МНОГОКРАТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОРТОГОНАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ С ПОМОЩЬЮ ЛУЧЕЙ SDMA
MULTIPLE USE OF ORTHOGONAL RESOURCES BY MEANS OF SDMA BEAMS

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Эта заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 60/794,001, зарегистрированной 20 апреля 2006 года, озаглавленной "АДАПТИВНОЕ МНОГОКРАТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОВ В БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ SDMA" и тем самым включенной в настоящий документ по ссылке во всей своей полноте.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящий документ имеет отношение к беспроводной связи вообще и, в частности, к распределению ресурсов в системе беспроводной связи с множественным доступом с пространственным разделением каналов (SDMA).
Системы беспроводной связи стали распространенным средством, с помощью которого теперь общается большинство людей во всем мире. Устройства беспроводной связи стали меньше и мощнее для удовлетворения запросов потребителей и увеличения мобильности и удобства. Потребители нашли много применений для устройств беспроводной связи, таких как мобильные телефоны, карманные компьютеры (PDA) и т.п., требующих надежного обслуживания и расширенных зон охвата.
Пропускная способность системы представляет собой типичный сдерживающий фактор, который ограничивает способность системы обеспечивать надежное обслуживание устройств связи в пределах заданной зоны охвата. Системы беспроводной связи используют различные методы, которые способствуют увеличению пропускной способности системы.
Множественный доступ с пространственным разделением каналов (SDMA) является технологией, которая может быть реализована в системе связи с несколькими антеннами. Технология SDMA использует пространственную размерность для поддержки большего количества терминалов для передачи данных или информации. Технология SDMA использует пространственные характеристики терминалов и планирует множество передач данных на каждой линии связи, которые имеют (в идеальном случае) ортогональные по отношению друг к другу пространственные характеристики.
Система беспроводной связи может реализовать технологию SDMA различными способами. Один способ состоит в использовании формирования диаграммы направленности антенны. Однако системы SDMA, использующие антенну с формируемой диаграммой направленности, могут страдать от слабых зон охвата между лучами или увеличенных взаимных помех вследствие наложения лучей.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Система беспроводной связи может реализовать формирование диаграммы направленности на нескольких всенаправленных антеннах для создания лучей в различных пространственных направлениях. Система связи может организовать лучи в наборы, причем каждый набор конфигурирован для обеспечения в значительной степени полного охвата по предопределенной зоне охвата. Система связи может организовать несколько наборов лучей SDMA для поддержки в значительной степени взаимодополняющих зон охвата, с тем чтобы основной луч из первого набора обеспечивал охват для слабой зоны охвата второго набора лучей.
Система беспроводной связи назначает или иным образом распределяет в значительной степени ортогональные ресурсы каждому из наборов лучей. В значительной степени ортогональные ресурсы могут являться, например, временем, частотой, кодом и т.п. или некоторой их комбинацией.
Система беспроводной связи распределяет ресурсы линии связи с использованием комбинации наборов лучей и в значительной степени ортогональных ресурсов, чтобы обеспечить улучшенный охват без соответствующего увеличения взаимных помех. Например, система беспроводной связи может назначить луч из набора лучей и частоту или другой ортогональный ресурс, соответствующий набору лучей, отдельной линии связи.
Аспекты изобретения включают в себя способ многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи. Способ содержит определение информации о терминале, определение первого луча в первом наборе лучей из множества наборов лучей на основе информации о терминале, причем каждый луч в первом наборе лучей ассоциирован с подмножеством ресурсов из множества ресурсов, и передачу сигналов с использованием первого луча в первом наборе лучей по меньшей мере на некоторых из подмножества ресурсов.
Аспекты изобретения включают в себя способ многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи. Способ содержит прием множества сигналов, которые передаются по меньшей мере на некоторых из множества в значительной степени ортогональных ресурсов, определение по меньшей мере одного показателя качества на основе множества сигналов, передачу информации на базовую станцию на основе по меньшей мере одного показателя качества и прием сигнала, ассоциированного с лучом из набора лучей и с подмножеством из множества ортогональных ресурсов, ассоциированных с набором лучей.
Аспекты изобретения включают в себя способ многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи. Способ содержит определение луча в первом наборе лучей, поддерживающего линию связи, причем каждый луч в первом наборе лучей ассоциирован с ресурсом, передачу сигналов в луче в первом наборе лучей и перенос сигналов из луча в первом наборе лучей в луч во втором наборе лучей, каждый луч во втором наборе лучей ассоциирован с ресурсом, который является в значительной степени ортогональным по отношению к ресурсу, ассоциированному с первым набором лучей.
Аспекты изобретения включают в себя способ многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи. Способ содержит прием сигналов через несколько в значительной степени ортогональных ресурсов, определение показателя качества для каждого из в значительной степени ортогональных ресурсов, передачу информации на базовую станцию на основе показателей качества и прием сигнала со сформированной диаграммой направленности с использованием по меньшей мере одного из нескольких ортогональных ресурсов на основе информации.
Аспекты изобретения включают в себя устройство, конфигурированное для поддержки многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи, которое содержит передатчик, конфигурированный для формирования сигнала передачи с использованием по меньшей мере одного из множества ресурсов на основе одного или более управляющих сигналов, контроллер ресурсов, конфигурированный для формирования одного или более управляющих сигналов для передатчика, управляющих выбором по меньшей мере одного из множества ресурсов, кодер, связанный с передатчиком и контроллером ресурсов и конфигурированный для кодирования сигнала передачи в первый луч из первого набора лучей, ассоциированного с по меньшей мере одним из множества ресурсов, и множество антенн, связанных с кодером и конфигурированных для широковещательной передачи кодированного сигнала передачи в первом луче.
Аспекты изобретения включают в себя устройство, конфигурированное для поддержки многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи, которое содержит приемник, конфигурированный для приема множества сигналов, соответствующих множеству сигналов со сформированной диаграммой направленности, причем множество сигналов ассоциировано по меньшей мере с двумя отдельными ресурсами, процессор основной полосы частот, конфигурированный для обработки по меньшей мере части множества сигналов на основе соответствующего ресурса и конфигурированный для формирования по меньшей мере одного показателя качества для принятых сигналов каждого ресурса, и контроллер ресурсов, конфигурированный для управления приемником и процессором основной полосы частот для поддержки конкретного ресурса.
Аспекты изобретения включают в себя устройство, конфигурированное для поддержки многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи, которое содержит средство для определения информации о терминале, средство для определения первого луча в первом наборе лучей из множества наборов лучей на основе информации о терминале, причем каждый луч в первом наборе лучей ассоциирован с подмножеством ресурсов из множества ресурсов, и средство для передачи сигналов с использованием первого луча в первом наборе лучей по меньшей мере на некоторых из подмножества ресурсов.
Аспекты изобретения включают в себя устройство, конфигурированное для поддержки многократного использования ресурсов в системе беспроводной связи, которое содержит средство для приема множества сигналов, которые передаются по меньшей мере на части из множества в значительной степени ортогональных ресурсов, средство для определения по меньшей мере одного показателя качества на основе множества сигналов, средство для передачи информации на базовую станцию на основе по меньшей мере одного показателя качества и средство для приема сигнала, ассоциированного с лучом из набора лучей и с подмножеством из множества ортогональных ресурсов, ассоциированных с набором лучей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Признаки, задачи и преимущества вариантов воплощения раскрытия станут более понятны из подробного описания, изложенного ниже, при рассмотрении совместно с чертежами, на которых аналогичные элементы имеют аналогичные номера для ссылок.
Фиг.1 - упрощенная функциональная блок-схема варианта воплощения системы беспроводной связи.
Фиг.2 - упрощенная функциональная блок-схема варианта воплощения передатчика и приемника в системе беспроводной связи с множественным доступом.
Фиг.3 - упрощенная функциональная блок-схема варианта воплощения системы передатчика, поддерживающей многократное использование ресурса в лучах SDMA.
Фиг.4 - упрощенная схема варианта воплощения диаграмм направленности лучей для наборов лучей SDMA.
Фиг.5 - упрощенная схема варианта воплощения диаграмм направленности лучей для секторных наборов лучей SDMA.
Фиг.6 - график геометрии пользователя для различных конкретных вариантов воплощения многократного использования частот SDMA.
Фиг.7 - упрощенная функциональная блок-схема варианта воплощения системы приемника, поддерживающей многократное использование ресурсов в лучах SDMA.
