ФИЛЬТРАЦИЯ В ЧАСТОТНОЙ ОБЛАСТИ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ОЦЕНКИ ХАРАКТЕРИСТИК КАНАЛА В СИСТЕМАХ С НЕСКОЛЬКИМИ НЕСУЩИМИ
FILTRATION IN FREQUENCY DOMAIN FOR IMPROVEMENT OF EVALUATION OF CHANNEL IN SYSTEMS WITH SEVERAL BEARING

По данной заявке испрашивается приоритет по дате подачи Предварительной заявки на патент № 60/589817, зарегистрированной 20 июля 2004 года и озаглавленной "MISCELLANEOUS CHANNEL ESTIMATION ISSUES", которая полностью содержится в данном описании по ссылке.
Область техники, к которой относится изобретение
Последующее описание, в общем, относится к беспроводной связи, а более конкретно к методикам улучшенной оценки характеристик канала.
Уровень техники
В не слишком далеком прошлом устройства мобильной связи, в общем, и мобильные телефоны, в частности, были предметами роскоши, доступными только людям с высоким доходом. Более того, эти мобильные телефоны имели большой размер, делая неудобным их длительное ношение. Например, в отличие от сегодняшних мобильных телефонов (и других устройств мобильной связи) мобильные телефоны недавнего прошлого не могли умещаться в карман или сумочку пользователей без значительного неудобства для них. Помимо проблем, ассоциативно связанных с мобильными телефонами, сети мобильной связи, которые предоставляли услуги для этих телефонов, были ненадежными, покрывали недостаточные географические области, были ассоциативно связаны с недостаточной пропускной способностью и многими другими недостатками.
В отличие от вышеописанных мобильных телефонов мобильные телефоны и другие устройства, которые используют беспроводные сети, сегодня являются обычными. Сегодняшние мобильные телефоны являются в высшей степени портативными и недорогими. Например, типичный современный мобильный телефон может быть легко помещен в сумочку, при этом носящий его даже не замечает существования телефона. Помимо этого, поставщики беспроводных услуг зачастую бесплатно предлагают современные мобильные телефоны пользователям, которые подписываются на их беспроводные услуги. Множество вышек, которые передают и ретранслируют беспроводные данные, построено за последние несколько лет, тем самым обеспечив беспроводное покрытие значительных частей США (а также нескольких других стран). Как следствие, миллионы (если не миллиарды) людей владеют и используют сотовые телефоны.
Вышеупомянутые технологические усовершенствования не ограничены исключительно мобильными телефонами, поскольку не только голосовые данные могут приниматься и передаваться устройствами, оснащенными аппаратными средствами и программным обеспечением для беспроводной связи. Например, несколько основных крупных городов реализовали или планируют реализовать городские беспроводные сети, чтобы обеспечивать возможность устройствам с поддержкой беспроводной связи осуществлять доступ в сеть (например, Интернет) и взаимодействовать с данными, хранящимися в этой сети. Более того, возможен обмен данными между двумя или более устройствами посредством беспроводной сети. С учетом ожидаемого постоянного усовершенствования технологии ожидается, что число пользователей, устройств и типов данных для беспроводного обмена продолжит расти с большой скоростью. Тем не менее вследствие этого роста сетевые протоколы, используемые в настоящее время для передачи данных, быстро становятся несоответствующими требованиям.
Модуляция с ортогональным частотным разделением каналов или мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) - это один примерный протокол, который используется в настоящее время в беспроводных средах для передачи и приема данных. OFDM модулирует цифровую информацию в несущий аналоговый электромагнитный сигнал и используется, например, в стандарте IEEE 802,11a/g WLAN. Основополосный OFDM-сигнал (например, поддиапазон) составляет ряд ортогональных поднесущих, причем каждая поднесущая независимо передает собственные модулированные данные. Преимущества OFDM в сравнении с другими традиционными протоколами беспроводной связи включают в себя простоту фильтрации шума, возможность варьировать скорости в восходящем и нисходящем направлениях (что может достигаться посредством выделения большего или меньшего числа несущих для каждой цели), возможность ослаблять эффекты частотно-избирательного затухания и т.д. Чтобы эффективно обмениваться данными в беспроводной среде, типично требуется точная оценка характеристик физического (беспроводного) канала между передающим устройством и приемным устройством. Эта оценка позволяет приемному устройству получать данные, доставляемые от передающего устройства по различным доступным поднесущим. Оценка характеристик канала, как правило, выполняется посредством доставки контрольного символа в приемное устройство, при этом контрольный символ ассоциативно связан с символами модуляции, известными этому приемному устройству. Следовательно, характеристика канала может оцениваться как отношение принимаемых контрольных символов к передаваемым контрольным символам для поднесущих, используемых при передаче контрольных сигналов. Один примерный традиционный способ получения оценки канала заключается в допущении длины канала (например, посредством использования цикличного префикса) и последующем анализе некоторого числа результатов измерений в частотной области, которые связаны с некоторым числом результатов измерений, необходимых для точной оценки характеристик канала во временной области. Более конкретно, заданное число контрольных сигналов обеспечивает некоторое число результатов измерений канала в частотной области. После этого линейное преобразование может быть применено к результатам измерений, связанным с контрольными сигналами, для того чтобы получить соответствующие результаты измерений во временной области. В одном конкретном примере обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) может быть применено к результатам измерений, связанным с контрольными сигналами. После приема результатов измерений во временной области все эти результаты измерений контрольных сигналов могут быть усреднены (относительно каждого момента символа в контрольных несущих) для того, чтобы получить оценку характеристик физического канала.
В определенных случаях вышеописанная методика оценки характеристик канала может приводить к уровню собственных шумов, который, в свою очередь, может влиять на производительность декодера. Хотя этот уровень собственных шумов не может быть достаточно существенным, чтобы вызывать проблемы для большинства традиционных пакетов данных или операций модуляции, он может вызывать ухудшение производительности при декодировании пакетов с высокой спектральной эффективностью (например, форматов пакетов, использующих модуляцию 64 QAM, которая работает в условиях высокого отношения "сигнал-шум"). Таким образом, традиционные системы и методологии оценки характеристик канала зачастую неэффективны для этих форматов пакетов данных.
В свете, по меньшей мере, вышеозначенного в данной области техники существует потребность в системе и/или методологии уменьшения уровня собственных шумов в связи с оценкой характеристик канала с учетом высокоуровневого пакета данных.
Сущность изобретения
Далее представлена упрощенная сущность одного или более вариантов осуществления для того, чтобы предоставить базовое понимание некоторых аспектов этих вариантов осуществления. Эта сущность не является всесторонним обзором одного или более вариантов осуществления, и она не предназначена ни для того, чтобы определить ключевые или важнейшие элементы вариантов осуществления, ни для того, чтобы обрисовать область применения этих вариантов осуществления. Ее единственная цель - представить некоторые понятия описанных вариантов осуществления в упрощенной форме в качестве вступления в более подробное описание, которое представлено далее.
Раскрытые варианты осуществления, в общем, относятся к снижению ошибки оценки характеристик канала и более конкретно к смягчению воздействия уровня собственных шумов, который возникает в отношении традиционных систем и методологий оценки характеристик канала. Улучшенная оценка характеристик канала может быть реализована посредством масштабирования вклада несущих в рамках полосы частот. Более конкретно, вклад несущих рядом с краями полосы частот масштабируется в меньшей степени, чем участие несущих рядом с центром полосы частот. Общая производительность системы повышается благодаря снижению уровня собственных шумов в отношении большей части полосы частот.
Чтобы осуществлять это масштабирование, может быть использован механизм фильтрации в приемном устройстве или передающем устройстве. Механизм фильтрации может применяться исключительно в рамках частотной области, тем самым обеспечивая высокую гибкость в реализации. В частности, если механизм фильтрации ассоциативно связан с приемным устройством, результаты измерений могут быть получены из несущих данных и контрольных несущих (например, несущие данных и контрольные несущие могут передавать данные контрольные символы, и могут быть получены результаты измерений, связанные с ними). Механизм фильтрации в приемном устройстве может масштабировать несущие просто посредством применения множителей к этим несущим, при этом множители выбираются, по меньшей мере, частично на основе позиции несущих в частотном диапазоне. Несущие близко к краю полосы частот масштабируются в сторону понижения в большей степени, чем несущие близко к центру полосы частот. Таким образом, несопоставимые несущие будут ассоциативно связаны с несопоставимыми уровнями мощности в ходе фильтрации. Следовательно, результаты измерений из этих несущих, аналогично, выборочно масштабируются. Более того, механизм фильтрации может выборочно активироваться или деактивироваться в зависимости от типа демодулируемого пакета данных. Например, традиционные методики оценки характеристик канала, как правило, достаточны в отношении низкоуровневых пакетов данных, таких как пакеты данных, модулированные посредством 16 QAM. Таким образом, если низкоуровневый пакет данных демодулируется в приемном устройстве, механизм фильтрации может быть деактивирован. В отношении высокоуровневых пакетов данных тем не менее традиционные системы и методологии оценки характеристик канала недостаточны вследствие воздействия уровня собственных шумов. Следовательно, если пакет 64 QAM принимается и обнаруживается, механизм фильтрации может быть активирован. После выборочного масштабирования результатов измерений из несущих данных и контрольных несущих результаты измерений, сохраненные из контрольных несущих, экстраполируются и используются для оценки характеристик канала.
