СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ СИГНАЛА С ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫМ КОДИРОВАНИЕМ В СИСТЕМЕ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
METHOD OF IDENTIFYING SPACE-TIME CODED SIGNAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу идентификации кодированных сигналов, более конкретно к способу идентификации сигнала с пространственно-временным кодированием в системе беспроводной связи.
Предшествующий уровень техники
Услуга широковещательной/групповой передачи (BCMCS) предоставляет возможность передачи потока одной и той же информации к множеству пользователей одновременно. Более конкретно, услуга BCMCS предназначена для предоставления гибкого и эффективного механизма для передачи общей или той же самой информации множеству пользователей. Мотивацией для такой услуги является достижение наиболее эффективного использования эфирного интерфейса и сетевых ресурсов при посылке той же самой информации к множеству пользователей. Типом передаваемой информации может быть любой тип данных (например, текст, мультимедиа, потоковая передача медиа). BCMCS доставляется посредством наиболее эффективного метода передачи, основываясь на плотности пользователей BCMCS, передаваемой информации (тип медиа) и доступных беспроводных ресурсах.
Территория передачи для каждой программы BCMCS может быть определена независимо. В данном описании программа BCMCS относится к логическому контенту, передаваемому с использованием возможностей BCMCS. Кроме того, программа BCMCS состоит из одного или более потоков Интернет-протокола. При работе программы могут передаваться во временной последовательности данного канала. Программы BCMCS могут передаваться ко всем или выбранным регионам сети. Эти регионы образуют территорию передачи, которая относится к покрытию беспроводной сети, где может происходить передача программы BCMCS. Территория передачи может быть определена набором ячеек/секторов, которые могут передавать программу BCMCS. Кроме того, программы BCMCS могут приниматься всеми пользователями или могут быть ограничены поднабором пользователей посредством шифрования.
В услуге BCMCS повторная передача и квитирование не требуются, поскольку типом передачи является «односторонний» или «от одного ко многим».
Подписка на BCMCS обычно ассоциирована с программой (например, ABC, TNT, ESPN), а не с контентом (тип медиа, такой как музыка, видео и т.д.). То есть путем выбора программы пользователь выбирает тип контента, который пользователю желательно принимать.
Кроме того, приемник в услуге BCMCS по сотовым сетям использует схему пространственно-временного кодирования (STC). Более конкретно, схема STC используется для улучшения надежности передачи данных в системах беспроводной связи, использующих множество передающих антенн. Схемы STC основываются на передаче множества избыточных копий потоков данных к приемнику в надежде, что, по меньшей мере, некоторые из них смогут пройти по физическому маршруту между передачей и приемом в достаточно хорошем состоянии, чтобы обеспечить возможность надежного декодирования.
Что касается приемника, то для приемника важно иметь функцию надежного и эффективного декодирования принимаемых сигналов и определения того, передает ли система сигнал с пространственно-временным кодированием. С этой целью может иметься потребность в сети для передачи дополнительной информации посредством широковещательного сообщения верхнего уровня, указывающего, что используется пространственно-временное кодирование. Проблемой с этой дополнительной информацией является то, что она связана с дополнительной служебной нагрузкой. Кроме того, использование пространственно-временного кодирования в передатчике означает потребность в специальном пространственно-временном декодере с увеличенной сложностью относительно приемника для системы без включения пространственно-временного кодирования (т.е. с регулярной передачей). Однако проблема, связанная с этим, заключается в том, что требуется более сложный пространственно-временной декодер.
Раскрытие изобретения
Соответственно настоящее изобретение направлено на способ идентификации сигнала с пространственно-временным кодированием в системе беспроводной связи, который, по существу, преодолевает одну или более проблем, обусловленных ограничениями и недостатками предшествующего уровня техники.
Целью настоящего изобретения является создание способа идентификации сигнала с пространственно-временным кодированием в системе беспроводной связи, имеющей, по меньшей мере, два различных типа декодера.
Другой целью настоящего изобретения является создание способа выбора типа декодера в системе беспроводной связи, имеющей, по меньшей мере, два различных типа декодера.
Дополнительные преимущества, цели и признаки изобретения будут изложены частично в последующем описании и частично будут очевидными для специалистов в данной области техники на основе изучения изложенного ниже или практической реализации изобретения. Цели и преимущества изобретения могут быть реализованы и достигнуты структурой, в частности, охарактеризованной в представленном описании и пунктах формулы изобретения, а также иллюстрируемой приложенными чертежами.
