ПИЛОТ-СИГНАЛЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЛЯ БЕСПРОВОДНЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ
PILOT SIGNALS OF DETECTION FOR WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS

Перекрестная ссылка на связанную заявку
Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки США №60/862,730, поданной 24 октября 2006 и озаглавленной «Пилот-сигналы обнаружения для беспроводных систем связи». Указанная заявка во всей своей полноте включена в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники
Следующее описание в целом относится к радиосвязи, более конкретно к генерации пилот-сигналов обнаружения, которые обеспечивают расширенные функциональные возможности связи за счет включения дополнительного мультибитового поля.
Предшествующий уровень техники
Технологии, используемые для передачи информации в пределах сети мобильной связи (например, сотовой телефонной сети), включают в себя методы, основанные на частотном, временном и кодовом разделении. В принципе, при основанных на частотном разделении методах вызовы разделяются на основе метода частотного доступа, в котором соответствующие вызовы помещаются на отдельную частоту. При основанных на временном разделении методах соответствующие вызовы назначаются определенной части времени на назначенной частоте. При основанных на кодовом разделении методах соответствующие вызовы ассоциированы с уникальными кодами и расширены по доступным частотам. Соответствующие технологии могут предусматривать использование множества доступов одним или более пользователями.
Более конкретно, основанные на частотном разделении методы обычно разделяют спектр на отдельные каналы путем разделения его на однородные фрагменты ширины полосы; например, разделение диапазона частот, выделенного для беспроводной сотовой телефонной связи, может составлять 30 каналов, каждый из которых может передавать речевой диалог или, при цифровой услуге, передавать цифровые данные. Каждый канал может быть назначен только одному пользователю в каждый данный момент времени. Одним обычно используемым вариантом является метод ортогонального частотного разделения, который эффективно делит полную ширину полосы системы на множество ортогональных поддиапазонов. Эти поддиапазоны также упоминаются как тоны, несущие, поднесущие, бины (элементы разрешения) и частотные каналы. Каждый поддиапазон связан с поднесущей, которая может модулироваться данными. При основанных на временном разделении методах полоса разделяется по времени на последовательные временные интервалы или временные сегменты (слоты). Каждому пользователю канала предоставляется временной интервал для передачи и приема информации методом циклического обслуживания. Например, в любой данный момент времени t пользователю предоставляется доступ к каналу на короткий интервал времени. Затем доступ переключается на другого пользователя, которому предоставляется короткий интервал времени для передачи и приема информации. Цикл "получения очереди" продолжается, и в конечном счете каждому пользователю предоставляется множество интервалов передачи и приема.
Основанные на кодовом разделении методы обычно передают данные на ряде частот, доступных в любое время в диапазоне. Вообще, данные преобразуются в цифровую форму и расширяются по доступной ширине полосы, где множество пользователей могут перекрываться на канале и соответствующим пользователям может назначаться уникальная кодовая последовательность. Пользователи могут выполнять передачу в том же самом широкополосном фрагменте спектра, где сигнал каждого пользователя расширен по всей ширине полосы соответствующим уникальным кодом расширения. Этот метод может предусматривать коллективное использование, когда один или более пользователей могут одновременно передавать и принимать. Такое коллективное использование может быть реализовано с помощью цифровой модуляции с расширенным спектром, при этом пользовательский поток битов кодируется и расширяется в очень широком канале псевдослучайным способом. Приемник проектируется, чтобы распознавать ассоциированную уникальную кодовую последовательность и устранять рандомизацию, чтобы накопить биты для конкретного пользователя когерентным способом.
Типичная сеть беспроводной связи (например, использующая методы частотного, временного и кодового разделения) включает в себя одну или более базовых станций, которые обеспечивают область покрытия, и один или более мобильных (например, беспроводных) терминалов, которые могут передавать и принимать данные в пределах области покрытия. Типичная базовая станция может одновременно передавать множество потоков данных для услуг широковещательной передачи, групповой передачи и/или одноадресной передачи, причем поток данных представляет собой поток данных, которые могут представлять независимый интерес приема для мобильного терминала. Мобильный терминал в пределах области покрытия базовой станции может быть заинтересован в приеме одного, более чем одного или всех потоков данных, которые передаются составным потоком. Аналогично, мобильный терминал может передавать данные к базовой станции или другому мобильному терминалу. Такая связь между пунктами доступа и мобильными терминалами или между мобильными терминалами может иметь место после того, как терминал "обнаружил" базовую станцию, обслуживающую сектор покрытия. Как правило, в процессе обнаружения терминал обращается к необходимой системной информации, чтобы осуществлять связь с обслуживающей базовой станцией. Поскольку терминалы входят в сектор и выходят из сектора без какого-либо определенного шаблона, информация обнаружения часто передается сектором. Последнее означает существенные непроизводительные затраты в беспроводной системе. Поэтому в технике существует потребность в том, чтобы разработать механизмы обнаружения, которые делают процесс обнаружения более эффективным независимо от неизбежных непроизводительных затрат.
Сущность изобретения
Далее представлено упрощенное описание сущности изобретения, чтобы обеспечить основное понимание некоторых аспектов раскрытых вариантов осуществления. Это описание сущности не является исчерпывающим обзором и не предназначено для того, чтобы идентифицировать ключевые или критические элементы или определить объем таких вариантов осуществления. Его цель состоит в том, чтобы представить некоторые понятия описанных вариантов осуществления в упрощенной форме как вступление к более детальному описанию, которое представлено далее.
В одном аспекте раскрыт способ для генерации пилот-сигналов обнаружения в системе беспроводной связи, включающий генерацию пилот-сигнала обнаружения из N битов информации, причем T битов информации соответствуют индексу счетчика, N и T - положительные целые числа; и передачу пилот-сигнала обнаружения.
В другом аспекте рассматриваемое раскрытие описывает устройство, которое работает в системе беспроводной связи, причем устройство содержит, по меньшей мере, один процессор, конфигурированный для генерации последовательности пилот-сигналов обнаружения, причем часть модулированной информации включает в себя значение поля счетчика, ассоциированное с передачей суперкадра; и память, связанную с, по меньшей мере, одним процессором.
В еще одном аспекте раскрыто устройство беспроводной связи, содержащее средство для генерации первой последовательности пилот-сигнала обнаружения, несущей N битов информации определения системы и T битов индекса суперкадра системы беспроводной связи; средство для скремблирования второй последовательности пилот-сигнала обнаружения информацией, переносимой в первой последовательности пилот-сигнала обнаружения; и средство для передачи первой и второй последовательности пилот-сигнала обнаружения.
В другом аспекте раскрывается компьютерный программный продукт, содержащий машиночитаемый носитель, содержащий код для побуждения, по меньшей мере, одного компьютера генерировать последовательность пилот-сигнала обнаружения, включающую в себя N битов информации, причем T битов информации соответствуют значению поля счетчика; и код для побуждения, по меньшей мере, одного компьютера передавать пилот-сигнал обнаружения.
Относительно приема беспроводной передачи в связи с пилот-сигналами обнаружения и их обработки, в одном аспекте раскрыт способ обработки пилот-сигналов обнаружения в системе беспроводной связи, причем способ содержит прием множества последовательностей пилот-сигналов обнаружения и обработку множества последовательностей пилот-сигналов обнаружения, чтобы извлечь информацию определения системы.
В другом аспекте раскрыт компьютерный программный продукт, содержащий машиночитаемый носитель, содержащий код для побуждения, по меньшей мере, одного компьютера принимать множество последовательностей пилот-сигналов обнаружения и код для побуждения, по меньшей мере, одного компьютера декодировать множество последовательностей модуляции пилот-сигналов обнаружения, чтобы извлечь информацию определения системы.
В еще одном аспекте раскрыто устройство беспроводной связи, содержащее, по меньшей мере, один процессор, конфигурированный для приема последовательности пилот-сигнала обнаружения, которая несет информацию определения системы и Т битов индекса суперкадра системы беспроводной связи, обработки последовательности пилот-сигнала обнаружения и извлечения информации; и память, связанную с, по меньшей мере, одним процессором.
В другом аспекте раскрыто устройство, которое работает в среде беспроводной связи, причем устройство содержит средство для последовательного приема последовательностей модуляции пилот-сигнала и управления; средство для обработки последовательностей модуляции для реализации выигрышей от обработки и средство для определения границ пакета принятой последовательности модуляции.
Для достижения вышеописанных и связанных с ними целей один или более вариантов осуществления содержат признаки, в дальнейшем полностью описанные и, в частности, указанные в пунктах формулы изобретения. Следующее описание и приложенные чертежи подробно описывают определенные иллюстративные аспекты и показательны для нескольких из различных путей, которыми могут использоваться принципы вариантов осуществления. Другие преимущества и новые признаки станут очевидными из следующего детального описания при рассмотрении совместно с чертежами, причем раскрытые варианты осуществления предназначены, чтобы включать все такие аспекты и их эквиваленты.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 иллюстрирует беспроводную систему связи множественного доступа в соответствии с различными аспектами, сформулированными здесь.
Фиг.2 - блок-схема системы, которая обеспечивает генерацию и обработку пилот-сигналов обнаружения в соответствии с различными аспектами заявленного изобретения.