Как упоминалось выше, механизм фильтрации также может применяться в передающем устройстве. Таким образом, функция формирования импульсов может быть использована для эффективного формирования спектра передачи, тем самым эффективно применяя меньшую мощность к несущим (например, несущим данных и контрольным несущим) рядом с краем полосы частот и большую мощность к несущим рядом с центром полосы частот. Например, фильтр типа "приподнятого косинуса" может быть использован для формирования спектра передачи, чтобы упрощать масштабирование результатов измерений, получаемых от него. Хотя применение механизма фильтрации в передающем устройстве позволяет повысить производительность системы связи (например, системы OFDM, OFDMA, CDMA, TDMA, GSM и т.д.), этот фильтр не является гибким в сравнении с механизмом фильтрации, ассоциативно связанным с приемным устройством, поскольку конкретный фильтр передачи, используемый в передающем устройстве, распространяется на всех пользователей, поддерживаемых для этой передачи. Эти пользователи типично применяют различные каналы распространения и могут требовать различных фильтров или не требовать фильтрации. Если фильтр реализован в приемном устройстве, он обеспечивает большую гибкость, поскольку может активироваться и деактивироваться по желанию каждого пользователя в зависимости от контекста использования.
Масштабируемые результаты измерений контрольных сигналов в дальнейшем могут подвергаться линейному преобразованию (например, операции IFFT-FFT), тем самым упрощая получение полночастотной оценки характеристик канала. Чтобы эти линейные преобразования были эффективными, число контрольных несущих в полосе частот может выбираться как степень двух, и они могут быть равноотстоящими в полосе частот. Эта структура контрольных сигналов позволяет предоставлять линейное преобразование как операцию IFFT-FFT. В соответствии с одним примерным вариантом осуществления могут быть сделаны допущения в отношении результатов измерений, относящихся к контрольным несущим, которые попадают в защитную полосу частот. Например, в OFDM-системах защитные полосы частот задаются на краях частотного спектра, при этом связь в рамках этих защитных полос частот не осуществляется. Алгоритмы экстраполирования могут использоваться для определения контрольных несущих в защитных полос частот, и результаты измерений, связанные с ними, могут предположительно быть конкретными значениями. Например, предполагаемое значение может быть равно нулю. Это допущение сохраняет структуру результатов измерений, которая позволяет выполнять операцию IFFT-FFT математически четко.
В соответствии с другим примерным вариантом осуществления предусмотрен способ снижения ошибки оценки характеристик канала в среде беспроводной связи, при этом способ содержит этапы, на которых выборочно масштабируют несущую данных и контрольную несущую в рамках частотного диапазона, причем несущая данных и контрольная несущая масштабируются как функция от позиции в рамках полосы частот несущей данных и контрольной несущей, получают результат измерений, связанный с масштабированной контрольной несущей, и оценивают характеристики канала как функцию от полученного результата измерений. Дополнительно, в данном документе описана система оценки характеристик канала, при этом система содержит компонент фильтрации, который выборочно масштабирует множество несущих в частотной области как функцию от позиции множества несущих в рамках частотного диапазона, при этом множество несущих содержит, по меньшей мере, одну несущую данных и, по меньшей мере, одну контрольную несущую, и компонент, который экстраполирует результат измерений из, по меньшей мере, одной контрольной несущей, причем канал оценивается как функция от экстраполированного результата измерений.
Для достижения вышеуказанных и других целей один или более вариантов осуществления содержат признаки, далее полностью описанные и конкретно указанные в формуле изобретения. Последующее описание и прилагаемые чертежи подробно излагают определенные иллюстративные аспекты одного или более вариантов осуществления изобретения. Тем не менее эти аспекты указывают только на некоторые из множества способов, которыми могут быть использованы принципы различных вариантов осуществления изобретения, и описанные варианты осуществления предназначены для того, чтобы включать в себя все такие аспекты и их эквиваленты.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - высокоуровневая блок-схема примерного варианта осуществления системы, которая снижает эффект от уровня собственных шумов, ассоциативно связанный с оценкой характеристик канала.
Фиг.2 - блок-схема примерного варианта осуществления системы, которая использует фильтр частотной области в приемном устройстве для снижения уровня собственных шумов, ассоциативно связанного с оценкой характеристик канала.
Фиг.3 - блок-схема примерного варианта осуществления системы, которая использует фильтр частотной области в передающем устройстве для снижения уровня собственных шумов, ассоциативно связанного с оценкой характеристик канала.
Фиг.4 - блок-схема примерного варианта осуществления системы, которая упрощает получение оценки характеристик канала со сниженным уровнем собственных шумов.
Фиг.5 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая методологию получения оценки характеристик канала со сниженной ошибкой оценки характеристик.
Фиг.6 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая методологию выборочного масштабирования несущих данных и контрольных несущих.
Фиг.7 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая методологию получения результатов измерений, связанных с каналом, во временной области.
Фиг.8 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая методологию масштабирования несущих данных и контрольных несущих в передающем устройстве.
Фиг.9 - блок-схема примерного варианта осуществления системы, которая использует искусственный интеллект для упрощения оптимальной связи в системе беспроводной связи.
Фиг.10 - примерная структура поднесущих, которая может быть использована в системе беспроводной связи.
Фиг.11 иллюстрирует множество контрольных несущих, которые могут переносить контрольные символы в системе беспроводной связи.
Фиг.12 - примерная система, которая используется в среде беспроводной связи.
Подробное описание осуществления изобретения
Далее описываются различные варианты осуществления изобретения со ссылками на чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции используются, чтобы ссылаться на одинаковые элементы. В последующем описании, для пояснения, многие конкретные детали объяснены для того, чтобы обеспечить полное понимание одного или более вариантов осуществления изобретения. Тем не менее может быть очевидно, что эти варианты осуществления могут применяться на практике без этих конкретных деталей. В других случаях, на модели блок-схемы показаны распространенные структуры и устройства, чтобы облегчить описание этих вариантов осуществления.
При использовании в данной заявке термины "компонент", "обработчик", "модель", "система" и т.п. означают связанную с вычислительной машиной объектную сущность: аппаратные средства, сочетание аппаратных средств и программного обеспечения, программное обеспечение либо программное обеспечение в ходе исполнения. Например, компонент может быть, но не только, процессом, запущенным на процессоре, процессором, объектом, исполняемым файлом, потоком исполнения, программой или вычислительной машиной. В качестве иллюстрации, и приложение, запущенное на вычислительном устройстве, и вычислительное устройство может быть компонентом. Один или более компонентов могут храниться внутри процесса или потока исполнения, и компонент может быть локализован на вычислительной машине или распределен между двумя и более вычислительными машинами. Кроме того, эти компоненты могут исполняться с различных машиночитаемых носителей, в которых хранятся различные структуры данных. Компоненты могут обмениваться данными посредством локальных или удаленных процессов, например, в соответствии с сигналом, имеющим один или более пакетов данных (например, данных из одного компонента, взаимодействующего с другим компонентом в локальной системе, распределенной системе или по сети, например по Интернету, с другими системами посредством сигнала).
В соответствии с одним или более вариантами осуществления и их соответствующим раскрытием различные аспекты описаны в связи с абонентской станцией. Абонентскую станцию также можно называть системой, абонентским устройством, мобильной станцией, мобильным аппаратом, удаленной станцией, точкой доступа, базовой станцией, удаленным терминалом, терминалом доступа, пользовательским терминалом, пользовательским агентом или пользовательским оборудованием. Абонентской станцией может быть сотовый телефон, беспроводной телефон, телефон по протоколу инициирования сеанса (SIP), станция беспроводного абонентского доступа (WLL), личный цифровой помощник (PDA), "карманное" устройство с поддержкой беспроводных соединений или другое обрабатывающее устройство, подключенное к беспроводному модему.