Для решения указанных задач и достижения преимуществ в соответствии с назначением изобретения, как воплощено и описано в широком аспекте, предложен способ идентификации сигнала с пространственно-временным кодированием в системе беспроводной связи, имеющей, по меньшей мере, два различных типа декодера. Способ включает в себя прием, по меньшей мере, одного пилот-сигнала от передающей стороны, причем пилот-сигнал представлен либо типом 0, либо типом 1, определение, какой из типа 0 или типа 1 представлен в принятом пилот-сигнале, и активирование пространственно-временного декодера, если пилот-сигнал является пилот-сигналом типа 1.
В другом аспекте настоящего изобретения раскрыт способ выбора типа декодера в системе беспроводной связи, имеющей, по меньшей мере, два различных типа декодера. Способ включает в себя прием, по меньшей мере, двух пилот-сигналов от передающей стороны, причем каждый пилот-сигнал представлен различными типами пилот-сигнала, определение типа пилот-сигнала для каждого принятого пилот-сигнала, декодирование части каждого принятого пилот-сигнала с использованием, по меньшей мере, двух декодеров, причем каждый декодер соответствует каждому типу пилот-сигнала, и определение типа декодера для выбранного пилот-сигнала, причем пилот-сигнал выбран на основе декодированной части пилот-сигнала, имеющего лучшее отношение сигнал/щум (SNR).
В другом аспекте настоящего изобретения раскрыт способ выбора типа декодера в системе беспроводной связи, имеющей, по меньшей мере, два различных типа декодера. Способ включает в себя прием, по меньшей мере, двух пилот-сигналов от передающей стороны, декодирование части каждого принятого пилот-сигнала с использованием декодера по умолчанию и определение типа декодера на основе типа сигнала для декодированной части пилот-сигнала.
Понятно, что как предшествующее обобщенное описание, так и последующее детальное описание настоящего изобретения приведены для примера и пояснения и предназначены для предоставления дополнительного объяснения заявленного изобретения.
Краткое описание чертежей
Приложенные чертежи, которые включены для обеспечения более глубокого понимания изобретения и составляют часть настоящей спецификации, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципов настоящего изобретения. На чертежах показано следующее:
Фиг.1 - множество модулей, которые разнесены соответственно на один транзитный участок;
Фиг.2 - диаграмма, иллюстрирующая пример ретрансляционной станции (RS) в системе с множеством транзитных участков;
Фиг.3 - схема для ретранслируемой услуги BCMCS согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и
Фиг.4 - схема для ретранслируемой услуги BCMCS согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
Наилучший режим выполнения изобретения
Ниже будут даны ссылки на предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которого показаны на приложенных чертежах. Где возможно одинаковые ссылочные позиции будут использоваться на всех чертежах для обозначения тех же самых или подобных частей.
В настоящее время услуга BCMCS в сотовых сетях основана на сетях с одним транзитным участком. Сеть с одним транзитным участком представляет собой сеть, где все объекты/модули удалены максимально на один транзитный участок. Фиг.1 иллюстрирует множество модулей, которые разнесены соответственно на один транзитный участок. На фиг.1 две мобильные станции (MS) и базовая оконечная станция (BTS) разнесены соответственно на один транзитный участок.
Для улучшения обслуживания в пределах области покрытия и пропускной способности может использоваться множество транзитных участков (два или более транзитных участков). Более конкретно, два или более транзитных участков, посредством ретрансляции могут использоваться для обеспечения более эффективной услуги и улучшенной пропускной способности. С этой целью ретрансляционная станция (RS) может быть введена в сеть, представленную обычными BTS и MS.
На фиг.2 представлена диаграмма, иллюстрирующая RS в системе с множеством транзитных участков. Как показано на фиг.2, RS размещена между BTS и MS. Функция RS состоит в «повторении» сигнала BTS тривиальным или интеллектуальным способом, чтобы расширить покрытие услуги BCMCS. В соответствии с обычной системой MS, размещенные на удалении от BTS (например, рядом с границей ячейки), часто испытывают потерю сигнала вследствие ослабления уровня сигнала или взаимных помех, обусловленных сигналами от соседних ячеек/секторов. Однако при расширении покрытия услуги BCMCS, MS, которые в ином случае не смогли бы принять достаточно мощный сигнал, могут демодулировать и декодировать сигнал услуги BCMCS.
