских сигналов (блок 1402) пилот-каналы сразу не вычитаются из входного ОЗУ 312, и оценка канала используется для управления мощностью, как при схеме без ПП. Далее, для группы пользовательских сигналов, которые завершаются на границе одного и того же пакета/субпакета, способ выполняет последовательное декодирование (блоки 1408 и 1410) в заданном порядке.
Для пользовательского сигнала, к которому была применена попытка декодирования, способ сначала повторно оценивает канал, исходя из пилот-сигнала (блок 1402). Пилот-сигнал испытывает меньше помех по сравнению со временем (блок 1402), когда он был демодулирован для управления мощностью, вследствие подавления помех ранее декодированных пакетов, которые перекрываются с пакетами трафика, которые нужно еще декодировать. Следовательно, качество оценки канала улучшается, что выгодно и для декодирования канала трафика, и для эффективности подавления. Эта новая оценка канала используется для декодирования канала трафика (блок 1410), а также декодирования определенных служебных каналов (блок 1408) (например, канала RRI в системе EV-DO). После завершения процесса декодирования для одного пользовательского сигнала в блоке 1412, согласно способу, вклад помех этого пользовательского сигнала вычитается из входного ОЗУ 312, которое включает в себя пилот-канал и любые декодированные служебные каналы/канал трафика.
В блоке 1414 выполняется проверка, есть ли еще пользовательские сигналы, которые необходимо декодировать. В блоке 1416 процесс завершается.
Фиг.14В иллюстрирует устройство, содержащее средства 1420-1436 для осуществления способа по фиг.14А. Средства 1420-1436 по фиг.14В могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратного обеспечения или комбинации программного обеспечения и аппаратного обеспечения.
Фиг.15А иллюстрирует вариант способа по фиг.14А. В блоке 1500 извлекаются основанные на данных оценки канала. В блоке 1502 выполняется выборочное остаточное ППП, как и на фиг.13А.
Фиг.15В иллюстрирует устройство, содержащее средства 1420-1436, 1510, 1512 для осуществления способа по фиг.15А. Средства 1420-1436, 1510, 1512, показанные на фиг.15В, могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратного обеспечения или комбинации программного обеспечения и аппаратного обеспечения.
Соотношения между первой и третьей схемами
Может показаться, что первая схема будет иметь более высокую эффективность по сравнению с третьей схемой, поскольку пилот-сигналы известны в BTS, и представляется логичным подавить их в первую очередь. Если предположить, что обе схемы имеют одинаковое качество подавления, то первая схема будет иметь превосходство по сравнению с третьей схемой при всех скоростях передачи данных. Однако, поскольку оценка пилот-сигнала подвержена большим помехам, чем демодуляция данных трафика, то для первой схемы оцененные коэффициенты, используемые для восстановления (и для пилот-сигнала и для служебного/трафик сигнала), могут быть более зашумленными. Тем не менее, поскольку оценка пилот-сигнала выполняется повторно непосредственно перед демодуляцией/декодированием данных трафика, то для третьей схемы уровень помех, воспринимаемый этой уточненной оценкой канала, является таким же, что воспринимаемый демодуляцией данных трафика. Следовательно, в среднем качество подавления третьей схемы может быть лучше, чем у первой схемы.
С точки зрения конструкции аппаратного обеспечения третья схема имеет небольшое преимущество: согласно способу можно суммировать данные пилот-канала и декодированные данные служебного канала и канала трафика и подавлять их вместе, следовательно, этот подход экономит ширину полосы памяти. С другой стороны, повторная оценка пилот-сигнала может быть выполнена либо вместе с демодуляцией служебного канала, либо с демодуляцией канала трафика (относительно считывания выборок из памяти), и, следовательно, отсутствует какое-либо увеличение требований к ширине полосы памяти.
Если предположить, что качество подавления первой схемы составляет 80% или 90% от обеспечиваемого третьей схемой, то существуют соотношения между скоростью передачи данных на пользовательский сигнал и усилением на количество пользовательских сигналов. В общем, предпочтительнее первая схема, если все пользовательские сигналы находятся в диапазоне низких скоростей передачи данных, и наоборот, если все пользовательские сигналы находятся в диапазоне высоких скоростей передачи данных. Согласно способу также можно повторно оценивать канал из канала трафика после того, как декодируется один пакет данных. Качество подавления должно улучшиться, поскольку канал трафика работает на (гораздо) более высоких отношениях сигнал-шум, по сравнению с пилот-каналом.
Служебные каналы могут быть удалены (подавлены) после того, как они успешно демодулируются, а каналы трафика могут быть удалены после того, как они успешно демодулируются и декодируются. Представляется возможным, что базовая станция сможет успешно демодулировать/декодировать служебные каналы и каналы трафика всех терминалов доступа в некоторый момент времени. Если это (ППП, ППС, ППТ) происходит, то входное ОЗУ будет содержать только остаточные помехи и шум. Данные пилот-канала, служебного канала и канала трафика могут быть подавлены в различных порядках, и они могут быть подавлены для подгрупп терминалов доступа.
