ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СИГНАЛА ДЛЯ OFDMA-СИСТЕМ
SIGNAL QUALITY ESTIMATION FOR OFDMA SYSTEMS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящая заявка относится в целом к системам связи. В частности, настоящая заявка относится к способам и устройству для измерения качества сигнала в системах связи.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Устройства беспроводной связи стали малыми по размерам и более мощными, чтобы удовлетворять потребительские нужды и чтобы улучшать портативность и удобство. Потребители стали более зависимыми от устройств беспроводной связи, таких как сотовые телефоны, персональные цифровые помощники (PDA), портативные компьютеры и т.п. Потребители стали ожидать надежную службу, расширенные зоны обслуживания и увеличенные функциональные возможности. Устройства беспроводной связи могут представлять собой мобильные станции, станции, терминалы доступа, абонентские терминалы, терминалы, абонентские модули, абонентское оборудование и т.д.
Система беспроводной связи может одновременно поддерживать связь для многочисленных устройств беспроводной связи. Устройство беспроводной связи может взаимодействовать с одной или более базовыми станциями (которые могут альтернативно упоминаться как точки доступа, узлы В и т.д.) через передачи по восходящий и нисходящей линиям связи. Восходящая линия связи (или обратная линия связи) относится к каналу связи от устройств беспроводной связи к базовым станциям, а нисходящая линия связи (или прямая линия связи) относится к линии связи от базовых станций к устройствам беспроводной связи.
Системы беспроводной связи могут быть системами множественного доступа, которые могут поддерживать связь со многими пользователями посредством совместного использования доступных ресурсов системы (например, ширина пропускания канала и мощность передачи). Примеры таких систем множественного доступа включают в себя системы множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), системы множественного доступа с временным разделением (TDMA), системы множественного доступа с частотным разделением (FDMA) и системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA).
Некоторые стандарты для беспроводной связи требуют некоторого типа измерения качества сигнала, которое необходимо выполнить в мобильной станции и передать обратно в базовую станцию. К сожалению, точно оценить качество сигнала сложно, так как на принятый сигнал влияют условия канала и он смешивается с помехами и шумом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 иллюстрирует пример системы беспроводной связи;
фиг.2 иллюстрирует примеры различных компонентов, которые могут использоваться в беспроводном устройстве, используя способ OFDM либо OFDMA.
фиг.3 иллюстрирует пример передатчика и пример приемника, который может использоваться в системе беспроводной связи, которая использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM) и множественный доступ с ортогональным частотным разделением (OFDMA);
фиг.4 иллюстрирует пример структуры кадра OFDM/OFDMA;
фиг.5 иллюстрирует пример заголовка OFDMA в частотной области;
фиг.6 иллюстрирует примерные операции для оценки качества сигнала согласно определенным вариантам осуществления;
фиг.7 иллюстрирует компоненты для осуществления операций, показанных на фиг.6;
фиг.8 иллюстрирует логику для примерного блока измерения мощности для положения нуля в заголовке;
фиг.9 иллюстрирует логику для примерного блока измерения мощности;
фиг.10 иллюстрирует логику для примерного блока измерения мощности с положением контрольного сигнала;
фиг.11 иллюстрирует логику для примерной конфигурации блоков измерения мощности с логикой дифференциального сигнала;
фиг.12 иллюстрирует логику для другого примера блока измерения мощности для положения контрольного сигнала.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Определенные варианты осуществления предусматривают способ, приемник, устройство и мобильное устройство для осуществления вычислений качества сигнала.
Способ в целом включает в себя этапы, на которых преобразуют в частотную область необработанные сигналы заголовка, принятые от станции, извлекают сигналы первой контрольной поднесущей, соответствующие первому сегменту заголовка, из преобразованных сигналов заголовка, осуществляют дифференциальные операции N-го порядка над сигналами первой контрольной поднесущей для формирования дифференциальных контрольных сигналов, при этом N является целым числом, большим чем 1, осуществляют отдельные измерения мощности сигналов первой контрольной поднесущей и дифференциальных контрольных сигналов, вычисляют один или более параметров качества сигнала, используя отдельные измерения мощности для сигналов первой контрольной поднесущей и дифференциальных контрольных сигналов, и передают параметры качества сигнала в станцию.
Приемник в целом включает в себя логику преобразования для преобразования в частотную область необработанных сигналов заголовка, принятых от станции, и извлечение сигналов первой контрольной поднесущей, соответствующих первому сегменту заголовка, из преобразованных сигналов заголовка, дифференциальную логику для осуществления дифференциальных операций N-го порядка над сигналами первой контрольной поднесущей для формирования дифференциальных контрольных сигналов, при этом N является целым значением, большим чем 1, логику измерения для принятия отдельных измерений мощности для сигналов первой контрольной поднесущей и дифференциальных контрольных сигналов и логику качества сигнала для вычисления одного или более параметров качества сигнала, используя отдельные измерения мощности для сигналов первой контрольной поднесущей и дифференциальных контрольных сигналов.
