УСТРОЙСТВО, СИСТЕМА И СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В СИСТЕМЕ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ
APPARATUS, SYSTEM AND METHOD OF TRANSMITTING DATA IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Испрашивается приоритет согласно предварительной заявке на патент США №60/996210, поданной 6 ноября 2007 года. Содержание этой ранее поданной заявки полностью включено в состав настоящей заявки путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение в целом относится к системам связи. Более конкретно, настоящее изобретение относится к передаче данных в сети мобильной связи.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Обычно в сетях мобильной связи желательно повышать пропускную способность для передачи речи и данных. Как правило, в существующих сетях желательно обеспечивать повышение пропускной способности при передаче речи и данных таким образом, чтобы для поддержки новых функций либо не требовалось выполнять модификации терминалов или сети, либо так, чтобы эти изменения были незначительными. Кроме того, новые функциональные возможности не должны негативно влиять на повышение пропускной способности системы, обеспечиваемое усовершенствованными приемниками, такими как устройства с компенсацией помех в одной антенне (SAIC, Single Antenna Interference Cancellation).
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения способ может содержать шаги формирования множества потоков данных в соответствующих подканалах и модуляции первого из этих потоков данных по меньшей мере частично с использованием созвездия модуляции, отличающегося от того, которое используется для модуляции второго из этих множества потоков данных. Способ может также содержать шаг передачи первого и второго потоков данных с помощью одного и того же радиоресурса в пользовательские терминалы, использующие различные подканалы радиоресурса. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения радиоресурс может представлять собой частоту, временной интервал или комбинацию этих ресурсов. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения модуляция первого и второго подканалов может отличаться в отношении данных полезной нагрузки пакета радиосигнала, и первый и второй подканалы могут совместно использовать общую обучающую последовательность. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первый и второй подканалы могут использовать по существу или полностью взаимно ортогональные пары обучающих последовательностей, чтобы для первого и второго подканалов применялись различные обучающие последовательности.
В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения мощность сигнала, обеспечиваемая для первого подканала, может превышать мощность сигнала, обеспечиваемую для второго подканала. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения способ может также содержать шаги определения характеристик приема данных нисходящей линии связи для сигналов, принимаемых пользовательскими терминалами, на основе информации, которой обмениваются с пользовательскими терминалами, оценки требуемой выходной мощности для множества подканалов, определения различия в уровнях требуемой выходной мощности для различных подканалов и выбора одного или более соответствующих созвездий модуляции и интервалов времени на основе определенного различия в уровнях требуемой выходной мощности для различных подканалов. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения способ может содержать шаг вращения символов потоков данных.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения устройство может содержать блок управления, выполненный с возможностью формирования множества потоков данных в соответствующих подканалах и модуляции первого из этих потоков данных по меньшей мере частично с использованием созвездия модуляции, отличающегося от того, которое используется для модуляции второго из этих множества потоков данных. Устройство может также содержать передатчик, выполненный с возможностью передачи первого и второго потоков данных с помощью одного и того же радиоресурса в пользовательские терминалы, использующие различные подканалы этого радиоресурса. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения радиоресурс может представлять собой частоту, временной интервал или комбинацию этих ресурсов. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения модуляция первого и второго подканалов, выполняемая блоком управления, может отличаться в отношении данных полезной нагрузки пакета радиосигнала, и первый и второй подканалы могут совместно использовать общую обучающую последовательность. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения первый и второй подканалы могут использовать по существу или полностью взаимно ортогональные пары обучающих последовательностей, чтобы для первого и второго подканалов применялись различные обучающие последовательности.
В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения блок управления может быть также выполнен с возможностью обеспечения для первого подканала мощности сигнала, превышающей мощность сигнала, обеспечиваемую для второго подканала. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения блок управления может быть также выполнен с возможностью определения характеристик приема данных нисходящей линии связи для сигналов, принимаемых пользовательскими терминалами, на основе информации, которой он обменивается с пользовательскими терминалами, оценки требуемой выходной мощности для множества подканалов, определения различия в уровнях требуемой выходной мощности для различных подканалов и выбора одного или более соответствующих созвездий модуляции и интервалов времени на основе определенного различия в уровнях требуемой выходной мощности для различных подканалов. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство может быть также выполнено с возможностью вращения символов потоков данных.
Еще в одном варианте осуществления настоящего изобретения способ может содержать шаги приема обучающей последовательности и индикации назначенного подканала, приема потока данных и демодуляции принятого потока данных для определения сигнала, предназначенного для пользовательского терминала, на основе принятой обучающей последовательности и информации о назначении подканала. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения способ может содержать шаг выполнения компенсации помех для двухпозиционной фазовой манипуляции в одной антенне. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения способ может содержать шаг передачи сообщения, указывающего на тот факт, что пользовательский терминал способен принимать данные в ортогональном подканале. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения способ может содержать шаг обмена с базовой станцией информацией об использовании радиоресурсов.
