СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА ДЕКОДЕРА В СИСТЕМАХ СВЯЗИ
METHODS AND DEVICE FOR SELECTION OF DECODER IN COMMUNICATION SYSTEMS

Область техники
Настоящее изобретение относится в целом к связи, более конкретно к способам выбора декодера в системе связи.
Предшествующий уровень техники
Системы связи широко используются для обеспечения различных коммуникационных услуг, таких как передача речи, пакетов данных и т.д. Эти системы могут представлять собой системы множественного доступа с временным, частотным и/или кодовым разделением каналов, обеспечивающие возможность поддержки связи с множеством пользователей одновременно за счет совместного использования доступных ресурсов системы. Примерами таких систем множественного доступа являются системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), CDMA с множеством несущих (MC-CDMA), широкополосный CDMA (W-CDMA), системы пакетного доступа по высокоскоростному каналу нисходящей линии связи (HSDPA), системы множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), системы множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA) и системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA).
Система связи может использовать декодеры для оценивания переданной информации. Поэтому в технике имеется потребность в способах для выбора фильтров или декодеров, которые работают надежно в условиях изменяющейся доплеровской частоты и/или мобильности.
Сущность изобретения
Раскрыты способы эффективного выбора декодера в условиях изменяющейся доплеровской частоты и/или мобильности. Согласно одному аспекту способ выбора фильтра для декодирования информации прямой линии связи (FL) в сети беспроводной связи включает действия декодирования информации обратной линии связи (RL) множеством декодеров, каждый из которых оптимизирован на основе различных параметров, и сравнения множества выходных сигналов декодеров на основе метрики, чтобы определить декодер или параметр для сообщения терминалу доступа.
Краткое описание чертежей
Признаки и сущность настоящего изобретения поясняются в детальном описании, изложенном ниже, со ссылками на чертежи, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены соответствующие элементы на всех чертежах.
На фиг.1А показан один вариант осуществления для масштабирования символов пилот-сигнала для оценивания символа данных;
на фиг.1В показан другой вариант осуществления для масштабирования символов пилот-сигнала для оценивания символа данных;
на фиг.2 показан один вариант осуществления для декодирования символов данных;
на фиг.3 показан один вариант осуществления для выбора декодера на основе скорости изменения доплеровской частоты и/или мобильности терминала доступа;
на фиг.4 показан один вариант осуществления для информации декодирования;
на фиг.5 показана блок-схема узла доступа и терминала доступа.
Детальное описание
Слово «примерный» использовано в настоящем описании в смысле «служащий в качестве примера, экземпляра или иллюстрации». Любой вариант осуществления или конструкция, описанные здесь как «примерные», не обязательно должны трактоваться как предпочтительные или преимущественные по сравнению с другими вариантами осуществления или конструкциями.
Раскрытые далее варианты осуществления обеспечивают способы и системы для выбора фильтра на основе доплеровской частоты/мобильности при поддержке узла доступа (АР) для терминала доступа (АТ). Фильтр, используемый для декодирования информации обратной линии связи (RL), может быть настроен на основе доплеровской частоты/мобильности пользователя для улучшения рабочих характеристик. В одном варианте осуществления, для доплеровского оценивания, можно использовать множество гипотез декодирования в узле доступа АР, где один и тот же принятый пакет данных декодируется несколько раз, каждый раз с использованием фильтра, настроенного на другую доплеровскую частоту. Фильтр, который успешно декодирует один пакет или группу пакетов на интервале (окне) времени, представляет желательный вариант выбора для текущей доплеровской частоты. Если несколько фильтров вырабатывают результат успешного декодирования, то один или несколько методов могут использоваться для выбора желательного фильтра, например, путем выбора одного фильтра случайным образом, выбора фильтра с медианным значением доплеровской частоты из обеспечивающих успешное декодирование, выбора фильтра с наилучшей информацией «мягкого» решения, такой как наибольшее логарифмическое отношение правдоподобия (LLR) кода коррекции ошибок, или путем повторного кодирования данных и сравнения различных выходных сигналов на основе некоторой метрики для нахождения желательного фильтра.