Устройство в целом включает в себя средство для преобразования в частотную область необработанных сигналов заголовка, принятых от станции, средство для извлечения сигналов первой контрольной поднесущей, соответствующих первому сегменту заголовка, из преобразованных сигналов заголовка, средство для осуществления дифференциальных операций N-го порядка над сигналами первой контрольной поднесущей для формирования дифференциальных контрольных сигналов, при этом N является целым значением, большим чем 1, средство для принятия отдельных измерений мощности сигналов первой контрольной поднесущей и дифференциальных контрольных сигналов, средство для вычисления одного или более параметров качества сигнала, используя отдельные измерения мощности для сигналов первой контрольной поднесущей и дифференциальных контрольных сигналов, и средство для передачи параметров качества сигнала в станцию.
Мобильное устройство в целом включает в себя приемник для преобразования в частотную область необработанных сигналов заголовка, принятых от станции, и извлечение сигналов первой контрольной поднесущей, соответствующих первому сегменту заголовка, из преобразованных сигналов заголовка, логику измерения для осуществления дифференциальных операций N-го порядка над сигналами первой контрольной поднесущей для формирования дифференциальных контрольных сигналов, при этом N является целым значением, большим чем 1, принимая отдельные измерения мощности сигналов первой контрольной поднесущей и дифференциальных контрольных сигналов, и вычисление одного или более параметров качества сигнала, используя отдельные измерения мощности для сигналов первой контрольной поднесущей и дифференциальных контрольных сигналов, и передатчик для передачи параметров качества сигнала в станцию.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способы и устройство согласно настоящему изобретению могут использоваться в широкополосной системе беспроводной связи. Термин "беспроводная широкополосная передача" относится к технологии, которая предоставляет беспроводной, речевой доступ, доступ к Интернету и/или доступ к сети данных в указанной области.
WiMAX (Международная совместимость для микроволнового доступа) является беспроводной широкополосной технологией на основе стандартов, которая предусматривает широкополосные соединения с высокой производительностью на большие расстояния. В настоящее время существует два основных варианта применения WiMAX: фиксированный WiMAX и мобильный WiMAX. Применением фиксированного WiMAX является соединение "из точки к множеству точек", обеспечивающее широкополосный доступ для домов и бизнеса. Мобильный WiMAX обеспечивает полную мобильность сотовых сетей при широкополосных скоростях.
Мобильный WiMAX основан на технологии OFDM (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением) и OFDMA (множественный доступ с ортогональным частотным разделением). OFDM является методом цифровой модуляции с множеством несущих, который недавно нашел широкое применение в многочисленных высокоскоростных системах связи. При OFDM передающий битовый поток разделяется на многочисленные подпотоки с более низкой скоростью. Каждый подпоток отсылается по одному из множества параллельных подканалов. OFDMA является методом множественного доступа, в котором пользователям назначаются различные поднесущие в различных временных интервалах. OFDMA является гибким методом множественного доступа, который может предоставлять многочисленным пользователям широкое разнообразие приложений, скоростей передачи данных и требований к качеству обслуживания.
Быстрый рост беспроводного интернета и беспроводной связи привел к возрастающему спросу на высокую скорость передачи данных в области служб беспроводной связи. OFDM/OFDMA-системы в настоящее время рассматриваются как одна из наиболее обещающих областей исследований и как ключевая технология для беспроводной связи следующего поколения. Это обусловлено тем обстоятельством, что схемы OFDM/OFDMA модуляции могут обеспечивать многие преимущества, такие как эффективность модуляции, эффективность использования спектра, гибкость и устойчивость по отношению к сильной многолучевости с относительно простым эквалайзером по некоторым схемам модуляции с единственной несущей.
IEEE 802.16x является организацией по разработке стандарта для определения радиоинтерфейса для стационарных и мобильных систем широкополосного беспроводного доступа (BWA). IEEE 802.16х принял стандарт '16d в мае 2004 г. для стационарных систем BWA и опубликовал стандарт '16е в октябре 2005 г. для мобильных систем BWA. Эти два стандарта определили четыре физических уровня (PHY) и один MAC-уровень (протокол управления доступом к среде передачи). OFDM и OFDMA физического уровня из четырех физических уровней являются наиболее популярными в областях стационарного и, соответственно, мобильного BWA.
Фиг.1 иллюстрирует пример системы 100 беспроводной связи. Система 100 беспроводной связи может быть широкополосной системой 100 беспроводной связи. Система 100 беспроводной связи обеспечивает связь для множества сот 102, каждая из которых обслуживается базовой станцией 104. Базовая станция 104 может быть стационарной станцией, которая взаимодействует с абонентскими терминалами 106. Базовая станция 104 может альтернативно упоминаться как точка доступа, узел В либо определяться какой-либо другой терминологией.
Фиг.1 демонстрирует различные абонентские терминалы 106, распределенные по всей системе 100. Абонентские терминалы 106 могут быть стационарными либо мобильными. Абонентские терминалы 106 могут альтернативно упоминаться как удаленные станции, терминалы доступа, терминалы, абонентские модули, мобильные станции, станции, абонентское оборудование и т.д. Абонентские терминалы 106 могут быть беспроводными устройствами, например сотовыми телефонами, персональными цифровыми помощниками (PDA), карманными устройствами, беспроводными модемами, портативными компьютерами, персональными компьютерами и т.д.