Как отмечено выше, функция RS может быть выполнена, например, тривиальным или интеллектуальным способом. Тривиальный способ относится к ретрансляции сигнала путем простого повторения сигнала. Альтернативно, интеллектуальный способ относится к использованию пространственно-временного кодирования для достижения разнесения при передаче или инкрементной избыточности (IR).
RS может быть оснащена множеством антенн для реализации разнесения при передаче. Режим MIMO («множество входов, множество выходов») может обеспечить разнесение при передаче для повышения эффективности беспроводных ресурсов. Использование множества антенн позволяет RS и другим терминалам (например, мобильной станции) реализовать выигрыш от разнесения без увеличения широкополосности. Например, пространственно-временной код (STC) может быть использован для увеличения надежности линий связи, пространственное мультиплексирование (SM) может использоваться для увеличения пропускной способности передачи, или пространственно-временной код полного разнесения и полной скорости (FDFR-STC) может быть использован для достижения полного разнесения.
Фиг.3 иллюстрирует схему для ретранслируемой услуги BCMCS согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.3 пространственно-временное кодирование (STC) введено в систему с множеством транзитных участков, имеющую две несущие частоты (т.е. f1 и f2) и одну RS.
BTS широковещательно передает пакеты услуги BCMCS (например, A, B, C, D) последовательно на одной частоте (т.е. f1). Затем RS принимает широковещательные пакеты услуги BCMCS и декодирует их перед передачей «ретранслированного сигнала» к MS. То есть, например, после того как RS примет пакет А, широковещательно переданный от BTS на частоте f1, и декодирует пакет А, RS может затем передать пакет А1' и A2' (также упоминаемые как «ретранслированные сигналы») к MS с использованием другой частоты (т.е. f2). Ретранслированные сигналы могут основываться, например, на простом повторении или на пространственно-временном кодировании. Для простого повторения пакет А будет просто ретранслировать исходный сигнал, таким образом, пакет А=пакету А1'=пакету A2'. Альтернативно, пространственно-временное кодирование может быть применено для использования разнесения при передаче.
Для разнесения при передаче согласно фиг.3 пакеты услуги BCMCS, передаваемые к MS станцией RS, разделяются на два типа: тип 1 и тип 2. В данном описании RS может классифицироваться согласно двум типам (т.е. тип 1 и тип 2) на основе RS, совместно использующей одну частоту, и/или на основе RS, имеющей две антенны. Однако RS не ограничена использованием двух антенн, а может иметь более двух антенн. Как отмечено выше, RS декодирует передачу BTS пакета А и передает «ретранслированные сигналы» А1' и A2' для RS типа 1 и RS типа 2 соответственно. Например, RS типа 1 передает тот же самый сигнал или повторенный пакет (например, пакет А'), так что пакет А=пакету А1'. В то же время RS типа 2 передает версию с пространственно-временным кодированием, пакет A2', вместо обеспечения разнесения при передаче. Здесь пространственно-временной код может основываться, например, на схеме Аламоути (детальная информация по схеме Аламоути содержится в работе: Alamouti, S.M. A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications, IEEE Journal on Select Areas in Communications, Vol. 16, No. 8, (October 1998), pp.1451-1458). Поскольку пакет A1' и пакет A2' посылаются на той же самой частоте (т.е. f2) в том же самом временном сегменте передачи, ретранслированный сигнал для типа 1 и типа 2 должны быть в различном формате. То есть, если тип 1 соответствует простому повторению исходного пакета, то тип 2 соответствует пространственно-временному кодированию и наоборот.
Фиг.4 иллюстрирует схему для ретранслированной услуги BCMCS согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.4 одночастотная несущая, имеющая мультиплексирование с временным разделением (TDM), применяется к системе с множеством транзитных участков.