Обращаясь теперь к чертежам, фиг.1 иллюстрирует высокоуровневое общее представление системы в связи с одним примерным вариантом осуществления. Примерные варианты осуществления относятся к новой системе 100, которая упрощает смягчение эффектов от уровня собственных шумов, ассоциативно связанных с оценкой характеристик канала в среде беспроводной связи. Например, оценка характеристик канала часто необходима для обеспечения возможности надлежащего приема и передачи пакетов данных между устройствами (например, базовой станцией и аппаратом) на требуемой скорости в системе связи с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналом (OFDM), а также в других системах (например, CDMA, TDMA, GSM и т.д.). Традиционно, методики оценки характеристик канала могут вводить уровень собственных шумов. Для традиционных и низкоуровневых пакетов данных этот уровень собственных шумов не является проблемой, поскольку уровень собственных шумов типично возникает на рабочем уровне, отличном от рабочего уровня, ассоциативно связанного с передачей пакетов данных (например, привносимый уровень собственных шумов может быть гораздо меньше аддитивного теплового шума). Тем не менее для высокоуровневых пакетов данных этот уровень собственных шумов может быть сравним или выше аддитивного теплового шума и преобладать в производительности декодера, тем самым снижая эффективность работы сети связи.
Система 100 включает в себя полосу 102 частот связи (например, спектр частот беспроводной связи), которая может соответствовать схеме, используемой в системах беспроводной связи (например, OFDM, OFDMA, CDMA, TDMA и т.д.). В частности, полоса 102 частот может быть разделена на множество ортогональных поднесущих, причем каждая из поднесущих может быть модулирована с помощью данных, связанных с этими поднесущими. В частности, полоса 102 частот включает в себя одну или более контрольных несущих 104-108, которые используются для передачи контрольных символов, которые известны приемным устройствам. Следовательно, посредством сравнения значений известных контрольных символов с измеренными значениями, связанными с контрольными символами, различные задержки, затухание и т.п. могут быть оценены для канала связи. В соответствии с одним примерным вариантом осуществления контрольные несущие 104-108 могут быть равномерно разнесены среди множества несущих 110-114 данных, используемых для передачи символов, о которых приемное устройство заранее не знает. Например, если полоса 102 частот включает в себя всего 512 несущих и 32 из этих несущих заданы как контрольные несущие 104-108, то существует 15 несущих данных между каждыми двумя последовательными контрольными несущими. Более того, следует понимать, что не обязательно фиксировать позицию контрольных несущих 104-108 среди несущих 110-114 данных. Вместо этого данные контрольные несущие 104-108 могут изменяться согласно алгоритму или параметру. Например, позиции контрольных несущих 104-108 могут изменяться согласно конкретному приращению, согласно рандомизатору или псевдослучайному алгоритму или любым другим подходящим способом изменения позиции контрольных несущих 104-108.
Полоса 102 частот, в общем, и контрольные несущие 104-108 и несущие 110-114 данных, в частности, принимаются посредством компонента 116 приема. Компонентом 116 приема может быть, например, приемное или передающее устройство. Более того, компонент 116 приема может быть ассоциативно связан с сотовым телефоном, пейджером, PDA, дорожной вычислительной машиной, вышкой, спутником или любыми другими надлежащими устройствами, используемыми в беспроводной сети. Компонент 116 приема включает в себя фильтр 118, который используется для смягчения эффектов от уровня собственных шумов, ассоциативно связанных с оценкой характеристик канала. Фильтр 118 осуществляет это посредством использования компонента 120 взвешивания для выборочного масштабирования контрольных несущих 104-108 и несущих 110-114 данных. В частности, компонент 114 взвешивания выборочно взвешивает контрольные несущие 104-108 и несущие 110-114 данных согласно позиции контрольных несущих 104-108 и несущих 110-114 данных в рамках полосы 102 частот. Например, контрольные несущие 104-108 или несущие 110-114 данных рядом с краем полосы 102 частот могут взвешиваться в большей степени (без взвешивания до нуля) по сравнению с контрольными несущими 104-108 и несущими 110-114 данных, размещенных к центру полосы 102 частот.
Это выборочное взвешивание контрольных несущих 104-108 и несущих 110-114 данных упрощает снижение уровня собственных шумов, ассоциативно связанного с традиционными системами оценки характеристик канала в рамках традиционных сетей связи (например, OFDM, OFDMA, CDMA, TDMA и т.д.). В частности, оценка характеристик канала используется для оценки канала в частотной области, и для того, чтобы получить эту оценку, сначала получается оценка канала во временной области. Оценки временной области могут получаться посредством приема результатов измерений символов, связанных с масштабированными контрольными несущими 104-108, и выполнения их линейного преобразования. Например, матричное умножение может быть использовано в связи с получением оценки характеристик канала во временной области. Таким образом, контрольные несущие 104-108 извлекаются из полосы частот, и результаты измерений, связанные с этими извлеченными результатами измерений, могут быть использованы для целей оценки характеристик канала. Это масштабирование несущих (контрольных несущих 104-108 и несущих 110-114 данных) в рамках полосы частот является попыткой искусственно задать непрерывность по краям полосы 102 частот. В одной конкретной реализации обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) может быть выполнено с результатами измерений, полученными из контрольных несущих 104-108. Результаты измерений могут собираться по времени и усредняться, а затем подвергаться быстрому преобразованию Фурье (FFT), что предоставляет оценку характеристик канала в частотной области. Тем не менее следует отметить, что может быть использовано любое подходящее линейное преобразование и эти линейные преобразования предполагаются автором изобретения. Подавление шумов и временная фильтрация также может быть использована для получения точной оценки характеристик канала. Хотя этот процесс может быть достаточен для большинства пакетов данных, пакеты данных, которые работают при высокой спектральной эффективности (высоком отношении "сигнал-шум"), могут подвергаться уровню собственных шумов, вводимому в процедуре оценки характеристик канала.
Этот эффект от уровня собственных шумов в традиционных системах оценки характеристик канала является фундаментальной проблемой в сетях беспроводной связи (и, в частности, в OFDM-системах) и, по меньшей мере, частично вызывается параметрами, относящимися к линейной обработке. Более конкретно, устройства линейной обработки (например, операции FFT и IFFT) вынуждают канал быть непрерывным по всей полосе частот (выводы IFFT-FFT должны быть непрерывными). Тем не менее непрерывность необязательно является характерной чертой полосы частот в системе беспроводной связи. Например, канал с одним отводом может приниматься точно с задержкой на элементарный сигнал, тем самым будучи ассоциативно связанным с одним отводом. Следовательно, канал является непрерывным по фазе и амплитуде по краям полосы 102 частот, т.е. процедура IFFT-FFT по результатам измерений, связанным с полосой частот, работает надлежащим образом. Тем не менее, если тот же отвод изменен (например, канал принят через промежуток в половину элементарного сигнала), эквивалентный канал может иметь множество отводов. Вышеупомянутый сценарий может вызывать то, что амплитуда по краям полосы 102 частот является непрерывной, но ассоциативно связана с дискретными фазами. В общем, когда импульсная характеристика канала составляет несколько отводов, частотная характеристика канала не должна быть непрерывной по амплитуде или фазе по краям полосы частот. Когда процедура IFFT-FFT (или другие надлежащие механизмы линейного преобразования) используется для оценки канала по результатам измерений, связанным с дискретными фазами, процедура приводит к непрерывности по краям полосы 102 частот, тем самым вызывая уровень собственных шумов.
Непрерывность по краю полосы 102 частот дополнительно может быть результатом защитных полос частот, существующих, например, в структурах OFDM-поднесущих. В частности, полоса 102 частот в OFDM-системе ассоциативно связана с защитными полосами частот (не показаны) по краям полосы 102 частот, при этом в рамках этих защитных полос частот связь не осуществляется. Следовательно, одна или более контрольных несущих 104-108 может попадать в рамки защитных полос частот, но равноотстоящая структура и число защитных полос частот предпочтительно не нарушаются вследствие математической четкости, ассоциативно связанной с процедурами линейного преобразования (например, процедурой IFFT). Традиционно для того, чтобы сохранить структуру контрольных несущих 104 в рамках полосы 102 частот вместо простого пропуска результатов измерений, связанных с контрольными несущими в рамках защитных полос частот, результаты измерений, полученные от контрольных несущих в рамках защитных полос частот, экстраполируются до некоторого значения (например, может быть допущено, что они равны нулю). Тем не менее это представляет дискретность по краям полосы 102 частот. Например, когда выполняется IFFT для этих результатов измерений, выводы IFFT должны быть непрерывными. Следовательно, ошибки оценки характеристик канала по краю полосы 102 частот, получающиеся в результате принудительной непрерывности, могут распространяться по всей этой полосе 102 частот, приводя к вышеупомянутому эффекту от уровня собственных шумов. Обобщая, уровни собственных шумов существуют в направлении центра полосы 102 частот вследствие, по меньшей мере, частично, дискретности и ошибок по краям полосы 102 частот.