Множество алгоритмов и способов может использоваться для передач в системе 100 беспроводной связи между базовыми станциями 104 и абонентскими терминалами 106. Например, сигналы могут отсылаться и приниматься между базовыми станциями 104 и абонентскими терминалами 106 согласно методам OFDM/OFDMA. Если это имеет место, система 100 беспроводной связи может упоминаться как система 100 OFDM/OFDMA.
Линия связи, которая облегчает передачу от базовой станции 104 в абонентский терминал 106, может упоминаться как нисходящая линия 108 связи, и линия связи, которая облегчает передачу от абонентского терминала 106 в базовую станцию 104, может упоминаться как восходящая линия 110 связи. Альтернативно, нисходящая линия 108 связи может упоминаться как прямая линия связи или прямой канал, и восходящая линия 110 связи может упоминаться как обратная линия связи или обратный канал.
Сота 102 может разделяться на многочисленные секторы 112. Сектор 112 является физической зоной обслуживания в пределах соты 102. Базовые станции 104 в пределах системы 100 OFDM/OFDMA могут использовать антенны, которые фокусируют поток мощности в пределах конкретного сектора 112 соты 102. Подобные антенны могут упоминаться как направленные антенны.
Фиг.2 иллюстрирует различные компоненты, которые могут использоваться в беспроводном устройстве 202. Беспроводное устройство 202 является примером устройства, которое может быть выполнено с возможностью осуществления различных способов, описанных в данном документе. Беспроводное устройство 202 может быть базовой станцией 104 или абонентским терминалом 106.
Беспроводное устройство 202 может включать в себя процессор 204, который управляет функционированием беспроводного устройства 202. Процессор 204 может также упоминаться как центральный вычислительный блок (CPU). Память 206, которая может включать в себя постоянную память (ROM) и оперативную память (RAM), предоставляет команды и данные для процессора 204. Часть памяти 206 может также включать в себя энергонезависимую оперативную память (NVRAM). Процессор 204 типично осуществляет логические и арифметические операции на основе программных команд, сохраняемых в памяти 206. Команды в памяти 206 могут быть исполняемыми для осуществления способов, описанных в данном документе.
Беспроводное устройство 202 может также содержать корпус 208, который может включать в себя передатчик 210 и приемник 212, чтобы разрешить передачу и прием данных между беспроводным устройством 202 и удаленным пунктом. Передатчик 210 и приемник 212 могут комбинироваться в приемопередатчик 214. Антенна 216 может прикрепляться к корпусу 208 и электрически соединяться с приемопередатчиком 214. Беспроводное устройство 202 может также включать в себя (не показано) многочисленные передатчики, многочисленные приемники, многочисленные приемопередатчики и/или многочисленные антенны.
Беспроводное устройство 202 может также включать в себя детектор 218 сигналов, который может использоваться для обнаружения и количественного определения уровня сигналов, принимаемых приемопередатчиком 214. Детектор 218 сигналов может обнаруживать подобные сигналы как суммарную мощность, мощность контрольного сигнала, приходящуюся на элементы псевдошумового (PN) сигнала, спектральную плотность мощности и другие сигналы. Беспроводное устройство 202 может также включать в себя цифровой сигнальный процессор (DSP) 220 для использования в сигналах обработки.
Различные компоненты беспроводного устройства 202 могут соединяться вместе с помощью системы 222 шины, которая может включать в себя шину питания, шину управляющего сигнала и шину сигнала состояния в дополнение к шине данных. Однако для ясности различные шины проиллюстрированы как система 222 шины.
Фиг.3 иллюстрирует пример передатчика 302, который может использоваться в системе 100 беспроводной связи, которая использует OFDM/OFDMA. Передатчик 302 может быть реализован в базовой станции 104 для передачи данных 306 в абонентский терминал 106 по нисходящей линии 108 связи. Передатчик 302 может быть также реализован в абонентском терминале 106 для передачи данных 306 в базовую станцию 104 по восходящей линии 110 связи.
Данные 306, которые необходимо передать, показаны предоставляемыми как ввод в последовательно-параллельный (S/P) преобразователь 308. S/P преобразователь 308 разделяет данные передачи на N параллельных потоков 310 данных.
N параллельных потоков 310 данных могут затем предоставляться как ввод в преобразователь 312. Преобразователь 312 преобразует N параллельных потоков 310 данных по N точкам констелляции. Преобразование может быть сделано, используя некоторую констелляцию модуляции, например двоичная фазовая манипуляция (BPSK), квадратурная фазовая манипуляция (QSPK), 8-фазовая манипуляция (8PSK), квадратурная амплитудная модуляция (QAM) и т.д. Таким образом, преобразователь 312 выводит N параллельных потоков 316 символов, причем каждый поток 316 символов соответствует одной из N ортогональных поднесущих обратного быстрого преобразования 320 Фурье (IFFT). Эти N параллельных потоков 316 символов представлены в частотной области и могут быть преобразованы в N параллельных потоков 318 выборок временной области с помощью IFTT-компонента 320.
