СИСТЕМА И СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗАЩИТНОЙ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ ДЛЯ СИНХРОННОЙ И АСИНХРОННОЙ СВЯЗИ
SYSTEM AND METHOD FOR USING THE PROTECTIVE BAND OF FREQUENCY FOR SYNCHRONOUS AND ASYNCHRONOUS COMMUNICATION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области беспроводной связи и, в конкретных вариантах осуществления, к системе и способу использования защитной полосы частот для синхронной и асинхронной связи.
Уровень техники
Мультиплексирование с ортогональным разделением частот (МОРЧ) (Orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM) является способом кодирования цифровых данных на множестве несущих частот. Схема МОРЧ в настоящее время распространена в широкополосной связи с несколькими несущими. Однако МОРЧ страдает от сильного внеполосного излучения, вызванного использованием прямоугольного импульса (например, функции sine в частотной области) на каждой поднесущей. Защитная полоса частот может использоваться для того, чтобы избежать взаимных помех на двух полосах, вызванных внеполосным излучением. Фильтрационное МОРЧ (ФМОРЧ) является схемой, в которой для снижения внеполосного излучения к последовательности символов МОРЧ применяется фильтрация. Схема ФМОРЧ обладает преимуществами МОРЧ, например, простотой частотной коррекции, анализа канала и соответствием требованиям передачи с многоканальным входом и многоканальным выходом. МОРЧ/СКАМ (смещенная квадратурная амплитудная модуляция) является схемой набора фильтров, использующей локализованное по времени и частоте формирование импульса для выработки спектрально локализованной волновой формы. Эта схема обеспечивает относительно хорошо локализованный спектр и пригодна для синхронной/асинхронной связи. В схеме МОРЧ защитная полоса частот не используется для передачи данных, что приводит к потере спектральной эффективности. Существует потребность в схеме, которая позволяет осуществлять гибкую радиосвязь и улучшает спектральную эффективность синхронной/асинхронной связи.
Раскрытие сущности изобретения
Согласно варианту осуществления изобретения, способ увеличения интенсивности использования полос частот сетевым компонентом в беспроводной сети включает в себя присвоение вторичной связи защитной полосе частот. Защитная полоса частот разделяет полосы частот данных, назначенные для первичной связи, и имеет меньший диапазон, чем полосы частот данных. Способ далее включает в себя модуляцию на сетевом компоненте символов для вторичной связи с помощью спектрально локализованной волновой формы. Спектрально локализованная волновая форма имеет меньший диапазон, чем защитная полоса частот. Сетевой компонент передает модулированные символы для вторичной связи внутри защитной полосы частот.
Согласно другому варианту осуществления изобретения, сетевой компонент для увеличения интенсивности использования полос частот в беспроводной сети включает в себя по меньшей мере один процессор и энергонезависимый машиночитаемый носитель записи, сохраняющий программную часть для выполнения процессором. Программная часть включает в себя инструкции для присвоения вторичной связи защитной полосе частот. Защитная полоса частот разделяет полосы частот данных, назначенные первичной связи, и имеет меньший диапазон, чем полосы частот данных. Программная часть далее конфигурирует сетевой компонент для модуляции символов для вторичной связи с помощью спектрально локализованной волновой формы. Спектрально локализованная волновая форма имеет меньший диапазон, чем защитная полоса частот. Сетевой компонент далее выполнен так, чтобы передавать модулированные символы для вторичной связи внутри защитной полосы частот.