В одном варианте осуществления декодирование множества гипотез представляет метод для выбора фильтра; однако этот метод может быть слишком сложным в вычислительном аспекте, чтобы использоваться на терминале доступа (АТ). С другой стороны, узел доступа (АР) может иметь вычислительные возможности для выполнения множества декодирований для выбора фильтра на основе доплеровской частоты. В одном варианте осуществления узел доступа может определять желательный фильтр на основе трафика обратной линии связи (RL) и сообщать о фильтре или его идентификации терминалу доступа. Терминал доступа может использовать выбранный фильтр для декодирования информации прямой линии связи (FL).
Термин «терминал доступа» относится к устройству, обеспечивающему связность в речевом режиме и/или путем передачи данных для пользователя. Терминал доступа может быть соединен с вычислительным устройством, таким как переносной или настольный компьютер, или может представлять собой автономное устройство, такое как портативный компьютер. Терминал доступа может также упоминаться как абонентский блок, мобильная станция, мобильное устройство, удаленная станция, удаленный терминал, пользовательский терминал, пользовательский агент или пользовательское устройство. Терминал доступа может представлять собой абонентскую станцию, беспроводное устройство, сотовый телефон, телефон системы персональной связи (PCS), бесшнуровой телефон, телефон протокола SIP (протокол инициирования сеанса связи), станцию беспроводного локального шлейфа (WLL), портативный компьютер типа персонального цифрового помощника (PDA), портативное устройство с возможностями беспроводного соединения или другое устройство обработки, соединенное с беспроводным модемом.
Термин «узел доступа» обозначает устройство в сети доступа, которое осуществляет связь через радиоинтерфейс, через один или более секторов, с терминалами доступа. Узел доступа действует как маршрутизатор между терминалом доступа и остальной частью сети доступа, которая может включать в себя сеть протокола Интернет (IP), путем преобразования принятых кадров радиоинтерфейса в IP-пакеты. Узел доступа также координирует распределение атрибутов для радиоинтерфейса.
1
2
1,
3
4
2,
5
6
3,
Фиг.1 иллюстрирует один вариант осуществления для масштабирования символов пилот-сигнала для оценивания отклика канала для символа данных. На фиг.1А показан вариант осуществления, в котором символ 102 данных окружен рядом символов пилот-сигнала, например шестью символами пилот-сигнала. Символы пилот-сигнала могут конфигурироваться, в принципе, по времени, по частоте, по времени и частоте и/или в кодовом пространстве, относительно символов данных. Символы пилот-сигнала могут быть, в общем случае, известны узлу доступа (AP) и/или терминалу доступа (AT), и, следовательно, их принятые значения могут использоваться для определения (оценивания) канального отклика для переданных символов данных. В одном варианте осуществления ряд символов пилот-сигнала, окружающих символ данных, группируются в соответствии с их соотношениями с символом данных, такими как их относительное время, частота, время-частота, код и/или степень близости. Например, символы Ри Р пилот-сигнала сгруппированы в первую группу Gобозначенную как 104, символы Ри Р пилот-сигнала сгруппированы во вторую группу Gобозначенную как 106, и символы Ри Р пилот-сигнала сгруппированы в третью группу Gобозначенную как 108, как показано на фиг.1А.
В одном варианте осуществления каждая группа символов пилот-сигнала масштабируется на основе их общего соотношения с символом данных. Первый коэффициент масштабирования может быть назначен первой группе символов пилот-сигнала, имеющей первое соотношение с символом данных, а второй коэффициент масштабирования может быть назначен второй группе символов пилот-сигнала, имеющей второе соотношение с символом данных, и т.д. Выбор коэффициентов масштабирования может использоваться для различения первой и второй групп символов пилот-сигнала, если первое и второе соотношения различаются. В одном варианте осуществления первый коэффициент масштабирования имеет более высокое значение, чем второй коэффициент масштабирования, если первая группа имеет более близкое соотношение с символом данных.