Система 100 использует фильтр 118 и компонент 120 взвешивания для того, чтобы выборочно взвешивать несущие 110-114 данных и контрольные несущие 104-108 в рамках полосы частот. Более конкретно, результаты измерений, полученные из контрольных несущих 104-108 и несущих 110-114 данных по краю полосы 102 частот, взвешиваются меньше в сравнении с результатами измерений, полученными из контрольных несущих 104-108 и несущих данных 110-114 рядом с центром полосы 102 частот. Эта фильтрация может пониматься как попытка искусственно задать непрерывность по краю полосы частот. Результат этого взвешивания - сниженный уровень собственных шумов в отношении подавляющей части полосы 102 частот. Производительность, относящаяся к каналу, использующему это выборочное взвешивание, тем не менее повышается, когда высокоуровневые пакеты данных (например, пакеты 64 QAM) доставляются посредством канала. Это повышение может быть приписано снижению уровня собственных шумов в отношении подавляющей части поднесущих в рамках полосы 102 частот.
В соответствии с одним примерным вариантом осуществления, связанным с системой 100, фильтр 118 и компонент 120 взвешивания могут быть активированы после приема пакета данных, модулированного посредством 64 QAM. QAM - это кодирование информации в несущей волне посредством варьирования амплитуды несущей волны и квадратурной несущей, которая на 90 градусов не совпадает с фазой основной несущей, в соответствии с двумя входными сигналами. Другими словами, амплитуда и фаза несущей волны изменяются согласно предпочтительно передаваемой информации, при этом изменение происходит примерно в аналогичное время. Пакеты данных 64 QAM становятся стандартными в отношении высокоскоростных модемных приложений. Хотя пакеты данных 64 QAM предоставляются как примерные пакеты данных, следует понимать, что любые другие пакеты данных, которые работают при высокой спектральной эффективности, могут извлекать выгоду из одного или более вариантов осуществления системы 100.
Более того, фильтр 118 и компонент 120 взвешивания могут действовать в соответствии с контрольными несущими 104-108 и несущими 110-114 данных в рамках частотной области. Это позволяет вычислениям, ассоциативно связанным с результатами измерений, относящимися к несущим 110-114 данных и контрольным несущим 104-108, выполняться эффективным и четким способом. Помимо этого, фильтр 118 и компонент 120 взвешивания могут выборочно активироваться или деактивироваться посредством приемного устройства согласно производительности или типу пакета данных. В качестве конкретного примера, фильтр 118 и компонент 120 взвешивания могут быть ассоциативно связаны с приемным устройством (не показано). Приемное устройство может обнаруживать тип пакета данных, который принимается, и активировать фильтр 118 и компонент 120 взвешивания надлежащим образом.
(N
)
p
Обращаясь теперь к фиг.2, проиллюстрирован примерный вариант осуществления системы 200, которая упрощает снижение уровня собственных шумов в связи с оценкой характеристик канала в системе беспроводной связи (например, OFDM, OFDMA, CDMA, TDMA, GSM и т.д.). Система 200 включает в себя полосу 202 частот, которая ассоциативно связана с множеством поднесущих, используемых в связи с передачей данных. Например, поднабор этих поднесущих задается как контрольные несущие 204-208, которые предназначены для того, чтобы переносить символы, заранее известные приемному устройству. Кроме того, несущие 210-214 данных могут быть дополнительно включены в полосу 202 частот. В соответствии с одним аспектом число контрольных несущих может быть степенью 2, и эти контрольные несущие 204-208 могут быть равномерно распределены по несущим 210-214 данных в рамках полосы 202 частот. Контрольные несущие 204-208 могут быть приняты посредством приемного устройства 216, которое может быть ассоциативно связано с мобильным устройством, таким как сотовый телефон, PDA, пейджер, "дорожная" вычислительная машина и т.д. Приемное устройство 216 также может быть ассоциативно связано со спутником, башней или любым другим устройством, которое может принимать сигналы по беспроводному каналу.
Приемное устройство 216 включает в себя компонент 218 идентификации пакетов, который отслеживает пакеты данных и распознает типы пакетов данных. Например, если контрольные несущие 204-208 и несущие 210-214 данных включают в себя символы, которые связаны с пакетом данных 64 QAM, компонент 218 идентификации пакетов может определить, что символы таким образом связаны. Дополнительно, компонент 218 идентификации пакетов может практически мгновенно обнаруживать коммутатор в формате пакеты данных, передаваемого посредством полосы 202 частот. Например, контрольные несущие 204-208 и несущие 210-214 данных могут включать в себя символы, относящиеся к пакету данных 16 QAM, и затем включать в себя символы, относящиеся к пакету данных 64 QAM. Компонент 218 идентификации пакетов может обнаруживать изменение формата пакета данных и определять тип пакета данных, в данный момент принимаемого посредством приемного устройства 216. Компонент 218 идентификации пакетов может передавать сведения о типе пакета данных триггеру 220 фильтра, который используется для того, чтобы выборочно активировать и деактивировать фильтр 222 в рамках приемного устройства 216 согласно обнаруженному типу данных. Например, если приемное устройство 216 принимает пакеты данных 16 QAM, компонент 218 идентификации пакетов может обнаружить этот тип данных и передать информацию в триггер 220 фильтра. Затем триггер 220 фильтра может деактивировать фильтр 222, поскольку этот фильтр 222 может быть необходим только для высокоуровневых пакетов данных (например, пакетов данных 64 QAM). Если приемное устройство 216 после этого принимает пакеты данных 64 QAM, компонент 218 идентификации пакетов может обнаруживать коммутатор в формате пакета данных и распознавать, что принимаемые данные в рамках полосы 202 частот - это пакет данных 64 QAM. Эта информация может быть передана в триггер 220 фильтра, который далее может активировать фильтр 222.
Фильтр 222 включает в себя компонент 224 взвешивания, который выборочно взвешивает вклады контрольных несущих 204-208 и несущих 210-214 данных, по меньшей мере, частично на основе близости каждой контрольной несущей и несущей данных к краю полосы 202 частот. В частности, вклады контрольных несущих и несущих данных рядом с краем полосы 202 частот взвешиваются в меньшей степени, чем контрольные несущие и несущие данных рядом с центром полосы 202 частот. Это взвешивание вкладов контрольных несущих 204-208 и несущих 210-214 данных приводит к тому, что уровень собственных шумов оценки характеристик канала снижается в отношении подавляющей части полосы 202 частот. Взвешивание повышает производительность в отношении передачи и приема пакетов данных, которые работают с высокой спектральной эффективностью, поскольку подавляющая часть поднесущих в рамках полосы 202 частот подвергается сниженному уровню собственных шумов. Как описано выше, взвешивание снижает эффекты непрерывности канала, налагаемые на канал при выполнении линейного преобразования (например, процедуры IFFT-FFT) для результатов измерений, извлеченных из контрольных несущих 204-208. В соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления коэффициенты фильтра могут быть выборочно активированы или деактивированы при оценке поднесущих рядом с краем полосы частот. Например, если вышеописанная фильтрация оказывает нежелательное влияние на оценки характеристик канала по краю полосы частот, коэффициенты фильтра могут быть деактивированы при оценке поднесущих рядом с краем полосы частот. Ассоциативное связывание фильтра 222 и компонента 224 взвешивания с приемным устройством 216 дает возможность использованию фильтра 222 стать гибким, причем фильтр 222 может активироваться и деактивироваться согласно формату пакета или производительности.
Теперь обращаясь к фиг.3, проиллюстрирована система 300, которая упрощает снижение уровня собственных шумов в ходе оценки характеристик канала в системе беспроводной связи. Система 300 включает в себя передающее устройство 302, которое может быть использовано для того, чтобы доставлять сигналы в приемное устройство (не показано) посредством беспроводного канала. Например, передающее устройство 302 может быть ассоциативно связано с устройством (например, сотовым телефоном, PDA, "дорожной" вычислительной машиной, пейджером, настольной вычислительной машиной и т.д.), которое может передавать данные посредством беспроводной сети. В несочетаемом варианте осуществления передающее устройство 302 может быть ассоциативно связано с базовой станцией (например, вышкой), спутником или другой крупносерийной станцией, которая передает данные множеству устройств или станций. Таким образом, все подходящие передающие устройства, которые могут быть использованы в системе 300, предполагаются и предназначаются для того, чтобы не выходить за рамки области применения прилагаемой формулы изобретения.