Фиг.3 - схематичная диаграмма структур временной области суперкадров TDD и FDD передач прямой линии и связанная структура преамбулы суперкадра.
Фиг.4 - схематичная диаграмма, которая иллюстрирует выигрыш от обработки в терминале доступа, который выполняет обнаружение сектора и определение системы согласно аспекту заявленного изобретения.
Фиг.5 иллюстрирует преимущество обнаружения границ пакета согласно аспекту заявленного изобретения.
Фиг.6 - схематичная диаграмма, показывающая использование регистра индекса счетчика, чтобы инициализировать различные сдвиговые регистры согласно аспекту, раскрытому здесь.
Фиг.7 представляет блок-схему способа генерации пилот-сигналов обнаружения в соответствии с различными аспектами, сформулированными здесь.
Фиг.8 представляет блок-схему иллюстративного способа обработки пилот-сигналов обнаружения согласно аспекту изобретения.
Фиг.9 - блок-схема варианта осуществления системы передатчика и системы приемника при использовании в режиме с множеством входов и множеством выходов, которые обеспечивают связь ячейки/сектора в соответствии с одним или более аспектами, сформулированными здесь.
Фиг.10 - блок-схема системы, которая принимает и обрабатывает пилот-сигналы обнаружения в соответствии с различными аспектами, представленными в описании изобретения.
Фиг.11 - блок-схема системы, которая генерирует пилот-сигналы обнаружения и передает генерированные пилот-сигналы в среде беспроводной связи согласно различным аспектам, описанным здесь.
Фиг.12 иллюстрирует блок-схему иллюстративной системы, обеспечивающей генерацию пилот-сигнала обнаружения в беспроводной связи в соответствии с аспектами описания изобретения.
Фиг.13 иллюстрирует блок-схему иллюстративной системы, которая обеспечивает обработку последовательностей модуляции пилот-сигналов обнаружения в беспроводной системе в соответствии с одним аспектом описания изобретения.
Детальное описание
Различные варианты осуществления далее описаны со ссылками на чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции используются для ссылок на подобные элементы на всех чертежах. В последующем описании в целях объяснения многочисленные конкретные детали сформулированы, чтобы обеспечить полное понимание одного или более вариантов осуществления. Однако может быть очевидно, что такое воплощение(я) может быть реализовано без этих определенных деталей. В других случаях известные структуры и устройства показаны в форме блок-схемы, чтобы облегчить описание одного или более вариантов осуществления.
Как используется в этой заявке, термины "компонент", "модуль", "система" и т.п. предназначены для ссылки на связанный с компьютером объект, как аппаратное средство, так и программно-аппаратное средство, комбинацию аппаратных средств и программного обеспечения, программное обеспечение или программное обеспечение в исполнении. Например, компонент может быть, без ограничения указанным, процессом, исполняемым на процессоре, процессором, объектом, исполняемым файлом, цепочкой выполняемых задач, программой и/или компьютером. В качестве иллюстрации, как приложение, исполняемое на вычислительном устройстве, так и вычислительное устройство могут быть компонентом. Один или более компонентов могут находиться в пределах процесса и/или цепочки выполняемых задач, и компонент может быть локализован на одном компьютере и/или распределен между двумя или более компьютерами. Кроме того, эти компоненты могут осуществлять исполнение с различных машиночитаемых носителей, имеющих различные структуры данных, сохраненные на них. Компоненты могут осуществлять связь посредством локальных и/или удаленных процессов, например, в соответствии с сигналом, имеющим один или более пакетов данных (например, данные от одного компонента, взаимодействующего с другим компонентом в локальной системе, распределенной системе и/или через сеть, такой как Интернет, с другими системами посредством сигнала).
Кроме того, термин "или" предназначен, чтобы означать включающее "или", а не исключающее "или". Таким образом, если не определено иначе или не следует ясно из контекста, выражение "X использует A или B" предназначено, чтобы означать любую из естественных включенных перестановок. Таким образом, если X использует A; X использует B или X использует и A и B, тогда "X использует A или B" удовлетворяется в любом из предшествующих случаев. Кроме того, единственное число при использовании в настоящем описании и приложенной формуле изобретения должно в общем случае рассматриваться, чтобы означать "один или более", если не определено иначе или ясно из контекста как относящееся к форме единственного числа.
Различные варианты осуществления описаны здесь в связи с беспроводным терминалом. Беспроводной терминал может относиться к устройству, обеспечивающему голосовое соединение и/или соединение передачи данных для пользователя. Беспроводной терминал может быть связан с вычислительным устройством, таким как ноутбук или настольный компьютер, или он может быть самостоятельным устройством, таким как личный цифровой помощник (PDA). Беспроводной терминал может также называться системой, абонентским блоком, абонентской станцией, мобильной станцией, мобильным устройством, удаленной станцией, пунктом доступа, удаленным терминалом, терминалом доступа, пользовательским терминалом, пользовательским агентом, пользовательским устройством, оборудованием помещения клиента или пользовательским оборудованием. Беспроводной терминал может быть абонентской станцией, беспроводным устройством, мобильным телефоном, телефоном системы персональной связи (PCS), радиотелефоном, телефоном протокола инициирования сессии (SIP), станцией беспроводного локального шлейфа (WLL), персональным цифровым помощником (PDA), переносным устройством с возможностью беспроводной связи или другим устройством обработки, связанным с беспроводным модемом.
Базовая станция (например, пункт доступа) может относиться к устройству в сети доступа, которое осуществляет связь по воздушному интерфейсу через один или более секторов с беспроводными терминалами. Базовая станция может действовать как маршрутизатор между беспроводным терминалом и остальной частью сети доступа, которая может включать IP сеть, преобразовывая полученные кадры воздушного интерфейса в IP пакеты. Базовая станция также координирует управление атрибутами для воздушного интерфейса. Кроме того, различные варианты осуществления описаны здесь в связи с базовой станцией. Базовая станция может быть использована для осуществления связи с мобильным(и) устройством(ами) и может также упоминаться как пункт доступа, Узел B, расширенный Узел B (eNodeB) или определяться некоторым другим термином.
Далее обсуждаются система(ы) и способ(ы) генерации и обработки пилот-сигналов в беспроводной связи. Пилот-сигналы обнаружения, которые переносят информацию временной и частотной синхронизации, информацию обнаружения беспроводной системы и информацию определения системы, модулированы псевдослучайными последовательностями. Некоторое число битов информации, переносимой пилот-сигналом обнаружения, который переносит информацию обнаружения системы, расширяется Т битами, которые переносят значение индекса счетчика, ассоциированное с системным временем суперкадров, передаваемых из пункта доступа. Непроизводительные затраты на обработку, вытекающие из добавления Т битов, компенсируются преимуществами, предоставляемыми для беспроводной связи. Как описано ниже, существенные преимущества включают: (i) выигрыш от обработки в приемнике для связи в определенном секторе во время асинхронной операции, (ii) определение границ пакета через значения индекса счетчика и (iii) инициализацию различных псевдослучайных регистров, используемых для связи.
На фиг.1 показана система 100 беспроводной связи множественного доступа в соответствии с различными аспектами, раскрытыми в настоящем описании. В одном примере система 100 беспроводной связи множественного доступа включает в себя множество базовых станций 110 и множество терминалов 120. Далее, одна или более базовых станций 110 могут осуществлять связь с одним или более терминалами 120. Посредством неограничительного примера, базовая станция 110 может быть пунктом доступа, Узлом B и/или другим соответствующим объектом сети. Каждая базовая станция 110 обеспечивает покрытие связью для конкретной географической области 102a-c. Как используется здесь и вообще в технике, термин "ячейка" может относиться к базовой станции 110 и/или ее области 102a-c покрытия в зависимости от контекста, в котором использован термин.
Чтобы улучшить пропускную способность системы, область 102a, 102b или 102c покрытия, соответствующая базовой станции 110, может быть разделена на множество меньших областей (например, области 104a, 104b и 104c). Каждая из меньших областей 104a, 104b и 104c может обслуживаться соответствующей базовой приемопередающей подсистемой (BTS, не показана). Как используется здесь и вообще в технике, термин "сектор" может относиться к BTS и/или ее области покрытия в зависимости от контекста, в котором использован термин. В одном примере секторы 104a, 104b, 104c в ячейке 102a, 102b, 102c могут быть сформированы группами антенн (не показаны) на базовой станции 110, где каждая группа антенн обеспечивает связь с терминалами 120 в части ячейки 102a, 102b или 102c. Например, базовая станция 110, обслуживающая ячейку 102a, может иметь первую группу антенн, соответствующую сектору 104a, вторую группу антенн, соответствующую сектору 104b, и третью группу антенн, соответствующую сектору 104c. Однако понятно, что различные аспекты, раскрытые здесь, могут использоваться в системе, имеющей секторизованные и/или несекторизованные ячейки. Далее, следует понимать, что все подходящие сети беспроводной связи, имеющие любое число секторизованных и/или несекторизованных ячеек, считаются входящими в объем пунктов формулы изобретения. Для простоты термин "базовая станция", как используется здесь, может относиться как к станции, которая обслуживает сектор, так и к станции, которая обслуживает ячейку. Следует понимать, что, как используется здесь, сектор прямой линии в сценарии несвязанной линии является соседним сектором. В то время как последующее описание вообще относится к системе, в которой каждый терминал осуществляет связь с одним обслуживающим пунктом доступа для простоты, нужно понимать, что терминалы могут осуществлять связь с любым числом обслуживающих пунктов доступа.