S
cp
Теперь будет предоставлен краткий комментарий о терминологии. N параллельных модуляций в частотной области эквивалентны N символам модуляции в частотной области, которые эквивалентны N-преобразованию плюс N-точечное IFTT в частотной области, что эквивалентно одному (полезному) OFDM-символу во временной области, который эквивалентен N выборкам во временной области. Один OFDM-символ во временной области N эквивалентен N (число защитных выборок на каждый OFDM-символ)+N (число полезных выборок на каждый OFDM-символ).
N параллельных потоков 318 выборок временной области могут конвертироваться в поток 322 символов OFDM/OFDMA с помощью параллельно-последовательного (P/S) преобразователя 324. Компонент 326 вставки защитного интервала может вставлять защитный интервал между последовательными символами OFDM/OFDMA в потоке 322 символов OFDM/OFDMA. Вывод компонента 326 вставки защитного интервала может затем преобразовываться с повышением по частоте в желательный диапазон частот передачи с помощью радиочастотного (RF) выходного каскада 328. Антенна 330 может затем передать результирующий сигнал 332.
Фиг.3 также иллюстрирует пример приемника 304, который может использоваться в системе 100 беспроводной связи, которая использует OFDM/OFDMA. Приемник 304 может быть реализован в абонентском терминале 106 для приема данных 206 от базовой станции 104 по нисходящей линии 108 связи. Приемник 304 может также быть реализован в базовой станции 104 для приема данных 306 от абонентского терминала 106 по восходящей линии 110 связи.
Переданный сигнал 332 показан распространяющимся по беспроводному каналу 334, однако проводные каналы могут также использоваться для определенных вариантов осуществления. Когда сигнал 332' принимается антенной 330', принимаемый сигнал 332' может преобразовываться с понижением частоты в сигнал немодулированной передачи с помощью RF входного каскада 328'. Компонент 326' удаления защитного интервала может затем удалять защитный интервал, который был вставлен между символами OFDM/OFDMA с помощью компонента 326 вставки защитного интервала.
Вывод компонента 326' удаления защитной вставки может предоставляться в S/P-преобразователь 324'. S/P-преобразователь 324' может разделять поток 322' символов OFDM/OFDMA в N параллельных потоков 318' символов временной области, каждый из которых соответствует одной из N ортогональных поднесущих. Компонент 320' быстрого преобразования Фурье (FFT) преобразует N параллельных потоков 318' символов временной области в частотную область и выводит N параллельных потоков символов 316' частотной области.
Обратный преобразователь 312' осуществляет инверсию операции преобразования символов, которая осуществлялась с помощью преобразователя 312, таким образом, выводя N параллельных потоков 310' данных. P/S-преобразователь 308' комбинирует N параллельных потоков 310' данных в единственный поток 306' данных. Идеально, этот поток 306' данных соответствует данным 306, которые были предоставлены как ввод в передатчик 302.
Определенные варианты осуществления настоящего изобретения используют необработанные сигналы для оценки качества канала в противоположность использованию скорректированных сигналов либо после оценки канала. Например, качество сигнала может оцениваться с помощью вычисления мощности контрольных поднесущих и нулевых поднесущих необработанных сигналов. Для уменьшения влияния канала определенные варианты осуществления используют схемы дифференциации первого и/или второго порядка.
Методы, представленные в данном документе, могут использоваться для вычисления множества измерений качества сигнала, например CINR, CNR и CIR. Настоящее изобретение также предусматривает способы оценки, которые зависят от областей перестановки, например область заголовка, PUSC-область и главные группы PUSC-области.
Как сформулировано выше, беспроводное устройство может взаимодействовать с базовой станцией, которая использует схему OFDM/OFDMA цифровой модуляции. Фиг.4 иллюстрирует примерную структуру кадра для OFDMA-систем, а также иллюстрации, представляющие символы заголовка и символы данных.
Кадр 400 OFDM состоит из одного или более заголовков и нескольких символов данных. Символ заголовка содержит равноотстоящие контрольные поднесущие, как проиллюстрировано элементом 410. В определенных вариантах осуществления символ заголовка может состоять из контрольных поднесущих, используемых для каждой поднесущей, как проиллюстрировано элементом 420. Символ данных состоит из контрольных поднесущих данных, окруженных одной или более поднесущими данных, как проиллюстрировано элементом 430.
В OFDMA-системе, совместимой с IEEE 802.16e, может использоваться три типа наборов несущих заголовка (PCS). PCS определены путем распределения поднесущих, при этом наборы несущих являются взаимно исключающими. Наборы несущих заголовка определены с использованием следующего уравнения:
cset
PA=s+3z (1).
cset
В уравнении 1 PAопределяет набор всех поднесущих, распределенных для конкретного заголовка, где 's' является индексом, идентифицирующим конкретный PCS, и 'z' является переменным индексом, находящимся в интервале от 0 до M-1, при этом M является длиной PN-кода. Например, если FFT-элемент преобразует 1024 параллельных потоков символов временной области в частотную область и выводит 1024 параллельных потоков символов частотной области, длина (M) соответствующего PN-кода будет 284.