1.1
1
1.2
2
1.3
3
1.1
1.2
1.3
1
1.1
1.2
1.3
2.1
1
2.2
2
2.3
3
2.1
2.2
2.3
2
2.1
2.2
2.3
1
2
Например, на фиг.1А первый коэффициент масштабирования S, равный 1,0, назначается первой группе G символов пилот-сигнала, второй коэффициент масштабирования S, равный 0,9, назначается второй группе G символов пилот-сигнала, третий коэффициент масштабирования S, равный 0,8, назначается третьей группе G символов пилот-сигнала. Набор коэффициентов масштабирования S, S, S может быть представлен выражением W={S, S, S}, которое может представлять низкую доплеровскую частоту/мобильность, например, как в случае пользователя-пешехода. Аналогичным образом, на фиг.1В второй коэффициент масштабирования S, равный 1,0, назначается первой группе G символов пилот-сигнала, второй коэффициент масштабирования S, равный 0,5, назначается второй группе G символов пилот-сигнала, третий коэффициент масштабирования S, равный 0,2, назначается третьей группе G символов пилот-сигнала. Набор коэффициентов масштабирования S, S, S может быть представлен выражением W={S, S, S}. Набор коэффициентов масштабирования W и/или Wможет включать в себя действительные, мнимые или комплексные значения.
В одном варианте осуществления, по меньшей мере, некоторые из коэффициентов масштабирования могут выбираться на основе доплеровской информации и/или информации о мобильности для терминала доступа. Таким образом, фиг.1А может представлять сценарий для медленно движущегося и/или имеющего низкую доплеровскую частоту терминала доступа (например, для пешехода), для которого группы символов пилот-сигнала масштабируются коэффициентами масштабирования, изменяющимися согласно характеристике низкой крутизны, а фиг.1В может представлять сценарий для быстро движущегося и/или имеющего высокую доплеровскую частоту терминала доступа (например, на транспортном средстве), для которого группы символов пилот-сигнала масштабируются коэффициентами масштабирования, изменяющимися согласно характеристике высокой крутизны.
В одном варианте осуществления, по меньшей мере, один из коэффициентов масштабирования может назначаться динамически, так что это назначение может изменяться в реальном времени на основе некоторых изменяющихся факторов, например доплеровской частоты, скорости, направления движения и т.д. В одном варианте осуществления, по меньшей мере, один из коэффициентов масштабирования может назначаться статически, так что такое назначение может оставаться неизменным.
Фиг.2 показывает один вариант осуществления для декодирования символов данных. На первом этапе фильтр для декодирования информации RL в сети беспроводной связи выбирается, например, на основе информации о доплеровской частоте или информации о мобильности пользователя. На втором этапе терминал АТ использует выбранный фильтр для декодирования информации FL. Выбор фильтра может выполняться базовой станцией, или терминалом доступа, или ими обоими совместно.
В одном варианте осуществления, как показано на фиг.2, процесс выбора фильтра для декодирования информации RL включает в себя этап 202 приема информации RL от терминала доступа АТ и действие 204 декодирования информации RL множеством декодеров. Процесс продолжается на этапе 204 сравнением выходных сигналов декодеров на основе некоторой метрики для определения соответствующего декодера. Множество декодеров (например, фильтров) могут иметь сходную структуру, причем каждый оптимизируется на основе отличающегося набора параметров. В одном варианте осуществления параметры обеспечивают информацию о мобильности относительно терминала доступа.
В одном варианте осуществления метрика включает в себя частоту успешно декодированных пакетов, например, на интервале (в окне) времени, причем желательный декодер соответствует тому, который генерирует наивысшую частоту (вероятность) успешно декодированных пакетов. В одном варианте осуществления метрика включает в себя контрольную сумму CRC, и желательный декодер соответствует наивысшей контрольной сумме CRC.
Процесс может продолжаться на этапе 206 путем направления информации о выбранном декодере на терминал доступа для декодирования информации FL, принятой на этапе 208.
1
1.1
1.2
1.3
2
2.1
2.2
2.3
1
2
Фиг.3 показывает вариант осуществления для выбора декодера, например, на основе скорости изменения доплеровской частоты и/или мобильности терминала доступа. В одном варианте осуществления два или более декодеров 302-304 принимают информацию RL от терминала доступа AT и декодируют принятую информацию RL. Каждый из декодеров 302-304 может быть оптимизирован с использованием уникального набора параметров, который может соответствовать, по меньшей мере, одной характеристике терминала доступа AT. В одном варианте осуществления фильтры оптимизированы для различных уровней доплеровской частоты и/или мобильности пользователя, например, фильтр 302 оптимизирован в соответствии с набором коэффициентов масштабирования W={S, S, S}, который может соответствовать низкой доплеровской частоте/мобильности пользователя, как показано на фиг.1А, а фильтр 304 оптимизирован в соответствии с набором коэффициентов масштабирования W={S, S, S}, который может соответствовать высокой доплеровской частоте/мобильности пользователя, как показано на фиг.1В. В принципе, может использоваться больше фильтров, оптимизированных с параметрами, находящимися в пределах между W и W. Альтернативно, узел доступа АР может оптимизировать один фильтр, каждый раз с различающимся набором параметров, чтобы реализовать множество экземпляров фильтра, и генерировать множество выходных сигналов для сравнения, и выбирать экземпляр фильтра для декодирования данных FL.