Фиг.8A-8C - упрощенные блок-схемы последовательности операций вариантов воплощения способов многократного использования ресурсов в системе SDMA.
Фиг.9 - упрощенная функциональная блок-схема варианта воплощения системы передатчика, поддерживающей многократное использование ресурсов в лучах SDMA.
Фиг.10 - упрощенная функциональная блок-схема варианта воплощения приемника, поддерживающего многократное использование ресурсов в лучах SDMA.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Система беспроводной связи может реализовать технологию SDMA посредством обеспечения множества антенных лучей, позиционированных для поддержки предопределенной зоны охвата. Система связи может реализовать антенные лучи как несколько направленных антенн, антенны с формированием диаграммы направленности или с управлением положением диаграммы направленности и т.п. или их комбинацию. Множество антенных лучей могут быть выполнены с возможностью поддерживать предопределенную зону охвата. Предопределенная зона охвата может являться в значительной степени всенаправленной или может являться ограниченной, например, сектором зоны охвата, смоделированной в виде круга или шестиугольника.
Каждый из множества лучей может поддерживать в значительной степени независимую область в пределах предопределенной зоны охвата. Кроме того, лучи могут быть ассоциированы с наборами лучей, где каждый набор лучей поддерживает предопределенную зону охвата. Лучи из набора лучей являются в значительной степени не перекрывающимися, таким образом, передачи в одном луче в значительной степени не вносят вклад во взаимные помехи со смежным лучом из того же самого набора лучей. Наборы лучей могут формироваться таким образом, что главный луч из первого набора находится в пределах границы одного или более смежных лучей из второго набора. Таким образом, первый набор лучей обеспечивает сильный охват лучей в областях слабого охвата лучей из второго набора лучей. Набор лучей не обязательно должен являться множеством независимых лучей, но может являться множеством различных осей луча, к которым луч может направляться с использованием, например, взвешивания сигнала передачи для управления лучом (положением диаграммы направленности) широковещательного сигнала.
Система беспроводной связи также может ассоциировать ресурс с каждым набором лучей. В идеальном случае ресурсы, ассоциированные с каждым набором лучей, являются в значительной степени ортогональными по отношению к аналогичному ресурсу, ассоциированному с любым другим набором лучей. Примеры ортогональных ресурсов включают в себя, но без ограничения, частоту, время, кодирование, чередование и т.п. или некоторую их комбинацию.
Система беспроводной связи может определить обслуживающий луч и ассоциированный набор лучей и ортогональный ресурс для каждой линии связи. Система беспроводной связи может определить, что устройство связи перемещается по направлению к краю луча. Например, устройство связи может обеспечить обратную связь или служебное сообщение, сообщающее одну или более метрик, сообщений или другую информацию, которая имеет отношение к позиции в пределах луча из набора лучей.
Система беспроводной связи может перенести линию связи от края луча в наборе лучей, имеющем ассоциированный ортогональный ресурс, на второй набор лучей, имеющий луч с главным лепестком, перекрывающим край текущего луча. Луч во втором наборе лучей имеет другой ассоциированный ортогональный ресурс. Система связи переносит линию связи с луча в первом наборе лучей и первого ортогонального ресурса на луч во втором наборе лучей со вторым ортогональным ресурсом.
В одном варианте воплощения система сотовой беспроводной связи может реализовать SDMA в одной или более базовых станциях с использованием всенаправленных антенн с формированием диаграммы направленности. При использовании метода формирования диаграммы направленности всенаправленные антенны могут использоваться с методом множественного доступа с пространственным разделением (SDMA) для создания лучей в различных пространственных направлениях, чтобы достигнуть виртуального разделения на секторы системы сотовой связи. Например, базовая станция может формировать лучи с использованием нескольких всенаправленных антенн для достижения максимального усиления луча в направлениях 0°, 60° и 120° и в их зеркальных отражениях 180°, 240° и 300° для формирования системы SDMA с 3 лучами в соте.
Желательно иметь однородный охват лучей по зоне охвата соты. Однако устройства связи, расположенные в зоне перекрытия двух лучей, будут испытывать очень низкое отношение сигнала к шуму и помехе (SINR) из-за невыделяемых помех от других лучей, которые имеют мощность, сопоставимую с мощностью полезного сигнала. Поэтому такой фиксированный охват лучей не является идеальным для беспроводных устройств, расположенных около границы луча.
Система сотовой беспроводной связи может реализовать один или более дополняющих наборов лучей, у которых максимальное усиление луча располагается в перекрытии смежных лучей из отдельного набора лучей и в значительной степени посередине между главными осями смежных лучей. Каждый из дополняющих наборов лучей ассоциирован с отдельным ресурсом, причем каждый ресурс является в значительной степени ортогональным по отношению к ресурсу, ассоциированному с другим набором лучей.
Фиг.1 является упрощенной функциональной блок-схемой варианта воплощения системы 100 беспроводной связи с множественным доступом. Система 100 беспроводной связи с множественным доступом включает в себя несколько сот, например соты 102, 104 и 106. В варианте воплощения на фиг.1 каждая сота 102, 104 и 106 может включать в себя точку 150 доступа, которая включает в себя несколько секторов.
Несколько секторов формируются группами антенн, каждая из которых ответственна за связь с терминалами доступа в части соты. В соте 102 каждая из групп 112, 114 и 116 антенн соответствует отдельному сектору. Например, сота 102 делится на три сектора 102a-102c. Первая антенна 112 обслуживает первый сектор 102a, вторая антенна 114 обслуживает второй сектор 102b и третья антенна 116 обслуживает третий сектор 102c. В соте 104 каждая из групп 118, 120 и 122 антенн соответствует отдельному сектору. В соте 106 каждая из групп 124, 126 и 128 антенн соответствует отдельному сектору.
При использовании методов формирования диаграммы направленности и управления положением диаграммы направленности всенаправленные антенны могут использоваться с методами SDMA для создания лучей в различных пространственных направлениях, чтобы достигнуть виртуального разделения на секторы сотовой системы связи. Например, базовая станция может формировать лучи с использованием нескольких всенаправленных антенн для достижения максимального усиления луча в направлениях 0°, 60° и 120° и в их зеркальных отражениях 180°, 240° и 300° для формирования системы SDMA с 3 лучами в соте.
Каждая сота выполнена с возможностью поддерживать или иным образом обслуживать несколько терминалов доступа, которые взаимодействуют с одним или более секторами соответствующей точки доступа. Например, терминалы 130 и 132 доступа взаимодействуют с точкой 142 доступа, терминалы 134 и 136 доступа взаимодействуют с точкой 144 доступа и терминалы 138 и 140 доступа взаимодействуют с точкой 146 доступа. Хотя показано, что каждая из точек 142, 144 и 146 доступа взаимодействует с двумя терминалами доступа, каждая из точек 142, 144 и 146 доступа не ограничена взаимодействием с двумя терминалами доступа и может поддерживать любое количество терминалов доступа до некоторого предела, который может являться физическим пределом или пределом, налагаемым стандартом связи.
Точка доступа в этом документе может являться стационарной станцией, используемой для взаимодействия с терминалами, и может также называться базовой станцией, узлом B или каким-либо другим термином и включать в себя некоторые или все их функциональные возможности. Терминал доступа (AT) также может называться пользовательским оборудованием (UE), терминалом пользователя, устройством беспроводной связи, терминалом, мобильным терминалом, мобильной станцией или каким-либо другим термином и включать в себя некоторые или все их функциональные возможности.
Упомянутые выше варианты воплощения могут быть реализованы с использованием процессора 220 или 260 передачи (TX), процессора 230 или 270 и памяти 232 или 272, как показано на фиг.2. Процессы могут выполняться на любом процессоре, контроллере или другом устройстве обработки и могут быть сохранены как машиночитаемые команды на машиночитаемом носителе в виде исходного кода, объектного кода или иным образом.
Фиг.2 является упрощенной функциональной блок-схемой варианта воплощения передатчика и приемника в системе 200 беспроводной связи с множественным доступом. В системе 210 передатчика информационные данные для нескольких потоков данных выдаются из источника 212 данных процессору 214 данных передачи (TX). В варианте воплощения каждый поток данных передается через соответствующую передающую антенну. Процессор 214 данных передачи форматирует, кодирует и подвергает чередованию информационные данные для каждого потока данных на основе конкретной схемы кодирования, выбранной для этого потока данных, чтобы выдать закодированные данные.