Один из подходов заключается в выполнении подавления помех из ОЗУ 312 (по любой комбинации ППП, ППТ и ППС) каждый раз для одного пользовательского сигнала. Еще один подход заключается в (а) накоплении восстановленных сигналов (по любой комбинации ППП, ППТ и ППС) для группы пользовательских сигналов и (б) затем выполнении подавления помех для всей этой группы одновременно. Эти два подхода могут применяться к любым раскрытым здесь способам, схемам и процессам.
Улучшение оценки канала для подавления помех
Способность точно восстанавливать принятые выборки может иметь значительное влияние на системную эффективность приемника CDMA, который осуществляет подавление помех путем восстановления и удаления различных компонентов принятых данных. В RAKE-приемнике многолучевой канал оценивается путем сжатия посредством ПШ относительно последовательности пилот-сигнала и затем фильтрации (то есть накопления) пилот-сигнала в течение подходящего периода времени. Длина фильтрации пилот-сигнала, как правило, выбирается как компромисс между увеличением оценки отношения сигнал-шум путем накопления большего количества выборок и невыполнением накопления так долго, чтобы оценка отношения сигнал-шум ухудшилась из-за временных изменений канала. Оценка канала с выхода фильтра пилот-сигнала используется тогда, чтобы выполнить демодуляцию данных.
Как описано выше относительно фиг.4, один из практических способов реализации подавления помех в приемнике CDMA представляет собой восстановление вклада различных переданных потоков chipx1 в выборки входного ОЗУ (например, chipx2). Этот процесс включает в себя определение переданных потоков элементарных сигналов и оценки общего канала между элементарными сигналами передатчика и выборками приемника. Поскольку оценки канала, полученные с отводов RAKE-приемника, представляют сам многолучевой канал, то оценка общего канала также должна учитывать наличие фильтрации передатчика и приемника.
Этот раздел раскрывает несколько способов улучшения этой оценки общего канала для подавления помех в приемнике CDMA. Эти способы могут быть применимы к CDMA 2000, 1xEV-DO, 1xEV-DV, WCDMA.
Чтобы выполнить ППТ пакета, который декодируется правильно, приемник, представленный на фиг.4, может получать биты информации с выхода декодера и восстановить переданный поток элементарных сигналов путем повторного кодирования, повторного перемежения, повторной модуляции, повторного применения усиления канала данных и повторного расширения спектра. Чтобы оценить принятые выборки для ППТ с оценкой пилот-канала, переданный поток элементарных сигналов будет подвергаться свертке с моделью фильтров передатчика и приемника и оценке канала RAKE-приемника, исходя из сжатия спектра посредством ПШ последовательности пилот-сигнала.
Вместо использования оценки пилот-канала путем сжатия с использованием самих восстановленных элементарных сигналов данных может быть получена улучшенная оценка канала (на каждой задержке отвода RAKE-приемника). Эта улучшенная оценка канала не представляется полезной для демодуляции пакета, поскольку пакет уже успешно демодулирован, но она используется только для восстановления вклада этого пакета во входные выборки. С помощью этого метода для каждой задержки отводов RAKE-приемника (например, при разрешении chipx8), этим способом можно «сжать» принятые выборки (например, интерполированные до chipx8) с помощью восстановленного потока элементарных сигналов данных и выполнить накопление в течение подходящего периода времени. Это приведет к улучшенной оценке канала, поскольку канал трафика передается на более высокой мощности, чем пилот-канал (это отношение трафика к пилот-каналу ТкП представляет собой функцию скорости передачи данных). Использование элементарных сигналов данных, чтобы оценить канал для ППТ, может привести к более точной оценке канала для пользовательских сигналов с более высокой мощностью, подавление с высокой точностью которых является самым важным.
Вместо оценки многолучевого канала на каждом отводе RAKE-приемника этот раздел также описывает процедуру оценки канала, которая бы однозначно оценила комбинированный эффект фильтра передатчика, многолучевого канала и фильтра приемника. Эта оценка может быть с тем же разрешением, что и входные выборки с избыточной дискретизацией (например, chipx2 входного ОЗУ). Оценка канала может быть достигнута путем сжатия спектра входных выборок с помощью восстановленных элементарных сигналов переданных данных для реализации усиления ТкП в точности оценки канала. Временной период равномерно разделенных оценок канала может быть выбран на основании информации о задержках отводов RAKE-приемника и априори оценки комбинированной характеристики фильтров передатчика и приемника. Кроме того, информация отводов RAKE-приемника может использоваться, чтобы уточнять равномерно разделенные оценки канала.