В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения принятый поток данных может демодулироваться с использованием созвездия модуляции. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения обучающая последовательность может демодулироваться с помощью первого созвездия модуляции, а данные полезной нагрузки могут демодулироваться с помощью второго созвездия модуляции. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения второе созвездие модуляции может быть сдвинуто по фазе относительно первого созвездия модуляции.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения устройство может содержать блок приема, выполненный с возможностью приема обучающей последовательности и приема индикации назначенного подканала, а также приема потока данных. Устройство может также содержать блок демодуляции, выполненный с возможностью демодуляции принятого потока данных для определения сигнала, предназначенного для пользовательского терминала, на основе принятой обучающей последовательности и информации о назначении подканала. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство может содержать блок компенсации помех, выполненный с возможностью компенсации помех для двухпозиционной фазовой манипуляции в одной антенне. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство может содержать передатчик, выполненный с возможностью передачи сообщения, указывающего на тот факт, что пользовательский терминал способен принимать данные в ортогональном подканале. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство может содержать передатчик, выполненный с возможностью обмена с базовой станцией информацией об использовании радиоресурсов.
В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения блок демодуляции может быть выполнен с возможностью демодуляции принятого потока данных с использованием созвездия модуляции. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения блок демодуляции может быть выполнен с возможностью демодуляции обучающей последовательности с помощью первого созвездия модуляции и демодуляции данных полезной нагрузки с помощью второго созвездия модуляции. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения второе созвездие модуляции может быть сдвинуто по фазе относительно первого созвездия модуляции.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для облегчения понимания преимуществ настоящего изобретения более конкретная информация об изобретении, кратко описанном выше, приводится далее со ссылками на конкретные варианты осуществления, иллюстрируемые с помощью прилагаемых чертежей. Необходимо понимать, что на этих чертежах показаны только типовые варианты осуществления настоящего изобретения и, таким образом, они не могут рассматриваться в качестве примеров, ограничивающих объем изобретения.
На фиг.1 представлена блок-схема, иллюстрирующая систему мобильной связи в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.2 показана блок-схема, иллюстрирующая базовую станцию в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.3 показан алгоритм, иллюстрирующий способ реализации варианта осуществления настоящего изобретения.
На фиг.4 показана блок-схема, иллюстрирующая пользовательский терминал в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.5 показан алгоритм, иллюстрирующий способ реализации варианта осуществления настоящего изобретения.
На фиг.6(а)-(с) показаны графики Q/I, иллюстрирующие созвездия 8PSK.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Легко понять, что компоненты различных вариантов осуществления настоящего изобретения, описанных и проиллюстрированных в этом документе, могут быть выполнены и разработаны в широком диапазоне различных конфигураций. Таким образом, приводимое ниже более подробное описание вариантов осуществления устройства, системы и способа согласно настоящему изобретению, так как это показано на прилагаемых чертежах, не преследует своей целью ограничения объема изобретения, соответствующего пунктам формулы изобретения, но лишь представляет выбранные варианты осуществления.
Признаки, структуры или характеристики изобретения, описанные здесь, могут объединяться любым подходящим образом в одном или более вариантах осуществления. Например, в рамках описания изобретения такие термины, как "определенные варианты осуществления изобретения", "некоторые варианты осуществления изобретения" или похожие термины означают, что определенные признаки, структуры или характеристики, описанные в связи с вариантом осуществления, включены по меньшей мере в один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, наличие в данном описании фраз "в определенных вариантах осуществления изобретения", "в некотором варианте осуществления изобретения", "в других вариантах осуществления изобретения" или похожих фраз не обязательно всегда указывает на одну группу вариантов осуществления настоящего изобретения, и описываемые признаки, структуры или характеристики могут объединяться любым подходящим образом в одном или более вариантах осуществления.
Кроме того, хотя в описании настоящего изобретения использован термин "данные", изобретение может применяться ко многим типам сетевых данных. В том что касается настоящего изобретения, под термином "данные" понимаются пакет, ячейка, кадр, дейтаграмма, пакет блока данных мостового протокола, пакетные данные, полезная нагрузка пакета и любые данные, подобные указанным.
На фиг.1 представлена блок-схема, иллюстрирующая систему мобильной связи в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В состав системы связи входят две базовые станции - 100 и 150, а также три пользовательских терминала - 120, 130 и 140. Пользовательские терминалы 120 и 130 расположены в зоне покрытия базовой станции 100, а пользовательский терминал 140 расположен в зонах покрытия как базовой станции 100, так и базовой станции 150. Таким образом, пользовательский терминал 140 может являться источником помех для базовой станции 100, а также принимать от этой станции сигнал помехи. Хотя это не показано на фиг.1, специалист, имеющий базовые навыки в данной области техники, должен учитывать, что в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пользовательские терминалы 120 и 140 могут иметь одинаковые признаки с пользовательским терминалом 130, а базовая станция 150 может иметь одинаковые признаки с базовой станцией 100.
Специалисту, имеющему базовые навыки в этой области техники, очевидно, что "пользовательский терминал" может быть реализован в виде сотового телефона, компьютера, оснащенного сетевой платой беспроводного интерфейса, персонального информационного устройства (PDA, personal digital assistant) или другого подобного устройства. Специалисту, имеющему базовые навыки в этой области техники, также очевидно, что "базовая станция" может быть реализована в виде сервера, маршрутизатора или любого другого подходящего сетевого устройства либо в виде комбинации таких устройств. Указание на то, что вышеописанные функции выполняются "базовой станцией" и/или "пользовательским терминалом", никоим образом не означает ограничения объема настоящего изобретения, а лишь предназначено для того, чтобы привести один из примеров многих вариантов осуществления настоящего изобретения. В действительности, способ, система и устройство, раскрытые в рамках данного изобретения, могут быть реализованы в локальной и распределенной формах, совместимых с сетевой технологией.