В соответствии с одним аспектом терминалы 120 могут быть рассеяны повсюду в системе 100. Каждый терминал 120 может быть стационарным или мобильным. Посредством неограничивающего примера, терминал 120 может быть терминалом доступа (АТ), мобильной станцией, пользовательским оборудованием, абонентской станцией и/или другим соответствующим сетевым объектом. Терминал 120 может быть беспроводным устройством, сотовым телефоном, персональным цифровым помощником (PDA), беспроводным модемом, портативным устройством или другим соответствующим устройством. Далее, терминал 120 может осуществлять связь с любым числом базовых станций 110 или не осуществлять связь ни с какими из базовых станций 110 в любой данный момент.
В другом примере система 100 может использовать централизованную архитектуру, используя контроллер 130 системы, который может быть соединен с одной или более базовыми станциями 110 и может обеспечивать координацию и контроль для базовых станций 110. В соответствии с альтернативными аспектами контроллер 130 системы может быть единственным сетевым объектом или набором сетевых объектов. Дополнительно, система 100 может использовать распределенную архитектуру, обеспечивая возможность базовым станциям 110 осуществлять связь друг с другом, как это необходимо. В одном примере контроллер 130 системы может дополнительно содержать одно или более соединений с множеством сетей. Эти сети могут включать в себя Интернет, другие основанные на пакетах сети и/или голосовые сети с коммутацией каналов, которые могут предоставлять информацию к и/или от терминалов 120 при осуществлении связи с одной или более базовыми станциями 110 в системе 100. В другом примере контроллер 130 системы может включать или быть связанным с планировщиком (не показан), который может планировать передачи к и/или от терминалов 120. Альтернативно, планировщик может находиться в каждой индивидуальной ячейке 102, каждом секторе 104 или комбинации указанного.
В одном примере система 100 может использовать одну или более схем множественного доступа, таких как CDMA, TDMA, FDMA, OFDMA, одночастотный FDMA (SC-FDMA) и/или другие подходящие схемы множественного доступа. TDMA использует мультиплексирование с временным разделением (TDM), причем передачи для различных терминалов 120 являются ортогонализированными за счет передачи в различные временные интервалы. FDMA использует мультиплексирование с частотным разделением (FDM), причем передачи для различных терминалов 120 являются ортогонализированными за счет передачи на различных поднесущих частотах. В одном примере системы TDMA и FDMA могут также использовать мультиплексирование с кодовым разделением (CDM), причем передачи для множества терминалов могут быть ортогонализированными за счет использования различных ортогональных кодов (например, кодов Уолша) даже при том, что они передаются в том же самом временном интервале или на той же самой поднесущей частоте. OFDMA использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM), и SC-FDMA использует мультиплексирование с частотным разделением с единственной несущей частотой (SC-FDM). OFDM и SC-FDM могут разделять ширину полосы на множество ортогональных поднесущих (например, тона, бины (элементы разрешения)…), каждая из которых может модулироваться данными. Как правило, символы модуляции посылают в частотной области с OFDM и во временной области с SC-FDM. Дополнительно и/или альтернативно, ширина полосы системы может быть разделена на одну или более частотных несущих, каждая из которых может содержать одну или более поднесущих. Система 100 может также использовать комбинацию схем множественного доступа, таких как OFDMA и CDMA. В то время как методы управления мощностью, предусмотренные здесь, вообще описаны для системы OFDMA, понятно, что методы, описанные здесь, могут так же быть применены к любой системе беспроводной связи.
В другом примере базовые станции 110 и терминалы 120 в системе 100 могут передавать данные, используя один или более каналов данных, и сигнализацию, используя один или более каналов управления. Каналы данных, используемые системой 100, могут быть назначены активным терминалам 120 таким образом, что каждый канал данных используется только одним терминалом в любой момент времени. Альтернативно, каналы данных могут быть назначены множеству терминалов 120, которые могут накладываться или ортогонально планироваться на канале данных. Чтобы сохранить ресурсы системы, каналы управления, используемые системой 100, могут также совместно использоваться множеством терминалов 120, с использованием, например, мультиплексирования с кодовым разделением. В одном примере каналы данных, ортогонально мультиплексированные только по частоте и времени (например, каналы данных не мультиплексированные с использованием CDM), могут быть менее восприимчивыми к потере в ортогональности из-за условий канала и несовершенства приемника, чем соответствующие каналы управления.
В соответствии с одним аспектом система 100 может использовать централизованное планирование посредством одного или более планировщиков, реализованных, например, в системном контроллере 130 и/или каждой базовой станции 110. В системе, использующей централизованное планирование, планировщик(и) может (могут) основываться на обратной связи от терминалов 120, чтобы принять соответствующие решения планирования. В одном примере эта обратная связь может включать в себя сдвиг, добавленный к информации OSI, чтобы позволить планировщику оценивать поддерживаемую пиковую скорость обратной линии связи для терминала 120, от которого принимается такая обратная связь, и соответственно распределять ширину полосы системы.
На фиг.2 показана блок-схема системы 200, которая облегчает генерацию и обработку пилот-сигналов обнаружения, которые обеспечивают определение системы и расширение функциональных возможностей на стороне терминала. Пункт 210 доступа генерирует пилот-сигналы обнаружения посредством компонента 213 генератора пилот-сигналов обнаружения. Такие пилот-сигналы являются частью преамбулы суперкадра системы связи и передаются по прямой линии 230 на терминал доступа 240, который обрабатывает их посредством компонента 244 обработки обнаружения. Обработка пилот-сигналов приводит к определению системы, например идентификации эксплуатационных параметров, таких как (i) ширина полосы системы, характеризуемая размером FFT в случае системы FDMA; (ii) профиль перфорации в случае перфорированного распределения спектра; (iii) указание дуплексного временного разделения (TDD) или дуплексного частотного разделения (FDD) с дополнительным указанием конкретного разделения TDD и полудуплексного FDD (последний дополнительно несет указание временных защитных интервалов, а также частотных защитных интервалов для прямой линии и обратной линии); (iv) длина циклического префикса (в UMB, например, возможны четыре значения); (v) указание синхронной или асинхронной операции; (vi) повторное использование частоты; (vii) идентификация сектора/ячейки и (viii) конфигурация антенны в пункте доступа (например, 210). Понятно, что способ, которым информация (i) - (vii) передается посредством пилот-сигналов обнаружения, затрагивает структуру преамбулы суперкадра.
V
V
В соответствии с одним аспектом генератора 213 пилот-сигнала обнаружения компонент 216 генерации последовательности генерирует последовательность битов, которые могут содержать частично или полностью информацию поиска системы (i) - (viii). Последовательности могут быть псевдослучайными кодами, или псевдошумовыми последовательностями, или Gold-последовательностью, последовательностью Уолша-Адамара, экспоненциальной последовательностью, Golomb-последовательностью, Rice-последовательностью, М-последовательностью или обобщенной ЛЧМ-подобной последовательностью (GCL) (например, Zadoff-Chu-последовательностью). Кроме того, компонент 219 генерации счетчика вводит T-битовый счетчик (Т - положительное целое число). Счетчик добавлен к последовательности, которая формирует пилот-сигнал обнаружения. В одном аспекте счетчик может стать частью начального числа, используемого для скремблирования пилотного символа. В другом аспекте Т-битовый счетчик может быть объединен с одной или более величинами (i) - (vii), чтобы генерировать V-битовое целое число. Это V-битовое число может использоваться, чтобы выбрать один из 2кодов Уолша, или один из 2 экспоненциальных кодов и т.д. Понятно, что хотя добавление счетчика к пилот-сигналу обнаружения увеличивает непроизводительные затраты на связь, такие непроизводительные затраты возмещаются различными преимуществами по эффективности и функциональным возможностям, достигаемыми за счет добавления T-битового счетчика. Преимущества примера обсуждены и проиллюстрированы ниже.
Компонент 213 генерации последовательности основывается на процессоре 222, чтобы выполнить часть генерации последовательности, например генерацию псевдослучайного числа, матричное манипулирование, связанное с формированием последовательностей Уолша-Адамара, генерацию последовательностей GCL, а также инициализацию регистров и сохранение сгенерированных последовательностей и обновленных значений счетчика в памяти 225. Кроме того, процессор 222 выполняет манипуляцию данными, необходимую для передачи последовательностей и значений счетчика, а также управления и данных. В одном аспекте в системе FDMA процессор 222 выполняет прямое/обратное преобразование Фурье (D/IFT), преобразование Адамара и добавление циклических префиксов к последовательности, управлению и потокам данных, а также последовательно-параллельные и параллельно-последовательные манипуляции. В CDMA скремблирование символов выполняется процессором 222. Понятно, что процессор 222 может выполнять другие действия, относящиеся к связи пункта 210 доступа с терминалом 240 доступа, причем такие дополнительные действия были бы очевидны для специалистов в данной области техники. Память 225 хранит инструкции/модули кода, используемые для генерации последовательностей и значений счетчика, а также для операций, необходимых, чтобы манипулировать и передавать такие последовательности, управление и данные по прямой линии 230. В качестве примера, но не ограничения, согласно аспектам, описанным здесь, пилот-сигнал обнаружения TDM 2 в UMB может включать в себя 9 битов PilotPN (идентификатор сектора) или PilotPhase, и пилот-сигнал обнаружения TDM 3 может содержать 9 битов информации определения системы (например, вышеупомянутые пункты (i) - (viii) в дополнение к Т битам системного времени), которые дополнительно скремблируются с 9 битами TDM 2.