Три типа PCS соответствуют 's' значениям в интервале от 0 до 2, где каждый PCS совпадает с сегментом сектора. Конкретно, сегмент 0 (S0) использует PCS 0, сегмент 1 (S1) использует PCS 1, и сегмент 2 (S2) использует PCS 2. В случае S0, DC-несущая вообще не модулируется, и соответствующий PN будет отброшен; следовательно, DC-несущая может быть обнулена. Каждый сегмент сектора использует заголовок, составленный из одного из трех доступных наборов несущих, как описано выше.
В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения поднесущие модулируются, используя усиленную BPSK-модуляцию (двоичная фазовая манипуляция) с конкретным псевдошумовым (PN) кодом.
Фиг.5 иллюстрирует пример заголовка OFDMA в частотной области. Согласно 802.16(e), символ заголовка сигнала при размере FFT, соответствующем 1024 потокам, инкапсулируется с помощью 86 нулевых поднесущих (обозначенных с помощью N), служащих в качестве защитного диапазона на любой стороне спектра, в то время как внутренние поднесущие разделены на три сегмента [S0, S1, S2], как описано выше. Дополнительно, распределение поднесущих по трем сегментам определяется уравнением 1. Однако если заголовок инкапсулирован с помощью 86 нулевых поднесущих, PCS, соответствующий S0=[SC87,SC90,SC93,...,SC936]; PCS, соответствующий S1=[SC88,SC91,SC94,...,SC937]; и PCS, соответствующий S2=[SC89,SC92,SC95,...,SC938], проиллюстрированы на фиг.5.
Согласно различным стандартам для беспроводной связи, таким как IEEE 802.16(e)-стандарт, измерение качества сигнала в мобильной станции требуется для передачи обратно в базовую станцию. Множество различных типов параметров качества сигнала может быть вычислено как измерение качества сигнала, включая CNR (отношение сигнал-шум), CIR (отношение мощности несущей к помехе) и CINR (отношение мощности несущей к помехе/шуму).
Фиг.6 иллюстрирует примерные операции 600 для осуществления измерений качества сигнала согласно определенным вариантам осуществления настоящего изобретения. Операции 600 начинаются в 602 приемом необработанного входного сигнала. В 604 необработанный сигнал преобразуется в частотную область, например, используя FFT. С использованием необработанных сигналов в частотной области измеряется мощность соответствующего набора контрольных и нулевых поднесущих на 606. С помощью измерений мощности контрольные и нулевые поднесущие, оценки качества сигнала, такие как CNR, CIR и CINR вычисляются в 608. Оценка качества сигнала передается в базовую станцию в 610.
Операции 600 по Фиг.6, описанные выше, могут быть осуществлены с помощью компонента(ов) и/или модулей различного аппаратного и/или программного обеспечения, соответствующих блокам 700 типа «средство+функция», проиллюстрированным на фиг.7. Другими словами, блоки с 602 по 610, проиллюстрированные на фиг.6, соответствуют блокам типа «средство+функция» с 702 по 710, проиллюстрированным на фиг.7.
Для определенных вариантов осуществления различные измерения мощности, описанные ниже, могут осуществляться с помощью компонентов аппаратного обеспечения (например, схемных реализаций логических блоков, описанных ниже), с результирующими измерениями мощности, сохраненными в регистрах, доступных для программного обеспечения. Алгоритмы программного обеспечения могут осуществлять доступ к измерениям мощности от этих регистров и вычислять различные параметры качества сигнала (для передачи обратно), которые используют уравнения, изложенные ниже. Для определенных вариантов реализации операции могут осуществляться на покадровой основе. Поэтому компоненты, например логика суммирования и регистры, используемые для сохранения результатов, могут быть сброшены перед выполнением операций, описанных здесь, на каждом новом кадре.
Измерения мощности могут осуществляться на необработанных сигналах как на нулевых поднесущих, так и на поднесущих. Измерения мощности нулевых поднесущих могут давать информацию о мощности шума, так как шум может быть способствующим фактором для мощности на этих поднесущих. Измерения мощности контрольных поднесущих, с другой стороны, могут давать информацию о мощности сигнала, помехи и шума. Как будет описано более подробно ниже, дифференциальные измерения N-го порядка (N=1 или более) могут осуществляться на выборках сигнала поднесущей в попытке изолировать вклады шума и помех.
Фиг.8 иллюстрирует примерную логику для измерения мощности нулевых поднесущих в заголовке. Как проиллюстрировано, необработанный сигнал r(n) сначала преобразуется в частотную область (например, с помощью FFT-логики 810). Сигналы нулевых поднесущих затем извлекаются из результирующих сигналов логикой 820. Например, логика 820 может извлекать определенные сигналы нулевой поднесущей из левых и правых сигналов защитного диапазона. В проиллюстрированном примере логика 820 извлекает 64 выборки, каждая из левого и правого защитных диапазонов. Блок 830 измерения мощности (PMB) может вычислять мощность по извлекаемым сигналам.