Система мобильной связи, показанная на фиг.1, может представлять собой сеть глобальной системы мобильной связи (GSM, Global System for Mobile communication). Сеть GSM обычно является системой радиосвязи с множественным доступом с временным разделением (TDMA, Time Division Multiple Access), в которой радиоресурс в заданный момент времени определяется комбинацией частоты и временного интервала. Временные интервалы могут передаваться в радиокадре, который обычно содержит восемь временных интервалов. Хотя система, показанная на фиг.1, может являться сетью GSM, заявленное изобретение не ограничено сетью GSM и, таким образом, также может применяться к другим радиосистемам.
В состав сети GSM входит несколько каналов трафика и каналов управления. В качестве примеров каналов трафика, используемых для речевой связи, можно привести полноскоростной канал трафика (TCH/F, Traffic Channel at Full Rate) и полускоростной канал трафика (TCH/H, Traffic Channel at Half Rate). В TCH/F используется весь радиоресурс для связи, осуществляемой одним пользователем, в то время как TCH/H является полускоростным каналом, в котором два пользователя используют ресурс совместно и используют радиоресурс попеременно.
Сигнал, передаваемый во временном интервале, может называться радиопакетом (radio burst) и может содержать символы, в каждом из которых переносится один и более битов. В типичном радиопакете предусмотрен период для обучающей последовательности, по обеим сторонам от которой располагаются символы данных, а в конце пакета размещаются концевые символы. Приемник использует обучающую последовательность для выравнивания искажений канала на интервале пакета. Структура и способ модуляции пакетов может изменяться в зависимости от канала, в котором они передаются.
Базовая станция 100 содержит два блока, 102 и 104, основной полосы частот, каждый из которых выполнен с возможностью обработки данных основной полосы частот для одного пользовательского терминала (в данном случае соответственно для пользовательских терминалов 120 и 130). Потоки данных основной полосы частот из блоков 102 и 104 основной полосы частот могут доставляться в блок 106 мультиплексирования, который объединяет потоки данных для блока 108 модуляции. В альтернативном варианте потоки данных различных пользовательских терминалов могут быть отдельными и подаваться в блок 108 модуляции непосредственно из блоков 102 и 104 основной полосы частот.
На фиг.1 пользовательские терминалы 120 и 130 осуществляют связь с базовой станцией 100 по радиоканалам. Оба пользовательских терминала могут представлять собой стандартные мобильные станции, либо один или более пользовательских терминалов могут содержать новые функциональные блоки, упрощающие одновременную связь в одном радиоресурсе. Такие пользовательские терминалы, содержащие новые функциональные блоки, способны контролировать несколько подканалов.
Пользовательский терминал 130 может содержать блок 112 приемопередатчика, который может осуществлять связь с базовой станцией 100. Пользовательский терминал 130 может также содержать блок 138 управления, который может соответствовать блоку 110 управления базовой станции 100. Блоки 110 и 138 управления могут быть выполнены с возможностью обмена информацией, относящейся к использованию радиоресурсов в нисходящей линии связи. Пользовательский терминал 130 также может содержать блок 134 демодуляции, который может являться ответным блоком по отношению к блоку 108 модуляции базовой станции 100. Блок 134 демодуляции может быть выполнен с возможностью демодуляции сигнала, модулированного блоком 108 модуляции базовой станции 100 и предназначенного для пользовательского терминала 130. Пользовательский терминал 130 также может содержать блок 136 компенсации помех в одной антенне (SAIC, Single Antenna Interference Cancellation), который компенсирует помехи от других базовых станций (например, от базовой станции 150). Блок 136 SAIC путем ортогонализации сигнала помехи относительно требуемого сигнала может подавлять сигналы помех при двухпозиционной фазовой манипуляции (BPSK, binary phase-shift keying), гауссовой манипуляции с минимальным сдвигом (GMSK, Gaussian minimum shift keying) и т.п., если требуемый сигнал также является сигналом BPSK, GMSK и т.п. Пользовательский терминал 120 может содержать или не содержать компоненты, подобные компонентам пользовательского терминала 130, а также пользовательский терминал 120 может выполнять операции SAIC для помех от базовой станции 100.
Поток данных, подаваемый на блок 108 модуляции базовой станции 100, может содержать данные, предназначенные для пользовательских терминалов 120 и 130, при этом чередующиеся биты потока данных предназначаются соответственно пользовательскому терминалу 120 и пользовательскому терминалу 130. Данные, передаваемые в первый пользовательский терминал 120, могут называться первым подканалом, а данные, передаваемые во второй пользовательский терминал 130, могут называться вторым подканалом. Подканалы могут одновременно использовать один и тот же ресурс связи или радиоресурс, такой как комбинация "частота - временной интервал".
Разделение подканалов может выполняться в базовой станции 100 путем применения для подканалов ортогональных пар обучающих последовательностей таким образом, чтобы первый подканал мог использовать первую обучающую последовательность, а второй подканал - вторую обучающую последовательность, отличающуюся от первой. На приемной стороне пользовательские терминалы 120 и 130 способны принимать свой собственный сигнал путем выравнивания принятого сигнала с помощью обучающей последовательности, которая была назначена соответствующему пользовательскому терминалу.