Согласно другому варианту осуществления изобретения, способ увеличения интенсивности использования полос частот сетевым компонентом в беспроводной сети включает в себя прием вторичной связи внутри защитной полосы частот. Защитная полоса частот разделяет полосы частот данных, назначенные для первичной связи, и имеет меньший диапазон, чем полосы частот данных. Сетевой компонент далее обнаруживает в принятой вторичной связи символы, модулированные в соответствии со спектрально локализованной волновой формой. Спектрально локализованная волновая форма имеет меньший диапазон, чем защитная полоса частот.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения сетевой компонент для увеличения интенсивности использования полос частот в беспроводной сети включает в себя по меньшей мере один процессор и энергонезависимый машиночитаемый носитель записи, сохраняющий программную часть для выполнения процессором. Программная часть включает в себя инструкции для приема вторичной связи внутри защитной полосы частот. Защитная полоса частот разделяет полосы частот данных, назначенные для первичной связи, и имеет меньший диапазон, чем полосы частот данных. Программная часть далее включает в себя инструкции для обнаружения в принятой вторичной связи символов, модулированных в соответствии со спектрально локализованной волновой формой. Спектрально локализованная волновая форма имеет меньший диапазон, чем защитная полоса частот.
Выше довольно широко обозначены характеристики варианта осуществления настоящего изобретения для лучшего понимания подробного описания изобретения. Далее будут описаны дополнительные характеристики и преимущества вариантов осуществления изобретения, которые образуют предмет формулы изобретения. Специалистам в данной области следует принять во внимание, что раскрытые концепция и конкретные варианты осуществления могут быть легко использованы в качестве основы для модификаций или создания других структур или процессов для достижения тех же целей настоящего изобретения. Специалистам в данной области следует также понимать, что такие эквивалентные конструкции не отходят от духа и объема изобретения, изложенных в прилагаемой формуле изобретения.
Осуществление изобретения
Для более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ сделана ссылка на нижеследующие описания, приведенные совместно с приложенными чертежами, в которых:
Фиг. 1 иллюстрирует пример операции по созданию временного окна для сглаживания нарушения непрерывности между символами МОРЧ.
Фиг. 2 иллюстрирует реализацию фильтрационной передающей системы МОРЧ с созданием временного окна.
Фиг. 3 иллюстрирует вариант осуществления схемы доступности защитной полосы частот.
Фиг. 4 иллюстрирует вариант осуществления схемы использования защитной полосы частот.
Фиг. 5 иллюстрирует другой вариант осуществления схемы использования защитной полосы частот.
Фиг. 6 иллюстрирует вариант осуществления способа использования защитной полосы частот для синхронной и (или) асинхронной связи.
Фиг. 7 является схемой системы обработки, которая может использоваться для реализации различных вариантов осуществления.
Соответствующие числа и символы на разных чертежах, как правило, относятся к соответствующим частям, если не указано иначе. Предназначение чертежей - четко иллюстрировать относящиеся к делу аспекты вариантов осуществления, в них не обязательно соблюден масштаб.
Подробное описание пояснительных вариантов осуществления
Ниже подробно рассмотрено изготовление и использование предпочитаемых в настоящее время вариантов осуществления. Следует, однако, принять во внимание, что настоящее изобретение обеспечивает много применимых изобретательских идей, которые могут быть осуществлены в самых различных конкретных контекстах. Конкретные рассмотренные варианты осуществления просто иллюстрируют конкретные способы изготовления и использования изобретения, и не ограничивают объем изобретения.
Здесь приведены варианты осуществления для использования защитной полосы частот для синхронной и асинхронной связи. Конкретно, спектрально локализованные волновые формы используются для связи в защитных полосах частот, которые разделяют первичные полосы частот данных системы по причине внеполосного излучения. Благодаря спектрально локализованных волновым формам защитные полосы частот могут использоваться для вторичной связи, тем самым увеличивая спектральную эффективность системы. Например, первичная система может использовать МОРЧ или его вариант, например, МОРЧ с ДПФ-распределением (ДПФ - дискретное преобразование Фурье) или Фильтрационное МОРЧ (ФМОРЧ), для связи в первичных полосах частот данных. Первичная полоса частот находится в центре первичного диапазона, который также включает в себя две защитных полосы частот по краям первичной полосы частот. Вторичная система может использовать спектрально локализованные волновые формы в защитных полосах частот. Первичная система предоставляет первичные услуги или каналы данных для пользователей первичной системы, а вторичная система предоставляет вторичные услуги или каналы данных различным пользователям. Или же вторичная система может использоваться при сигнализировании или других применениях для первичной системы. Первичные услуги или каналы данных могут иметь более высокое качество или приоритет, чем вторичные услуги или каналы данных.