Поскольку BTS и MS совместно используют тот же самый спектр методом мультиплексирования с временным разделением (TDM), то время передачи для одного пакета удваивается. Как описано выше, BTS широковещательно передает исходный сигнал (т.е. пакет А) в течение первого временного сегмента передачи. RS затем принимает и декодирует передачу BTS пакета А. Потом RS передает «ретранслированный сигнал» А2' в течение последующего временного сегмента передачи. Здесь пакет A2' может быть простым повторением пакета A или может иметь пространственно-временное кодирование. В том же самом временном сегменте передачи BTS повторно передает пакет A, теперь в форме пакета A1'. Здесь пакет A' может быть простым повторением пакета A, или он может быть пакетом А с пространственно-временным кодированием, или пакетом А с другим битом четности. Таким образом, имеется ряд опций для создания ретранслированного сигнала A2' и повторно переданного от BTS сигнала A1'. Например, как пакет A1', так и пакет A2' могут быть простым повторением, где пакет A1'=пакету A2'=пакету A. Альтернативно, пакет A1' и пакет A2' могут быть с пространственно-временным кодированием.
Аналогичная конфигурация может быть применена к последующим передачам BTS (например, пакета В и пакетов B1'/B2').
Как описано выше, передающая сторона может передавать сигналы в различных формах, включая сигналы с пространственно-временным кодированием. Здесь передающая сторона может быть BTS или RS. Важно, что эти передаваемые сигналы последовательно принимаются и декодируются приемником.
Для того чтобы разрешить проблемы, связанные с современным проектированием приемника, который может испытывать нежелательную служебную нагрузку и/или требовать специального комплексного пространственно-временного декодера, как описано выше, приемник должен проектироваться так, чтобы он мог определять, передает ли система или нет сигнал с пространственно-временным кодированием. Более детальная информация о пространственно-временном декодере содержится в работе: “Gesbert, David, From Theory to Practice: An Overview of MIMO Space-Time Coded Wireless Systems, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 21, No.3 (April 2003), pp.281-302.”
В системе, которая использует пространственно-временные коды Аламоути, тона пилот-сигнала имеют пространственно-временное кодирование, если активизировано пространственно-временное кодирование. Аналогичным образом справедливо обратное, если пространственно-временное кодирование не активизировано. В настоящем изобретении предположим, что сектора типа 0 передают исходный пилот-сигнал, в то время как сектора типа 1 передают пилот-сигнал с пространственно-временным кодированием.
В качестве варианта осуществления настоящего изобретения определение того, передает ли система сигнал с пространственно-временным кодированием, может быть реализовано, если MS обрабатывает пилот-сигналы или тона пилот-сигналов интеллектуальным способом. То есть, поскольку пилот-сигналы включают в себя различные шаблоны сигналов, MS может распознать различные шаблоны на основе пилот-сигнала. Более конкретно, это означает, что если пилот-сигнал имеет пространственно-временное кодирование, то пилот-сигналы имеют определенный шаблон. Альтернативно, если пространственно-временное кодирование не активировано, что означает, что пилот-сигнал не кодирован посредством пространственно-временного кодирования, то пилот-сигналы имеют шаблон, отличающийся от шаблона пилот-сигнала с пространственно-временным кодированием. По существу это различие позволяет MS определять, является или нет принятый пилот-сигнал пилот-сигналом с пространственно-временным кодированием, позволяя MS обрабатывать пилот-сигналы интеллектуальным способом.
MS может обрабатывать пилот-сигнал и пытаться обнаружить пилот-сигнал типа 1 (пилот-сигнал с пространственно-временным кодированием). Это обнаружение может быть выполнено одним из множества доступных методов, таких как метод Неймана-Пирсона.
Если обнаружен пилот-сигнал типа 1, то MS предполагает, что принятый пилот-сигнал является сигналом с пространственно-временным кодированием или, иначе говоря, активизировано пространственно-временное кодирование. Далее, если обнаружен пилот-сигнал типа 1, а пилот-сигнал типа 0 не обнаружен, то MS выполняет декодирование с использованием пространственно-временного кодирования.
Альтернативно, если обнаружен пилот-сигнал типа 0, а пилот-сигнал типа 1 не обнаружен, то MS выполняет декодирование с использованием регулярного декодера (т.е. без использования пространственно-временного кодирования). Если обнаружены как пилот-сигнал типа 0, так и пилот-сигнал типа 1, то может использоваться декодер по умолчанию. Здесь декодер по умолчанию может быть предварительно установлен. Однако, если ни пилот-сигнал типа 0, ни пилот-сигнал типа 1 не обнаружены, то может использоваться пространственно-временной декодер.