Передающее устройство включает в себя фильтр 304, который используется для того, чтобы формировать спектр передачи. Это формирование спектра осуществляется посредством использования компонента 306 взвешивания, который использует формирователь 308 импульсов для того, чтобы формировать спектр (полосу 310 частот). В частности, полоса 310 частот, которая используется для того, чтобы доставлять данные посредством множества поднесущих (не показаны), используется передающим устройством 302 и включает в себя контрольные несущие 312-316, которые переносят символы, используемые для целей оценки характеристик канала, а также несущие 318-322 данных, используемые, чтобы передавать данные. Фильтр 304 использует коэффициент 306 взвешивания и формирователь 308 импульсов, чтобы взвешивать контрольные несущие 312-316 и несущие 318-322 данных в рамках полосы 310 частот до передачи в приемное устройство. Например, формирователь 308 импульсов может использовать фильтр типа "приподнятого косинуса" в связи с формированием полосы 310 частот (или любого другого подходящего спектра передачи). Использование фильтра 304 в передающем устройстве 302 позволяет снижать отношение "сигнал-шум" по краю полосы 310 частот. Тем не менее эта фильтрация принимает во внимание функцию формирователя импульсов, что таким образом уменьшает уровень собственных шумов в процедуре оценки характеристик канала. Процедура линейного преобразования (например, IFFT) может быть выполнена для результатов измерений, получаемых из контрольных несущих 312-316 в приемном устройстве (не показаны), что предоставляет оценку характеристик канала во временной области. Соответственно, после этого, например, процедура FFT может быть использована, чтобы получить оценку характеристик канала в частотной области.
Таким образом, система 300 дает возможность использования фильтра 304, компонента 306 взвешивания и формирователя 308 импульсов в передающем устройстве 302. Фильтр 304 может быть использован полностью в рамках частотной области, тем самым давая возможность работе этого фильтра 304 быть гораздо более эффективной, чем фильтров, используемых во временной области. Тем не менее, если используются в крупносерийном передающем устройстве, фильтр 304, компонент 306 взвешивания и формирователь 308 импульсов желательно могут активироваться в ходе всех передач. Не было обнаружено, что эта постоянная активация негативно влияет на передачу низкоуровневых пакетов данных.
N
N
-
P
p
Обращаясь теперь к фиг.4, проиллюстрирована система 400, которая упрощает смягчение воздействия уровня собственных шумов в традиционных системах и методологиях оценки характеристик канала. Система 400 включает в себя полосу частот 402, которая содержит множество поднесущих. Из поднесущих имеется множество контрольных несущих 404-408, которые используются для того, чтобы переносить сигналы, заранее известные приемному устройству, которые используются в связи с оценкой характеристик канала, и несущих 410-414 данных, которые используются для того, чтобы переносить данные (например, голосовые данные и т.д.). В одном примерном варианте осуществления число контрольных несущих может быть степенью от двух, чтобы позволить простому -точечному IFFT и FFT оценить характеристики канала частотной области, где  это число контрольных несущих. Полоса 402 частот принимается посредством компонента 416 приема, который может быть ассоциативно связан с приемным устройством или передающим устройством. Если компонент 416 приема ассоциативно связан с передающим устройством, компонент 416 приема принимает полосу 402 частот и его поднесущие (в том числе контрольные несущие 404-408 и несущие 410-414 данных) до символов в рамках передаваемой полосы частот. Если компонент 416 приема ассоциативно связан с приемным устройством, полоса 402 частот и ее поднесущие принимаются посредством компонента 416 приема после передачи.
Компонент 410 приема включает в себя фильтр 412, который взвешивает вклады контрольных несущих 404-408 и несущих 410-414 данных в рамках полосы 402 частот согласно их позиции в рамках этой полосы частот. Например, фильтр 418 может быть ассоциативно связан с компонентом 420 взвешивания, который выборочно взвешивает контрольные несущие 404-408 и несущие 410-414 данных в рамках полосы 402 частот. В частности, если компонент 416 приема ассоциативно связан с передающим устройством, компонент 420 взвешивания может включать в себя компонент формирования импульсов (например, фильтр типа "приподнятого косинуса") для того, чтобы эффективно взвешивать контрольные несущие 404-408 и несущие 410-414 данных в рамках полосы 402 частот, а также для того, чтобы формировать множество несущих в рамках частотного диапазона в частотной области посредством предоставления мощности множеству несущих как функции от позиции каждой из несущих в рамках частотного диапазона. Если компонент приема ассоциативно связан с приемным устройством, компонент 420 взвешивания может использовать различные множители, фильтр типа "приподнятого косинуса" и т.п. для того, чтобы взвешивать контрольные несущие 404-408 и несущие данных 410-414 в рамках полосы 402 частот. Кроме того, компонент формирования импульсов выполнен с возможностью предоставлять большую мощность несущим рядом с центральной областью частотного диапазона в сравнении с мощностью, предоставляемой несущим рядом с краем частотного диапазона.
После обработки фильтром 418 и компонентом 420 взвешивания весовых коэффициентов вкладов контрольных несущих 404-408 и несущих 410-414 данных средство 422 извлечения результатов измерения извлекает контрольные несущие 404-408 из полосы 402 частот и получает масштабированные частотные результаты измерений 424, связанные с каждой из контрольных несущих 404-408. Таким образом, например, если полоса 402 частот включает в себя 32 контрольных несущих, то средство 422 извлечения результатов измерения должно извлечь и собрать 32 результата измерений частотной области, связанные с контрольными несущими 404-408. В частности, 32 контрольных символа, переносимых по контрольными несущим 404-408, собираются как масштабируемые результаты измерений 424 частотной области. При необходимости средство 422 извлечения результатов измерения может извлечь и собрать множество результатов измерений частотной области, связанных с контрольными несущими 404-408, и усреднить эти результаты измерений во времени. Более того, в одном варианте осуществления, связанном с системой 4 00, если одна или более контрольных несущих 404-408 постоянно размещается в рамках защитной полосы частот для полосы 402 частот, то может быть допущено, что результаты измерений, связанные с ней, равны нулю. Различные алгоритмы и методики экстраполяции контрольных несущих могут быть использованы в связи с генерированием вышеупомянутого допущения.
Результаты измерений 424 частотной области в средстве 422 извлечения результатов измерения затем могут быть доставлены в компонент 426 анализа. Компонент 426 анализа включает в себя IFFT-компонент 428, который выполняет процедуру IFFT над результатами измерений 424 частотной области, приводя к вектору результатов измерений во времени (например, оцененных элементарных сигналов во времени). Следовательно, важно не просто отбрасывать результаты измерений, связанные с контрольными результатами измерений в рамках защитной полосы частот, поскольку это может изменять число результатов измерений, подвергающихся IFFT. Чтобы сохранить простоту, число результатов измерений, получаемых от контрольных несущих 404-408, предпочтительно является степенью 2. После получения результатов измерений во временной области эти результаты измерений подвергаются действию FFT-компонента 430, который выполняет процедуру FFT для этих результатов измерений, тем самым обновляя канал, который использует полосу 402 частот в частотной области. Процедура IFFT-FFT, выполняемая посредством IFFT-компонента 428 и FFT-компонента 430 для взвешенных результатов измерений 424 частотной области, генерирует оценку 432 характеристик канала со сниженным уровнем собственных шумов. Следовательно, связь, включающая в себя высокоуровневые пакеты данных (такие как пакеты данных 64 QAM), может быть улучшена.
Как описано выше, фильтр 418 и компонент 420 взвешивания взвешивают вклады контрольных несущих 404-408 и несущих 410-414 данных (например, результаты измерений, полученные от них) согласно позиции в рамках полосы 402 частот. Это взвешивание улучшает оценку характеристик канала вследствие свойств линейных преобразований (например, IFFT и FFT), поскольку взвешивание искусственно задает непрерывность по краям полосы 402 частот даже несмотря на то, что фактический канал часто не является непрерывным по краям. Таким образом, посредством взвешивания результатов измерений в рамках частотной области для того, чтобы предоставить непрерывность по краям полосы 402 частот до выполнения линейного преобразования, производительность, связанная с каналом, повышается, поскольку подавляющее большинство данных доставляется посредством центральной позиции полосы 402 частот.
Ссылаясь на фиг.5-8, проиллюстрированы методологии, связанные со снижением уровня собственных шумов, относящегося к оценке характеристик канала. Хотя в целях упрощения пояснения методологии показаны и описаны как последовательность действий, необходимо понимать и принимать во внимание, что методологии не ограничены порядком действий, поскольку некоторые действия могут в соответствии с этими методологиями осуществляться в другом порядке или параллельно с отличными действиями от действий, показанных и описанных в данном документе. Например, специалисты в данной области техники должны понимать и принимать во внимание, что методология может быть альтернативно представлена как последовательность взаимосвязанных состояний или событий, например, на схеме состояния. Более того, не все проиллюстрированные действия могут быть необходимы для того, чтобы реализовать последующие методологии.
Ссылаясь теперь исключительно на фиг.5, проиллюстрирована методология 500 улучшения связи в канале относительно высокоуровневых пакетов данных. На этапе 502 несущие данных и контрольные несущие выбираются для использования при передаче данных. Более конкретно, полоса частот передачи, например, в OFDM-системе связи включает в себя множество ортогональных поднесущих, причем эти поднесущие модулируются посредством данных, связанных с каждой из этих поднесущих. Контрольные символы (например, символы, известные приемному устройству до приема) могут доставляться посредством множества поднесущих, а результаты измерений, связанные с принимаемыми контрольными символами, могут использоваться для того, чтобы оценить характеристики канала. Поднесущие, которые переносят контрольные символы, могут упоминаться как контрольные несущие, и эти контрольные несущие желательно равномерно распределить по всем поднесущим (например, несущим данных) в рамках полосы частот.