Спектрально локализованные волновые формы включают в себя такие схемы, как ФМОРЧ и МОРЧ/СКАМ (смещенная квадратурная амплитудная модуляция). Например, ФМОРЧ используется для синхронной связи. МОРЧ/СКАМ используется для синхронной и асинхронной связи. Далее, вторичная система совместима с первичной системой, и вторичная связь, использующая спектрально локализованные волновые формы в защитных полосах частот, может быть осуществлена так, чтобы избегать взаимных помех со связью в первичных полосах частот данных. На Фиг. 1 показан пример операции 100 по созданию временного окна для сглаживания нарушения непрерывности между символами МОРЧ. Операция 100 по созданию временного окна (СВО) используется для сглаживания переходов (нарушения непрерывности) между последовательными символами МОРЧ для предотвращения высокого внеполосного излучения.
Фиг. 2 показывает один возможный вариант реализации фильтрационной передающей системы 200 МОРЧ с временным окном (ФМОРЧ-ВО). ФМОРЧ-ВО является одним вариантом реализации общей схемы ФМОРЧ. Передающая система может быть частью пользовательской аппаратуры (ПА) или базовой станции в беспроводной сети. Здесь термин «базовая станция» относится к любому узлу радиодоступа, способному обмениваться беспроводными сигналами с ПА или другими устройствами беспроводной связи. Например, базовая станция может являться узлом В, как определено в стандарте «Универсальные системы мобильной связи» (УCMC) (Universal Mobile Telecommunications Systems (UMTS)), или развитым узлом В, как определено в стандарте «Системы долгосрочного развития» (LTE). В последовательности обработки в передающей системе 200 ФМОРЧ-ВО для каждого символа МОРЧ сначала создается временное окно в соответствии с операцией 100 по созданию временного окна. Результирующий сигнал (последовательность символов МОРЧ-ВО) затем проходит сквозь фильтр формирования импульса. Однако благодаря линейной фильтрации отфильтрованный сигнал увеличивается во времени. На практике для снижения такого временного увеличения (для снижения непроизводительных издержек) используется усечение сигнала. Однако усеченный сигнал имеет резкие нарушения непрерывности по фронтам сигнала, что вызывает высокое внеполосное излучение. Следовательно, необходим еще один процесс ВО (фронтальное ВО) для сглаживания фронтов усеченного сигнала.
На Фиг. 3 показан вариант осуществления схемы доступности защитной полосы частот. В схеме присутствует множество первично присвоенных диапазонов, каждый из которых включает в себя первичную полосу частот данных, окруженную защитными полосами частот. Полосы частот данных используются первичной системой, например, с МОРЧ или ФМОРЧ. Защитные полосы частот используются вторичной системой с ФМОРЧ, МОРЧ/СКАМ или другими спектрально локализованными волновыми формами. Защитные полосы частот с каждой стороны от полосы частот данных могут использоваться индивидуально как единая полоса частот для переноса вторичной информации. Или же две соседние защитные полосы частот, принадлежащие двум последовательным полосам частот данных, могут быть скомбинированы в единую полосу частот для вторичной системы. Примеры доступных защитных полос частот в системах LTE («Долгосрочного развития») включают в себя защитные полосы частот с 0,16 МГц с каждой стороны от полосы частот данных в первичном диапазоне 1,4 МГц, и защитные полосы частот с 1 МГц с каждой стороны от полосы частот данных в первичном диапазоне 20 МГц. Другие примеры см. на Фиг. 3.