Альтернативно, MS может обрабатывать сигнал BCMCS с использованием регулярного детектора, также называемого декодером по умолчанию. Если качество приема BCMCS достаточно хорошее, то MS может предположить, что пилот-сигнал не имеет пространственно-временного кодирования, и может обрабатывать пилот-сигнал обычным образом, когда пилот-сигнал декодируется, как если бы пилот-сигнал не имел пространственно-временного кодирования. Иными словами, принятый пилот-сигнал может обрабатываться декодером по умолчанию. При этом качество приема может измеряться с использованием отношения сигнал/шум (SNR), например, двух пилот-сигналов (SNR для пилот-сигнала типа 1 и SNR для пилот-сигнала типа 2). Однако, если качество приема BCMCS не достаточно хорошее, то MS может использовать пространственно-временной декодер. В случае если пространственно-временной декодер дает лучший результат, чем декодер по умолчанию, то MS может предположить, что пилот-сигнал имеет пространственно-временное кодирование, и переключается на пространственно-временной декодер. Также в настоящем изобретении возможно установить пространственно-временной декодер в качестве декодера по умолчанию.
Альтернативно MS может декодировать сигнал BCMCS декодером по умолчанию и пространственно-временным декодером. В этом случае MS принимает, по меньшей мере, два пилот-сигнала и определяет тип пилот-сигнала для каждого пилот-сигнала. Например, тип пилот-сигнала для пилот-сигнала может быть типом 0 (без пространственно-временного кодирования) или типом 1 (с пространственно-временным кодированием). На основе определенного типа пилот-сигнала (например, тип 0 или тип 1) MS использует декодеры, соответствующие каждому типу пилот-сигнала, чтобы продетектировать часть каждого пилот-сигнала. Продетектированные части пилот-сигналов затем сравниваются и выбирается пилот-сигнал, имеющий лучший выходной сигнал.
Альтернативно может использоваться комбинация вышеуказанных схем.
В качестве другого варианта осуществления настоящего изобретения структура приемника может быть упрощена. Если MS принимает достаточно сильный сигнал от системы, то от MS не требуется выполнять пространственно-временное декодирование, которое в типовом случае требует дополнительной обработки сигналов. Вместо этого MS может реализовать намного более простой приемник.
Если MS находится в достаточно хороших условиях канала, то от MS может не требоваться выполнение пространственно-временного кодирования. Более конкретно, MS может принимать, по меньшей мере, два пилот-сигнала. MS затем детектирует часть или примерно половину каждого пилот-сигнала с использованием декодера по умолчанию. Если часть или половина пилот-сигнала успешно детектирована, то MS может продолжать использовать декодер по умолчанию, чтобы декодировать остальную часть пилот-сигнала. Если используется декодер по умолчанию, то это означает, что пилот-сигнал не кодирован посредством пространственно-временного кодирования. Например, если MS принимает пилот-сигнал типа 0, что означает отсутствие пространственно-временного кодирования, то используется декодер по умолчанию.
Однако, если часть или половина пилот-сигнала не декодирована успешно, то MS может переключиться или использовать пространственно-временной декодер, чтобы декодировать пилот-сигнал. Если используется пространственно-временной декодер, то это означает, что пилот-сигнал кодирован посредством пространственно-временного кодирования. Например, если MS принимает пилот-сигнал типа 1 и типа 0, что означает наличие пространственно-временного кодирования, то используется пространственно-временной декодер.
Далее, если MS определяет, что она не может обнаружить сигнал типа 1, то MS может принять решение демодулировать сигнал типа 0, как если бы не имелось пространственно-временного кодирования. Аналогичным образом, если MS обнаруживает сигнал типа 1, но не может обнаружить сигнал типа 0, то MS может принять решение демодулировать сигнал типа 1, как объяснено выше.
Важно отметить, что варианты осуществления, описанные выше, не ограничены схемами пространственно-временного кодирования, но также могут применяться другие пространственно-временные коды. Кроме того, система, как описано выше, не ограничена системой BCMCS, но также может применяться к сотовым сетям, двухточечной системе и/или любым другим типам систем, которые применяют разнесение при передаче.
Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что различные модификации и вариации могут быть выполнены в настоящем изобретении без отклонения от сущности или объема изобретения. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает модификации и вариации настоящего изобретения, которые входят в объем пунктов формулы изобретения и их эквивалентов.