С помощью способа модуляции, используемого блоком 108 модуляции базовой станции 100, может быть реализовано сигнальное созвездие прямоугольной и противофазной четырехпозиционной квадратурной амплитудной модуляции (4-QAM, four quadrature amplitude modulation). Такое созвездие может обеспечивать мощность сигнала, специфичную для подканала, когда это созвездие не является квадратным. Как неквадратные, так и квадратные созвездия 4QAM могут быть реализованы с помощью подмножества 8-позиционной фазовой манипуляции (8PSK, 8 Phase Shift Keying), 16-позиционной фазовой манипуляции (16PSK, 16 Phase Shift Keying), 16-позиционной квадратурной амплитудной модуляции (16QAM, 16 Quadrature Amplitude Modulation) или 32-позиционной квадратурной амплитудной модуляции (32QAM, 32 Quadrature Amplitude Modulation). Чем выше порядок используемой комбинации модуляции, тем больше может быть найдено подходящих подмножеств квадратных или неквадратных созвездий модуляции 4-QAM с различными комбинациями мощности сигналов подканалов. Неквадратные созвездия модуляции могут обеспечить больший уровень мощности сигнала для одного подканала и меньший уровень мощности сигнала для другого подканала, что позволяет упростить выполнение процесса управления мощностью, специфичной для подканала. Если неквадратное созвездие модуляции является фиксированным, то различие в уровнях мощностей сигналов подканалов может составлять, например, 7,7 дБ.
Для того чтобы добиться более мелкой гранулярности для процесса управления мощностью, специфичной для подканала, различные неквадратные созвездия 4QAM, обеспечивающие различную мощность сигнала для подканалов, могут сменяться в течение периода чередования. Если некоторая доля (0, ¼, ½, ¾) или весь пакет этого периода использует неквадратные созвездия, обеспечивающие снижение мощности на 7,7 дБ по сравнению с другими неквадратными созвездиями, то уменьшение средней мощности за период чередования может составлять -7,7; -4; -2,3; 1,0 или 0,0. Эти шаги могут обеспечить достаточную гранулярность для выполнения процесса управления мощностью, специфичной для подканала. Необходимо обратить внимание на то, что величина 7,7 дБ используется только в качестве примера. Хотя здесь рассматривается значение 7,7 дБ, обычному специалисту в данной области техники понятно, что можно использовать и другие значения, при условии что обеспечивается достаточная величина различия уровней мощностей, чтобы пары обучающих последовательностей по меньшей мере были бы по существу ортогональны.
Помимо созвездия 4QAM, может потребоваться принять во внимание процесс вращения символа, например, вращения на π/4, 3π/8 или π/2. Символы, повернутые на 3π/8, для текущего созвездия 8PSK могут определяться по формуле (1), в которой i представляет собой индекс символа s, a j является мнимой единицей:
Функция вращения символа может быть выбрана для оптимизации характеристик, избегания пересечений нулевого уровня или для обеспечения совместимости с мобильными или базовыми станциями, функционирующими в соответствии со стандартом GMSK. Дифференциальное кодирование может применяться по меньшей мере для периодов передачи полезной нагрузки в каждом подканале. Другими словами, каждый второй бит может использоваться для разрешения пользовательскому терминалу, например пользовательскому терминалу 130, применения двухпозиционной демодуляции. Пользовательский терминал может демодулировать схему возможного вращения символа и возможного дифференциального кодирования путем выполнения вращения символа для принятых выборок на угол вращения, что упрощает использование приемника двухпозиционных сигналов, таких как GMSK или BPSK.
Блок 108 модуляции может использовать подмножества созвездия модуляции 8PSK с вращением символа на угол π/2. Эти подмножества содержат только 4 точки созвездия 8PSK, используемые в схеме модуляции 4QAM, которые показаны черными точками на фиг.6(а)-(с), подробнее обсуждаемые ниже. Блок 108 модуляции может, таким образом, отображать биты потока данных, принятые из блока 106 мультиплексирования, в соответствии со схемой модуляции 4QAM, с двумя битами на каждый символ модуляции в созвездии модуляции, при этом первый бит символа модуляции предназначен для первого подканала, а второй бит - для второго подканала.
Пользовательские терминалы 120 и 130 могут использовать способ демодуляции BPSK, например стандартную демодуляцию GMSK, для приема одного из подканалов сигнала, модулированного посредством 4QAM. Пользовательский терминал 120 может быть сконфигурирован таким образом, чтобы после приема символа контролировать ситуацию только в отношении оси I или оси Q. Пользовательский терминал 120 может анализировать только первый бит принятого символа. Если исходным переданным символом являлся символ "10" или "11", то есть принимаемые символы расположены с правой стороны от оси Q, то пользовательский терминал 120 может принять решение, что предназначенным ему символом является символ "1". Соответственно, если переданным символом является "01" или "00", то пользовательский терминал 120 может принять решение, что принят символ "0". Пользовательский терминал 130 может анализировать второй бит принятого символа. Если исходным переданным символом являлся символ "10" или "00", то есть принимаемые символы расположены ниже оси I, то пользовательский терминал 130 может принять решение, что предназначенным ему символом является символ "0". Соответственно, если переданным символом является "01" или "11", то пользовательский терминал 130 может принять решение, что для него предназначен символ "1".