Фиг.9 иллюстрирует PMB 830 согласно определенному варианту осуществления настоящего изобретения. В общем, PMB 830 может брать N выборок, вычислять мощность для каждой выборки с помощи логики 920, суммировать мощность с помощи логики 940 и сохранять суммируемую мощность в регистре 960. В дополнение к измерению накопленной мощности, может также вычисляться измерение средней мощности (например, делением суммируемой мощности на N). Измерение средней мощности может осуществляться в аппаратном обеспечении и также сохраняться в регистре или выполняться в программном обеспечении, используя накопленную мощность, сохраненную в регистре.
Фиг.10 иллюстрирует примерную логику для измерения мощности положений поднесущих контрольного сигнала. Примерная логика может использоваться для измерения контрольных сигналов в сегменте "собственного сегмента", используемого интересующим заголовком. Может использоваться различная логика для измерения мощности для положений контрольного сигнала, соответствующих другим сегментам в заголовке. Измерения мощности контрольных сигналов в других сегментах могут давать полезную информацию, например, относительно шума и помех.
Как проиллюстрировано на фиг.10, необработанные сигналы r(n) сначала преобразуются в частотную область (например, с помощью FFT-логики 1010). Контрольные сигналы (пилот-сигналы) на поднесущих, соответствующих подходящему сегменту, затем извлекаются с помощью логики 1020. Например, для сегмента 0 и заголовка, проиллюстрированных на фиг.5, могут извлекаться контрольные сигналы на поднесущих SC87, SC90 и так далее. Извлекаемые контрольные сигналы могут умножаться на комплексно сопряженное значение нормализованного опорного контрольного сигнала на k-й поднесущей, PApilot(k), с помощью логики 1040 до вычислений мощности, давая выборки R(k). Это умножение может осуществляться без учета коэффициента усиления, который может приниматься во внимание во время последующих вычислений, описанных ниже.
Блок 1030 дифференциального измерения мощности (PMB) может использоваться для измерения мощности не только по исходной выборке R(k), но также по дифференциальным сигналам, формируемым дифференциальными операциями первого или второго (более высокого) порядка, осуществляемыми над выборками. Эти дифференциальные операции могут служить для исключения определенных сигнальных компонентов при сохранении других. В результате, дифференциальные операции могут способствовать более точной оценке шума, помех и сигнальных компонентов.
Фиг.11 иллюстрирует дифференциальный PMB 1030 согласно определенному варианту осуществления настоящего изобретения. Как проиллюстрировано, дифференциальный PMB 1030 в целом включает в себя верхние и нижние ветви, каждая имеет "единственный" PMB, такой как показанный на фиг.9. Хотя верхняя ветвь вычисляет мощность по исходному сигналу R(k), нижняя ветвь может вычислять мощность по дифференциальному сигналу, формируемому с помощью осуществления дифференциальных операций N-го порядка над исходным сигналом (с дифференциальной логикой 1112 и 1114). Накопленное измерение мощности для исходного сигнала (Pa) может сохраняться в первом регистре 1160 через логику 1140 накопления, а измерение мощности для дифференциального сигнала (Pd) может сохраняться в другом регистре 1160'.
Число (порядок) дифференциальных стадий может изменяться для определенных отличающихся вариантов осуществления, и конкретное число дифференциальных стадий может определяться, рассматривая множество факторов. Хотя множество стадий могут способствовать снижению помех, слишком много стадий могут увеличить сложность и, в некоторых случаях, могут действительно увеличить величину шума, включаемого в конечную оценку качества сигнала. Для некоторых вариантов осуществления количество дифференциальных операций, которые необходимо осуществить, может динамически управляться, например, через сигнал, программируемый программным обеспечением.
Например, сигнал, управляемый через программное обеспечение (Dcon), может использоваться для эффективного отключения дифференциальной логики 1114 (с одним из входов для дифференциальной логики, поддерживаемым на нуле). Дифференциальный порядок может также влиять на число накапливаемых сигналов мощности, например, с помощью логики 1140' суммирования, которая суммирует от 2 до N (выборки) измерений мощности для дифференциального порядка 1 и от 3 до N для дифференциального порядка 2.
Фиг.12 иллюстрирует примерную логику для измерения мощности положений поднесущих контрольного сигнала, соответствующих другим сегментам. Как проиллюстрировано, необработанные сигналы r(n) сначала преобразуются в частотную область (например, с помощью FFT-логики 1210). Контрольные сигналы на поднесущих, соответствующих другому сегменту, затем извлекаются с помощью логики 1220. Например, для сегмента 0 и заголовка, проиллюстрированных на фиг.5, могут извлекаться контрольные сигналы из другого сегмента (например, Segl в поднесущих SC88, SC92 и так далее).
Вычисления мощности могут затем осуществляться, например, используя блок (1230) измерения мощности, который может осуществлять операции как PMB, показанный на фиг.9. Для определенных вариантов осуществления, отдельные PMB могут использоваться для измерения мощности для контрольных сигналов каждого из "других сегментов". Однако для определенных других вариантов осуществления единственный PMB может использоваться для измерения мощности обоих контрольных сигналов.