G
Р
Пункт 210 доступа может передавать информационные биты согласно способу, в котором последовательности были сгенерированы, например, посредством одного из множества ортогональных кодов или псевдослучайным скремблированием начальной пилотной последовательности, например, G битов могут быть переданы путем выбора одной из 2 случайных последовательностей скремблирования. В еще одном аспекте биты могут быть переданы в рамках гибридного подхода, в котором N битов могут быть переданы путем выбора кода Уолша или, по существу, любого другого кода, и Р дополнительных битов могут быть переданы путем скремблирования выбранного кода посредством одной из 2 псевдослучайных последовательностей.
9
В связи с терминалом 240 доступа, компонент 244 обработки обнаружения обнаруживает и декодирует (или демодулирует) пилот-сигналы обнаружения. В одном аспекте биты, которые были переданы пунктом доступа посредством выбора одного из нескольких несходных ортогональных кодов (например, Уолша-Адамара, экспоненциального и т.д.), декодируются путем коррелирования с каждой из соответствующих ортогональных или неортогональных, последовательностей (например, гипотез кода). Такая обработка может, в общем, выполняться эффективно, используя преобразование Адамара для последовательностей Уолша-Адамара и быстрое преобразование Фурье для экспоненциальных последовательностей. В другом аспекте декодирование связано с дескремблированием различных пилотных последовательностей: биты, которые были переданы с использованием псевдослучайного скремблирования начальной пилотной последовательности, например 9 битов, переданных путем принятия одной из 2=512 случайных скремблирующих последовательностей, могут декодироваться путем дескремблирования с каждой из таких 512 скремблирующих последовательностей. Альтернативно или дополнительно, декодирование скремблированной последовательности может быть выполнено с использованием скремблирующих последовательностей, генерированных с предопределенным начальным числом (например, T-битовым положительным целым числом, таким как индекс счетчика, связанный с индексом суперкадра связи; см. ниже) с целью дескремблирования информации, переданной в пилотной последовательности обнаружения. В связи с вышеупомянутым примером TDM 2 и TDM 3 в UMB, декодирование TDM 2 может быть выполнено с использованием преобразования Уолша, и системная информация в TDM 3 может быть дескремблирована, используя информацию TDM 2 и преобразование Уолша, чтобы определить системную информацию в TDM 3.
В качестве части компонента обнаружения, коррелятор 248 коррелирует несходные (по времени) последовательности, чтобы извлечь информацию временных характеристик (например, суперкадр, обнаружение границ кадра и символа), частотную синхронизацию и другую информацию системы. Коррелятор 248 основывается на процессоре 232, чтобы выполнить временную корреляцию, а также другие операции, такие как IFFT. Несходные последовательности могут быть приняты по множеству суперкадров или в пределах единственной преамбулы суперкадра, как обсуждено ниже. Повторные последовательности, посланные по нисходящей линии 160, обнаруживаются коррелятором 128, и метрика временных характеристик вычисляется процессором 124. Методы временной и частотной синхронизации, такие как метод Moose, метод Van De Beenk и метод Schmidl, предлагают конкретные кодовые последовательности с повторяющимися секциями передаваемых битовых последовательностей, чтобы оценивать границы кадра и подкадра, а также частотный сдвиг. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что возможны другие методы для определения временной корреляции, обнаружения границ суперкадра, кадра и символа; продолжительности CP и частотной синхронизации. После временной и частотной синхронизации кодовые последовательности, которые содержат идентификацию сектора и системную информацию (например, ширину полосы, операцию TDD/FDD, повторное использование частоты), могут демодулироваться терминалом доступа 240 (см. ниже), и определение системы может быть завершено.
1
K
1
K
На фиг.3 показана схематичная диаграмма 300 примерных структур временной области суперкадров связи TDD и FDD прямой линии и связанная структура преамбулы суперкадра. Как в TDD, так и в FDD беспроводной связи связь прямой линии (FL) разделена на блоки суперкадров или радиокадров. Как проиллюстрировано, суперкадр (например, 310 или 340) включает в себя преамбулу, сопровождаемую рядом кадров физического уровня (PHY). В системах FDMA (например, LTE, UMB) преамбула (например, 320) и кадры (например, 330-330 или 350-350) типично содержат ряд модулированных символов OFDM (не показаны) и один или более циклических префиксов (не показаны), которые смягчают влияние межсимвольных помех, обусловленных импульсным откликом беспроводного канала. Далее структура 310 и 340 суперкадра описана кратко, и структура 320 преамбулы описана более детально.
1
K
В одном аспекте TDD суперкадр 310 включает в себя преамбулу 320 и K кадров 330-330 с рассредоточенными временными интервалами 335 пауз. Передача обратной линии имеет место во время таких интервалов пауз FL. Понятно, что в TDD суперкадре 310 отношение FL кадров к интервалу паузы (или RL кадрам) равно 1:1; однако это отношение может принимать значение M:N, где М и N определяют соответственно число FL и RL кадров, передаваемых последовательно. Следует отметить, что TDD суперкадр 310 является адаптивным в том, что значения М и N могут изменяться в пределах суперкадра или среди суперкадров. Такая адаптация может использоваться терминалом доступа (или сетью доступа), чтобы оптимизировать FL и RL трафик. Указание на использование такой адаптации может передаваться в преамбуле 320 суперкадра (см. ниже). Понятно, что в некоторых приложениях связи трафик может главным образом происходить в RL или FL. Загрузка файла из сети доступа через пункт доступа (например, пункт доступа 210) является примером FL-интенсивного трафика, тогда как беспроводная видеоконференция может быть как FL-, так и RL-интенсивной в зависимости от того, находятся ли пользователи терминалов на стороне доставки или на стороне приема данных.
1
K'
В другом аспекте FDD FL суперкадр включает в себя преамбулу 320 и K' кадров 330-330. Никакие интервалы пауз не присутствуют, так как в этой парадигме связи доступная ширина полосы системы разделена для выделенной связи по FL и RL таким образом, что FL и RL передачи не создают взаимных помех. Защитный интервал гарантирует уменьшение нежелательных взаимных помех. Как раскрыто здесь, структура преамбулы 320 является существенно той же самой, что и в случае TDD. Однако очевидно, что содержание FDD и TDD преамбул может быть несходным.
1
Q
1
Р
W
W
W
1
Q
1
K
1
K'
7
11
В TDD и FDD FL суперкадрах, преамбула 320 включает Q символов 324-324 и P пилот-сигналов 328-328. Следует отметить, что каждый символ и каждый пилот-сигнал может соответствовать символу OFDM или двум символам OFDM в зависимости от ширины полосы преамбулы; конкретная нумерология такого символа(ов) зависит от системы беспроводной связи, в которой осуществляется связь. Например, в UMB символ охватывает N равномерно разнесенных (Δv=1,96 МГц) поднесущих в пределах от N=2=128 для ширины полосы 1,25 МГц до менее чем N=2=2048 для полос шириной более 10 МГц и менее 20 МГц. Дополнительно, длительность символа OFDM в UMB колеблется от 114 мкс до 133 мкс в зависимости от длительности циклического префикса. Следует отметить, что эти значения служат целям иллюстрации и не должны рассматриваться как ограничение структуры 320 преамбулы 320 или нумерологии в связи с этим. Символы 324-324 включают пилотные каналы и каналы управления, которые могут использоваться для оценки канала (определение CQI, такого как отношение сигнал-шум SNR, SINR и т.д.), и канал широковещательной передачи, который содержит информацию конфигурации, которую терминал доступа (например, терминал доступа 210) может использовать, чтобы демодулировать информацию, содержащуюся в FL кадрах 330-330 или 350-350. Дальнейшая информация, которая может быть включена в преамбулу 320, включает временные характеристики и другую информацию, которая позволяет терминалу доступа осуществлять связь на системной (под)несущей, такую как указание ширины полосы системы, синхронной/асинхронной операции, повторного использования частоты, конфигурации антенны в передатчике сектора. Кроме того, указание помех другого сектора и управления уровнем мощности или управления спектральной плотностью мощности или сдвигов для уменьшения влияния взаимных помех может передаваться в преамбуле 320. Кроме того, информация поискового вызова может также передаваться в преамбуле суперкадра. Понятно, что вышеупомянутая информация может быть передана по множеству преамбул 320.