Пользовательские терминалы 120 и 130 могут использовать 4QAM и обнаруживать только четные или нечетные биты периода полезной нагрузки, соответствующего сконфигурированному подканалу. Таким образом, разделение каналов основано на способе конфигурирования схемы обнаружения требуемого бита символа 4QAM в течение периода передачи данных. Кроме того, отдельное шифрование может применяться для связи в подканалах с целью устранения случайного неправильного использования ошибочного подканала. Наконец, модулированные сигналы могут подаваться в блок 112 приемопередатчика для последующей обработки перед передачей сигнала.
Пользовательский терминал 130 может обладать способностью приема данных по второму подканалу. Для возможности связи по второму подканалу блоки 110 и 138 управления могут обмениваться информацией об использовании второго подканала. На стадии установления соединения блок 138 управления может указывать блоку 110 управления на тот факт, что пользовательский терминал 130 может осуществлять связь по второму подканалу. В обратном направлении блок 110 управления может указывать блоку 138 управления, что второй подканал в заданном радиоресурсе был назначен пользовательскому терминалу 130. В варианте осуществления настоящего изобретения назначение указывает пользовательскому терминалу 130 обучающую последовательность, которую следует использовать в канале. Эти сообщения могут включаться в существующие сообщения сигнализации, передаваемые по каналу управления, используемому в процессе установления соединения, то есть SDDCH (Standalone Dedicated Control Channel, отдельный выделенный канал управления) или FACCH (Fast Associated Control Channel, высокоскоростной совмещенный канал управления). Пользовательский терминал 130 также способен компенсировать помехи от других базовых станций (например, от базовой станции 150) посредством выполнения процесса SAIC. Для улучшения характеристик пользовательский терминал 130 в процессе оценки канала может применять обучающие последовательности обоих подканалов. Это может оказаться полезным, например, если пользовательскому терминалу 130 назначен подканал с более низким уровнем мощности.
Пользовательские терминалы 120 и 130 могут сообщать о характеристиках сигнала нисходящей линии связи (например, об уровне и качестве сигнала) с помощью сообщений сигнализации SACCH, передаваемых в базовую станцию 100, которая, в свою очередь, может использовать эту информацию для выполнения процесса управления мощностью в нисходящей линии связи. Процесс управления мощностью может выполняться обычным образом, когда более высокий уровень мощности двух подканалов используется в качестве мощности несущей, а неквадратное созвездие модуляции может применяться для обеспечения процесса управления мощностью, специфичной для подканала.
Мобильная станция 130 также содержит блок 134 демодуляции. Блок 134 демодуляции является ответным блоком по отношению к блоку 108 модуляции базовой станции, поскольку блок 134 демодуляции выполнен с возможностью демодуляции сигнала, модулированного блоком 108 модуляции. Блок 134 демодуляции, таким образом, выполнен с возможностью демодуляции сигнала, переданного по второму подканалу.
Пользовательский терминал 140 при приеме сигналов GMSK или 4QAM от базовой станции 150 может выполнять процесс SAIC и подавлять неквадратное созвездие 4QAM, переданное базовой станцией 100, до величины различия в уровнях мощности между первым и вторым подканалами (например, до 7,7 дБ). Этот процесс подавления для 4QAM возможен, поскольку созвездие является не квадратным, а прямоугольным, и, таким образом, с точки зрения пользовательского терминала выглядит как "наполовину бинарный" сигнал. В процессе выполнения SAIC могут уменьшаться межсимвольные помехи (ISI, Inter Symbol Interference). Описанные выше варианты осуществления настоящего изобретения могут также комбинироваться таким образом, чтобы базовые станции могли обеспечивать передачу по обоим подканалам с использованием различных обучающих последовательностей и дополнительно применять приемник 4QAM.
Можно принимать во внимание возможность прерывистой передачи (DTX, discontinuous transmission). Это означает, что в определенный момент времени сеанс передачи для одного из пользовательских терминалов может прерываться. DTX в одном подканале можно учитывать с помощью нулей или других кодовых комбинаций в канале в период простоя (в отсутствие активного сеанса передачи). В альтернативном варианте в течение DTX в подканале базовая станция 100 может использовать модуляцию более низкого порядка. Например, схема 4QAM может заменяться на BPSK или GMSK в течение периода DTX в другом подканале. В другом случае в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения BPSK можно использовать в качестве созвездия модуляции только в период передачи полезной нагрузки, в то время как обучающая последовательность может модулироваться с помощью 4QAM.
Изображенная на фиг.1 система радиосвязи может представлять собой систему TDMA, в которой реализован алгоритм скачкообразной перестройки частоты. Базовая станция 100 может одновременно передавать данные в пользовательские терминалы 120 и 130 с помощью одного и того же радиоресурса. Другими словами, обоим пользовательским терминалам может быть одновременно выделена комбинация частоты и временного интервала, и ресурсом может являться либо ресурс канала трафика, либо ресурс канала управления.