Процессор 214 данных передачи может быть выполнен с возможностью применения весовых коэффициентов формирования диаграммы направленности к символам потоков данных на основе местоположения пользователя, которому передаются символы, и антенн, с которых передается символ. В некоторых вариантах воплощения весовые коэффициенты формирования диаграммы направленности могут быть сформированы на основе информации характеристики канала, которая показывает условия на путях передачи между точкой доступа и терминалом доступа. Информация характеристики канала может быть сформирована с использованием информации индикатора CQI или оценки канала, предоставленных пользователем. Кроме того, в этих случаях запланированных передач процессор 214 данных передачи может выбрать формат пакета на основе информации ранга, которая передается от пользователя.
Закодированные данные для каждого потока данных могут быть мультиплексированы с пилотными данными с использованием метода мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM). Пилотные данные обычно представляют собой известную комбинацию данных, которая обрабатывается известным образом и может использоваться в системе приемника для оценки характеристики канала. Мультиплексированные пилотные и закодированные данные для каждого потока данных затем модулируются (то есть подвергаются преобразованию символов) на основе конкретной схемы модуляции (например, двоичной фазовой манипуляции (BPSK), квадратурной фазовой манипуляции (QPSK), многократной фазовой манипуляции (M-PSK) или многоуровневой квадратурной амплитудной манипуляции (М-QAM)), выбранной для этого потока данных, чтобы выдать символы модуляции. Скорость передачи данных, кодирование и модуляция для каждого потока данных могут быть определены посредством команд, выдаваемых процессором 230. В некоторых вариантах воплощения количество параллельных пространственных потоков может изменяться в соответствии с информацией ранга, которая передается от пользователя.
T
T
Символы модуляции для всех потоков данных затем выдаются процессору 220 передачи MIMO, который может дополнительно обрабатытать символы модуляции (например, для OFDM). Процессор 220 передачи по MIMO затем выдает N потоков символов N на передатчики (TMTR) 222a-222t. В некоторых вариантах воплощения процессор 220 передачи MIMO применяет весовые коэффициенты формирования диаграммы направленности к символам потоков данных в зависимости от пользователя, которому передаются символы, и антенны, с которой символ передается, из этой информации характеристики канала пользователей.
T
T
Каждый передатчик 222a-222t принимает и обрабатывает соответствующий поток символов, чтобы выдать один или более аналоговых сигналов, и дополнительно обрабатывает (например, усиливает, фильтрует и преобразовывает с увеличением частоты) аналоговые сигналы, чтобы выдать модулированный сигнал, пригодный для передачи по каналу MIMO. N модулированных сигналов от передатчиков 222a-222t затем передаются с N антенн 224a-224t, соответственно.
R
В системе приемника 250 переданные модулированные сигналы принимаются N антеннами 252a-252r, и принятый сигнал от каждой антенны 252 выдается на соответствующий приемник 254 (RCVR). Каждый приемник 254 обрабатывает (например, фильтрует, усиливает и обрабатывает с уменьшением частоты) соответствующий принятый сигнал, переводит обработанный сигнал в цифровую форму, чтобы выдать выборки, и дополнительно обрабатывает выборки, чтобы выдать соответствующий "принятый" поток символов.
R
R
Затем процессор 260 данных приема принимает и обрабатывает N принятых потоков символов от N приемников 254 на основе метода обработки конкретного приемника, чтобы выдать число ранга "обнаруженных" потоков символов. Обработка процессором 260 данных приема описана более подробно ниже. Каждый обнаруженный поток символов включает в себя символы, которые являются оценками символов модуляции, переданных для соответствующего потока данных. Процессор 260 данных приема затем демодулирует, подвергает обратному чередованию и декодирует каждый обнаруженный поток символов, чтобы выдать информационные данные для потока данных. Обработка процессором 260 данных приемника является взаимодополняющей по отношению к обработке, выполненной процессором 220 передачи MIMO и процессором 214 данных передачи в системе 210 передатчика.
В системе 210 передатчика модулированные сигналы от системы 250 приемника принимаются антеннами 224, обрабатываются приемниками 222, демодулируются демодулятором 240 и обрабатываются процессором 242 данных приема, чтобы восстановить индикатор CQI, сообщенный системой приемника. Сообщенный индикатор CQI затем выдается процессору 230 и используется для (1) определения скоростей передачи данных и схемы кодирования и модуляции, которые должны быть использованы для потоков данных, и (2) формирования различных элементов управления для процессора 214 данных передачи и процессора 220 передачи по технологии MIMO.
Фиг.3 является упрощенной функциональной блок-схемой варианта воплощения системы 300 передатчика, поддерживающей многократное использование ресурса в лучах SDMA. Система 300 передатчика на фиг.3 может являться вариантом воплощения, например, системы передатчика на фиг.2 или системы передатчика в базовой станции или абонентской станции системы беспроводной связи на фиг.1.
Система 300 передатчика включает в себя передатчик 310, выполненный с возможностью формировать один или более потоков радиочастотных сигналов на основе данных или информации. Передатчик 310 может быть выполнен с возможностью принимать один или более потоков сигналов основной полосы частот и обрабатывать один или более потоков сигналов основной полосы частот для получения одного или более потоков радиочастотных сигналов. Например, передатчик 310 может быть выполнен с возможностью формировать один или более символов OFDM на основе одного или более потоков сигналов основной полосы частот, и по меньшей мере одна поднесущая OFDM в символе может быть конфигурирована для поддержки конкретной линии связи. Передатчик 310 преобразует частоту одного или более символов OFDM в соответствующие рабочие диапазоны радиочастот.
Передатчик 310 включает в себя поддержку одного или более в значительной степени ортогональных ресурсов. Передатчик 310 может быть выполнен с возможностью обрабатывать поток сигналов, поддерживающий конкретную линию связи, чтобы выборочно использовать один или более в значительной степени ортогональных ресурсов на основе одного или более сигналов, поданных на вход управления.
1
N
1
N
1
N
1
N
Передатчик 310 передает выходные радиочастотные сигналы кодеру 320 формирования диаграммы направленности, конфигурированному для формирования диаграммы направленности радиочастотного сигнала с использованием множества антенн 340-340. Множество антенн 340-340 могут представлять собой антенную решетку из в значительной степени аналогичных антенн или могут включать в себя множество различных типов антенн, где каждый тип антенны обеспечивает отдельную диаграмму направленности антенны. Например, антенны 340-340 могут представлять собой структуру из множества всенаправленных антенн. В другом примере антенны 340-340 могут представлять собой структуру из направленных антенн или комбинацию одной или более направленных антенн с одной или более всенаправленных антенн.
Модуль 350 синхронизации конфигурирован для обеспечения синхронизирующих сигналов для управления синхронизацией событий в системе 300 передатчика. Модуль 350 синхронизации может включать в себя, например, тактовый генератор и контур управления, который синхронизирует тактовый генератор с внешним опорным временем. Например, модуль 350 синхронизации может быть конфигурирован для синхронизации символов OFDM, сформированных системой 310 передатчика, с системным временем. Кроме того, символы OFDM, сформированные системой 300 передатчика, могут быть организованы в наборы интервалов, кадров или некоторую другую структуру, и модуль 350 синхронизации может поддерживать синхронизацию для каждой структуры символов.
1
N
Контроллер 360 ресурсов может быть конфигурирован для формирования одного или более управляющих сигналов, которые управляют набором лучей и ассоциированными ресурсами для каждой линии связи. Контроллер 360 ресурсов может включать в себя кодовую книгу 362 формирования диаграммы направленности, которая содержит векторные значения, используемые для формирования диаграммы направленности потока сигналов с использованием множества антенн 340-340. Например, кодовая книга 362 формирования диаграммы направленности может включать в себя вектор комплексных весовых коэффициентов, где каждый комплексный весовой коэффициент в векторе задает вес сигнала для соответствующей антенны. В качестве примера кодовая книга 362 формирования диаграммы направленности может включать в себя одно или более запоминающих устройств, таких как твердотельная память.
1
N
Кодер 320 формирования диаграммы направленности взвешивает каждую выборку в потоке сигналов соответствующим вектором весовых коэффициентов из кодовой книги 362 формирования диаграммы направленности. Кодер 320 формирования диаграммы направленности может включать в себя, например, разделитель сигналов, который конфигурирован для разделения сигналов от передатчика 310 на N копий для N параллельных путей передачи, где N представляет собой количество антенн 340-340. Кодер 320 формирования диаграммы направленности может включать в себя умножитель или схему масштабирования в каждом антенном сигнальном пути, которые умножают сигнал передатчика на весовой коэффициент из вектора кодовой книги 362 формирования диаграммы направленности.