На этапе 504 несущие данных и контрольные несущие масштабируются в частотной области, по меньшей мере, на основе позиции в рамках полосы частот этих несущих (контрольных несущих и несущих данных). Более конкретно, результаты измерений, связанные с контрольными символами в контрольных поднесущих, а также символами в несущих данных, принимаются и масштабируются в частотной области вместо временной области. Если масштабирование выполняется в приемном устройстве, масштабирование может осуществляться посредством простых множителей, фильтра типа "приподнятого косинуса" и т.п. Например, результат измерений, полученный из контрольной несущей или несущей данных рядом с краем полосы частот, может масштабироваться в меньшей степени в сравнении с результатом измерений, полученным из контрольной несущей или несущей данных рядом с центром полосы частот.
На этапе 506 контрольные несущие экстраполируются из полосы частот и масштабированные результаты измерений получаются из масштабированных контрольных несущих. Любой надлежащий алгоритм экстраполирования может быть использован в связи с извлечением результатов измерений из контрольных несущих. Тем не менее следует понимать, что масштабируются и контрольные несущие, и несущие данных. Следовательно, измерения и результаты измерений, получаемые из них, аналогично масштабируются согласно позиции в рамках частотного диапазона несущей, из которой они получены.
На этапе 508 оценка характеристик канала генерируется как функция от масштабируемых результатов измерений из контрольных несущих. Например, линейное преобразование (например, процедура IFFT-FFT) может быть выполнено с масштабированными результатами измерений, тем самым обновляя канал по частоте. Посредством использования масштабированных результатов измерений, полученных из контрольных несущих согласно позиции контрольных несущих в рамках полосы частот, результирующая оценка характеристик канала в меньшей степени зависит от результатов измерений, полученных из контрольных несущих рядом с краем полосы частот, и в большей степени зависит от результатов измерений, полученных из контрольных несущих рядом с центром полосы частот. Таким образом, уровень шума в отношении подавляющей части поднесущих в полосе частот снижается в ходе оценки характеристик канала, что повышает производительность канала, когда высокоуровневые пакеты предпочтительно передаются.
Обращаясь теперь к фиг.6, проиллюстрирована методология 600 генерирования оценки характеристик канала со сниженным уровнем собственных шумов в сравнении с традиционными системами и способами оценки характеристик канала. На этапе 602 принимается полоса частот связи, которая включает в себя множество поднесущих. В одном примерном варианте осуществления полоса частот связи находится в рамках OFDM-системы связи, в которой множество поднесущих - это ортогональные поднесущие, модулируемые посредством данных, связанных с ними. На этапе 604 задаются контрольные несущие в рамках полосы частот, причем эти контрольные несущие размещаются на равном расстоянии друг от друга в рамках полосы частот.
На этапе 606 контрольные несущие и несущие данных в рамках полосы частот связи выборочно масштабируются согласно позиции этих несущих в рамках полосы частот. Например, если масштабирование выполняется в передающем устройстве, функция формирования импульсов может быть использована для того, чтобы масштабировать спектр передачи (и, следовательно, масштабировать принимаемые результаты измерений). Например, фильтр типа "приподнятого косинуса" может быть использован для того, чтобы масштабировать результаты измерений, поскольку мощность передачи, ассоциативно связанная с несущими, затрагивается. Если масштабирование выполняется в приемном устройстве, результаты измерений могут подвергаться действию простых множителей, причем множители выбираются на основе позиции контрольной несущей, из которой извлечен этот результат измерений. Помимо этого, фильтр типа "приподнятого косинуса" может быть умножен на контрольные несущие и несущие данных, тем самым масштабируя эти несущие (и результаты измерений, полученные из них). Таким образом, если первый результат измерений получен из несущей рядом с краем полосы частот, а второй результат измерений получен из несущей рядом с центром полосы частот, второй результат измерений должен подвергнуться действию большего множителя, чем первый результат измерений. Это имеет следствием искусственное задание непрерывности по краям частотного диапазона.
На этапе 608 контрольные несущие в рамках полосы частот связи могут экстраполироваться и результаты измерений, связанные с экстраполированными контрольными несущими, могут получаться. На этапе 610 делается допущение, что результаты измерений, связанные с контрольными несущими в рамках защитных полос частот полосы частот связи, равны нулю. В OFDM-системах защитная полоса частот задается по краям полос частот, при этом связь в рамках этой полосы частот не осуществляется. Поскольку контрольные несущие размещены на равном расстоянии друг от друга в рамках полосы частот, контрольные несущие могут попадать в защитные полосы частот (и таким образом передача может быть невозможна по контрольным несущим). Следовательно, контрольные символы не могут быть получены из контрольных несущих, которые постоянно размещаются в рамках защитных полос частот. Хотя нуль - это одно допущение, которое может быть использовано, следует понимать, что любое надлежащее значение, которое предоставляет достаточную оценку характеристик канала, может быть использовано в качестве допустимого значения. Затем оценка характеристик канала со сниженным уровнем собственных шумов может быть сгенерирована посредством линейного преобразования масштабированных результатов измерений, полученных из масштабированных контрольных несущих.
N
N
-
p
p
Ссылаясь теперь на фиг.7, проиллюстрирована методология 700 генерирования оценки характеристик канала во временной области. На этапе 702 задаются контрольные несущие из множества поднесущих в полосе частот. Например, контрольные несущие могут размещаться на равном расстоянии и использоваться для того, чтобы переносить контрольные сигналы. На этапе 704 контрольные несущие и несущие данных в рамках полосы частот связи масштабируются как функция от позиции этих несущих в рамках полосы частот. Например, простые множители могут быть использованы для того, чтобы осуществлять это выборочное масштабирование. Более конкретно, если используется в приемном устройстве, фильтр типа "приподнятого косинуса" может быть умножен на частотный диапазон, чтобы требуемым образом масштабировать несущие в рамках этой полосы частот. Практически аналогичный механизм фильтрации также или альтернативно может быть использован в передающем устройстве при необходимости. На этапе 706 контрольные результаты измерений по нескольким символам могут быть усреднены для того, чтобы упростить подавление шумов и улучшить оценку характеристик канала. На этапе 708 -точечная операция IFFT выполняется для матрицы или вектора полученных результатов измерений, где это число контрольных несущих в рамках полосы частот. Эта операция IFFT преобразует результаты измерений из результатов измерений в частотной области в размеры во временной области. Таким образом, оценка характеристик канала генерируется во временной области на основе результатов измерений, полученных от контрольных несущих. Методология 700 использует масштабирование, которое может осуществляться только в частотной области.
Обращаясь теперь к фиг.8, проиллюстрирована методология применения фильтра частотной области в передающем устройстве и использования этого фильтра для смягчения воздействия уровня собственных шумов, ассоциативно связанного с оценкой характеристик канала. На этапе 802 функция формирования импульсов, реализованная в частотной области, ассоциативно связывается с передающим устройством. Например, функций формирования импульсов может быть фильтр типа "приподнятого косинуса", в котором поднесущие (например, несущие данных и контрольные несущие) по краям полосы частот доставляются при меньшей мощности, чем поднесущие в центре полосы частот. Тем не менее следует понимать, что любая подходящая функция, алгоритм или устройство формирования импульсов могут быть использованы в связи с описанными вариантами осуществления, и все эти функции, алгоритмы и устройства предназначены для того, чтобы не выходить за рамки области применения прилагаемой формулы изобретения. На этапе 804 предпочтительно передаваемый сигнал принимается в передающем устройстве, и на этапе 806 функция формирования импульсов применяется (в передающем устройстве) к спектру, переносящему предпочтительно передаваемый сигнал. Это эффективно масштабирует спектр в частотной области посредством взвешивания несущих рядом с краями полосы частот в меньшей степени, чем несущих рядом с центром полосы частот.
На этапе 808 передаваемый сигнал принимается приемным устройством и результаты измерений, связанные с контрольными несущими (например, контрольными символами), получаются посредством экстраполирования контрольных несущих из полосы частот. На этапе 810 получается оценка характеристик канала, по меньшей мере, частично на основе полученных результатов измерений из контрольных несущих. В частности, результаты измерений могут быть помещены в форме вектора или матрицы и затем подвергнуты операции IFFT. Это создает вектор или матрицу результатов измерений во временной области. Затем может быть использована операция FFT, чтобы обновить канал по частоте. Другие подходящие способы или механизмы линейного преобразования тем не менее предполагаются и предназначаются для того, чтобы не выходить за рамки области применения прилагаемой формулы изобретения.