Измерения мощности, описанные выше, могут использоваться для вычисления множества параметров качества сигнала для возвращения в базовую станцию. Различные измерения мощности могут использоваться для извлечения отдельных измерений мощности для сигнала, помех и шума. Для некоторых вычислений измерения суммированной мощности, предпринятые выше, могут использоваться, например, если то же число измерений мощности суммировалось. Однако если другое число измерений суммировалось, то могут использоваться измерения средней мощности. Для облегчения понимания последующее описание предполагает, что используются измерения средней мощности.
Мощность  шума может извлекаться из измерения мощности, предпринимаемого в нулевом положении:
(2)
Общая мощность  сигнала, помех и шума может извлекаться из измерений мощности, предпринимаемых в положении собственного контрольного сигнала, как описано уравнением 3 ниже:
(3)
Общая мощность помех и шума может извлекаться из измерений мощности, предпринимаемых в положении собственного контрольного сигнала, как описано уравнением 4 ниже, где F является множителем, определяемым дифференциальным порядком.
(4)
Значение F по умолчанию равно 2 для дифференциала первого порядка и 6 (мощность шума увеличивается на 6 во 2-м порядке). Значение F по умолчанию равно 2 для дифференциала первого порядка, так как мощность шума увеличивается на 2 из-за использования двух независимых выборок шума. Значение F по умолчанию равно 6 для дифференциала второго порядка из-за использования трех независимых выборок для расчета. Одна из трех выборок (т.е. среднее положение) может использоваться дважды, поэтому соответствующая мощность шума может возрастать на 6 (2+4) для дифференциала второго порядка.
Следовательно, принимая разницу уравнения 3 и уравнения 4, эффекты канала могут снижаться и может извлекаться мощность  сигнала.
(5)
Хотя эта мощность сигнала включает в себя коэффициент Bss усиления соответствующего сигнала в положении своего контрольного сигнала заголовка, это может приниматься в рассмотрение в расчетах качества сигнала ниже.
Мощность  помех может извлекаться, как описано с помощью уравнения 6 ниже, вычитая мощность шума (уравнение 2) из общей мощности помех и шума (уравнение 4).
(6)
SI
Хотя эта мощность помех включает в себя коэффициент B, который является коэффициентом усиления сигнала помех в положении своего контрольного сигнала заголовка, это может быть принято во внимание в расчетах качества сигнала ниже.
Из отдельных расчетов мощности для сигнала, помех и шума, определенных выше, может рассчитываться множество параметров качества сигнала. Например, нормализованное CNR (отношение сигнал-шум), исключая усиление сигнала, может быть описано с помощью уравнения 7 ниже.
(7)
Ненормализованное отношение мощности несущей к помехе (CIR) может быть вычислено, как показано в уравнении 8, где  исключает усиление сигнала, хотя  включает в себя усиление помех.
(8)
Нормализованное CIR может быть вычислено, как показано в уравнении 9. Следует заметить, что в нормализации CIR устраняется как усиление помех, так и усиление сигнала.
(9)
Ненормализованное CINR может вычисляться, как показано в уравнении 10, где  исключает усиление сигнала, хотя  включает в себя усиление помех.
(10)
Нормализованное CINR может быть вычислено, как показано в уравнении 11. Следует заметить, что в нормализации CINR устраняется как усиление помех, так и усиление сигнала.
(11)
Общая мощность помех и шума может извлекаться из измерений мощности, взятых из положений, отличающихся от положения контрольного сигнала, как описано в уравнениях 12 и 13.
(12)
(13)
Используя уравнения 5, 12 и 13, мощность помех может извлекаться, как описано в уравнениях 14 и 15 ниже.
(14)
(15)
oi1
oi2
Следует заметить, что мощности помех, описанные в уравнениях 14 и 15, включают в себя коэффициенты B и, соответственно, B, которые являются коэффициентами усиления сигнала помех в положениях, отличающихся от положения контрольного сигнала заголовка.
Ненормализованное CIR может вычисляться, как показано в уравнении 16, где  исключает усиление сигнала, в то время как , и  включают в себя усиление помех.
(16)
Нормализованное CIR, которое может вычисляться, как показано в уравнении 17, исключает усиление сигнала и усиление помех.
(17)
Ненормализованное CINR может вычисляться, как показано в уравнении 18, где  исключает усиление сигнала, в то время как , и  включают в себя усиление помех.
или (18)
Нормализованное CIR, которое может вычисляться, как показано ниже в уравнении 19, исключает усиление сигнала и усиление помех.
(19)
Как используется в материалах настоящей заявки, термин "определение" охватывает широкое множество действий. Например, "определение" может включать в себя расчет, вычисление, обработку, извлечение, изучение, поиск (например, поиск в таблице, базе данных либо другой структуре данных), выяснение и тому подобное. Кроме того, "определение" может включать в себя прием (например, прием информации), осуществление доступа (например, осуществление доступа к данным в памяти) и тому подобное. Также "определение" может включать в себя решение, выбор, выделение, создание и тому подобное.