p(t)
h(t)
g(t)
q(t)
L
Фиг.16 иллюстрирует модель системы передачи с фильтром  передачи, общим/составным каналом  (по сравнению с многолучевым каналом , описанным ниже) и фильтром  приемника. Цифровое представление канала беспроводной связи может быть смоделировано посредством  дискретных многолучевых компонентов:
<img file="00000007.tif" he="11" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
Уравнение (3)
a
τ
ϕ(t)
l
l
где комплексные амплитуды канала представляют собой  с соответствующими задержками . Совокупный эффект фильтров передатчика и приемника может быть определен как , где
<img file="00000008.tif" he="5" wi="30" img-content="undefined" img-format="tif" />
Уравнение (4)
ϕ(t)
ϕ(t)
где ⊗ обозначает свертку. Комбинированный эффект  часто подобен характеристике приподнятого косинуса. Например, в CDMA2000 и ее производных характеристика подобна примеру , отображенному на фиг.17. Общая оценка сигнала задается следующим образом:
<img file="00000009.tif" he="11" wi="56" img-content="undefined" img-format="tif" />
Уравнение (5)
a
a
l
l
Фиг.18А и 18В иллюстрируют пример оценки канала (действительную и мнимую составляющие), основанной на оцененном многолучевом канале на каждом из трех отводов RAKE- приемника. В этом примере реальный канал показан сплошной линией, а  показаны звездочками. Восстановление (пунктирная линия) основано на использовании  в приведенном выше уравнении (3). Оценки каналов отводов RAKE-приемника на фиг.18А и 18В основаны на сжатии спектра посредством элементарных сигналов пилот-сигнала (где общее отношение сигнал-шум пилот-сигнала составляет 24 дБ).
Сжатие спектра на задержках отводов RAKE-приемника посредством восстановленных элементарных сигналов данных вместо элементарных сигналов пилот-сигнала
Качество оценки канала имеет прямое влияние на точность восстановления вклада пользовательского сигнала в принятый сигнал. Для повышения эффективности систем CDMA, которые реализуют подавление помех, представляется возможным использовать восстановленные элементарные сигналы пользовательских данных, чтобы определить улучшенную оценку канала. Это улучшит точность вычитания помех. Один из способов для систем CDMA может быть описан как «сжатие спектра относительно переданных элементарных сигналов пользовательских данных» в противоположность классическому «сжатию спектра относительно переданных элементарных сигналов пилот-сигнала пользователя".
Отметим, что оценки каналов отводов RAKE-приемника на фиг.18А и 18В основаны на сжатии спектра посредством элементарных сигналов пилот-сигнала (где общее отношение сигнал-шум пилот-сигнала составляет -24 дБ). Фиг.19А и 19В иллюстрируют примеры улучшенной оценки канала основанной на отводах RAKE-приемника и сжатии спектра посредством элементарных сигналов данных, где элементарные сигналы данных передаются на мощности, которая на 10 дБ выше, чем мощность элементарных сигналов пилот-сигнала.
Фиг.20А иллюстрирует способ сжатия спектра на задержках отводов RAKE-приемника посредством регенерированных элементарных сигналов данных. В блоке 2000 RAKE-приемник 314 (фиг.4) выполняет сжатие спектра входных выборок посредством элементарных сигналов ПШ пилот-сигнала, чтобы получить значения отводов RAKE-приемника. В блоке 2002 демодулятор 304 выполняет демодуляцию данных. В блоке 2004 декодер 308 выполняет декодирование данных и выполняет циклический контроль избыточности (CRC). Если CRC проходит успешно, то в блоке 2006 узел 400 определяет переданные элементарные сигналы данных путем повторного кодирования, повторного перемежения, повторной модуляции и повторного расширения спектра. В блоке 2008 узел 400 выполняет сжатие спектра входных выборок посредством переданных элементарных сигналов данных, чтобы получить улучшенную оценку канала при каждой задержке отвода RAKE-фильтра. В блоке 2010 узел 400 восстанавливает вклад канала трафика и служебного канала пользователя во входные выборки с помощью улучшенной оценки канала.
Фиг.20В иллюстрирует устройство, содержащее средства 2020-2030 для осуществления способа по фиг.20А. Средства 2020-2030 по фиг.20В могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратного обеспечения или комбинации программного обеспечения и аппаратного обеспечения.
Оценка составного канала с разрешением входного ОЗУ посредством регенерированных элементарных сигналов данных
g(t)
p(t)
g(t)
h(t)
Классические приемники CDMA могут оценивать комплексное значение многолучевого канала при каждой задержке отводов RAKE-приемника. Входной каскад приемника, расположенный перед RAKE-приемником, может включать в себя фильтр низких частот (то есть ), который согласован с фильтром передатчика (то есть ). Следовательно, для того, чтобы приемник реализовал фильтр, согласованный с выходным сигналом канала, RAKE-приемник сам пытается настроиться только на многолучевой канал (то есть ). Задержки отводов RAKE-приемника в типовом случае управляются независимыми контурами временного слежения при требованиях минимального разделения (например, отводы разнесены, по меньшей мере, на один элементарный сигнал). Однако физический многолучевой канал сам часто может иметь энергию в континууме задержек. Следовательно, согласно одному способу оценивается составной канал (то есть ) с разрешением входных выборок (например, chipx2 входного ОЗУ).
h(t)
g(t)
ϕ(t)
При управлении мощностью передачи в обратной линии связи CDMA комбинированное отношение сигнал-шум отвода от всех многолучевых каналов и антенн приемников в типовом случае управляется в целью удержания в конкретном диапазоне. Этот диапазон отношений сигнал-шум может привести к оценке составного канала, полученной из элементарных сигналов сжатого пилот-сигнала, которая имеет относительно большую дисперсию оценки. По этой причине RAKE-приемник пытается разместить отводы только на «пиках» энергетического профиля задержки. Но с преимуществом ТкП сжатия спектра посредством восстановленных элементарных сигналов данных оценка составного канала может привести к лучшей оценке , чем непосредственная оценка , комбинированная с моделью .