Пользовательский терминал 130 может указывать базовой станции на тот факт, что мобильная станция может принимать данные по второму подканалу. Базовая станция 100 может выделять пользовательским терминалам 120 и 130 полностью или по существу взаимно ортогональные обучающие последовательности для использования их при связи в нисходящем направлении. Базовая станция 100 может назначать пользовательские терминалы временным интервалам. Если базовая станция 100 принимает от мобильной станции сообщение, указывающее на тот факт, что мобильная станция способна принимать ортогональный второй подканал, то базовая станция 100 может соответственно выполнить назначение пользовательского терминала. Другими словами, базовая станция 100 может выделить временной интервал двум пользовательским терминалам, таким как терминалы 120 и 130, один из которых является стандартной мобильной станцией, не обладающей возможностью поддержки второго подканала, а другой способен поддерживать такого рода связь.
Базовая станция 100 может обеспечить два потока данных, по одному для каждого из пользовательских терминалов 120 и 130. Потоки данных также могут быть направлены одному пользовательскому терминалу. Сначала два потока данных могут быть сформированы в виде потока данных QPSK таким образом, чтобы биты данных попеременно направлялись соответственно в пользовательские терминалы 120 и 130. Затем биты данных исходного потока данных могут быть разделены на первый и второй потоки данных. Таким образом, четверной поток данных QPSK разделяется для получения двух бинарных совместимых потоков данных GMSK или BPSK, в которых, возможно, используется вращение символа, причем один из потоков направляется в один пользовательский терминал, а второй - в другой пользовательский терминал. Данные, модулированные с использованием схемы модуляции более высокого порядка, могут, таким образом, приниматься в пользовательских терминалах с помощью схемы модуляции более низкого порядка. Пользовательские терминалы могут затем отбрасывать некоторые из принятых битов. Два потока данных могут быть модулированы с помощью блока 108 модуляции, а затем одновременно переданы с помощью одного радиоресурса, который был зарезервирован, и указание о котором было передано в пользовательские терминалы 120 и 130.
В свою очередь, пользовательский терминал может выполнять следующие задачи. Во-первых, при установлении соединения пользовательскому терминалу может потребоваться указать базовой станции 100 на то, что этот пользовательский терминал может принимать ортогональный подканал (OSC, orthogonal subchannel). Затем пользовательский терминал может принять от базовой станции 100 индикацию того, что первый или второй канал был назначен этому пользовательскому терминалу. Далее, после приема данных по второму каналу, пользовательский терминал может демодулировать по меньшей мере часть пакетных данных с помощью созвездии демодуляции, сходного с созвездием модуляции, используемым базовой станцией 100 при модуляции данных во втором канале. В варианте осуществления настоящего изобретения пользовательский терминал демодулирует обучающую последовательность с помощью первого созвездия модуляции, а данные полезной нагрузки - с помощью второго созвездия модуляции. Второе созвездие модуляции может быть сдвинуто по фазе на 90 градусов относительно первого созвездия модуляции.
Концепция ортогонального подканала может быть реализована в системе GSM для следующих каналов; TCH/F (Traffic Channel at Full Rate, полноскоростной канал трафика), SACCH/F/H (Slow Associated Control Channel at Full/Half rate, низкоскоростной совмещенный канал управления с половинной скоростью передачи), FACCH/F/H (Fast Associated Control Channel at Full/Half Rate, высокоскоростной совмещенный канал управления с половинной скоростью передачи), SDCCH (Standalone Dedicated Control Channel, отдельный выделенный канал управления), (P)RACH ((Packet)Random Access Channel, (пакетный) канал произвольного доступа), (P)AGCH ((Packet)Access Grant Channel, (пакетный) канал предоставления доступа), (Р)РСН ((Packet) Paging Channel, (пакетный) пейджинговый канал). Пропускная способность этих каналов может быть удвоена за счет подканала, использующего тот же ресурс, что и исходный канал. Также возможно объединить концепцию OSC с другими принципами множественного доступа, например с множественным доступом с разделением по времени (TDMA, time division multiple access).
На фиг.2 показана блок-схема, иллюстрирующая базовую станцию 200 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Изображенная базовая станция 200 содержит два блока (202 и 204) основной полосы частот, блок 206 мультиплексирования, блок 208 модуляции, блок 210 управления и блок 212 приемопередатчика. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения базовая станция 200 может выполнять функции, сходные с теми, которые выполняют базовая станция 100 и/или базовая станция 150, показанные на фиг.1.
Блок 210 управления может быть выполнен с возможностью формирования множества потоков данных в соответствующих подканалах. Блок 210 управления также может быть выполнен с возможностью модуляции посредством блока 208 модуляции первого из этих потоков данных по меньшей мере частично с использованием созвездия модуляции, отличающегося от того, которое используется для модуляции второго из этих потоков данных. Базовая станция 200 также может содержать передатчик, такой как блок 212 приемопередатчика, который выполнен с возможностью передачи первого и второго потоков данных с помощью одного и того же ресурса в пользовательские терминалы, применяющие различные подканалы радиоресурса. Радиоресурс может представлять собой частоту, временной интервал или комбинацию этих ресурсов. Модуляция первого и второго подканалов может отличаться в отношении данных полезной нагрузки пакета радиосигнала, и первый и второй подканалы могут совместно использовать общую обучающую последовательность. Первый и второй подканалы могут использовать частично или полностью взаимно ортогональные пары обучающих последовательностей, чтобы для первого и второго подканалов применялись различные обучающие последовательности.