1
В зависимости от характеристик информации RL, например, относится ли она к пользователю с низкой или высокой доплеровской частотой и/или мобильностью, один из фильтров 302-304 может декодировать более успешно принятые пакеты данных. Например, если наивысшая вероятность успешно декодированных пакетов составляет 50% для декодера 302, а самая низкая вероятность успешно декодированных пакетов составляет 20% для декодера 304, то декодер 302 определяется как наилучший декодер. При условии, что фильтр 302 оптимизирован с использованием набора параметров W, который соответствует пользователю с низкой доплеровской частотой и/или мобильностью, его наивысшая оценка успешного приема указывает, что пользователь, для которого его информация RL была декодирована, является пользователем с низкой доплеровской частотой и/или мобильностью, то есть пользователем-пешеходом.
Согласно фиг.2 терминал доступа (АТ) декодирует информацию прямой линии связи (FL) на этапе 210, на основе принятой информации для наилучшего фильтра, то есть информации, указывающей, является ли пользователь пользователем с низкой доплеровской частотой и/или мобильностью, то есть пешеходом, или пользователем с высокой доплеровской частотой и/или мобильностью, то есть пользователем, находящимся на транспортном средстве. В одном варианте осуществления терминал АТ выбирает один из множества декодеров на основе принятой информации для наилучшего фильтра. Альтернативно, терминал АТ оптимизирует декодер на основе принятой информации и/или параметров для наилучшего фильтра, и терминал АТ декодирует информацию FL с использованием оптимизированного экземпляра фильтра.
1
1.1
1.2
1.3
2
2.1
2.2
2.3
1
1
1.1
1.2
1.3
1
1.1
1.2
1.3
1
1.1
1.2
1.3
Например, согласно фиг.4, после того как терминал АТ принял информацию 402, идентифицирующую желательный фильтр, например, набор параметров W={S, S, S}, W={S, S, S}…, или указание, что конкретный набор параметров, например, W, определяет наилучший фильтр, терминал АТ выбирает, например, посредством переключателя 408, фильтр 404, который оптимизирован с использованием W={S, S, S}. Альтернативно терминал АТ принимает набор параметров W={S, S, S}, определяющий наилучший фильтр, терминал АТ оптимизирует фильтр с использованием W={S, S, S} и декодирует принятую информацию FL с использованием оптимизированного экземпляра фильтра.
Согласно фиг.2 терминал АТ может передать информацию обратной связи на узел доступа (АР), указывающую вероятность успешного декодирования пакетов FL, для улучшения выбора фильтра. Соответственно, узел доступа АР может использовать улучшенный набор коэффициентов масштабирования для последующего выбора фильтра.
Фиг.5 показывает блок-схему узла 110х доступа и терминал 120х доступа. Для обратной линии связи терминал 120х доступа, процессор 514 данных передачи (ТХ) принимает данные трафика из буфера 512 данных, обрабатывает (например, кодирует, перемежает и отображает символы) каждый пакет данных на основе выбранной схемы кодирования и модуляции и обеспечивает символы данных. Символ данных является символом модуляции для данных, а символ пилот-сигнала является символом модуляции для пилот-сигнала (который априорно известен). Модулятор 516 принимает символы данных, символы пилот-сигнала и, возможно, сигнализацию для обратной линии связи, выполняет модуляцию (например, OFDM) и/или другую обработку, как определено системой, и выдает поток выходных кодовых элементов. Блок 518 передатчика (TMTR) обрабатывает (например, преобразует в аналоговую форму, фильтрует, усиливает и преобразует по частоте с повышением частоты) выходной поток кодовых элементов и генерирует модулированный сигнал, который передается от антенны 520.