ϕ(t)
Описанная здесь процедура оценки канала однозначно оценивает комбинированный эффект фильтра передатчика, многолучевого канала и фильтра приемника. Эта оценка может быть при том же разрешении, что и входные выборки (например, chipx2 входного ОЗУ) с избыточной дискретизацией. Оценка канала может быть достигнута путем сжатия спектра входных выборок посредством восстановленных элементарных сигналов переданных данных для реализации усиления ТкП в точности оценки канала. Временной период равномерно разделенных оценок канала может быть выбран на основании информации отводов RAKE-приемника и априори оценки комбинированной характеристики фильтров передатчика и приемника. Кроме того, информация отводов RAKE-приемника может использоваться, чтобы уточнять равномерно разделенные оценки канала. Отметим, что способ оценки самого составного канала также полезен, поскольку он не требует использования априори оценки .
Фиг.21А и 21В иллюстрируют пример выполнения оценки составного канала, используя равномерно разнесенные выборки с разрешением chipx2. В фиг.21А и 21В отношение сигнал-помеха элементарных сигналов данных составляет -4 дБ, что соответствует отношению сигнал-помеха пилот-сигнала -24 дБ и ТкП -20 дБ. Равномерная оценка канала дает лучшее качество по сравнению со сжатием спектра посредством элементарных сигналов данных только в позициях отводов RAKE-приемника. При высоком отношении сигнал-помеха воздействия «толстого канала» ограничивают способность точно восстановить канал, используя позиции отводов RAKE-приемника. Подход равномерного отбора выборок особенно полезен, когда оценка отношения сигнал-шум высокая, что соответствует случаю сжатия спектра посредством элементарных сигналов данных для высокого отношения ТкП. Когда отношение ТкП высокое для конкретного пользовательского сигнала, точность восстановления канала важна.
Фиг.22А иллюстрирует способ для оценки составного канала с равномерным разрешением с использованием регенерированных элементарных сигналов данных. Блоки 2000-2006 и 2010 схожи с аналогичными блоками, показанными на фиг.20А, описанными выше. В блоке 2200 RAKE-приемник 314 (фиг.4) или другой компонент определяет временной период для равномерного восстановления, основанного на задержках отводов RAKE-приемника. В блоке 2202 демодулятор 304 или другой компонент определяет улучшенную оценку канала путем сжатия спектра входных выборок с использованием переданных элементарных сигналов данных с равномерными задержками для подходящего временного диапазона.
Фиг.22В иллюстрирует устройство, содержащее средства 2020-2030, 2220, 2222 для осуществления способа по фиг.22А. Средства 2020-2030, показанные на фиг.22В, могут быть реализованы посредством программного обеспечения, аппаратного обеспечения или комбинации программного обеспечения и аппаратного обеспечения.
g(t)
h(t)
В вышеизложенном описании  представляет собой сам беспроводной многолучевой канал, тогда как  включает в себя беспроводной многолучевой канал, а также фильтрацию передатчика и приемника: h(t)=g(t) в свертке с phi(t).
В вышеизложенном описании «выборки» могут быть на любой произвольной скорости (например, дважды на элементарный сигнал), а «элементарные сигналы данных» - один на элементарный сигнал.
«Регенерированные элементарные сигналы данных» формируются путем повторного кодирования, повторного перемежения, повторной модуляции и повторного расширения спектра, как показано в блоке 2006 по фиг.20А и описано выше. В принципе, «регенерация» имитирует процесс, который биты информации проходят в мобильном передатчике (терминале доступа).
«Восстановленные выборки» представляют выборки, сохраненные во входном ОЗУ 312 или в отдельной от входного ОЗУ 312 памяти в приемнике (например, дважды на элементарный сигнал). Эти Восстановленные выборки формируются путем свертки (регенерированных) переданных элементарных сигналов данных с оценкой канала.
Слова «восстановленный» и «регенерированный» могут использоваться взаимозаменяемым образом, если контекст подразумевает либо повторное формирование переданных элементарных сигналов данных, либо повторное формирование принятых выборок. Выборки или элементарные сигналы могут повторно формироваться, поскольку «элементарные сигналы» повторно формируются путем повторного кодирования и т.п., тогда как «выборки» повторно формируются на основании использования повторно формированных элементарных сигналов и включения эффектов беспроводного канала (оценки канала) и фильтрации передатчика и приемника. Оба термина «восстанавливать» и «регенерировать» по существу обозначают повторное формирование. Технические различия отсутствуют. Один вариант осуществления использует «регенерировать» для элементарных сигналов и «восстанавливать» только для выборок. Так, приемник может содержать блок регенерации элементарных сигналов данных и блок восстановления выборок.