Обращаясь теперь к фиг.9, проиллюстрирована система 900, которая упрощает снижение уровня собственных шумов в связи с оценкой канала. Система 900 включает в себя полосу 902 частот поднесущих, при этом полоса 902 частот (и поднесущие) включает в себя сигналы, предпочтительно передаваемые посредством передающего устройства 904. Полоса 902 частот включает в себя множество контрольных несущих 906-910, которые равномерно распределены по несущим 912-916 данных в рамках полосы 902 частот. Контрольные несущие 906-910 используются для того, чтобы переносить контрольные сигналы в приемное устройство (не показано), которое затем может генерировать оценку характеристик канала, по меньшей мере, частично на основе результатов измерений, связанных с этими контрольными сигналами. Передающее устройство 904 включает в себя фильтр 918, который использует компонент 920 взвешивания (конкретно, функцию 922 формирования импульсов), чтобы сформировать канал, который ассоциативно связан с полосой 902 частот. В частности, поднесущие (например, контрольные несущие 906-910 и несущие 912-916 данных) рядом с краями полосы 902 частот взвешиваются в меньшей степени, чем поднесущие рядом с центром полосы 902 частот.
Система 900 дополнительно включает в себя компонент 924 искусственного интеллекта, который может отслеживать трафик в сети и делать логические выводы, касающиеся применимости и предпочтительности использования фильтра 918. При использовании в данном документе термины "делать логические выводы" или "логический вывод", в общем, означает процесс умозаключения или выведения состояний системы, среды или пользователя из набора результатов измерений, собранных посредством событий или данных. Логический вывод может быть использован для того, чтобы определить конкретный контекст или действие, либо может генерировать распределение вероятностей, например, по состояниям. Логический вывод может быть вероятностным, т.е. вычислением распределения вероятностей по интересующим состояниям на основе анализа данных и событий. Логический вывод также может означать методики, используемые для компоновки событий более высокого уровня из набора событий или данных. Такой логический вывод приводит к составлению новых событий или действий из набора наблюдаемых событий или сохраненных данных событий, независимо от того, коррелируются ли события в тесной временной близости и исходят ли события и данные из одного или нескольких источников событий и данных. Например, компонент 924 искусственного интеллекта может отслеживать сеть и изучать во времени, что общая производительность сети повышается при фильтре, активированном в определенные моменты времени или в определенные дни, и общая производительность сети повышается при фильтре, деактивированном в определенные моменты времени или в определенные дни. В более конкретном примере, в рабочее время по будним дням беспроводная сеть может функционировать оптимально при деактивированном фильтре, поскольку меньшее число высокоуровневых пакетов данных требуется для передачи и приема в течение этого времени. Тем не менее в определенные вечерние часы предпочтительность передачи высокоуровневых пакетов данных может быстро увеличиться. Таким образом, компонент 924 искусственного интеллекта может сделать логические выводы на основе предыдущих данных по использованию, производительности, доступной полосе пропускания, работе и различных контекстных данных, чтобы активировать или деактивировать фильтр 918. Триггер 926 фильтра может быть использован в связи с активацией или деактивацией фильтра 918.
N
N
BW/N
N
M
N
M<N
M-N
M
F
F+M-
N
Обращаясь теперь к фиг.10, проиллюстрирована примерная структура 1000 поднесущих, которая может быть использована в связи с системой беспроводной связи. Системы беспроводной связи (например, OFDM, OFDMA, CDMA, TDMA, GSM и т.д.) ассоциативно связаны с конкретной величиной пропускной способности (BW, МГц), которая секционируется на ортогональных поднесущих. Следовательно, каждая из поднесущих имеет полосу пропускания в  МГц. В спектрально-сформированных OFDM-системах, например, только поднабор из всего поднесущих используется для передачи данных или контрольных символов. В частности, из всего поднесущих может быть использовано для передачи данных и контрольных символов, где . Оставшиеся поднесущих не используются для передачи данных и контрольных символов и выступают в качестве защитных полос частот, чтобы дать возможность OFDM-системам соответствовать требованиям по спектральным маскам. поднесущих, используемых для передачи данных и контрольных символов, включают в себя поднесущие от до 1 и типично центрированы по всего поднесущих.
N
N
, показанных в примерной структуре 1000 поднесущих, могут подвергаться несравнимым параметрам каналов, таким как отличающиеся эффекты затухания и многолучевого распространения. Дополнительно, поднесущих могут быть ассоциативно связаны с совокупными канальными усилениями. Следовательно, точная оценка характеристик канала типично требуется для того, чтобы обрабатывать данные в приемном устройстве, причем обработка включает в себя, по меньшей мере, демодуляцию и декодирование данных. Например, беспроводной канал в OFDM-системе может отличаться посредством характеристики временной области или соответствующей характеристики частотной области этого канала. Как описано выше и известно в данной области техники, эти характеристики временной и частотной области могут быть получены посредством получения результатов измерений контрольных символов в частотной области и последующего использования процедуры IFFT-FFT.
P.
TV
N
Вкратце обращаясь к фиг.11, проиллюстрирована структура 1100 передачи контрольных сигналов, которая может быть использована в системах беспроводной связи (например, OFDM, OFDMA и т.д.). Эта структура 1100 упрощает получение оценки частотной характеристики беспроводного канала, например, в OFDM-системе. Контрольные символы могут передаваться по каждой из проиллюстрированных поднесущих 1102-1120, где число этих контрольных поднесущих равно Контрольные поднесущие распределены по общему числу  поднесущих (фиг.10) и в одном примерном варианте осуществления распределены равномерно по общему числу поднесущих. Таким образом, например, число поднесущих между контрольными поднесущими 1104 и 1106 может быть таким же, как число поднесущих между контрольными несущими 1112 и 1114, 1114 и 1116 и т.д. Эта равномерность дает возможность процедуре линейного преобразования (например, процедуре IFFT-FFT) быть осуществленной в отношении контрольных символов по контрольным несущим 1102-1120. Есть возможность того, чтобы одна или более поднесущих постоянно размещалась в рамках защитных полос частот, где передачи не разрешены. В частности, показано, что поднесущие 1102 и 1120 размещены в рамках защитных полос частот, следовательно, получение контрольных символов из этих контрольных несущих 1102 и 1120 невозможно. Вместо пропуска этих контрольных несущих один вариант осуществления относится к генерированию допущений, касающихся значений символов в этих контрольных несущих 1102-1120. Например, может быть допущено, что контрольные символы равны нулю для поднесущих 1102-1120. Эти допущения сохраняют структуру, необходимую для того, чтобы использовать процедуру IFFT-FFT в связи с получением оценки характеристик канала.
Контрольные несущие 1102-1120 (или контрольные символы в них), так же как и другие несущие в структуре 1100, могут подвергаться действию механизма фильтрации, который эффективно взвешивает контрольные несущие и несущие данных как функцию от позиции этих несущих в рамках структуры 1100. Затем контрольные несущие 1104-1118 могут быть извлечены из структуры 1100 и масштабированные результаты измерений, связанные с ними, могут быть получены. Например, вкладам, получаемым из контрольных несущих 1104 (которые рядом с краем структуры 1100), присваиваются меньшие весовые коэффициенты, чем вкладам из контрольной несущей 1112 (которая рядом с центром структуры 1100). Функция формирования импульсов может быть использована в передающем устройстве для того, чтобы взвешивать контрольные несущие и несущие данных, и простой алгоритм или таблица умножения может быть использован в приемном устройстве для того, чтобы эффективно взвешивать контрольные несущие и несущие данных в рамках структуры 1100. Затем может быть получена оценка частотной характеристики, причем эта оценка ассоциативно связана с меньшим уровнем собственных шумов в сравнении с традиционными методиками оценки.
N
N
Обращаясь теперь к фиг.12, проиллюстрирована блок-схема 1200, которая включает в себя точку 1202 доступа и терминал 1204, например, в спектрально-сформированной OFDM-системе. По нисходящей линии связи в точке 1202 доступа процессор 1206 передачи (TX) принимает, форматирует, кодирует, перемежает и модулирует (например, выполняет символьное преобразование) данные и трафика и предоставляет символы модуляции (например, символы данных). OFDM-модулятор 1208 принимает и обрабатывает символы данных и контрольные символы и предоставляет поток OFDM-символов. OFDM-модулятор 1208 мультиплексирует данные и контрольные символы по надлежащим поднесущим, может предоставлять значение сигнала в нуль для неиспользуемых поднесущих и может получать набор из символов передачи для поднесущих в каждом периоде OFDM-символа. Символами передачи могут быть символы данных, контрольные символы, значения сигнала в нуль и любой другой подходящий символ данных. Например, контрольные символы могут доставляться посредством активных контрольных поднесущих, и контрольные символы могут доставляться непрерывно в каждом периоде OFDM-символа. В несочетаемом варианте осуществления контрольные символы могут мультиплексироваться с временным разделением каналов (TDM) с символами данных на практически аналогичной поднесущей. OFDM-модулятор 1208 может повторять часть каждого преобразованного символа, чтобы получить соответствующий OFDM-символ. Это повторение известно как цикличный префикс и может быть использовано для того, чтобы противостоять разбросу задержек в беспроводном канале.