1
3
1
2
3
1
seq
В одном аспекте пилот-сигналы 328-328 могут использоваться для определения системы и обнаружения. На фиг.3 три пилот-сигнала проиллюстрированы как пилот-сигналы обнаружения: пилот-сигнал 1 328, пилот-сигнал 2 328 и пилот-сигнал 3 328. Понятно, что хотя аспекты, описанные здесь, проиллюстрированы с тремя пилот-сигналами, дополнительные пилот-сигналы могут быть переданы в преамбуле 320 суперкадра и использованы для поиска системы и синхронизации. Далее обсуждается каждый из пилот-сигналов обнаружения, проиллюстрированных на фиг.3, концентрируясь на их функциональных возможностях. Пилот-сигнал 1 328 передает фиксированную последовательность, которая остается той же самой по всем секторам. Конкретная последовательность, которая передается пилот-сигналом 1, зависит от ширины полосы системы и других характеристик системы, таких как циклический префикс. Соответствующий пилот-сигнал обнаружения передает информацию временной и частотной синхронизации. В одном аспекте данная последовательность соответствует последовательности GCL частотной области. Кроме того, число возможных последовательностей N может определяться произведением возможного числа полос (n), которые могут использоваться для передачи преамбулы 320 (например, ширина полосы преамбулы), и числа (m) гипотезы длины CP. В UMB n=3 соответствует полосам {1,25 МГц, 2,5 МГц и 5 МГц} и m=4 для четырех возможных длин CP {6,5 мкс, 13,0 мкс, 19,5 мкс, 26 мкс}.
2
2
Пилот-сигнал 2 328 передает R битов специфической для сектора идентификации или идентификатор сектора, например, в UMB, PilotN или PilotPhase в последовательности 2. В одном аспекте такая последовательность может быть последовательностью Уолша-Адамара временной области.
3
3
3
Пилот-сигнал 3 328 может использоваться для определения системы, что состоит в получении информации, необходимой для терминала (например, 240), чтобы демодулировать содержание самой преамбулы (например, центральной частоты для доступной ширины полосы) в дополнение к указанию синхронного/асинхронного развертывания, указанию циклического префикса, ширины полосы системы, повторного использования частоты, информации антенны в пункте доступа в секторе и т.д. Пилот-сигнал 3 328 передает R битов такой информации в дополнение к Т битам системного времени, например, T-битового счетчика в последовательности 3. Счетчик битов получает приращение, когда пункт доступа передает суперкадр. Понятно, что системное время - это время, измеренное сетью доступа после передачи широковещательных сигналов в суперкадре. В одном аспекте значение счетчика может быть указано как Т младших битов (LSB) системного времени или индекса суперкадра. Добавление T битов может ввести непроизводительные затраты на обработку; однако выгоды, полученные из добавления Т битов, возмещают такие непроизводительные затраты на обработку, как обсуждено ниже.
2
2
В одном аспекте последовательность 3 может быть последовательностью Уолша-Адамара, дополнительно скремблированной информацией в пилот-сигнале 2 328. Поскольку пилот-сигнал 2 328 несет информацию идентификации сектора (например, в UMB, PilotPN или PilotPhase), скремблированная последовательность 3 может быть подходящей для (a) обнаружения сектора, поскольку идентификатор сектора закодирован (посредством скрембилирования) в последовательности 3, и (b) комбинации реализаций последовательности 3 по суперкадрам. Пункт (b) обеспечивает возможностью обнаружения сектора даже в плохих условиях канала, поскольку последовательности могут быть накоплены по времени в терминале доступа (например, в компоненте 244 обработки обнаружения).
1
2
3
3
2
3
3
В итоге пилот-сигнал 1 328 может использоваться для начальной временной и частотной синхронизации, пилот-сигнал 2 328 может использоваться для идентификации сектора как в синхронном, так и асинхронном режиме, и пилот-сигнал 3 328 может использоваться для определения системы, и он может быть расширен посредством введения Т-битового счетчика, который может использоваться для восстановления зависимого от времени изменения от суперкадра к суперкадру в модуляции R + T битов информации. Понятно, что величина T в T-битовом счетчике может быть определена посредством анализа компромиссов, который включает в себя технологию связи (например, LTE, UMB), а также развертывание связи, такое как однопользовательское с множеством входов и множеством выходов (MIMO) или многопользовательское MIMO развертывание, условия канала (SINR, SNR), уровень загрузки и уровень взаимных помех другого сектора в обнаруживаемом секторе и т.д. В качестве примера, но не ограничения, в системе связи UMB T=4 предоставляет операционные выгоды, поддерживая разумные дополнительные непроизводительные затраты на обработку, чтобы модулировать R=9 битов, R=5, типовые значения для обычного обнаружения и R+T=9 битов.
3
3
2
L
L+N
L
L+N
Фиг.4-6 иллюстрируют выгодные аспекты введения индекса Т-битового счетчика в пилот-сигнале обнаружения как раскрыто здесь. На фиг.4 показана схематичная диаграмма 400, которая иллюстрирует выигрыш обработки, который может быть достигнут в терминале 410 доступа, который выполняет обнаружение сектора и определение системы. Терминал 410 выполняет поиск сектора и определение системы в системе беспроводной связи, которая включает в себя 3 пилот-сигнала обнаружения, причем, по меньшей мере, один пилот-сигнал является расширенным на Т битов пилот-сигналом обнаружения. Как обсуждено выше, в каждом суперкадре беспроводной системы пилот-сигнал 3 328 передает R битов информации и Т-битовый индекс счетчика, который считает переданные суперкадры, модулированные последовательностью 3 Уолша; последовательность 3 далее скремблируется информацией идентификации сектора, или идентификатором сектора, связанной с пилот-сигналом 2 328. Пункт доступа (не показан) передает в последовательностях, соответствующих суперкадрам 430-430, последовательность 3 по радиоинтерфейсу, так что изменения в SINR (показано по абсциссе 405) переданных последовательностей изменяются от сектора к сектору. Последовательности, проиллюстрированные как (пилот-сигнал 3)-(пилот-сигнал 2), принимаются/демодулируются терминалом 410. Так как последовательности изменяются по времени, ввиду изменений в поле счетчика коррелятор в терминале 410 (например, компонент 248 коррелятора) может накапливать N метрик времени, необходимых для обнаружения сектора и определения системы. Такое накопление приводит к результирующему выигрышу от обработки в терминале 410 с результирующим улучшением в обнаружении пилотной последовательности.
3
L
L+1
L+2
В
SF
SF
На фиг.5 показана диаграмма 500, которая иллюстрирует преимущество обнаружения границ, ассоциированное с индексом поля T-битового счетчика, который присутствует в пилот-сигнале обнаружения (например, пилот-сигнале 3 328). Преимущество иллюстрируется с прямым первичным широковещательным каналом управления (например, F-PBCCH), который передается по М суперкадрам (или пакетам) (понятно, что М=16 в UMB); однако, по существу, то же самое преимущество получается с существенно любым каналом управления. Терминал 510 доступа может осуществлять корреляцию (например, посредством компонента 248 коррелятора) F-PBCCH по М суперкадрам (например, 530, 530 или 530). Передача с высоким SINR тех М суперкадров, которые несут F-PBCCH, может привести к детектированию и декодированию посредством корреляции последовательности с последующим обнаружением временной границы (например, τ+2MxT 555 с временной длительностью T суперкадра) - определением времени, в которое пакет/структура/символ начинается/заканчивается - в менее чем М суперкадрах. Следует отметить, что на фиг.5 SINR передачи по М суперкадрам рассматривались как независимые от времени в целях ясности; однако специалистам в данной области техники должно быть понятно, что SINR М суперкадров имеет временную зависимость.
Т
В
В
SF
В
SF
В
SF
Поскольку информация управления передается в интервале М суперкадров, может быть достаточным установить индекс счетчика с Т битами системного времени или индекс суперкадра, удовлетворяющий M=2. Последнее соотношение указывает, что регистр, или период, поля счетчика равен числу кадров, которые могут рассматриваться как минимальное разнесение, которое допускает корреляцию соответствующего канала управления. В таком случае пункт доступа (не показан) может установить границы между передачами несходного F-PBCCH, когда определено нулевое значение (по модулю M) для поля Т-битового счетчика, например τ 540, τ+MxT 545, τ+2MxT 555, τ+3MxT 565. Понятно, что, по существу, любое предопределенное значение (mod M) может использоваться, чтобы устанавливать границы между передачами/пакетами. В таком случае начинается новый пакет F-PBCCH. Относительно обнаружения, терминал 510 может определить временные границы для принятого пакета канала управления, такого как F-PBCCH, когда Т-битовый счетчик достигает нулевого по mod M или существенно любого предопределенного значения индекса T-битового счетчика. В F-PBCCH в UMB T=4 бита системного времени могут быть достаточными, чтобы коррелировать канал управления.