Кодер 320 формирования диаграммы направленности может применить весовые коэффициенты формирования диаграммы направленности к временному представлению сигнала или к частотному представлению. Кроме того, хотя кодер 320 формирования диаграммы направленности на фиг.3 работает на выходе передатчика 310, в других вариантах воплощения кодер 320 формирования диаграммы направленности может быть интегрирован с передатчиком 310 и может воздействовать на сигналы основной полосы частот до преобразования в радиочастоту.
Контроллер 360 ресурсов определяет, какой вектор из кодовой книги 362 формирования диаграммы направленности следует применить к конкретной выборке, и подает вектор на кодер 320 формирования диаграммы направленности. Контроллер 360 ресурсов или кодер 320 формирования диаграммы направленности может использовать опорный сигнал от модуля 350 синхронизации для выравнивания временных характеристик вектора с соответствующей сигнальной выборкой.
Контроллер 360 ресурсов может организовать или иным образом отслеживать векторы формирования диаграммы направленности в кодовой книге 362 формирования диаграммы направленности в соответствии с предопределенными наборами лучей. Каждый набор лучей может включать в себя достаточное количество лучей для поддержки предопределенной зоны охвата и соответствует векторам формирования диаграммы направленности, используемым для формирования лучей в наборе лучей. Каждый набор лучей может быть выполнен в значительной степени взаимодополняющим по отношению к другому набору лучей, так что наборы лучей не обеспечивают в значительной степени одинаковый охват в пределах зоны охвата.
В одном варианте воплощения главная ось луча из первого набора лучей находится в значительной степени посередине между главными осями смежных лучей по меньшей мере из одного другого набора лучей. Например, в варианте воплощения, имеющем два набора лучей, главная ось луча из первого набора лучей располагается в значительной степени посередине между главными осями двух смежных лучей из второго набора лучей. Аналогично в вариантах воплощения, имеющих три набора лучей, главная ось луча из первого набора лучей находится в значительной степени посередине между главными осями смежных лучей, где один из смежных лучей является лучом из второго набора лучей, и другой из смежных лучей является лучом из третьего набора лучей. Местоположение лучей в различных наборах лучей может быть аналогичным образом определено для любого количества наборов лучей.
Каждый набор лучей ассоциирован с одним или более ортогональными ресурсами, где термин "ортогональный" в контексте ресурсов, ассоциированных с наборами лучей, включает в себя "в значительной степени ортогональный" и "квазиортогональный". Ортогональные ресурсы могут включать в себя, но без ограничения, частоту, время, код и т.п. или какую-либо их комбинацию.
Как описано выше, главная ось луча из набора лучей обычно располагается таким образом, чтобы она лежала в пределах нулевой или иным образом слабой зоны охвата другого набора лучей. Количество лучей, занимающих нулевую зону между смежными лучами из набора лучей, на единицу меньше количества наборов лучей и имеет непосредственное отношение к показателю многократного использования ресурса. В общем случае показатель многократного использования является обратной величиной от количества отдельных наборов лучей и равен 1/K, где K представляет количество наборов лучей.
Фиг.4 является упрощенной схемой варианта воплощения диаграмм направленности антенн для множества наборов 400 лучей SDMA. Множество наборов 400 лучей SDMA включают в себя два взаимодополняющих набора лучей, причем каждый набор лучей имеет шесть главных осей луча для поддержки в значительной степени круглой зоны охвата.
1
6
1
6
Первый набор лучей включает в себя лучи 420-420, имеющие главную ось в направлениях приблизительно 0, 60, 120, 180, 240 и 300 градусов. Второй набор лучей включает в себя лучи 410-410, имеющие главную ось в направлениях приблизительно 30, 90, 150, 210, 270 и 330 градусов. Каждый набор лучей ассоциирован с в значительной степени ортогональным ресурсом. Эти два набора лучей обеспечивают многократное использование ресурса с показателем 1/2. Например, первый набор лучей проиллюстрирован как ассоциированный с первой частотой F1, в то время как второй набор лучей проиллюстрирован как ассоциированный со второй частотой F2. Частоты F1 и F2 могут представлять собой частоту или диапазон частот. Например, частоты F1 и F2 могут представлять собой отличные наборы поднесущих частот, которые являются в значительной степени ортогональными по частоте дискретизации и периоду интеграции.
Лучи и наборы лучей могут быть конфигурированы для поддержки практически любой зоны охвата, и охват не обязательно должен совпадать с полной зоной охвата, поддерживаемой базовой станцией. Фиг.5 является упрощенной схемой 500 варианта воплощения диаграмм направленности лучей для секторных наборов лучей SDMA.
В варианте воплощения на фиг.5 два набора S1 и S2 лучей конфигурированы для поддержки охвата, который может являться сектором полной зоны охвата, поддерживаемой базовой станцией. Сектор приблизительно ограничивается первой границей 502 сектора и второй границей 504 сектора. В типичной секторной зоне охвата первая граница 502 сектора и вторая граница 504 сектора охватывают зону охвата приблизительно 120 градусов.
1
2
1
2
Первый набор S1 лучей включает в себя первый и второй лучи 510 и 510, которые поддерживают сектор. Второй набор S2 лучей включает в себя первый и второй лучи 520 и 520, которые поддерживают сектор и расположены таким образом, чтобы дополнять лучи из первого набора лучей.
Контроллер 360 ресурсов включает в себя контроллер 364 набора лучей, который конфигурирован для отслеживания набора лучей и луча, ассоциированного с конкретной линией связи. Контроллер 364 набора лучей гарантирует, что для конкретной линии связи используются подходящие векторы кодовой книги, соответствующие активному набору лучей. Кроме того, контроллер 360 набора лучей управляет одним или более параметрами, имеющими отношение к одному или более ортогональным ресурсам, ассоциированным с наборами лучей.
В одном варианте воплощения ортогональный ресурс, ассоциированный с наборами лучей, является частотой. Передатчик 310 может быть выполнен с возможностью формировать символы OFDM с помощью первого набора поднесущих при поддержке первого набора лучей и может быть выполнен с возможностью формировать символы OFDM с использованием второго набора поднесущих, который является в значительной степени ортогональным по отношению к первому набору поднесущих, на основе времени символа и скорости передачи данных. Контроллер 364 набора лучей может быть конфигурирован для управления передатчиком 310 для преобразования частоты символа OFDM в радиочастоту, которая зависит по меньшей мере частично от активного набора лучей для линии связи. В качестве альтернативы передатчик 310 может быть выполнен с возможностью формировать два ортогональных символа OFDM, каждый из которых соответствует отдельному набору лучей, и контроллер 364 набора лучей может быть конфигурирован для управления передатчиком для выборочного заполнения одного из символов OFDM на основе активного набора лучей, ассоциированного с линией связи.
В случае, когда ортогональный ресурс является временем, контроллер 364 набора лучей может быть конфигурирован для управления временем, в которое передатчик 310 формирует выходной сигнал для выборки данных в зависимости от активного набора лучей, ассоциированного с выборкой данных. Аналогично, если ортогональный ресурс является кодом, контроллер 364 набора лучей может управлять тем, какой код из множества ортогональных кодов передатчик 310 использует для кодирования конкретной выборки данных, на основе активного набора лучей, распределенного для выборки данных.
Передатчик 310 может быть выполнен с возможностью формировать отдельные пилот-сигналы для каждого из лучей в каждом из наборов лучей. В другом варианте воплощения передатчик может быть выполнен с возможностью формировать пилот-сигнал, который совместно используется несколькими лучами в конкретном наборе лучей. Кодовая книга 362 формирования диаграммы направленности может быть выполнена с возможностью обеспечивать или иным образом делать доступными для передатчика 310 векторы формирования диаграммы направленности, которые используются для формирования диаграммы направленности пилот-сигналов для соответствующих лучей. Векторы формирования диаграммы направленности также могут применить дополнительные весовые коэффициенты к пилот-сигналам, чтобы идентифицировать, какой из лучей занимает пилот-сигнал. Дополнительные весовые коэффициенты могут представлять собой, например, отдельный комплексный весовой коэффициент, ассоциированный с каждым лучом. В другом варианте воплощения контроллер 364 набора лучей может управлять передатчиком 310 для введения дополнительной обработки пилот-сигналов, чтобы сделать возможной идентификацию луча, из которого исходит пилот-сигнал. Дополнительная обработка может представлять собой, например, вращение, временную задержку, сопряжение или какую-либо другую обработку или комбинацию обработок. В другом варианте воплощения каждая антенна может быть выполнена с возможностью формировать отдельный пилот-сигнал.