Блок 210 управления может быть выполнен с возможностью обеспечения для первого подканала мощности сигнала, превышающей мощность сигнала, обеспечиваемую для второго подканала. Блок 210 управления может быть выполнен с возможностью определения характеристик приема данных нисходящей линии связи для сигналов, принимаемых пользовательскими терминалами, на основе информации, которой он обменивается с пользовательскими терминалами. Блок 210 управления может быть выполнен с возможностью оценки требуемой выходной мощности для множества подканалов. Блок 210 управления может быть также выполнен с возможностью определения различия в уровнях требуемой выходной мощности для различных подканалов. Кроме того, блок 210 управления может быть выполнен с возможностью выбора одного или более соответствующего созвездия модуляции и интервала времени на основе определенного различия в уровнях требуемой выходной мощности для различных подканалов. Базовая станция 200 может быть выполнена с возможностью вращения символов потоков данных.
Следует обратить внимание на то, что множество функциональных возможностей, приведенных в этом описании изобретения, были представлены в виде блоков с той целью, чтобы в большей степени сосредоточить внимание на их независимой реализации. Например, блок может быть реализован в виде аппаратной схемы, содержащей заказные сверхбольшие интегральные (VLSI, very large scale integration) схемы или логические матрицы, готовые полупроводниковые схемы, такие как логические интегральные схемы, транзисторы или иные дискретные компоненты. Блок также может быть реализован с помощью программируемых аппаратных устройств, таких как перепрограммируемые логические матрицы, программируемые логические устройства или другие подобные устройства.
Блоки также могут быть по меньшей мере частично реализованы с помощью программного обеспечения, предназначенного для выполнения процессорами различных типов. Указанные блоки исполняемого кода могут, например, содержать один или большее количество физических или логических блоков компьютерных инструкций, которые, например, могут быть организованы в виде объекта, процедуры или функции. Тем не менее, исполняемые инструкции указанных блоков необязательно должны физически размещаться вместе, то есть не связанные друг с другом инструкции могут храниться в различных местоположениях и при совместной логической сборке образовывать блок, выполняющий назначенные для него задачи. Блоки могут храниться на машиночитаемом носителе данных, например на жестком диске, во флэш-памяти, в оперативной памяти (RAM, random access memory), на магнитной ленте, оптическом диске или на других подобных носителях, используемых для хранения данных.
В действительности, блок исполняемого кода может представлять собой одну инструкцию или множество инструкций и даже может быть распределен по нескольким различным сегментам кода, различным программам и различным запоминающим устройствам. Таким же образом в этом документе могут быть идентифицированы и проиллюстрированы рабочие данные внутри блоков, причем эти данные могут быть реализованы в любой подходящей форме и организованы в пределах структуры данных любого подходящего типа. Рабочие данные могут быть объединены в одном наборе данных или распределены по различным местоположениям, включая различные запоминающие устройства, и могут по меньшей мере частично существовать просто в виде электронных сигналов в системе или в сети.
На фиг.3 показан алгоритм, иллюстрирующий способ реализации варианта осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения алгоритм, показанный на фиг.3, может выполняться базовыми станциями 100, 150 и/или 200, показанными на фиг.1 и 2.
Показанный способ содержит шаг 300 формирования множества потоков данных в соответствующих подканалах. Этот способ также содержит шаг 310 модуляции первого из этих потоков данных по меньшей мере частично с использованием созвездия модуляции, отличающегося от того, которое используется для модуляции второго из этих потоков данных. Далее способ содержит шаг 320 передачи первого и второго потоков данных с помощью одного и того же ресурса в пользовательские терминалы, использующие различные подканалы радиоресурса. Радиоресурс может представлять собой частоту, временной интервал или комбинацию этих ресурсов. Модуляция первого и второго подканалов может отличаться в отношении данных полезной нагрузки пакета радиосигнала, и первый и второй подканалы могут совместно использовать общую обучающую последовательность. Первый и второй подканалы могут использовать частично или полностью взаимно ортогональные пары обучающих последовательностей, чтобы для первого и второго подканалов применялись различные обучающие последовательности.
Для первого подканала может обеспечиваться мощность сигнала, превышающая мощность сигнала, обеспечиваемую для второго подканала. В таком случае способ может содержать шаг 330 определения характеристик приема данных нисходящей линии связи для сигналов, принимаемых пользовательскими терминалами, на основе обмена информацией с пользовательскими терминалами. Способ может также содержать шаг 340 оценки требуемой выходной мощности для множества подканалов. Способ может также содержать шаг 350 определения различия в требуемой выходной мощности для различных подканалов. Кроме того, способ может содержать шаг 360 выбора одного или более соответствующих созвездий модуляции и интервалов времени на основе определенного различия в требуемой выходной мощности для различных подканалов. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения способ может также содержать шаг 370 вращения символов потоков данных.
На фиг.4 показана блок-схема, иллюстрирующая пользовательский терминал 400 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Пользовательский терминал 400 содержит блок 402 приемопередатчика, блок 404 демодуляции, блок 406 компенсации помех и блок 408 управления. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения пользовательский терминал 400 может выполнять функции, сходные с теми функциями, которые выполняют один или более пользовательских терминалов 120, 130 и 140, показанных на фиг.1.