2
T
T-1
2
1
0
T
T-1
2
1
0
Т
Т-1
2
1
0
T
T-1
2
1
0
На фиг.6 показана схематичная диаграмма 600, иллюстрирующая использование регистра поля Т-битового счетчика, чтобы инициализировать различные сдвиговые регистры, которые могут использоваться в системе беспроводной связи. Аналогично тому, как идентификатор сектора пилот-сигнала 2 328 (фиг.2) может использоваться, чтобы установить начальное число для последовательности 2 модуляции, другие регистры могут быть инициализированы с T битами в поле счетчика. В одном аспекте псевдошумовой регистр 610 может быть инициализирован начальным числом 'aa... aaa' 615. Величина T может определять длину памяти, или период, регистра 610. Регистры кодов скремблирования также могут быть инициализированы; например, код 620 скремблирования данных и код 630 скремблирования идентификатора сектора обладают соответственно начальными числами 'bb... bbb' 625 и 'сс... ссс' 635. Понятно, что для малых значений T начальные числа инициализации могут объединяться или конкатенироваться с большими начальными числами, такими как начальное число идентификатора сектора. В таком случае для конкретного сектора начальное число счетчика может сформировать несходные коды скремблирования данных и идентификатора сектора за счет зависимости поля счетчика от времени. В случае регистра 640 скачкообразного изменения поднесущей период псевдослучайной последовательности может быть намного меньшим, чем у кодов скремблирования (например, 620 и 630). При скачкообразном изменении поднесущей начальное число 'dd… ddd' 645 с небольшим количеством битов может быть удовлетворительным в достижении частотного разнесения. В одном аспекте 4-битовое начальное число приводит к псевдослучайной последовательности с периодом 16, и в таком случае шаблон скачкообразного изменения поднесущей повторяется каждые 16 суперкадров. В одном аспекте в UMB суперкадр охватывает 25 кадров, таким образом, 16 суперкадров могут привести к 25×16=400 реализациям скачкообразного изменения при конкатенации T битов индекса счетчика с индексами кадра, маркирующими кадры в пределах суперкадра. Кроме того, такой конкатенированный индекс может быть далее расширен для включения индексов символа OFDM, чтобы получить дополнительные реализации скачкообразного изменения/скремблирования. Такой шаблон повторения может облегчить демодуляцию всего FL сигнала даже в присутствии множества пользователей. В случае шаблонов скачкообразного изменения использование ортогональных последовательностей, таких как Уолша-Адамара, может смягчить эффекты взаимных помех, вмешательства, когда множество терминалов обслуживаются в одном секторе. Следует отметить, что скачкообразное изменение и скремблирование, которые изменяются от кадра к кадру и, возможно, даже от символа OFDM к символу OFDM, могут использовать индекс кадра в пределах суперкадра или индекс символа OFDM в пределах кадра, чтобы инициализировать регистры скачкообразного изменения и/или скремблирования.
С учетом примерных систем, показанных и описанных выше, методы, которые могут быть осуществлены в соответствии с раскрытой сущностью изобретения, легче понять со ссылкой на блок-схемы по фиг.7 и 8. Хотя в целях простоты объяснения методы показаны и описаны как ряд блоков, следует иметь в виду, что заявленная сущность изобретения не ограничена числом или порядком блоков, поскольку некоторые блоки могут появляться в других порядках и/или одновременно с другими блоками по сравнению с тем, что изображено и описано здесь. Кроме того, не все проиллюстрированные блоки должны обязательно использоваться, чтобы осуществлять методы, описанные в дальнейшем. Понятно, что функциональные возможности, связанные с блоками, могут быть осуществлены программным обеспечением, аппаратными средствами, их комбинациями или любыми другими подходящими средствами (например, устройством, системой, процессом, компонентом...). Дополнительно, следует понимать, что методы, раскрытые в дальнейшем и везде в настоящем описании, могут быть сохранены на изделии производства для облегчения транспортировки и переноса таких методов на различные устройства. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что метод может альтернативно быть представлен как ряд взаимосвязанных состояний или событий, как на диаграмме состояний.
Фиг.7 представляет блок-схему примерного способа генерации пилот-сигналов обнаружения. На этапе 710 пилот-сигнал обнаружения генерируется как часть преамбулы суперкадра связи. В одном аспекте пилот-сигнал обнаружения является общим для всех секторов в системе беспроводной связи, и пилот-сигнал может быть последовательностью частотной области обобщенного ЛЧМ-подобного типа, такой как последовательность Zadoff-Chu. Последовательность несет информацию для временной и частотной синхронизации. На этапе 720 генерируется пилот-сигнал обнаружения, использующий N битов идентификатора сектора. В одном аспекте пилотная последовательность является ортогональной последовательностью Уолша-Адамара временной области. В другом аспекте в UMB N=9, что позволяет передавать до 512 кодов идентификации сектора. На этапе 730 генерируется пилот-сигнал обнаружения, использующий Q битов информации определения системы, включая такую системную информацию, как ширина полосы, циклический префикс, конфигурация антенны в пункте доступа и т.д. T битов из Q битов, используемых в пилот-сигнале, представляют индекс счетчика. Т-битовый индекс счетчика может быть обновлен, как только сгенерирован суперкадр. В одном аспекте пилотная последовательность может быть ортогональной последовательностью Уолша-Адамара временной области. Однако понятно, что другие последовательности, такие как Gold-последовательность, последовательность максимальной длины и экспоненциальная последовательность, могут также быть подходящими для модуляции. В другом аспекте Q битов системной информации могут скремблироваться с битами информации несходного пилот-сигнала обнаружения (например, N битами пилот-сигнала обнаружения, генерированного на этапе 720). На этапе 740 последовательности обнаружения передаются по радиоинтерфейсу. Биты могут быть переданы с использованием одного из множества кодов (например, Уолша-Адамара, Gold, экспоненциального и т.д.), или биты могут передаваться с псевдослучайным скремблированием существующего пилот-сигнала.
Фиг.8 представляет блок-схему примерного способа 800 для обработки пилот-сигналов обнаружения для определения системы. На этапе 810 принимаются первая, вторая и третья последовательности пилот-сигналов обнаружения. В одном аспекте последовательности могут генерироваться генератором пилот-сигналов обнаружения (например, компонентом 213) в пункте доступа (например, 210). В другом аспекте последовательности могут быть приняты в компоненте обработки обнаружения (например, компоненте 244) в терминале доступа, таком как 240. На этапе 820 последовательности пилот-сигналов обнаружения обрабатываются. Протокол обработки может быть предварительно установлен оператором таким способом, что первая последовательность декодируется посредством корреляции (например, посредством компонента 248 коррелятора) с каждой из набора кодовых последовательностей, используемых для генерации пилот-сигнала, и выделяется информация временной и частотной синхронизации. Как является типичным в уровне техники, обнаружение временных характеристик и синхронизации имеет место в узкой (например, 1,25 МГц) центральной полосе системной ширины полосы. В одном аспекте узкая полоса обнаружения определяет число поднесущих (в OFDM), учитываемых при обработке последовательности обнаружения, такое число в типовом случае совпадает с числом членов преобразования Фурье, которые должны вычисляться. DFT и IFT могут быть реализованы с помощью процессора (например, процессора 242) в принимающем терминале доступа. Как только первая последовательность обработана, второй пилот-сигнал обнаружения декодируется. В одном аспекте для второго пилот-сигнала, представляющего N битов идентификатора сектора, сигнал может декодироваться путем коррелирования пилотной последовательности с каждой из 2N последовательностей, ассоциированных с гипотезой сектора, предоставленной N битами. В другом аспекте, когда второй пилот-сигнал обнаружения соответствует последовательности Уолша-Адамара, преобразование Адамара применяется до декодирования пилот-сигнала; когда последовательность является экспоненциальной кодовой последовательностью, преобразование Фурье применяется до декодирования. Как только последовательность декодирована (например, посредством компонента 244 обработки обнаружения и процессора 248), в последующей части обработки последовательностей обнаружения информация, извлеченная из второй последовательности, используется для декодирования третьей пилотной последовательности обнаружения. В одном аспекте третья пилотная последовательность может скремблироваться N битами информации второй пилотной последовательности, в таком случае информация, декодированная во время обработки второй последовательности, используется для дескремблирования третьей пилотной последовательности, и затем третья последовательность декодируется посредством корреляции согласно кодам, используемым для генерации упомянутой последовательности. На этапе 830 системная информация извлекается из декодированных пилотных последовательностей.
На фиг.9 показана блок-схема 900 варианта осуществления системы передатчика 910 (например, пункта доступа 210) и системы приемника 950 (например, терминала доступа 240) в системе с множеством входов и множеством выходов (MIMO), которая может обеспечивать связь ячейки/сектора в среде беспроводной связи в соответствии с одним или более аспектами, сформулированными здесь. В системе передатчика 910 данные трафика для некоторого числа потоков данных могут быть предоставлены из источника 912 данных в процессор 914 данных передачи (TX) 914. В одном варианте осуществления каждый поток данных передается посредством соответствующей передающей антенны. Процессор 914 TX данных форматирует, кодирует и перемежает данные трафика для каждого потока данных, основываясь на конкретной схеме кодирования, выбранной для этого потока данных, чтобы обеспечить кодированные данные. Кодированные данные для каждого потока данных могут мультиплексироваться с пилотными данными, используя методы OFDM. Пилотные данные в типовом случае представляют собой известный шаблон данных, который обрабатывается известным способом и может использоваться в системе приемника для оценки отклика канала. Мультиплексированные пилотные и кодированные данные для каждого потока данных затем модулируются (например, отображаются на символы), основываясь на конкретной схеме модуляции (например, двоичная фазовая манипуляция (BPSK), квадратурная фазовая манипуляция (QPSK), многоуровневая фазовая манипуляция (М-PSK) или квадратурная амплитудная модуляция m-го порядка (М-QAM)), выбранной для этого потока данных, чтобы обеспечить символы модуляции. Скорость данных, кодирование и модуляция для каждого потока данных могут быть определены инструкциями, выполняемыми процессором 930, причем инструкции и данные могут быть сохранены в памяти 932.