1
N
Система 300 передатчика также включает в себя приемник 330, выполненный с возможностью принимать пространственную информацию от устройства адресата, такого как абонентская станция. Приемник 330 изображен как соединенный с отдельной приемной антенной 332. Однако в других вариантах воплощения приемник 330 может использовать некоторые или все антенны 340-340, используемые при формировании диаграммы направленности передаваемых сигналов.
Приемник 330 может принимать информацию от каждого поддерживаемого устройства в пределах зоны охвата системы 300 передатчика. Информация указывает луч, в котором устройство находится, и может обеспечить некоторую индикацию относительно расположения в пределах луча. Информация не обязательно должна обеспечиваться непосредственно, но может представлять сообщения, показатели или параметры, которые приемник 330 использует для определения луча и местоположения в пределах луча. Например, устройство может сообщить информацию, идентифицирующую луч, на основе принятых пилот-сигналов и может обеспечить показатель качества сигнала, который обычно может показывать близость к краю луча.
Приемник 330 может обработать принятую информацию, чтобы определить, следует ли инициировать перенос передачи между наборами лучей. В качестве альтернативы приемник 330 может передать принятую информацию контроллеру 360 ресурсов, и контроллер ресурсов может определить, следует ли инициировать перенос передачи между наборами лучей для устройства.
Фиг.6 является графиком 600 геометрии пользователя для конкретных вариантов воплощения многократного использования частот SDMA. График 600 иллюстрирует случай 620 улучшенной геометрии пользователя (долгосрочное отношение сигнала к шуму и помехе (SINR)) при многократном использовании с показателем 1/2 и случай 630 при многократном использовании с показателем 1/3 для SDMA по сравнению со случаем 610 с фиксированными лучами SDMA без многократного использования. В зависимости от антенных элементов можно заметить усиление порядка 3~5 дБ. Для дополнительного улучшения геометрии пользователя порядок отображения набора лучей в набор частот многократного использования, то есть {Si} → {Fi}, может быть подвергнут вращению для другой соты, так что для двух смежных сот два разных набора лучей в разных ориентациях используются на том же самом наборе Fi частот. Такое размещение может избежать взаимных помех с равной силой от лучей из соседней соты и может улучшить наихудшую геометрию пользователя.
Вариант воплощения многократного использования, использующий время или код в качестве ортогонального ресурса, ассоциированного с наборами лучей, может реализовать вращение наборов лучей соседних сот или зон охвата, так что интервалы времени или коды смежных сот или зон охвата базовой станции также становятся ортогональными в соответствующих размерностях друг относительно друга. Аналогично варианты воплощения многократного использования, использующие комбинацию ортогонализации ресурсов, могут ограничивать наложение аналогичных ресурсов в смежных зонах охвата.
В качестве примера операции переноса передачи между лучами в системе многократного использования частот система 300 передатчика, показанная на фиг.3, может быть реализована в базовой станции системы беспроводной связи на фиг.1. Система 300 передатчика может быть выполнена с возможностью формировать сигналы в пределах двух отдельных и взаимодополняющих наборов лучей. Система 300 передатчика может реализовать частоту как ортогональный ресурс для наборов лучей. Кроме того, система 300 передатчика может передавать по меньшей мере один пилот-сигнал в каждом луче из набора лучей, и пилот-сигнал в луче может идентифицировать луч, которому он соответствует.
Устройство адресата, такое как абонентская станция, в пределах зоны охвата системы 300 передатчика принимает пилот-сигналы и определяет, в каком из лучей и соответствующем наборе лучей оно находится. Работа системы приемника в устройстве адресата более подробно описана со ссылкой на фиг.7.
Устройство адресата может формировать и передавать системе 300 передатчика информацию, которая указывает набор лучей, луч и качество сигнала в пределах луча. Устройство адресата может, например, передавать показатель качества сигнала в информации для одного или более лучей и ассоциированных наборов лучей. Приемник 330 системы 300 передатчика принимает информацию от устройства адресата и определяет предпочтительный луч и ассоциированный набор лучей, в котором расположено устройство адресата. Предпочтительный луч может являться, например, лучом и ассоциированным набором лучей, для которых устройство адресата испытывает наилучшее качество принимаемого сигнала.
Приемник 330 сообщает информацию о луче и наборе лучей контроллеру 360 ресурсов. Контроллер 364 набора лучей определяет управляющие сигналы соответствующего ресурса для выдачи передатчику 310, чтобы сконфигурировать передатчик для соответствующего набора лучей. Контроллер 360 ресурсов выбирает вектор или другие соответствующие записи из кодовой книги 362 формирования диаграммы направленности, чтобы закодировать сигналы, направленные устройству адресата.
1
N
Кодер 320 формирования диаграммы направленности кодирует сообщения, направленные устройству адресата, с использованием соответствующей записи кодовой книги для формирования диаграммы направленности для передачи с использованием множества антенн 340-340.
Приемник 330 контролирует передачи от устройства адресата для определения, следует ли перенести передачу к устройству адресата в другой луч и ассоциированный набор лучей. Приемник 330 может, например, сравнить показатели качества сигнала, соответствующие одному или более лучам. На основе сравнения приемник 330 может решить, следует ли инициировать перенос передачи луча. Например, приемник 330 может инициировать перенос передачи луча, если показатель качества сигнала для смежного луча превышает показатель качества сигнала текущего обслуживающего луча на величину, которая превышает предопределенный порог переноса передачи или равна ему. Взаимодополняющая конфигурация различных наборов лучей обычно приводит к переносу передачи между наборами лучей, когда происходит перенос передачи между лучами.
Контроллер 360 ресурсов может инициировать перенос передачи между лучами посредством сообщения о предстоящем переносе передачи между лучами передатчику 310, чтобы передатчик 310 мог запланировать перенос передачи между лучами и сообщить подробности относительно переноса передачи между лучами устройству адресата. Передатчик 310 может сообщить, например, информацию о синхронизации и ресурсах луча для переноса передачи между лучами. В качестве примера передатчик 310 может реализовать передачи между лучами в предопределенных границах временных характеристик, таких как граница кадра. Передатчик 310 сообщает границу кадра, на которой произойдет перенос передачи между лучами, и сообщает частоту, синхронизацию, код или другой ресурс, ассоциированный с набором лучей, которому передается взаимодействие.
Фиг.7 является упрощенной функциональной блок-схемой варианта воплощения системы 700 приемника, поддерживающей многократное использование ресурса в лучах SDMA. Система 700 приемника может быть реализована, например, в абонентской станции, показанной на фиг.1. Система 700 приемника конфигурирована для контроля одного или более наборов лучей в зоне охвата, поддерживаемой несколькими наборами лучей. Система 700 приемника конфигурирована для передачи информации системе передатчика, которая указывает на один или более лучей в одном или более наборах лучей, которые могут поддерживать линию связи с системой 700 приемника.
Система 700 приемника включает в себя приемник 710, выполненный с возможностью принимать один или более сигналов со сформированной диаграммой направленности через антенну 702. Приемник 710 фильтрует, усиливает и преобразует частоту принятого сигнала для получения сигналов основной полосы частот.
Приемник 710 может принимать один или более сигналов синхронизации от модуля 730 синхронизации для помощи в синхронизации приемника 710 с принятым сигналом. Например, взаимодействия между системой 700 приемника и соответствующей системой передатчика могут быть реализованы как взаимодействия с дуплексной связью с временным разделением (TDD) или с мультиплексированием с временным разделением (TDM), и модуль 730 синхронизации 730 может поддерживать синхронизацию системы 300 приемника относительно системного времени.
Приемник 710 также может быть выполнен с возможностью принимать и обрабатывать сигналы из множества лучей, соответствующих множеству наборов лучей. Приемник 710 может обрабатывать все принятые сигналы таким образом, что система 700 приемника может сообщить показатели сигнала или некоторую другую информацию о качестве сигнала для активного луча, а также для одного или более подходящих лучей, которые могут быть ассоциированы с одним или более альтернативными наборами лучей.