Информация и сигналы могут быть представлены, используя любое из множества различных технологий и методов. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы и тому подобное, которые могут упоминаться по всему вышеприведенному описанию, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами или любой их комбинацией.
Различные пояснительные логические блоки, модули и схемы, описанные применительно к настоящему изобретению, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, цифрового сигнального процессора (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) или другого программируемого логического устройства, дискретной вентильной или транзисторной логики, дискретных компонентов аппаратных средств или любого их сочетания, спроектированных для выполнения функций, описанных в материалах настоящей заявки. Процессор общего назначения может быть микропроцессором, но в альтернативе, процессор может быть любым доступным для приобретения процессором, контроллером, микроконтроллером или конечным автоматом. Процессор также может быть реализован как сочетание вычислительных устройств, например объединение DSP и микропроцессора, множества микропроцессоров, одного или более микропроцессоров совместно с ядром DSP или любая другая подобная конфигурация.
Этапы способа или алгоритма, описанные в связи с настоящей заявкой, могут быть реализованы непосредственно в аппаратных средствах, в модуле программного обеспечения, выполняемом процессором, или комбинации того и другого. Модуль программного обеспечения может постоянно находиться в любой форме носителя данных в данном уровне техники. Некоторые примеры носителей данных, которые могут использоваться, включают в себя оперативную память (RAM), флэш-память, постоянную память (ROM), память типа EPROM (программируемое постоянное запоминающее устройство), память типа EEPROM (программируемое запоминающее устройство с электронным стиранием), регистры, жесткий диск, сменный диск, компакт-диск и так далее. Программный модуль может содержать единственную команду или множество команд и может распределяться по нескольким различным сегментам кода среди различных программ и по многочисленным носителям данных. Носитель данных может соединяться с процессором так, что процессор может считывать информацию и записывать информацию на носитель данных. В альтернативе носитель данных может быть одним целым с процессором.
Способы, раскрытые в данном документе, содержат один или более этапов или действий для достижения описанного способа. Этапы способа и/или действия могут быть взаимозаменяемыми один с другим без отклонения от объема формулы изобретения. Другими словами, до тех пор пока определенный порядок этапов или действий не определен, порядок и/или использование определенных этапов и/или действий могут быть модифицированы без отклонения от объема формулы изобретения.
Описанные функции могут быть реализованы в аппаратном обеспечении, программном обеспечении, встроенном программном обеспечении или любом их сочетании. Если реализованы в программном обеспечении, функции могут сохраняться как одна или более команд на машиночитаемом носителе. Носителем данных может быть любой доступный носитель, к которому можно предоставить доступ с помощью вычислительной машины. В качестве примера, а не ограничения, такие машиночитаемые носители могут содержать RAM (ОЗУ), ROM (ПЗУ), EEPROM (ЭСППЗУ), CD-ROM (запоминающее устройство на компакт-дисках) или другое запоминающее устройство на оптических дисках, запоминающее устройство на магнитных дисках или другие магнитные запоминающие устройства либо любой другой носитель, который может быть использован, чтобы переносить или сохранять требуемый программный код в форме команд или структур данных, к которым можно осуществлять доступ посредством вычислительной машины. Дисковое запоминающее устройство и немагнитный диск, как используется в данном документе, включает в себя компакт-диск (CD), лазерный диск, оптический диск, цифровой универсальный диск (DVD), гибкий магнитный диск и диск Blu-ray, где "дисковые запоминающие устройства" обычно магнитно воспроизводят данные, тогда как "немагнитные диски" воспроизводят данные оптически с помощью лазеров.
Программное обеспечение или команды могут передаваться по среде передачи. Например, если программное обеспечение передается с веб-сайта, сервера или другого удаленного источника, используя коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель, витую пару, цифровую абонентскую линию (DSL) или беспроводные технологии, например инфракрасные, радио- и микроволны, тогда коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель, витая пара, DSL или беспроводные технологии, например инфракрасные, радио- и микроволны, включаются в определение среды передачи.
Дополнительно следует принимать во внимание, что модули и/или другие соответствующие средства для осуществления способов и методов, описанных в данном документе, подобных проиллюстрированным на фиг.6, могут быть загружены и/или иным образом получены мобильным устройством и/или базовой станцией, если применимо. Например, подобное устройство может соединяться с сервером для облегчения передачи средства для осуществления способов, описанных в данном документе. Альтернативно, различные способы, описанные в данном документе, могут предоставляться через средство хранения (например, оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), физический носитель данных, например компакт-диск либо гибкий магнитный диск и т.д.), так что мобильное устройство и/или базовая станция могут получать различные способы при соединении или предоставлении средства хранения для устройства. Более того, может использоваться любой другой соответствующий метод для предоставления способов и методов, описанных в данном документе для устройства.
Следует понимать, что формула изобретения не ограничена точной конфигурацией и компонентами, проиллюстрированными выше. Различные модификации, изменения и вариации могут быть сделаны в структуре, работе и деталях способов и устройства, описанных выше, без отклонения от объема формулы изобретения.