T
T
A
T
T
A
T
T
1
T
R
1
R
А
R
А
R
Символы модуляции для всех потоков данных затем подаются на ТХ MIMO процессор 920, который может дополнительно обрабатывать символы модуляции (например, OFDM). TX MIMO процессор 920 затем выдает N потоков символов модуляции в N приемопередатчиков (TMTR/RCVR) 922-922. В определенных вариантах осуществления TX MIMO процессор 920 применяет веса формирования диаграммы направленности (или предкодирование) к символам потоков данных и к антенне, от которой передается символ. Каждый приемопередатчик 922 принимает и обрабатывает соответствующий поток символов, чтобы обеспечить один или более аналоговых сигналов, и дополнительно преобразует (например, усиливает, фильтрует и выполняет преобразование с повышением частоты) аналоговые сигналы, чтобы обеспечить модулированный сигнал, подходящий для передачи по каналу MIMO. N модулированных сигналов от приемопередатчиков 922-922 затем передаются от N антенн 924-924 соответственно. В системе приемника 950 переданные модулированные сигналы принимаются N антеннами 952-952, и принятый сигнал от каждой антенны 952 предоставляется соответствующему приемопередатчику (RCVR/TMTR) 954-954. Каждый приемопередатчик 954-954 преобразует (например, фильтрует, усиливает и выполняет преобразование с понижением частоты) соответствующий принятый сигнал, преобразует полученный сигнал в цифровую форму, чтобы обеспечить выборки, и далее обрабатывает выборки, чтобы обеспечить соответствующий «принятый» поток символов.
R
R
1
R
T
А
R
Процессор 960 RX данных затем принимает и обрабатывает N принятых потоков символов от N приемопередатчиков 954-954, основываясь на конкретном методе обработки приемника, чтобы обеспечить N "обнаруженных" потоков символов. Процессор 960 RX данных затем демодулирует, обращенно перемежает и декодирует каждый обнаруженный поток символов, чтобы восстановить данные трафика для потока данных. Обработка процессором 960 RX данных является комплементарной к обработке, выполняемой TX MIMO процессором 920 и процессором 914 TX данных в системе передатчика 910. Процессор 970 периодически определяет, какая матрица предкодирования должна быть использована, причем такая матрица может быть сохранена в памяти 972. Процессор 970 формирует сообщение обратной связи, содержащее часть индекса матрицы и часть значения ранга. Память 972 может сохранять инструкции, которые при выполнении процессором 970 приводят к формированию сообщения обратной линии связи. Сообщение обратной линии связи может включать в себя различные типы информации относительно линии связи, или принятого потока данных, или комбинации указанного. Например, такая информация может включать в себя настроенный ресурс связи, смещение для настройки запланированного ресурса и информацию для декодирования формата пакета данных. Сообщение обратной линии связи затем обрабатывается процессором 938 TX данных, который также принимает данные трафика для некоторого количества потоков данных из источника 936 данных, модулированных модулятором 980, преобразованных приемопередатчиком 954-954 и переданных назад к системе передатчика 910.
1
Т
А
Т
В системе передатчика 910 модулированные сигналы от системы приемника 950 принимаются антеннами 924-924, преобразуются приемопередатчиками 922-922, демодулируются демодулятором 940 и обрабатываются процессором 942 RX данных, чтобы извлечь сообщение обратной линии связи, переданное системой приемника 950. Процессор 930 затем определяет, какую матрицу предкодирования следует использовать для того, чтобы определить веса формирования диаграммы направленности, и обрабатывает извлеченное сообщение.
T
1
T
R
R
T
R
T
T
R
T
R
V
V
T
R
V
Однопользовательский режим работы MIMO соответствует случаю, в котором единственная система приемника 950 осуществляет связь с системой передатчика 910, как проиллюстрировано на фиг.9 и согласно операции, описанной выше. В такой системе N передатчиков 924-924 (также известных как TX антенны) и N приемников (также известных как RX антенны) формируют матричный канал (например, рэлеевский канал или гауссовский канал) для беспроводной связи. Канал SU-MIMO описан матрицей N×N случайных комплексных чисел. Ранг канала равен алгебраическому рангу канала N×N. При пространственно-временном или пространственно-частотном кодировании ранг равен числу потоков данных, или уровней, которые передаются по каналу. Понятно, что ранг максимально равен min{N,N}. MIMO канал, сформированный N передающими и N приемными антеннами, может разлагаться на N независимых каналов, которые также упоминаются как пространственные каналы, где N≤min{N,N}. Каждый из независимых каналов N соответствует измерению.
В одном аспекте переданные/принятые символы с OFDM для тона ω могут быть смоделированы следующим образом:
<b>y</b>(ω)=<u>H</u>(ω)<b>с</b>(ω) + <b>n</b>(ω)
(1)
y
c
n
c
c
R
R
T
T
R
V
T
V
V
V
H
h
Здесь (ω) - принятый поток данных, представляющий собой N×1 вектор, (ω) является матрицей N×N отклика канала на тоне ω (например, Фурье-преобразование матрицы  зависимого от времени отклика канала), (ω) является N×1 вектором выходного символа, и (ω) является N×1 вектором шума (например, аддитивный белый гауссовский шум). Предкодирование может преобразовать N×1 вектор уровня в N×1 выходной вектор предкодирования. N - фактическое число потоков данных (уровней), переданных передатчиком 910, и N может планироваться по усмотрению передатчика (например, пункта доступа 250), базируясь, по меньшей мере, частично на условиях канала и ранге, сообщенном терминалом. Понятно, что (ω) является результатом, по меньшей мере, одной схемы мультиплексирования и, по меньшей мере, одной схемы предкодирования (или формирования диаграммы направленности), примененной передатчиком. Дополнительно, (ω) подвергается свертке с матрицей усиления мощности, которая определяет величину мощности передатчика 910, назначаемую для передачи каждого потока данных N. Понятно, что такая матрица усиления мощности может быть ресурсом, который назначается терминалу 240 доступа и может управляться посредством настройки смещений, как описано здесь. Ввиду взаимности FL/RL беспроводного канала понятно, что передача от MIMO приемника 950 может также быть смоделирована согласно уравнению (1), включая существенно те же самые элементы. Кроме того, приемник 950 может также применять схемы предкодирования схемы до передачи данных в обратной линии связи.
T
R
В системе 900 (фиг.9), когда N=N=1, система сводится к системе с одним входом и одним выходом (SISO), которая может обеспечить связь в секторе в среде беспроводной связи в соответствии с одним или более аспектами, сформулированными здесь.
На фиг.10 показана блок-схема примерной системы 1000, которая принимает и обрабатывает пилот-сигналы обнаружения в среде беспроводной связи в соответствии с различными аспектами, описанными здесь. В одном примере система 1000 включает в себя терминал 1002 доступа. Как проиллюстрировано, терминал 1002 доступа может принимать сигнал(ы) от одного или более пунктов 1004 доступа и передавать к одному или более пунктов 1004 доступа через антенну 1008. Дополнительно, терминал 1002 доступа может включать в себя приемник 1010 или, по существу, любой другой электронный прибор, который получает информацию от антенны 1008. В одном примере приемник 1010 может быть оперативно связан с демодулятором 1012, который демодулирует принятую информацию. Демодулированные символы могут затем анализироваться процессором 1014. Процессор 1014 может быть связан с памятью 1016, которая может хранить данные и/или программные коды, относящиеся к терминалу 1002 доступа. Дополнительно, терминал 1002 доступа может использовать процессор 1014 или, по существу, любой другой электронный прибор, чтобы выполнять методы 700, 800 и/или другие соответствующие методы. Терминал 1002 доступа может также включать в себя модулятор 1018, который может мультиплексировать сигнал для передачи передатчиком 1020 через антенну 1008 к одному или более пунктам 1004 доступа.
На фиг.11 показана блок-схема примерной системы 1100, которая координирует ресурсы связи обратной линии и генерирует и передает пилот-сигналы обнаружения в системе беспроводной связи в соответствии с различными аспектами, описанными здесь. В одном примере система 1100 включает в себя базовую станцию или пункт 1102 доступа. Как проиллюстрировано, пункт 1102 доступа может принимать сигнал(ы) от одного или более терминалов 1104 доступа через приемную (Rx) антенну 1106 и передавать к одному или более терминалов 1104 доступа через передающую (Tx) антенну 1108.