Адаптация усилений субканалов передачи в обратной линии связи систем CDMA с подавлением помех
Помехи от множества пользователей являются ограничивающим фактором в системе передачи CDMA, и любой метод, используемый в приемнике, уменьшающий эти помехи, может предоставить возможность значительных улучшений достижимой пропускной способности. Этот раздел описывает способы для адаптации усилений субканалов передачи системы с ПП.
При передаче по обратной линии связи каждый пользователь передает пилот-сигналы, служебные сигналы и сигналы трафика. Пилот-сигналы предоставляют синхронизацию и оценку канала передачи. Служебные субканалы (такие как RRI, DRC, DSC и ACK) необходимы для управления доступом к среде передачи (MAC) и настройки декодирования трафика. Субканалы пилот-сигнала, служебные субканалы и субканалы трафика имеют различные требования к SINR. В системе CDMA отдельное управление мощностью может адаптировать мощность передачи пилот-сигналов, тогда как мощность служебных субканалов и субканалов трафика имеет фиксированное усиление относительно мощности передачи пилот-сигналов. Когда BTS снабжена ППП, ППС и ППТ, различные субканалы испытывают различные уровни помех в зависимости от порядка подавления помех и возможностей подавления. В этом случае постоянная зависимость между усилениями субканалов может снизить эффективность системы.
Этот раздел описывает новые стратегии управления усилением для различных логических субканалов системы, в которой реализовано подавление помех. Эти способы основаны на системах CDMA, таких как EV-DO RevA, и могут применяться в EV-DV Rel D, W-CDMA EUL и CDMA2000.
Описанные способы реализуют управление мощностью и усилением в различных субканалах путем адаптивного изменения усиления каждого субканала согласно измеренной эффективности в показателях частоты ошибок пакетной передачи (PER), SINR или мощности помех. Целью является предоставление надежного механизма управления мощностью и усилением, который предоставляет возможность полного использования потенциала подавления помех при обеспечении устойчивости для передачи по изменяющемуся по времени субканалу с дисперсией.
Подавление помех относится к удалению вклада логических субканалов во входные выборки после того, как эти субканалы декодированы, чтобы уменьшить помехи другим сигналам, которые будут декодированы позже. В ППП переданный пилот-сигнал известен в BTS, и принятый пилот-сигнал восстанавливается с использованием оценки канала. В ППТ или ППС помеха удаляется путем восстановления принятого субканала с использованием его декодированной версии в BTS.
E
/N
Т
Т
cp
t
Существующая BTS (без ПП) управляет мощностью субканала Ecp пилот-сигнала, чтобы удовлетворять требованиям к частоте ошибок в канале трафика. Отношение мощности субканала трафика к мощности пилот-субканала представляет собой фиксированный коэффициент ТкП, который зависит от типа полезной нагрузки и целевых задач завершения. Адаптация мощности пилот-сигнала осуществляется посредством механизма управления мощностью в замкнутом контуре, причем механизм включает в себя внутренний и внешний контуры. Внутренний контур предназначен для удержания SINR пилот-сигналов () на пороговом уровне , тогда как управление мощностью внешнего контура изменяет пороговый уровень , например, в зависимости от частоты ошибок пакетной передачи (PER).
Когда подавление помех выполняется в приемнике (фиг.4), адаптация усилений субканалов может быть полезной для системы. По существу, поскольку каждый субканал испытывает различный уровень помех, их усиление относительно субканала пилот-сигнала должно адаптироваться соответствующим образом, чтобы обеспечить желаемую эффективность. Данный раздел может решить задачу управления усилением для служебных субканалов и субканалов пилот-сигнала, причем здесь описаны способы для адаптации ТкП, которая увеличивает пропускную способность системы, полностью используя ПП.
Важные параметры в системе без ПП
Двумя параметрами, которые могут регулироваться, являются усиление служебного субканала и усиление канала трафика к пилоту (ТкП). Когда ППТ активно, усиления служебных субканалов могут быть увеличены (относительно случая без ППТ), чтобы предоставить возможность более гибкого компромисса между рабочими показателями субканала пилот-сигнала и служебного субканала. Обозначив символом G базовое усиление, используемое в современной системе, новое значение усиления служебного канала будет выражено как
G'=G·Δ
G.
ТкП
В схемах без ПП служебные субканалы, субканалы пилот-сигнала испытывают тот же уровень помех, что и каналы трафика, и определенное отношение ТкП/G может обеспечить удовлетворительную эффективность как для служебного канала и канала трафика, так и для оценок пилот-канала. Когда используется ПП, уровень помех различен для служебных субканалов, субканалов пилот-сигнала и для трафика, и ТкП может быть уменьшен, чтобы обеспечить когерентные характеристики двух типов субканалов. Для заданной полезной нагрузки способ может обеспечить уменьшение ТкП на коэффициент Δ относительно табличного значения, чтобы удовлетворить требованиям. Обозначая символом ТкП базовое значение отношения трафика к пилот-сигналу, используемое для конкретной полезной нагрузки в современной системе, новое значение ТкП будет иметь вид
T2P'=T2P·Δ
ТкП
ТкП
Параметр Δ можно квантовать в ряд конечных или дискретных значений (например, -0,1 дБ до -1,0 дБ) и передавать в терминал 106 доступа.