Система 700 приемника включает в себя контроллер 740 наборов лучей / ресурсов, конфигурированный для управления приемником 710, чтобы дать возможность приемнику 710 принимать и обрабатывать сигналы на множестве наборов лучей. Например, контроллер 740 наборов лучей / ресурсов может отслеживать частоту, время или некоторый другой ресурс или комбинацию ресурсов, ассоциированных с множеством наборов лучей. Контроллер 740 наборов лучей / ресурсов конфигурирует приемник 710 для обработки принятых сигналов в соответствии с каждым из ресурсов наборов лучей. Контроллер 740 наборов лучей / ресурсов может быть конфигурирован для управления приемником 710 для последовательной или одновременной обработки различных наборов лучей, соответствующих различным ресурсам, в зависимости от ресурсов, различающих наборы лучей. Например, контроллер 740 наборов лучей / ресурсов может управлять приемником 710 для последовательной обработки принятых сигналов от отдельных наборов лучей, в случае, когда ресурс, ассоциированный с наборами лучей, является отдельным временем. Контроллер 740 наборов лучей / ресурсов может управлять приемником 710 для одновременной обработки принятых сигналов от отдельных наборов лучей, в случае, когда ресурс, ассоциированный с наборами лучей, является частотой или кодом. Безусловно контроллер 740 наборов лучей / ресурсов может управлять приемником 710 для последовательной обработки принятых сигналов отдельных наборов лучей, даже если сигналы от различных наборов лучей могут быть обработаны одновременно.
Приемник 710 передает сигналы основной полосы частот, полученные в результате обработки принятых сигналов, процессору 720 основной полосы частот для последующей обработки. Процессор 720 основной полосы частот может быть конфигурирован для обработки принятых сигналов из активной линии связи, чтобы восстановить лежащие в основе данные или информацию. Процессор 720 основной полосы частот может быть конфигурирован для передачи данных и информации на соответствующий выход устройства адресата (не показан).
Процессор 720 основной полосы частот также может быть конфигурирован для формирования информации для системы передатчика, имеющей показатель или оценку качества различных лучей и наборов лучей. Процессор 720 основной полосы частот может включать в себя, например, процессор 722 пилот-сигналов и модуль 724 качества луча.
Процессор 722 пилот-сигналов может быть конфигурирован для обработки пилот-сигналов во множестве лучей, соответствующих множеству наборов лучей. Процессор 722 пилот-сигналов может быть конфигурирован для формирования показателя качества на основе обработанных пилот-сигналов или может передавать информацию пилот-сигналов модулю 724 качества луча, причем показатель качества луча формируется для активного луча и одного или более подходящих лучей. Подходящий луч может являться, например, лучом, смежным с активным лучом, для которого система 700 приемника отслеживает возможность передачи.
Процессор 722 пилот-сигналов также может определять оценку канала, соответствующего каждому из лучей, и может формировать сообщение для системы передатчика, указывающее канал для каждого луча. Процессор 722 пилот-сигналов также может быть конфигурирован для обработки пилот-сигналов в значительной степени в отсутствие информации об источнике луча и сообщать показатель, имеющий отношение к принятым пилот-сигналам, обратно системе передатчика. Система передатчика может определить соответствующий луч на основе сообщенных показателей пилот-сигналов и может выбрать соответствующий набор лучей и луч.
Модуль 724 качества луча может определять показатель качества луча на основе, например, результатов обработки пилот-сигналов. Модуль 724 качества луча альтернативно или в дополнение определять показатель качества луча на основе качества сигнала в каждом из нескольких принятых лучей. Различные показатели качества сигнала могут, например, соответствовать нескольким наборам лучей, каждый набор лучей привязан по меньшей мере к одному отдельному ресурсу. Показатели качества сигнала могут включать в себя, например, принятую индикацию мощности принятого сигнала, соотношение сигнал/шум, частоту появления ошибок символов и т.п. или какой-либо другой показатель качества сигнала или комбинацию показателей качества сигнала.
Процессор 720 основной полосы частот может использовать информацию от процессора 722 пилот-сигналов и модуля 724 качества луча для формирования сообщения системе передатчика, указывающего качество луча. В варианте воплощения процессор 720 основной полосы частот может формировать информацию, включающую в себя всю информацию, принятую от процессора 722 пилот-сигналов и модуля 724 качества луча. В другом варианте воплощения процессор 720 основной полосы частот может формировать информацию, идентифицирующую предпочтительный луч и набор лучей. В другом варианте воплощения процессор 720 основной полосы частот может формировать информацию, идентифицирующую предпочтительную запись кодовой книги или предпочтительные весовые коэффициенты луча.
Процессор 720 основной полосы частот передает упомянутую информацию передатчику 750. Передатчик 750 обрабатывает информацию для передачи системе передатчика. Передатчик 750 может, например, преобразовать информацию с увеличением частоты до диапазона радиочастот и преобразовать информацию в соответствующий формат беспроводного интерфейса.
Фиг.8A-8C являются упрощенными блок-схемами последовательности операций вариантов воплощения способов многократного использования ресурсов в системе SDMA. Фиг.8A и 8B иллюстрируют способы многократного использования ресурсов, которые могут быть реализованы в системе передатчика, и фиг.8C иллюстрирует способ многократного использования ресурса, который может быть реализован в системе приемника.
Фиг.8A является блок-схемой последовательности операций варианта воплощения способа 800 для назначения пользовательского устройства лучу в среде беспроводной связи в соответствии с одним или более представленными здесь вариантами воплощения. Определяются пространственные отношения между пользовательским устройством и базовой станцией или некоторая другая информация терминала (этап 810). Местоположение пользовательского устройства может быть определено на основе пространственного сигнала пары базовая станция - пользовательское устройство. В качестве альтернативы пользовательское устройство может включать в себя глобальную систему позиционирования (GPS), которая может определять местоположение пользовательского устройства. Затем выбирается или иным образом определяется соответствующий луч для пользователя на основе информации терминала, которая может включать в себя позицию или местоположение терминала (этап 812).
В некоторых аспектах соответствующий луч выбирается на основе расположения пользователя. В других аспектах оба этапа 810 и 812 могут быть выполнены на одном этапе в зависимости от информации от пользователя, указывающей луч, который следует использовать. Это может быть выполнено, например, посредством выбора луча, ассоциированного с конкретной записью кодовой книги.
Затем луч ассоциируется с дополнительным ортогональным ресурсом, назначенным лучу (этап 814). Каждый луч в наборе лучей может быть ассоциирован с подмножеством ортогональных ресурсов. Дополнительный ортогональный ресурс может представлять собой, например, период времени, не используемый для передачи на смежных лучах, ортогональный или квазиортогональный код, не используемый для передачи на смежных лучах, или набор поднесущих, ассоциированных с лучом. Ассоциированный ортогональный ресурс может изменяться в течение времени вследствие условий канала для данного луча, количества пользователей, назначенных лучу, их комбинации или каких-либо других параметров. Кроме того, в некоторых случаях, количество ортогональных ресурсов, назначенных заданному лучу, может изменяться во времени. Таким образом, количество поднесущих на каждый абонентский аппарат или длина или количество периодов времени могут изменяться.
Луч с ассоциированным ортогональным ресурсом может быть передан или в ином случае широковещательно передан пользовательскому устройству. По мере изменения информации терминала базовая станция может перенести передачу сигналов с первого луча из первого набора лучей на луч из другого набора лучей, отличного от первого набора лучей. Различные наборы лучей могут быть ассоциированы с различными подмножествами ортогональных ресурсов.
Фиг.8B является блок-схемой последовательности операций варианта воплощения способа 802 многократного использования ресурсов, который может быть реализован в системе передатчика, такой как система передатчика, показанная на фиг.3, или система передатчика в базовой станции, показанной на фиг.1.
Способ 802 начинается на этапе 820. Система передатчика уже сконфигурирована для поддержки информационного обмена с системой приемника по линии связи в луче из набора лучей. На этапе 820 система передатчика принимает информацию, имеющую один или более показателей качества сигнала или соответствующую информацию, от системы приемника.
Система передатчика переходит на этап 822 и по меньшей мере частично на основе принятой информации определяет предпочтительный луч и ассоциированный набор лучей. Система передатчика переходит на этап 830 принятия решения и определяет, следует ли обновить луч и набор лучей, обслуживающий систему приемника.
Система передатчика может, например, инициировать перенос передачи между лучами после определения того, что предпочтительный луч отличается от текущего луча, обслуживающего систему приемника. В другом варианте воплощения система передатчика может использовать некоторый порог или гистерезис при принятии решения об инициировании переноса передачи между лучами, чтобы уменьшить возможность быстрого переключения между назначениями луча. Например, система передатчика может инициировать перенос передачи между лучами, когда качество сигнала предложенного луча превышает качество сигнала обслуживающего луча на некоторый предопределенный порог. В другом примере система передатчика может инициировать перенос передачи между лучами, когда качество сигнала предложенного луча превышает качество сигнала обслуживающего луча по истечении периода времени гистерезиса.