Блок 402 приемопередатчика может быть выполнен с возможностью приема обучающей последовательности и индикации назначенного подканала, а также с возможностью приема потока данных. Блок 404 демодуляции может быть выполнен с возможностью демодуляции принятого потока данных для определения сигнала, предназначенного для пользовательского терминала 400, на основе принятой обучающей последовательности и информации о назначении подканала. Пользовательский терминал 400 может также содержать блок 406 компенсации помех (который может соответствовать блоку 136 SAIC, показанному на фиг.1), выполненный с возможностью подавления помех для двухпозиционной фазовой манипуляции в одной антенне. Блок 402 приемопередатчика может быть выполнен с возможностью передачи информации, указывающей, что устройство способно принимать данные в ортогональном подканале. Блок 402 приемопередатчика может быть выполнен с возможностью обмена с базовой станцией информацией об использовании радиоресурсов.
Блок 404 демодуляции пользовательского терминала 400 может быть выполнен с возможностью демодуляции принятого потока данных с использованием созвездия модуляции. Блок 404 демодуляции также может быть выполнен с возможностью демодуляции обучающей последовательности с помощью первого созвездия модуляции и демодуляции данных полезной нагрузки с помощью второго созвездия модуляции. Второе созвездие модуляции может быть сдвинуто по фазе относительно первого созвездия модуляции.
На фиг.5 показан алгоритм, иллюстрирующий способ реализации варианта осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения алгоритм, показанный на фиг.5, может выполняться пользовательскими терминалами 120, 130, 140 и/или 400, показанными на фиг.1 и 4.
Показанный способ содержит шаг 500 приема обучающей последовательности и индикации назначения подканала, а также шаг 510 приема потока данных от такого устройства, как базовая станция. Способ также содержит шаг 520 демодуляции принятого потока данных для определения сигнала, предназначенного для пользовательского терминала, на основе принятой обучающей последовательности и информации о назначении подканала. Способ может содержать шаг 530 выполнения компенсации помех в одной антенне для помех двухпозиционной фазовой манипуляции. Способ может содержать шаг 540 индикации того, что пользовательский терминал способен принимать данные в ортогональном подканале. Способ может содержать шаг 550 обмена с базовой станцией информацией об использовании радиоресурсов.
Принятый поток данных может демодулироваться с использованием созвездия модуляции. Обучающая последовательность может демодулироваться с помощью первого созвездия модуляции, а данные полезной нагрузки могут демодулироваться с помощью второго созвездия модуляции. Второе созвездие модуляции может быть сдвинуто по фазе относительно первого созвездия модуляции.
На фиг.6(а)-(с) показаны графики Q/I, иллюстрирующие созвездие модуляции 8PSK. Эти созвездия модуляции используются для передачи первого и второго потоков данных, при этом ортогональным потокам данных соответствуют чередующиеся биты. Первый бит используется в первом подканале, а второй бит - во втором подканале. В случае применения созвездия модуляции, показанного на фиг.6(а), мощность сигнала в обоих подканалах одинакова. На фиг.6(b) первый подканал ослаблен на 7,7 дБ, а на фиг.6(с) второй подканал ослаблен на 7,7 дБ. Хотя выше указано значение 7,7 дБ, обычному специалисту в данной области техники понятно, что можно использовать и другие значения ослабления, при условии, что обеспечивается достаточная величина различия уровней мощностей, для того чтобы пары обучающих последовательностей были бы по меньшей по существу ортогональны.
Обычному специалисту в данной области техники очевидно, что описанное выше изобретение на практике может быть осуществлено путем выполнения указанных шагов в другом порядке и/или с помощью аппаратных элементов, реализованных в конфигурациях, отличающихся от тех, что раскрыты в рамках настоящего изобретения. Таким образом, хотя изобретение было описано на основе этих предпочтительных вариантов осуществления, специалистам в этой области техники должно быть очевидно, что возможны модификации, изменения и альтернативные варианты конструкций, которые соответствуют сущности и объему настоящего изобретения. Таким образом, для определения границ и пределов настоящего изобретения следует обратиться к прилагаемой формуле изобретения.
Необходимо обратить внимание на то, что приведенные в описании этого изобретения ссылки на признаки, преимущества или схожие формулировки не предполагают того факта, что все эти признаки и преимущества, которые могут быть реализованы в рамках настоящего изобретения, должны относиться или относятся к какому-либо одному варианту осуществления настоящего изобретения. Вместо этого формулировки со ссылками на признаки и преимущества означают, что конкретные признаки, преимущества или характеристики, описанные в отношении осуществления изобретения, относятся по меньшей мере к одному варианту осуществления настоящего изобретения. Таким образом, обсуждение признаков, преимуществ и схожих формулировок в этом описании изобретения может относиться, но не обязательно относится, к одному и тому же варианту осуществления.
Кроме того, описанные признаки, преимущества и характеристики изобретения могут комбинироваться любым подходящим образом в одном или более вариантах осуществления. Специалисту в соответствующей области техники понятно, что изобретение в конкретном своем варианте осуществления на практике может не обладать одним или более из описанных признаков или преимуществ. В других частных случаях в определенных вариантах осуществления могут присутствовать дополнительные признаки и преимущества, которые могут отсутствовать во всех остальных вариантах осуществления настоящего изобретения.