Некоторыми величинами, которыми можно управлять, являются PER трафика, SINR пилот сигнала и отношение общей принятой мощности к термическому шуму (ROT). SINR пилот-сигнала не должно падать ниже минимального уровня, требуемого для хорошей оценки канала. ROT важно для обеспечения стабильности и энергетического баланса обратной линии связи CDMA с управлением мощностью. В приемниках без ППТ отношение ROT определяется по принятому сигналу. В общем, ROT должно оставаться в предопределенном диапазоне, чтобы предоставить возможность хорошего компромисса между пропускной способностью и покрытием.
Управление отношением общей принятой мощности к термическому шуму
I
I
'
0
0
указывает мощность сигнала на входе приемника. Подавление помех от принятого сигнала приводит к уменьшению мощности.  указывает среднюю мощность сигнала на входе демодулятора 304 после ПП:
I
'
0
Значение  может быть измерено из входных выборок после его обновления посредством ПП. Если выполняется ПП, отношение ROT все еще важно для служебного субканала и должно управляться относительно порогового значения, то есть обеспечивать, чтобы
N
0
где  является мощностью шума.
Эффективное ROT
ROT
эфф
Тем не менее, субканалы трафика и некоторые служебные субканалы также извлекают пользу из ПП. Эффективность декодирования этих субканалов связана с отношением ROT, измеренным после ПП.  () - это отношение между мощностью сигнала после ПП и мощностью шума. Эффективное ROT может управляться посредством порогового значения, то есть
ROT
I
'
эфф
0
При допущении, что уровень шума не изменяется, ограничение на  можно эквивалентным образом преобразовать в ограничение на
I
0
(порог)
где   - это пороговое значение мощности сигнала, соответствующее
ROT
.
порог
(эфф)
Методы фиксированного усиления служебного канала
ROT
Когда  увеличивается, SINR пилот-канала и служебного канала (которые не извлекают пользы из ПП) уменьшается, приводя к потенциальному увеличению скорости стирания. В целях компенсации этого эффекта усиления служебных каналов могут быть увеличены либо на фиксированную величину, либо путем адаптации к определенному системному условию.
ТкП
Ниже описаны методы, где усиление служебного субканала фиксировано относительно пилот-канала. Предложенные методы адаптируют как уровень субканала пилот-сигнала, так и Δ для каждого пользователя.
Управление в замкнутом контуре ТкП с фиксированным значением ΔG=0 дБ
E
cp
Фиг.23 иллюстрирует управление в замкнутом контуре мощностью (УМ) для  и
Δ
Δ
E
ТкП
G
ТкП
cp
и фиксированного значения Δ=0 дБ (блок 2308). Это первое решение для адаптации  и  содержит:
E
Т
E
cp
cp
А. Внутренний и внешний контуры 2300, 2302 могут выполнять управление мощностью обычным образом для адаптации . Внешний контур 2300 принимает целевую PER и PER трафика. Внутренний контур 2304 принимает пороговое значение  2302 и измеренное SINR пилот-сигнала и выводит .
Δ
ROT
Δ
Δ
ТкП
эфф
ТкП
ТкП
B. Управление усилением (УУ) 2306 в замкнутом контуре адаптирует  на основании измерения устраненных помех. Управление 2306 усилением принимает измеренное ROT и измеренное  и выводит . Приемник измеряет помехи, устраненные посредством схемы ПП, и адаптирует .
Δ
ТкП
С.  может периодически передаваться в сообщении всем терминалам 106 доступа в секторе.
Δ
I
I
'
ТкП
0
0
Для адаптации , если помехи после ПП уменьшаются с  до , то, следовательно, ТкП может быть уменьшено на следующую величину:
E
cp
увеличится (посредством контура 2304 УМ), как
Отношение между общей мощностью передачи для системы с ПП и системы без ПП будет
G
G
C
где  представляет собой усиление служебного канала. Для больших значений ТкП (относительно )) отношение  может быть аппроксимировано следующим образом:
Δ
ROT
Δ
ТкП
эфф
ТкП
Для оценки эффективного ROT эффективное ROT изменяется быстро вследствие как управления мощностью, так и изменений состояния канала. Напротив,  отражает медленные изменения . Следовательно, для выбора  эффективное ROT измеряется посредством длинного усредняющего окна сигнала после ПП. Усредняющее окно может иметь длину, равную, по меньшей мере, двойной длине периода обновления управления мощностью.
Управление ТкП в замкнутом контуре с фиксированным значением ΔG>0 дБ
Δ
Δ
E
I
G
ТкП
cp
0
Фиг.24 аналогична фиг.23, за исключением того, что управление 2306 усилением принимает пороговое значение эффективного ROT и >0 дБ (блок 2400). Этот альтернативный способ для адаптации  основан на требовании наличия одинакового покрытия ячейки и для системы с ПП, и для системы без ПП. Распределение  в обоих случаях одинаково. ПП имеет двойной эффект на полностью загруженную систему: i) мощность сигнала до ПП, , увеличится относительно мощности сигнала системы без ПП;
I
'
0
ii) благодаря управлению мощностью в замкнутом контуре посредством управления PER,  будет стремиться к сходству с мощностью сигнала системы без ПП.