Когда система передатчика определяет, что должен быть инициирован перенос передачи между лучами, система передатчика определяет, требует ли перенос передачи между лучами соответствующего переноса передачи обслуживающего набора лучей.
Если перенос передачи между наборами лучей не требуется, например, когда не запланирован перенос передачи между лучами, или когда запланирован перенос передачи луча на обслуживающий набор лучей, система передатчика переходит от блока 830 принятия решения к блоку 832 и продолжает поддерживать текущее распределение ресурсов. Таким образом, поскольку перенос передачи между наборами лучей не планируется, система передатчика не должна изменять ассоциированные ресурсы. Система передатчика может обновить весовые коэффициенты из кодовой книги, если желателен перенос передачи между лучами в пределах того же самого набора лучей. Система передатчика возвращается на этап 820 для продолжения контроля коммуникаций от системы приемника.
Если система передатчика на этапе 830 принятия решения определяет, что желателен перенос передачи между наборами лучей, система передатчика переходит на этап 840. На этапе 840 система передатчика инициирует перенос передачи между наборами лучей. Система передатчика может сообщить системе приемника временные характеристики переноса передачи между наборами лучей и ресурсы, ассоциированные с обновленным набором лучей. Система передатчика может сообщать информацию системе приемника с использованием служебного канала на текущем ресурсе и распределении набора лучей.
Система передатчика переходит на этап 842 и обновляет весовые коэффициенты формирования диаграммы направленности посредством выбора соответствующей записи кодовой книги. Применение обновленных весовых коэффициентов формирования диаграммы направленности к сигналу приводит к тому, что для сигнала формируется диаграмма направленности посредством множества передающих антенн.
Система передатчика переходит на этап 844 и пересматривает ресурсы, используемые в линии связи, в соответствии с ресурсами, ассоциированными с набором лучей. На границе переноса передачи, например границе кадра, система передатчика управляет переносом передачи коммуникаций с системой приемника к новому лучу в новом наборе лучей. Система передатчика обновляет набор лучей и ассоциированные ресурсы, соответствующие конкретной линии связи. Система передатчика может обновить, например, частоту, временной интервал, код или какой-либо другой ресурс, ассоциированный с набором лучей. Система передатчика возвращается на этап 820 для контроля коммуникаций от системы приемника.
Фиг.8C является блок-схемой варианта воплощения способа 804 многократного использования ресурсов. Способ 804 может быть реализован, например, системой приемника, показанной на фиг.7, и может быть осуществлен в абонентской системе системы беспроводной связи, показанной на фиг.1.
Способ 804 начинается на этапе 850, на котором система приемника принимает сигналы на множестве ресурсов. Множество ресурсов соответствуют ресурсам, ассоциированным с каждым из различных наборов лучей, поддерживаемых системой передатчика. Система приемника может принимать сигналы с помощью различных ресурсов одновременно, последовательно или в соответствии с предопределенным расписанием или алгоритмом.
Система приемника переходит на этап 852 и определяет показатель качества для каждого из принятых сигналов на основе ресурсов наборов лучей. Например, система приемника может определить показатель качества на основе конкретных принятых сигналов с использованием ресурсов для набора лучей и может не ассоциировать показатель качества с каким-либо конкретным лучом из набора лучей. В качестве альтернативы система приемника может иметь возможность различать луч и соответствующий набор лучей для принятых сигналов и может быть конфигурирована для формирования показателя качества для множества лучей и наборов лучей. Например, система приемника может принимать множество пилот-сигналов и может быть в состоянии определять конкретный луч из набора лучей на основе принятых пилот-сигналов. В таком варианте воплощения система приемника может формировать показатель качества для множества лучей и пар наборов лучей. Показатель качества может являться практически любой информацией, с которой система передатчика может сопоставить производительность линии связи. Например, показатель качества может являться отношением сигнал/шум в пределах луча из набора лучей, мощностью принятого сигнала, оценкой канала или какой-либо другой информацией.
Система приемника переходит на этап 854 и передает один или более показателей качества системе передатчика, которая может включать в себя базовую станцию, обслуживающую зону охвата, в которой находится система приемника. Альтернативно или в дополнение система приемника может сообщить системе передатчика желательный луч и набор лучей.
Система приемника переходит на этап 860 принятия решения и определяет, был ли инициирован перенос передачи между лучами и наборами лучей. Перенос передачи между лучами и наборами лучей может быть инициирован в результате последней передачи показателей качества или может быть основан на одной или более прошедших коммуникаций. Система передатчика может передать системе приемника сообщение, команду или инструкцию, инициирующую перенос передачи между лучами и наборами лучей, и время, границу или событие, ассоциированное с переносом передачи.
Если система приемника определяет, что перенос передачи между наборами лучей не планируется, система приемника переходит от этапа 860 принятия решения обратно на этап 850 и продолжает контролировать принимаемые сигналы. В некоторых вариантах воплощения приемник не обязательно должен знать о конкретном луче, в котором он работает. Ему лишь необходимо работать с ресурсами, ассоциированными с активным набором лучей. Таким образом, система приемника не обязательно должна изменять какую-либо обработку сигналов, когда не происходит перенос передачи между наборами лучей.
Если система приемника на этапе 860 принятия решения определяет, что запланирован перенос передачи между наборами лучей, система приемника переходит на этап 870. На этапе 870 система приемника определяет синхронизацию и ресурсы, ассоциированные с переносом передачи между наборами лучей. Система приемника может, например, принять информацию временных характеристик переноса передачи и набор лучей. Система приемника может принять сообщение, управляющее ресурсами, ассоциированными с набором лучей, или может включать в себя таблицу поиска в памяти, которая ассоциирует ресурсы с наборами лучей. Система приемника может синхронизировать обновление ресурса с временными характеристиками переноса передачи.
Приемник переходит на этап 880. На этапе 880 система приемника управляет соответствующей частью системы приемника для перехода на ресурс, ассоциированный с обновленным набором лучей в случае переноса передачи. Например, в случае когда отдельный ресурс, ассоциированный с наборами лучей, включает в себя распределение времени, система приемника может выполнить повторную синхронизацию с соответствующим временным интервалом. Аналогично, в случае, когда отдельный ресурс, ассоциированный с наборами лучей, является частотой, система приемника может обновить частоту гетеродина, которая используется для преобразования частоты принятого сигнала из обновленной частоты в основную полосу частот. Затем система приемника возвращается на этап 850, чтобы принять и обработать сигналы с новым набором лучей и распределением ресурсов.
Фиг.9 является упрощенной функциональной блок-схемой варианта воплощения системы 1100 передатчика, поддерживающей многократное использование ресурса в лучах SDMA. Система 1100 передатчика включает в себя средство 1110 для передачи сигнала, которое включает в себя средство для формирования сигнала передачи.
Средство 1130 для приема может быть выполнено с возможностью принимать через приемную антенну 1132 один или более сигналов от источника сигналов, такого как терминал пользователя, и может определить информацию о терминале на основе принятых сигналов. Информация о терминале может включать в себя, например, местоположение терминала в зоне охвата или может включать в себя угловое положение терминала в зоне охвата.
Система 1100 передатчика также включает в себя средство 1150 для хронирования и синхронизации, соединенное со средством для передачи и выполненное с возможностью выдавать один или более синхронизирующих сигналов для синхронизации операций в средстве для передачи сигнала. Средство 1150 для хронирования и синхронизации может работать совместно со средством 1130 для приема для определения информации о терминале.
Средство 1160 для управления распределением ресурсов включает в себя средство 1162 для формирования диаграммы направленности, которое может включать в себя средство для хранения по меньшей мере одной кодовой книги формирования диаграммы направленности, определяющей множество векторов формирования диаграммы направленности в каждом из множества наборов лучей. Средство 1160 для управления распределением ресурсов включает в себя средство для управления набором лучей, которое включает в себя средство для определения первого луча из первого набора лучей для поддержки линии связи, причем каждый луч из первого набора лучей ассоциирован с первым ресурсом. Первый набор лучей может являться частью множества наборов лучей, причем каждый луч в первом наборе лучей ассоциирован с подмножеством ресурсов из множества ресурсов.
Средство 1160 для управления распределением ресурсов также может включать в себя средство для определения первого луча из второго набора лучей для поддержки линии связи, причем каждый луч из второго набора лучей ассоциирован со вторым ресурсом, который отличается от первого ресурса, когда принятый сигнал указывает, что должен произойти перенос передачи между наборами лучей.