На Фиг. 4 показан вариант осуществления схемы использования защитной полосы частот. Конкретно, первичная система может использовать символы МОРЧ в полосах частот данных, а вторичная система может использовать спектрально локализованную волновую форму, например символы ФМОРЧ или символы МОРЧ/СКАМ, в защитных полосах частот. На Фиг. 5 показан другой вариант осуществления схемы использования защитной полосы частот. Конкретно, первичная система может использовать символы ФМОРЧ в полосах частот данных, а вторичная система может использовать спектрально локализованную волновую форму, например символы ФМОРЧ или символы МОРЧ/СКАМ, в защитных полосах частот. В приведенных выше вариантах осуществления символы МОРЧ могут являться символами ФМОРЧ. Это позволяет ограничить внеполосное излучение во вторичной системе. Далее, использование спектрально локализованных волновых форм в защитных полосах частот позволяет устранить или свести к приемлемой величине взаимные помехи с символами МОРЧ в полосах частот данных. Далее, спектрально локализованные волновые формы, например, использующие ФМОРЧ или МОРЧ/СКАМ, имеют меньший диапазон, чем защитные полосы частот.
В варианте осуществления синхронная вторичная система использует символы ФМОРЧ в защитных полосах частот. ПА использует сигналы синхронизации от первичной системы для синхронизации связи для вторичной системы. ПА может являться вторичным пользователем вторичной системы или первичным пользователем первичной системы, если вторичная система используется в сигнализировании или переносе другой информации для первичной системы. ПА может также использовать собственные сигналы временной настройки для выполнения синхронизации. Использование сигналов синхронизации первичной системы для вторичной системы снижает непроизводительные издержки, поскольку для двух систем применяется общее сигнализирование. Далее, множество защитных полос частот может использоваться в сочетании одиночной ПА или множеством ПА. Или же каждая защитная полоса частот может использоваться одиночной ПА или множеством ПА. В другом варианте осуществления синхронная вторичная система использует символы ФМОРЧ в защитных полосах частот. ПА использует специализированные сигналы синхронизации для синхронизации связи вторичной системы. Это увеличивает непроизводительные издержки, поскольку для вторичной системы используются дополнительные сигналы синхронизации, но допускает большую независимость первичной и вторичной систем. Далее, множество защитных полос частот может использоваться в сочетании одиночной ПА или множеством ПА. Или же каждая защитная полоса частот может использоваться одиночной ПА или множеством ПА.
Примеры вторичной системы включают в себя межмашинные системы, связь «устройство-устройство» или другие системы, передающие информацию независимо от первичной информации первичной системы. В варианте осуществления информация вторичной системы передается на меньшей мощности, например с помощью пико- или фемтосотовых систем, относительно информации первой системы. Два сообщения могут служить разным целям. Два сообщения могут быть одного типа (пользовательские данные), но передаваться на разных уровнях мощности или иметь разный приоритет.
В другом варианте осуществления вторичная система использует МОРЧ/СКАМ как для синхронной, так и для асинхронной связи. Множество защитных полос частот могут использоваться (в сочетании) одиночной ПА или множеством ПА. Или же каждая защитная полоса частот может использоваться одиночной ПА или множеством ПА. Благодаря использованию хорошо локализованных форм импульса в МОРЧ/СКАМ временная рассинхронизация влияет, главным образом, на соседние поднесущие. Если защитная полоса частот используется множеством ПА в асинхронном режиме, то одна поднесущая между каждой парой соседних ПА резервируется в качестве защитной в частоте. Если защитная полоса частот используется одиночной ПА или множеством ПА в синхронном режиме, то в этой защитной полосе частот не требуется резервировать поднесущие. Этот вариант реализации может иметь более низкое внеполосное излучение по сравнению с применением ФМОРЧ. Однако это применение МОРЧ/СКАМ может также иметь более высокое отношение пикового и среднего уровня мощности (ОПСУМ) в восходящей связи и большую сложность.
На Фиг. 6 показан вариант осуществления способа 600 использования защитной полосы частот для синхронной и (или) асинхронной связи. Способ 600 может быть реализован ПА, базовой станцией или другими передатчиками в беспроводной сети. На этапе 610 сетевой компонент передает или принимает символы МОРЧ внутри полос частот данных, присвоенных первичной связи. Конкретно, полосы частот данных разделены защитными полосами частот, имеющими меньший диапазон, чем полосы частот данных. Символы МОРЧ могут являться символами ФМОРЧ. На этапе 620 сетевой компонент передает или принимает внутри полос частот данных символы вторичной связи. Символы модулируются с помощью спектрально локализованной волновой формы в соответствии с модуляцией МОРЧ или в соответствии с совместной модуляцией МОРЧ и СКАМ (смещенной квадратурной амплитудной модуляцией).