Δ
ТкП
адаптируется следующим образом:
Основанное на ACK управление ΔТкП
E
Δ
cp
ТкП
Фиг.25 иллюстрирует управление мощностью для  и , основанное на канале ACK с фиксированным усилением служебного субканала (блок 2506).
Δ
Δ
Δ
E
T
T
ТкП
ТкП
ТкП
cp
0
0
Управление усилением  в замкнутом контуре требует сигнала обратной связи от BTS в терминал доступа, где все терминалы доступа принимают от BTS одинаковое транслируемое значение . Альтернативное решение основано на управлении 2510  в разомкнутом контуре и управлении 2500, 2504 в замкнутом контуре мощностью для пилот-канала. Управление мощностью в замкнутом контуре пилот-канала содержит внутренний контур 2504, который регулирует  согласно пороговому значению  2502. Управление 2500 в замкнутом контуре управляется скоростью стирания служебных субканалов, например вероятностью ошибок субканала управления скоростью данных (DRC) или скоростью стирания DRC.  увеличивается, когда скорость стирания DRC превышает пороговое значение, но постепенно уменьшается, когда скорость стирания DRC находится ниже порогового значения.
Δ
Δ
ТкП'
ТкП
Δ
ТкП
ТкП
ТкП
адаптируется через прямой субканал ACK. В частности, путем измерения статистики ACK и NACK терминал доступа может оценить PER трафика (блок 2508) в BTS. Управление 2510 усилением сравнивает целевую PER трафика и измеренную PER. Когда PER превышает пороговое значение,  увеличивается до тех пор, пока  не достигнет базового значения  системы без ПП. С другой стороны, в случае низкой PER величина  уменьшается, чтобы полностью использовать процесс ПП.
Методы переменного усиления служебного канала
Δ
Δ
ТкП
G
Дальнейшая оптимизация приемопередатчика может быть достигнута путем адаптации в процессе подавления помех не только усилений , но также усилений служебного субканала (G служебного субканала). В этом случае необходим дополнительный сигнал обратной связи. Значения  могут квантоваться от 0 дБ до 0,5 дБ.
Управление усилением служебного канала, основанное на мощности помех
0
Фиг.26 аналогична фиг.24, за исключением управления 2600 усилением служебного канала. Способ для управления 2600 усилением служебного субканала основан на измеренной мощности сигнала после подавления помех. В этом случае допускается Ecp, чтобы предоставить одинаковое покрытие ячеек системы без подавления помех. Сигнал до ПП имеет увеличенную мощность I, и усиление служебного канала компенсирует увеличенные помехи. Эта реализация адаптирует усиление служебного канала путем установления
Δ
G
может управляться так, чтобы не опускаться ниже 0 дБ, поскольку это соответствовало бы уменьшению мощности служебного канала, что, маловероятно, будет полезным.
E
Δ
Δ
Δ
Δ
cp
G
ТкП
ТкП
ТкП
Схема управления усилением и мощностью может включать в себя внутренний и внешний контуры 2304, 2300 управления мощностью для , как на фиг.23, контур 2600 управления усилением для , как описано выше, открытый контур управления 2306 усилением для , где  увеличивается, когда PER больше целевого значения, и уменьшается, когда PER ниже целевого значения. Допускается максимальный уровень , соответствующий уровню приемника без ПП.
Управление усилением только служебного канала DRC
Фиг.27 иллюстрирует вариант фиг.26 с управлением 2702 усилением только служебного канала DRC.
Δ
E
Δ
T2P
cp
ТкП
Даже когда адаптируется усиление служебного субканала, управление 2700 усилением  может выполняться в замкнутом контуре, как описано выше. В этом случае  и  управляются так же, как в схеме по фиг.23, в то время как адаптация 2702 усиления служебного субканала выполняется посредством скорости стирания DRC. В частности, если стирание DRC выше порогового значения, то усиление 2702 служебного субканала увеличивается.
Когда скорость стирания DRC меньше порогового значения, усиление 2702 служебного субканала постепенно уменьшается.
Управление ТкП в сети с множеством секторов и множеством ячеек
Δ
Δ
ТкП
ТкП
Поскольку управление усилением  выполняется на уровне ячейки, и терминал 106 доступа может находиться в состоянии гибкой передачи обслуживания, то различные сектора могут генерировать различные запросы адаптации. В этом случае для выбора запроса , который должен быть передан в терминал доступа, могут рассматриваться различные опции. На уровне ячейки согласно способу может быть выбрано минимальное уменьшение ТкП среди тех, которые запрашивались полностью загруженными секторами, то есть
Δ
Δ
Δ
(S)
ТкП
ТкП
ТкП
где   - это , запрошенное сектором S. Терминал доступа может получать различные запросы от множества ячеек, и в этом случае также могут быть приняты различные критерии. Способ может выбрать , соответствующее обслуживающему сектору, чтобы обеспечить наиболее надежную связь с ним.
Δ
ТкП
Для выбора  как в ячейке, так и в терминале доступа могут рассматриваться другие опции, включающие в себя минимальное, максимальное или среднее из запрошенных значений.