1
N
Средство 1120 для формирования диаграммы направленности сигналов может быть выполнено с возможностью формирования множества копий сигнала передачи от средства для передачи и может включать в себя средство для применения отдельных весов формирования диаграммы направленности из вектора формирования диаграммы направленности, ассоциированного с лучом, к каждой из множества копий сигнала передачи для формирования взвешенных сигналов. Средство 1120 для формирования диаграммы направленности сигналов передает взвешенные сигналы к множеству антенн 1140-1140 для передачи к устройству адресата в пределах зоны охвата.
Средство 1130 для приема информации может принимать информацию от приемной антенны 1132 и может определить событие перехода между наборами лучей на основе информации. Средство 1130 для приема информации может инициировать перенос передачи между наборами лучей в ответ на информацию. Например, средство 1130 для приема информации может управлять средством 1160 для управления распределением ресурсов для управления средством 1110 для передачи и средством 1120 для формирования диаграммы направленности для формирования диаграммы направленности или иного управления диаграммой направленности для сигналов передачи к лучу из второго набора лучей с использованием второго ресурса вместо использования первого набора лучей и ассоциированного первого ресурса.
Фиг.10 является упрощенной функциональной блок-схемой варианта воплощения системы 1200 приемника, поддерживающей многократное использование ресурса в лучах SDMA. Система 1200 приемника включает в себя средство 1210 для приема сигналов через множество в значительной степени ортогональных ресурсов, причем сигналы передаются по меньшей мере через часть из множества в значительной степени ортогональных ресурсов. Средство 1210 для приема сигналов может включать в себя средство для приема сигнала со сформированной диаграммой направленности с использованием по меньшей мере одного из множества ортогональных ресурсов на основе информации, принятой из источника сигнала, такого как система передатчика или базовая станция.
Средство 1210 для приема сигналов может управляться для поддержки каждого из множества в значительной степени ортогональных ресурсов на основе одного или более управляющих сигналов от средства 1240 для управления набором лучей / ресурсами. Средство 1240 для управления набором лучей / ресурсами может включать в себя поисковую таблицу или регистры, перечисляющие каждый из множества в значительной степени ортогональных ресурсов и соответствующие управляющие сигналы, необходимые для управления системой 1200 приемника для поддержки коммуникаций, использующих ресурс.
Средство 1230 для хронирования и синхронизации может быть конфигурировано для поддержки синхронизации или временной опоры, используемой средством 1210 для приема сигналов при обработке принятых сигналов. Средство 1220 для обработки конфигурировано для дополнительной обработки сигналов от средства 1210 для приема сигналов. Средство 1220 для обработки может включать в себя средство 1224 для измерения или иного определения по меньшей мере показателя качества, которое определяет показатель качества сигнала для каждого из в значительной степени ортогональных ресурсов. Средство 1220 для обработки также может включать в себя средство 1222 для обработки пилот-сигналов, которое конфигурировано для обработки принятых пилот-сигналов для помощи при формировании показателей качества сигнала.
Система 1200 приемника включает в себя средство 1250 для передачи информации, конфигурированное для приема показателей качества сигнала и формирования информации, которая передается на базовую станцию. Информация может являться фактическими показателями качества сигнала или может быть основана на показателях качества. Например, средство 1250 для передачи информации может быть конфигурировано для передачи индикации выбора набора лучей, а не значения показателя качества.
Здесь были описаны способы и устройство для поддержки многократного использования ресурсов в системе SDMA. Система может поддерживать множество наборов лучей, причем каждый набор лучей имеет множество лучей, поддерживающих предопределенную зону охвата. Каждый набор лучей может являться в значительной степени дополняющим для отдельного набора лучей, так что главные оси луча для первого набора лучей лежат приблизительно посередине между главными осями луча ближайших смежных лучей. Ближайшие смежные лучи обычно являются лучами из отдельных наборов лучей, но не должны обязательно являться лучами из того же самого набора лучей.
Каждый набор лучей ассоциирован с конкретным ресурсом, и ресурсы, ассоциированные с наборами лучей, могут являться ортогональными или в значительной степени ортогональными. Количество отдельных наборов лучей и соответствующее количество в значительной степени ортогональных ресурсов определяют набор многократного использования или показатель многократного использования.
Взаимодополняющее расположение лучей в отдельных наборах лучей уменьшает количество взаимных помех, испытываемых в каждом луче, при обеспечении в значительной степени однородной поддержки по всей зоне охвата.
В настоящем документе термин "связанный" или "соединенный" используется для обозначения косвенной связи, а также непосредственной связи или соединения. Если связаны два или более блоков, модулей или устройств, может иметься один или более промежуточных блоков между двумя связанными блоками.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные совместно с раскрытыми здесь вариантами воплощения, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, процессора цифровых сигналов (SDP), процессора компьютера с сокращенным набором команд (RISC), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой вентильной матрицы (FPGA) или другого программируемого логического устройства, схемы на дискретных компонентах или транзисторной логической схемы, отдельных компонентов аппаратных средств или любой их комбинации, выполненной с возможностью выполнять описанные здесь функции. Процессором общего назначения может являться микропроцессор, но альтернативно процессором может являться любой процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован как комбинация вычислительных устройств, например, комбинация процессора цифровых сигналов (DSP) и микропроцессора, множество микропроцессоров, один или более микропроцессоров вместе с ядром процессора цифровых сигналов (DSP) или любая другая такая конфигурация.
Для микропрограммной или программной реализации описанные здесь методы могут быть реализованы как команды (например, процедуры, функции и т.д.), которые выполняют описанные здесь функции. Микропрограммные и/или программные коды могут быть сохранены в памяти и исполнены процессором или процессорами. При программной реализации функции могут быть сохранены в виде одной или более команд или кода на машиночитаемом носителе или переданы на него. Машиночитаемые носители включают в себя компьютерные носители данных и коммуникационную среду, включающую в себя любую среду, которая способствует передаче компьютерной программы из одного места в другое. Носители данных могут представлять собой любые доступные носители, к которым может получить доступ компьютер. В качестве примера, но без ограничения, такие машиночитаемые носители могут содержать оперативное запоминающее устройство (ОЗУ; RAM), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ; ROM), электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ; EEPROM), компакт-диск, предназначенный только для чтения (CD-ROM), или другой накопитель на оптическом диске, накопитель на магнитном диске или другие магнитные запоминающие устройства или любой другой носитель, который может использоваться для переноса или хранения желаемого программного кода в виде команд или структур данных и к которому может получить доступ компьютер. Кроме того, любое соединение правильно называть машиночитаемым носителем. Например, если программное обеспечение передается с веб-сайта, сервера или другого удаленного источника с использованием коаксиального кабеля, волоконно-оптического кабеля, витой пары, цифровой абонентской линии (DSL) или беспроводных технологий, таких как инфракрасные волны, радиоволны и микроволны, то коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель, витая пара, линия DSL или беспроводные технологии, такие как инфракрасные волны, радиоволны и микроволны, входят в определение передающей среды. В настоящем документе "диск" включает в себя компакт-диск (CD), лазерный диск, оптический диск, цифровой универсальный диск (DVD), гибкий диск и диск blu-ray, причем диски обычно воспроизводят данные магнитным способом или оптическим способом с помощью лазера. Комбинации упомянутого выше также должны входить в объем машиночитаемых носителей.
Этапы способа, процесса или алгоритма, описанного совместно с раскрытыми здесь вариантами воплощения, могут быть воплощены непосредственно в аппаратном оборудовании, в программном модуле, исполняемом процессором или в их комбинации. Различные этапы или действия в способе или процессе могут быть выполнены в показанном порядке или могут быть выполнены в другом порядке. Кроме того, один или более этапов процесса или способа могут быть опущены, или один или более этапов процесса или способа могут быть добавлены к способам и процессам. Дополнительный этап, блок или действие могут быть добавлены в начале, конце или в промежутке между существующими элементами способов и процессов.
Приведенное выше описание раскрытых вариантов воплощения предоставлено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники выполнить или использовать раскрытие. Различные модификации этих вариантов воплощения будут легко понятны для специалистов в данной области техники, и определенные здесь общие принципы могут быть применены к другим вариантам воплощения без отступления от сущности или объема раскрытия. Таким образом, раскрытие не подразумевается ограниченным описанными здесь вариантами воплощения, а должно соответствовать самому широкому объему, совместимому с раскрытыми здесь принципами и новыми признаками.