Фиг. 7 является блок-схемой типовой системы 700 обработки, которая может использоваться для реализации различных вариантов осуществления. Например, система 700 может являться частью сетевого компонента, такого как базовая станция, радиорелейная станция, роутер, шлюз или блок управляющего устройства/сервера. Конкретные устройства могут использовать все показанные компоненты или только сокращенный набор компонентов, и уровни интеграции могут отличаться от устройства к устройству. Далее, устройство может содержать множество разновидностей компонентов, например множество процессорных блоков, процессоров, запоминающих устройств, передатчиков, приемников и т.д. Система 700 обработки может содержать процессор 701, оснащенный одним или несколькими устройствами ввода-вывода, такими как сетевые интерфейсы, интерфейсы памяти и т.п. Процессор 701 может включать в себя центральный процессор (ЦП) 710, запоминающее устройство 720 и накопитель 730, подключенные к шине. Шина может представлять собой один или несколько любых типов из нескольких шинных архитектур, включая шину запоминающего устройства или устройство управления памятью, периферийную шину или т.п.
ЦП 710 может содержать электронный процессор данных любого типа. Запоминающее устройство 720 может содержать системное запоминающее устройство любого типа, такое как статическое оперативное запоминающее устройство (СОЗУ), динамическое оперативное запоминающее устройство (ДОЗУ), синхронное ДОЗУ (СДОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), их комбинацию или т.п. В варианте осуществления запоминающее устройство 720 может включать в себя ПЗУ для использования при начальном запуске и ДОЗУ для программы и хранения данных для использования во время выполнения программ. В вариантах осуществления запоминающее устройство 720 является энергонезависимым. Накопитель 730 может содержать накопитель любого типа, выполненный так, чтобы сохранять данные, программы и другую информацию и предоставлять доступ к данным, программам и другой информации посредством шины. Накопитель 730 может содержать, например, один или несколько твердотельных дисков, жесткий диск, магнитный диск, оптический диск или т.п.
Процессор 701 также включает в себя один или несколько сетевых интерфейсов 750, которые могут содержать проводные линии связи, такие как Ethernet-кабель или т.п., и (или) беспроводные линии связи с узлами доступа или одной или несколькими сетями 780. Сетевой интерфейс 750 позволяет процессору 701 связываться с удаленными блоками посредством сетей 780. Например, сетевой интерфейс 750 может обеспечивать беспроводную связь посредством одного или нескольких передатчиков (передающих антенн) и одного или нескольких приемников (принимающих антенн). В варианте осуществления процессор 701 соединен с локальной сетью или широкомасштабной сетью для обработки данных и связи с удаленными устройствами, такими как другие процессоры, Интернет, удаленные блоки памяти и т.п.
Хотя в настоящем описании приведено несколько вариантов осуществления, следует понимать, что раскрытые системы и способы могут быть осуществлены во многих других конкретных формах, не отходя от духа и объема настоящего изобретения. Настоящие примеры следует считать иллюстративными, а не ограничительными, и нет намерения ограничиваться приведенными здесь подробностями. Например, различные элементы компонентов могут быть скомбинированы или встроены в другую систему, или определенные признаки могут быть опущены или не реализованы.
Кроме того, технологии, системы, подсистемы и способы, описанные и иллюстрированные в различных вариантах осуществления как обособленные или раздельные, могут быть скомбинированы или встроены в другие системы, модули, технологии или способы без отхода от объема настоящего изобретения. Другие объекты, показанные или рассмотренные как сцепленные, непосредственно связанные или сообщающиеся друг с другом, могут быть связаны опосредованно или сообщаться посредством некоторого интерфейса, устройства или промежуточного компонента электрически, механически или иначе. Другие примеры изменений, замен и переделок очевидны для специалиста в данной области и могут быть сделаны без отхода от раскрытых здесь духа и объема.