Δ
Δ
I
I
'
I
Δ
Δ
ТкП
ТкП
0
G
G
0
0
порог
Одним из важных аспектов для мобильных устройств является использование ТкП'=ТкПЧ, где  вычисляется в BTS на основании измерений  и  (и возможно, также значения  ), и G'=GЧ, где  также вычисляется в BTS. Эти дельта-коэффициенты вычисляются в BTS и транслируются каждой BTS всем терминалам доступа, которые реагируют соответственно.
Раскрытие здесь концепции могут применяться к системе WCDMA, которая использует такие служебные каналы как выделенный физический канал управления DPCCH), усовершенствованный выделенный физический канал управления (E-DPCCH) или высокоскоростной выделенный физический канал управления (HS-DPCCH). Система WCDMA может использовать формат DPDCH и/или формат E-DPDCH.
Раскрытые расширения могут применяться к системам WCDMA с двумя различными структурами перемежения (интерлейса), например временной интервал передачи размером 2 мс и временной интервал передачи размером 10 мс, и, таким образом, входная память, демодулятор и узел вычитания могут быть сконфигурированы так, чтобы охватывать один или более субпакетов пакетов, которые имеют различные временные интервалы передачи.
Для ППТ данные трафика могут передаваться одним или более пользователями в, по меньшей мере, одном из формата EV-DO Release 0 или формата EV-DO Revision A.
Описанные здесь особые порядки декодирования могут соответствовать порядку демодуляции и декодирования. Повторное декодирование пакета должно исходить из повторной демодуляции, поскольку процесс демодуляции пакета из входного ОЗУ 312 преобразует подавление помех в лучший входной сигнал декодера.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что информация и сигналы могут быть представлены посредством любой технологии и способа из широкого их многообразия. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и элементарные сигналы, которые могли упоминаться в вышеизложенном описании, могут быть представлены посредством напряжений, токов, электромагнитных волн, магнитных полей или частиц, оптических полей или частиц, или их любой комбинации.
Специалисты в данной области техники также поймут, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритмов, описанные в связи с раскрытыми вариантами осуществления, могут быть реализованы как электронные аппаратные средства, компьютерное программное обеспечение или их комбинации. Для ясной иллюстрации этой взаимозаменяемости аппаратных средств и программного обеспечения различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы выше были описаны в терминах их функциональности. То, как реализована такая функция - аппаратными средствами или программным обеспечением - зависит от конкретного приложения и конструктивных ограничений, накладываемых на систему в целом. Специалисты могут реализовать описанные функции различными способами для каждого конкретного применения, но подобные решения реализации не должны быть интерпретированы как выходящие за рамки объема настоящего изобретения.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с раскрытыми вариантами осуществления, могут быть реализованы или выполнены посредством процессора общего назначения, цифрового процессора сигналов, специализированной микросхемы, программируемой вентильной матрицы или другого программируемого логического устройства, дискретного вентиля или транзисторной логической схемы, дискретных аппаратных компонентов или их любой комбинации, сконструированной для выполнения описанных здесь функций. Процессор общего назначения может быть микропроцессором, но альтернативно процессор может быть любым обычным процессором, котроллером, микроконтроллером или конечным автоматом. Процессор также может быть реализован как комбинация вычислительных устройств, например комбинация цифрового процессора сигналов и микропроцессора, множество микропроцессоров, один или более микропроцессоров в сочетании с цифровым процессором сигналов в качестве ядра, или любая другая такая конфигурация.
Этапы способа или алгоритма, описанного в связи с раскрытыми вариантами осуществления, могут быть осуществлены непосредственно аппаратно, посредством программного модуля исполняемого процессором, или посредством комбинации этих двух вариантов. Программный модуль может храниться в памяти ОЗУ, флэш-памяти, памяти ПЗУ, памяти СППЗУ, памяти ЭСППЗУ, регистрах, жестких дисках, съемных дисках, дисках CD-ROM или любой другой форме носителей данных. Носитель данных соединен с процессором так, чтобы процессор мог считывать информацию с носителя данных и записывать информацию на него. Альтернативно, носитель данных может быть интегрирован с процессором. Процессор и носитель данных могут быть в специализированной микросхеме. Специализированная микросхема может быть в терминале пользователя. Альтернативно, процессор и носитель данных могут быть расположены в терминале пользователя как раздельные компоненты.
Заголовки включены в данный документ для ссылки и для облегчения нахождения конкретных разделов. Эти заголовки не предназначены для ограничения объема концепций, приведенных в разделах под этими заголовками, и эти концепции могут иметь применимость в других разделах по всему описанию.
Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления предоставлено, чтобы предоставить возможность специалистам в данной области техники реализовать или использовать настоящее изобретение. Специалистам в данной области техники совершенно очевидны различные модификации к этим вариантам осуществления, и описанные здесь ключевые принципы могут применяться к другим вариантам осуществления в рамках сущности или объема настоящего изобретения. Следовательно, настоящее изобретение не предназначено для ограничения показанными вариантами осуществления, а должно соответствовать самому широкому объему, согласованному с описанными принципами и новыми признаками.