В узле 110х доступа модулированный сигнал, переданный терминалом 120х доступа и другими терминалами, осуществляющими связь с узлом 110х доступа, принимается антенной 552. Блок 554 приема (RCVR) обрабатывает (например, формирует и оцифровывает) принятый сигнал с антенны 552 и обеспечивает принятые выборки. Демодулятор 556 (Demod) обрабатывает (например, демодулирует и детектирует) принятые выборки и обеспечивает продетектированные символы данных, которые являются зашумленными оценками символов данных, переданных терминалами к узлу доступа АР 110х. Процессор 558 данных приема (RX) обрабатывает (например, выполняет обращенное отображение символов, обращенное перемежение и декодирование) продетектированные символы данных для каждого терминала и выдает декодированные данные для этого терминала.
Для прямой линии связи, в узле доступа АР 110х данные трафика обрабатываются процессором 560 данных передачи (ТХ) для генерации символов данных. Модулятор 562 принимает символы данных, символы пилот-сигнала и сигнализацию для прямой линии связи, выполняет модуляцию (например, OFDM) и/или другую соответствующую обработку и выдает выходной поток кодовых элементов, который дополнительно формируется блоком 564 передатчика и передается антенной 552. Сигнализация прямой линии связи может включать в себя команды управления мощностью, генерируемые контроллером 570 для всех терминалов, осуществляющих передачу по обратной линии связи к узлу доступа АР 110х. В терминале доступа АТ 120х модулированный сигнал, переданный узлом доступа АР 110х, принимается антенной 520, формируется и оцифровывается приемным блоком 552 и обрабатывается демодулятором 524 для получения продетектированных символов данных. Процессор 526 данных приема обрабатывает продетектированные символы данных и выдает декодированные данные для терминала и сигнализацию прямой линии связи. Контроллер 530 принимает команды управления мощностью и управляет передачей данных и мощностью передачи по обратной линии связи к узлу доступа АР 110х. Контроллеры 530 и 570 управляют работой терминала доступа АТ 120х и узла доступа АР 110х соответственно для определения наилучшего фильтра, сообщения информации о наилучшем фильтре и декодирования информации с использованием указанного фильтра, как описано выше со ссылкой на фиг.1-фиг.4. Блоки 532 и 572 памяти хранят программные коды и данные, используемые контроллерами 530 и 570 соответственно.
Раскрытые варианты осуществления могут быть применены к любой одной из следующих технологий или их комбинациям: системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), CDMA с множеством несущих (MC-CDMA), широкополосный CDMA (W-CDMA), системы пакетного доступа по высокоскоростному каналу нисходящей линии связи (HSDPA), системы множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), системы множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA) и системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA).
Методы передачи сигнализации, описанные выше, могут быть реализованы с использованием различных средств. Например, эти методы могут быть реализованы аппаратными средствами, программным обеспечением или комбинацией указанных средств. Для реализации аппаратными средствами блоки обработки, используемые для обработки (например, сжатия и кодирования) сигнализации, могут быть реализованы на одной или более специализированных интегральных схемах (ASIC), цифровых процессорах сигналов (P), устройствах цифровой обработки сигналов (DSPD), программируемых логических устройствах (PLD), программируемых пользователями вентильных матрицах (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, других электронных блоках, предназначенных для выполнения описанных функций, или комбинациях указанных средств. Блоки обработки, используемые для декодирования и сжатия сигнализации, могут также быть реализованы на одной или более интегральных схемах ASIC, процессорах DSP и т.д.
Для реализации на основе программного обеспечения методы передачи сигнализации могут быть реализованы в модулях (например, процедурах, функциях и т.д.), которые выполняют описанные функции. Коды программного обеспечения могут сохраняться в блоке памяти (например, в блоке памяти 532 или 572 на фиг.5) и исполняться процессором (например, контроллером 530 или 570). Блок памяти может быть реализован в процессоре или являться внешним по отношению к процессору.
Вышеописанные варианты осуществления представлены для того, чтобы обеспечить возможность специалистам в данной области техники реализовать и использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления будут очевидны специалистам в данной области техники, и основные принципы, определенные выше, могут быть применены к другим вариантам осуществления без отклонения от сущности или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не ограничено представленными вариантами осуществления, а должно рассматриваться как соответствующее самому широкому объему, совместимому с раскрытыми принципами и новыми признаками.