N
N
N
Передающее устройство 1210 может принимать и преобразовывать поток OFDM-символов в один или более аналоговых символов для того, чтобы генерировать сигнал нисходящей линии связи, подходящий для передачи посредством беспроводного канала. В одном примерном варианте осуществления передающее устройство 1210 может быть ассоциативно связано с фильтром формирования импульсов, таким как фильтр типа "приподнятого косинуса", для того, чтобы эффективно формировать сигнал. Этот сигнал нисходящей линии связи затем может передаваться посредством антенны 1212 множеству терминалов, в том числе терминалу 1204. Антенна 1214, ассоциативно связанная с терминалом 1204, принимает сигнал нисходящей линии связи и предоставляет принимаемый сигнал в приемное устройство (RCVR) 1216, которое приводит к требуемым параметрам (например, фильтрует, усиливает и преобразовывает с понижением частоты) принимаемый сигнал и оцифровывает приведенный к требуемым параметрам сигнал, чтобы получать выборки. Например, приемное устройство 1216 может включать в себя фильтр, который выборочно масштабирует контрольные несущие и несущие данных как функцию от позиции этих несущих в рамках полосы частот связи. OFDM-демодулятор 1218 может использовать операцию IFFT для того, чтобы получить OFDM-символы во временной области, удалить цикличный префикс, прикрепляемый к OFDM-символам, преобразовать принимаемые преобразованные символы в частотную область с помощью -точечного FFT, получить принимаемых символов для поднесущих в каждом периоде OFDM-символа и предоставить принимаемые масштабированные контрольные символы в процессор 1220 для оценки характеристик канала. OFDM-демодулятор 1218 может дополнительно принимать оценки частотных характеристик для нисходящей линии связи от процессора 1220, выполнить демодуляцию данных с принимаемыми символами данных для того, чтобы получить оценки символов данных (например, оценками передаваемых символов данных) и предоставить оценки символов данных в процессор 1222 RX-данных. Процессор 1222 RX-данных демодулирует (например, выполняет обратное символьное преобразование), обратно перемежает и декодирует оценки символов данных, чтобы восстановить передаваемые данные трафика. Обработка, выполняемая посредством OFDM-демодулятора 1218 и процессора 1222 RX-данных, комплементарна обработке, выполняемой посредством OFDM-модулятора 1208 и процессора 1206 TX-данных соответственно, в точке 1202 доступа.
P
P
-
N
P
P
P
dn
dn
up
up
dn
Процессор 1220 получает принимаемые символы данных от активных контрольных поднесущих и выполняет оценку характеристик канала, как описано выше. Процессор 1220 может быть использован в связи с экстраполяцией и интерполяцией, требуемой для того, чтобы получить оценки канальных усилений для  равномерно разнесенных поднесущих, где  это число контрольных поднесущих для нисходящей линии связи, извлечением среднеквадратической оценки импульсной характеристики нисходящей линии связи, выполнением выбора отводов для различных отводов оценки импульсной характеристики и извлечением окончательной оценки импульсной характеристики для поднесущих нисходящей линии связи. В восходящей линии связи процессор 1224 TX-данных может обрабатывать данные трафика и предоставлять символы данных. OFDM-модулятор 1226 может принимать и мультиплексировать символы данных с контрольными символами, выполнять OFDM-модуляцию и предоставлять поток OFDM-символов. Контрольные символы могут передавать по  поднесущим, которые назначены терминалу 1204 для контрольной передачи, где число контрольных поднесущих () для восходящей линии связи может быть практически аналогично или существенно отличаться от числа контрольных поднесущих () для нисходящей линии связи. Передающее устройство 1228 затем может принимать и обрабатывать поток OFDM-символов, чтобы генерировать сигнал восходящей линии связи, который может передаваться посредством антенны 1214 в точку 1202 доступа.
Сигнал восходящей линии связи от терминала 1204 может приниматься посредством антенны 1212 и обрабатываться посредством приемного устройства 1230, чтобы получить выборки. OFDM-демодулятор 1232 может обрабатывать выборки и предоставлять принимаемые контрольные символы и оценки символов данных для восходящей линии связи. Процессор 1234 RX-данных может обрабатывать оценки символов данных для того, чтобы восстановить данные трафика, передаваемые посредством терминала 1204. Процессор 1236 может выполнять оценку характеристик канала для каждого активного терминала, передающего по восходящей линии связи. Несколько терминалов могут передавать контрольные символов параллельно по восходящей линии связи для соответствующих назначенных наборов контрольных поднесущих, где наборы контрольных поднесущих могут чередоваться. Для каждого терминала процессор 1236 может выполнять экстраполяцию и интерполяцию, как требуется для терминала, получить начальную оценку частотной характеристики восходящей линии связи для терминала 1204, извлечь среднеквадратическую оценку импульсной характеристики канала для терминала, выполнить выбор отвода и получить окончательную частотную характеристику для терминала 1204. Оценка частотной характеристики для каждого терминала может быть предоставлена в OFDM-демодулятор 1232 и использована для демодуляции данных этого терминала. Процессоры 1236 и 1220 могут управлять работой в точке 1202 доступа и терминале 1204 соответственно. Запоминающие устройства 1238 и 1240 могут быть использованы для того, чтобы сохранять программы и код и данные, используемые посредством процессоров 1236 и 1220. Процессоры 1236 и 1220 также могут быть использованы для того, чтобы выполнять различные вычисления, чтобы извлекать оценки частотных и импульсных характеристик для восходящей и нисходящей линии связи, соответственно. Как описано выше, фильтры могут быть использованы и ассоциативно связаны с точкой 1202 доступа и терминалом 1204, чтобы выборочно масштабировать контрольные символы согласно позиции в рамках полосы частот контрольных поднесущих, переносящих эти символы. Такая фильтрация позволяет снизить эффект уровня собственных шумов, когда выполняется оценка характеристик канала.
В OFDM-системах с множественным доступом (например, системах множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA)) несколько терминалов могут передавать одновременно по восходящей линии связи. В OFDMA и аналогичных системах контрольные поднесущие могут совместно использоваться различными терминалами. Фильтры, упрощающие снижение эффекта уровня собственных шумов, могут быть использованы в случаях, когда контрольные поднесущие для каждого терминала охватывают всю рабочую полосу частот (возможно, за исключением защитных полос частот). Эта структура контрольных поднесущих может быть желательна для того, чтобы получить частотное разнесение для различных терминалов. Описанные в данном документе методики оценки характеристик канала могут быть реализованы посредством различных средств или устройств. Например, аппаратные средства, программное обеспечение или их сочетание может быть использовано для того, чтобы получить оценку характеристик канала в соответствии с одним или более вышеупомянутыми вариантами осуществления. Например, блоки обработки, используемые для целей оценки характеристик канала, могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах (ASIC), процессорах цифровых сигналов (DSP), устройствах цифровой обработки сигналов (DSPD), программируемых логических устройствах (PLD), программируемых пользователем матричных БИС (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах или других надлежащих устройствах либо в их сочетании. Что касается программного обеспечения, оценка характеристик канала в соответствии с одним или более ранее описанных вариантов осуществления может быть получена, по меньшей мере, частично посредством использования модулей (например, процедур, функций и т.д.), которые выполняют одну или более функций, описанных в данном документе. Программное обеспечение может быть сохранено в запоминающем устройстве, например запоминающих устройствах 1238 и 1240, и приведено в исполнение посредством одного или более процессоров, например процессоров 1236 и 1220. Запоминающие устройства могут быть реализованы в рамках процессоров или существовать внешне по отношению к ним, и линии и методики связи, упрощающие любую конфигурацию, предполагаются и предназначаются для того, чтобы не выходить за рамки области применения прилагаемой формулы изобретения.
То, что было описано выше, включает в себя примеры одного или более вариантов осуществления. Конечно, невозможно описать каждое вероятное сочетание компонентов или методологий в целях описания этих вариантов осуществления, но специалисты в данной области техники могут признавать, что многие дополнительные сочетания и перестановки этих вариантов осуществления допустимы. Следовательно, описанные в данном описании варианты осуществления предназначены для того, чтобы охватывать все подобные преобразования, модификации и разновидности, которые попадают под дух и область применения прилагаемой формулы изобретения. Более того, в пределах того, как термин "включает в себя" используется либо в подробном описании, либо в формуле изобретения, этот термин должен быть включающим способом, аналогичным термину "содержит", как "содержит" интерпретируется, когда используется в качестве промежуточного слова в формуле изобретения.