Дополнительно, пункт 1102 доступа может включать в себя приемник 1110, который принимает информацию от приемной антенны 1106. В одном примере приемник 1110 может быть оперативно связан с демодулятором 1112 или, по существу, любым другим электронным прибором, который демодулирует принятую информацию. Демодулированные символы могут затем анализироваться процессором 1114. Процессор 1114 может быть связан с памятью 1116, которая может хранить информацию, относящуюся к кластерам кодов, назначениям для терминалов доступа, таблицы поиска, связанные с этим, уникальные последовательности скремблирования и/или другие подходящие типы информации. Пункт 1102 доступа может также включать в себя модулятор 1118, который может мультиплексировать сигнал для передачи передатчиком 1120 через передающую антенну 1108 на один или более терминалов 1104 доступа.
Далее описаны системы, которые могут реализовывать аспекты раскрытого изобретения, со ссылками на фиг.12 и 13. Такие системы могут включать в себя функциональные блоки, которые могут быть функциональными блоками, представляющими функции, осуществляемые процессором или электронной машиной, программным обеспечением или комбинацией указанного (например, программируемым оборудованием).
Фиг.12 иллюстрирует блок-схему примерной системы, которая обеспечивает генерацию последовательностей модуляции, связанных с генерацией пилот-сигналов обнаружения в беспроводной связи в соответствии с аспектами раскрытия изобретения. Система 1200 может находиться, по меньшей мере, частично в беспроводной базовой станции (например, пункте доступа 210). Система 1200 включает в себя логическую группировку 1210 электронных компонентов, которые могут действовать во взаимосвязи. В одном аспекте логическая группировка 1210 включает в себя электронный компонент 1215 для генерации первой последовательности пилот-сигнала обнаружения, несущей N битов информации определения системы и T битов индекса суперкадра системы беспроводной связи; электронный компонент 1225 для скремблирования второй последовательности пилот-сигнала обнаружения информацией, переносимой в первой последовательности пилот-сигнала обнаружения; и электронный компонент 1235 для передачи первой и второй последовательностей пилот-сигналов обнаружения. Кроме того, система 1200 может включать в себя электронный компонент 1255 для передачи несходных псевдослучайных последовательностей во время, когда система беспроводной связи работает в асинхронном режиме, и электронный компонент 1245 для использования значения Т битов системного времени для инициализации множества регистров для случайной генерации символов и кодов.
Система 1200 может также включать в себя память 1260, которая хранит инструкции для выполнения функций, связанных с электрическими компонентами 1215, 1225, 1235, 1245, 1255, а также измеренных и вычисленных данных, которые могут генерироваться во время выполнения таких функций. Хотя они показаны как являющиеся внешними по отношению к памяти 1260, понятно, что один или более электронных компонентов 1215, 1225, 1235, 1245 и 1255 могут находиться в памяти 1260.
Фиг.13 иллюстрирует блок-схему примерной системы, которая обеспечивает обработку последовательностей модуляции пилот-сигналов обнаружения в беспроводной системе в соответствии с одним аспектом раскрытия заявленного изобретения. Система 1300 может находиться, по меньшей мере, частично в беспроводной базовой станции (например, пункте доступа 210). Система 1300 содержит логическую группировку 1310 электронных компонентов, которые могут действовать во взаимосвязи. В одном аспекте логическая группировка 1310 включает в себя электронный компонент 1315 для приема последовательных последовательностей модуляции пилот-сигналов и управления, который может также включать в себя электронный компонент 1317 для дескремблирования одной или более принятых последовательностей и электронный компонент 1319 для коррелирования последовательностей модуляции с множеством гипотез кодовой последовательности; электронный компонент 1325 для обработки последовательностей модуляции для реализации выигрыша от обработки и электронный компонент 1335 для определения границ пакетов принятой последовательности модуляции.
Система 1300 может также включать в себя память 1340, которая сохраняет инструкции для выполнения функций, связанных с электрическими компонентами 1315, 1325 и 1335, а также измеренные и вычисленные данные, которые могут генерироваться во время выполнения таких функций. Хотя они показаны как являющиеся внешними к памяти 1340, понятно, что один или более электронных компонентов 1315, 1325 и 1335 могут находиться в памяти 1340.
При реализации на основе программного обеспечения методы, описанные здесь, могут быть реализованы с использованием модулей (например, процедур, функций и т.д.), которые выполняют описанные функции. Коды программного обеспечения могут быть сохранены в блоках памяти и могут исполняться процессорами. Блок памяти может быть реализован в процессоре или внешним образом по отношению к процессору, и в этом случае он может быть коммуникативно связан с процессором с помощью различных средств, как известно в технике.
Различные аспекты или признаки, описанные здесь, могут быть реализованы как способ, устройство или продукт производства с использованием методов стандартного программирования и/или разработки. Термин «продукт производства», как он использован в настоящем описании, предназначается для включения в себя компьютерной программы, доступной с любого считываемого компьютером устройства, носителя или среды. Например, машиночитаемые носители могут включать в себя, без ограничения указанным, магнитные запоминающие устройства (например, жесткий диск, гибкий диск, магнитные полосы и т.д.), оптические диски (например, компакт-диск (CD), цифровой многофункциональный диск (DVD) и т.д.), смарт-карты и устройства флэш-памяти (например, электронно-программируемое ПЗУ (EPROM), карты, stick, key drive и т.д.). Дополнительно, различные носители для хранения данных, описанные здесь, могут представлять одно или более устройств и/или других машиночитаемых носителей для хранения информации. Термин «машиночитаемый носитель» может включать в себя, без ограничения указанным, беспроводные каналы и различные другие среды, способные хранить, содержать и/или переносить инструкции и/или данные.
Как использовано в настоящем описании, термин «процессор» может относиться к классической архитектуре или к квантовому компьютеру. Классическая архитектура содержит, без ограничения указанным, одноядерные процессоры, одиночные процессоры с возможностью исполнения многозадачного программного обеспечения; многоядерные процессоры, многоядерные процессоры с возможностью исполнения многозадачного программного обеспечения; многоядерные процессоры с аппаратной многозадачной технологией; параллельные платформы и параллельные платформы с распределенной совместно используемой памятью. Дополнительно, процессор может относиться к интегральной схеме, специализированной интегральной схеме (ASIC), цифровому процессору сигналов (DSP), программируемой вентильной матрице (FPGA), программируемому логическому контроллеру (PLC), комплексному программируемому логическому устройству (CPLD), дискретной вентильной или транзисторной логике, дискретным компонентам аппаратных средств или любой их комбинации, предназначенной для выполнения описанных функций. Архитектура квантового компьютера может быть основана на квантовых битах, воплощенных в вентильных или самокомпонуемых квантовых точках, платформах магнитного ядерного резонанса, сверхпроводящих джозефсоновских переходах и т.д. Процессоры могут использовать наномасштабные архитектуры, такие как, без ограничения, молекулярные и основанные на квантовой точке транзисторы, ключи и вентили, чтобы оптимизировать использование пространства или повысить эффективность пользовательского оборудования. Процессор может быть реализован как комбинация вычислительных устройств, например комбинация DSP и микропроцессора, множество микропроцессоров, один или более микропроцессоров в комбинации с ядром DSP или любая другая такая конфигурация.
Кроме того, в настоящем описании термин «память» относится к ЗУ данных, ЗУ алгоритмов и другим хранилищам информации, таким как, без ограничения, ЗУ изображений, ЗУ цифровой музыки и видео, карты и базы данных. Понятно, что компоненты памяти, описанные здесь, могут являться как энергозависимой, так и энергонезависимой памятью или могут включать в себя как энергозависимую, так и энергонезависимую память. В качестве иллюстрации, но не ограничения, энергонезависимая память может включать в себя постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM), программируемое ПЗУ (ППЗУ, PROM), электронно-программируемое ПЗУ (ЭППЗУ, EPROM), электронно-стираемое программируемое ПЗУ (ЭСППЗУ, EEPROM) или флэш-память. Энергозависимая память может включать в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM), которое действует как внешняя кэш-память. В качестве иллюстрации, но не ограничения, RAM доступно в множестве форм, таких как синхронное RAM (SRAM), динамическое RAM (DRAM), синхронное DRAM (SDRAM), SDRAM удвоенной скорости данных (DDR SDRAM), усовершенствованное SDRAM (ESDRAM), Synchlink DRAM (SLDRAM), RAM с шиной прямого резидентного доступа (DRRAM). Дополнительно, раскрытые компоненты памяти систем и/или способов подразумеваются здесь содержащими, без ограничения, эти и другие соответствующие типы памяти.
То, что описано выше, включает в себя примеры одного или более вариантов осуществления. Разумеется, невозможно описать все мыслимые комбинации компонентов или методов в целях описания вышеупомянутых вариантов, однако специалистам в данной области техники должно быть понятно, что возможно множество других комбинаций и перестановок различных вариантов осуществления. Соответственно описанные варианты осуществления предназначены для включения всех таких изменений, модификаций и вариаций, которые входят в сущность и объем приложенных пунктов формулы изобретения. Кроме того, в той степени, в которой термин «включает» используется в детальном описании или формуле изобретения, этот термин интерпретируется во включительном смысле, подобно тому как термин «содержащий» интерпретируется при использовании его в качестве переходного слова в пунктах формулы изобретения.