ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ, ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПРИЕМА ДАННЫХ
TRANSMISSION DEVICE, DATA TRANSMISSION METHOD, RECEPTION DEVICE AND DATA RECEPTION METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к области технологии мобильной связи, а конкретно касается передающего устройства, способа передачи данных, приемного устройства и способа приема данных для применения в системе мобильной радиосвязи, в которой используется технология мультиплексирования с ортогональным разделением по частотам (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM).
Уровень техники
Системы мобильной радиосвязи будущего, в основном ориентированные на прием и передачу изображений и данных, потребуют таких возможностей, которые значительно превосходят возможности традиционных систем мобильной связи (например, системы, основанной на технологии IMT-2000). С этой целью необходимо повысить пропускную способность, скорость обмена, увеличить ширину полосы частот и т.п.
В широкополосной системе мобильной связи возникает проблема частотно селективных замираний, вызванных условиями с многолучевым распространением радиоволн, что делает технологию OFDM многообещающей технологией для систем связи следующего поколения. В технологии OFDM производится добавление защитных интервалов к активным символам, включая подлежащую передаче информацию, так чтобы сформировать символы, которые в свою очередь передаются один за другим в определенные интервалы передачи (Transmission Time Intervals, TTI). При этом множество интервалов TTI образуют один кадр. Кроме того, формирование защитного интервала производится с использованием части информации, заключенной в активном символе. В некоторых случаях защитный интервал может называться циклическим префиксом (Cyclic Prefix, CP).
На фиг.1 показана взаимосвязь между кадром, интервалом TTI и символом. Поскольку приемник принимает сигналы с различными задержками в канале передачи, возникает межсимвольная интерференция. Однако, при технологии OFDM, такая межсимвольная интерференция может быть значительно уменьшена, пока задержки распространения при передаче укладываются в период действия защитного интервала.
За время одного интервала TTI происходит передача различных каналов. Эти каналы могут включать в себя общий пилотный канал, общий канал управления и общий канал данных. Общий пилотный канал используется множеством абонентов для демодуляции общего канала управления. Точнее, общий пилотный канал используется для оценивания канала, синхронного детектирования, измерения качества принимаемого сигнала и т.п. Общий канал управления используется для демодуляции общего канала данных, включающего полезную информацию (канала информации трафика). Сведения о стандартных форматах сигнала, включая пилотный канал, содержатся, например, в непатентном документе 1.
Непатентный документ 1. Keiji Tachikawa. "W-CDMA mobile communications method" («Способ мобильной радиосвязи W-CDMA»), MARUZEN Co., Ltd., pp.100-101.
При передаче информации интервал TTI используется для определения различных информационных блоков. Например, интервал TTI определяет блок передаваемого пакета данных, блок обновления способа модуляции данных и канального кодирования в схеме модуляции и кодирования (Modulation and Coding Scheme, MCS), блок кодирования с исправлением ошибок, блок повторной передачи при автоматическом запросе повторной передачи (Automatic Repeat reQuest, ARQ), блок планирования очередности передачи пакетов и т.п. При таких обстоятельствах длительность интервала TTI и, таким образом, длительность кадра следует поддерживать постоянными. Однако число символов, включаемых в TTI, может произвольно изменяться в зависимости от применения или системы.
При различных традиционных способах передачи общий пилотный канал назначается одному или нескольким символам в TTI, а канал управления или канал данных назначается другим символам в том же самом TTI. Если предположить, что один символ занят общим пилотным каналом, в то время как TTI состоит из десяти символов, то тогда общий пилотный канал занимает 10% интервала TTI (1/10). С другой стороны, если предположить, что один символ занят общим пилотным каналом, в то время как TTI состоит из пяти символов, то тогда общий пилотный канал занимает уже 20% интервала TTI (1/5). Следовательно, уменьшение числа символов, включенных в TTI, приводит к проблеме снижения эффективности передачи канала данных. В особенности такая проблема становится существенной, когда производится сокращение числа символов в TTI.
Раскрытие изобретения
Таким образом, настоящее изобретение адресовано разрешению вышеуказанной проблемы и направлено на создание передающего устройства, способа передачи данных, приемного устройства и способа приема данных, в которых можно поддерживать или увеличивать эффективность передачи данных, даже когда производится сокращение числа символов, включаемых в TTI.
Вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает передающее устройство, содержащее блок мультиплексирования, выполненный с возможностью мультиплексирования общего пилотного канала, общего канала управления и общего канала данных; блок формирования символа, выполненный с возможностью обратного Фурье-преобразования мультиплексированного сигнала с целью формирования символа; и передающий блок, выполненный с возможностью передачи сформированного символа. В рассматриваемом варианте осуществления блок мультиплексирования производит мультиплексирование в частотной области общего канала управления, включающего в себя управляющую информацию, необходимую для демодуляции общего канала данных, который несет полезную информацию, и общего пилотного канала, предназначенного для использования множеством абонентов, а также производит мультиплексирование во временной области общего канала данных относительно указанных общего пилотного канала и общего канала управления. Даже при сокращении числа символов, составляющих интервал времени передачи (TTI), эффективность передачи каналов, за исключением общего пилотного канала, можно поддерживать за счет соответственного сокращения интервалов внедрения общего пилотного канала.
Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, эффективность передачи канала данных можно поддерживать или увеличивать даже в случае сокращения числа символов, включаемых в TTI.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 изображает соотношение между кадром, интервалом времени передачи (TTI) и символом.
Фиг.2 представляет собой блок-схему передатчика, соответствующего варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 представляет собой блок-схему приемника, соответствующего варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.4 изображен пример конфигурации канала, соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.5 изображены различные конфигурации канала.
На фиг.6 изображены различные конфигурации канала, включающие выделенные пилотные каналы.
Фиг.7 изображает зависимость между интервалом внедрения, длительностью символа и максимальным временем задержки.
Фиг.8 представляет собой схему передатчика, соответствующего варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.9 изображен пример конфигурации канала, соответствующий настоящему изобретению.
Фиг.10 представляет собой схему передатчика, соответствующего варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.11 изображает секторный луч и направленный луч.
На фиг.12 изображен пример конфигурации канала, соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.13 изображен способ мультиплексирования MIMO, соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.14 изображен пример конфигурации канала, соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.15 изображены различные конфигурации канала для общих пилотных каналов.
На фиг.16 изображена конфигурация канала для выделенных/общих пилотных каналов.
На фиг.17 схематически показаны пилотные каналы, предназначенные для передачи мультилучом.
На фиг.18 схематически показаны пилотные каналы, предназначенные для передачи адаптивным направленным лучом.
На фиг.19 показан пример назначения выделенных/общих пилотных каналов в соответствии с технологией TDM.
s
0
stg
На фиг.20А показана зависимость пропускной способности от среднего значения величины E/N при изменении номера N слота, в котором производилось ступенчатое отображение.
stg
На фиг.20B показан пример отображения канала для номеров N слотов 0, 1 и 2, где производилось ступенчатое отображение.
На фиг.21А схематически показана мобильная радиосвязь с применением пилотных последовательностей, ортогональных друг другу между секторами.
На фиг.21В представлен блок формирования пилотного канала для применения в передатчике, соответствующем варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.22 показан частный пример ортогональных пилотных последовательностей.
На фиг.23 показан частный пример ортогональных пилотных последовательностей.
На фиг.24 показана зависимость между кодом скремблирования и ортогональным кодом.
На фиг.25 представлен первый пример, в котором производится умножение общего пилотного канала и других каналов на код скремблирования и ортогональный код.
На фиг.26 представлен второй пример, в котором производится умножение общего пилотного канала и других каналов на код скремблирования и ортогональный код.
На фиг.27 изображено сочетание примеров, показанных на фиг.25 и 26.
На фиг.28 показан пилотный канал и канал данных полезного сигнала и нежелательного сигнала.
На фиг.29 показаны межсекторные ортогональные последовательности для пилотных каналов MIMO.
На фиг.30 представлена диаграмма, поясняющая последовательности CAZAC.
На фиг.31 показан пилотный канал и канал данных полезного сигнала и нежелательного сигнала.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ НОМЕРОВ
С 202-1 по 202-К: блок формирования канала данных.
210: блок расширения спектра и канального кодирования.
212:блок перемежения.
214: блок модуляции данных.
216: блок отображения во временную/частотную области.
204: блок мультиплексирования общего пилотного канала.
206: блок (IFFT) быстрого обратного преобразования Фурье.
208: блок формирования защитного интервала.
302: блок удаления защитного интервала.
304: блок быстрого преобразования Фурье.
308: блок оценивания канала.
310: блок выделения выделенного пилотного канала.
312: блок извлечения данных из временной/частотной области.
314: блок демодуляции данных.
316: блок деперемежения.
318: блок сужения спектра и канального декодирования.
72: блок управления выделенным пилотным каналом.
74: блок мультиплексирования выделенного пилотного канала.
102: блок мультиплексирования выделенного пилотного канала.
104: блок управления весовыми коэффициентами антенн.
106: блок задания весового коэффициента.
2102: блок формирования пилотной последовательности.
2104: блок формирования кода скремблирования.
2106: блок формирования ортогонального кода.
2108, 2110: блок перемножения.
2502, 2504: блок формирования.
2506: блок формирования кода скремблирования.
2508: блок формирования ортогонального кода.
2510, 2512, 2514: блок перемножения.
2602: блок формирования кода скремблирования.
2604: блок перемножения.
Осуществление изобретения
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения временному мультиплексированию подвергается общий пилотный канал и общий канал данных, а также временному мультиплексированию подвергается общий канал управления и канал данных. Поскольку общему пилотному каналу отводится не вся полоса частот, а только ее часть или часть поднесущих, остальным каналам, кроме общего пилотного канала, отводятся другие поднесущие в символе. Путем изменения места внедрения общего пилотного канала в частотной области можно также изменять и долю, которую составляет общий пилотный канал в символе. Следовательно, даже когда происходит сокращение числа символов, составляющих TTI (и временной интервал, приходящийся на один символ, становится длиннее), имеется возможность поддерживать эффективность передачи других каналов, кроме общего пилотного канала, путем соответствующего сокращения числа частот внедрения общих пилотных каналов.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения мультиплексированию во временной области подвергается выделенный пилотный канал, предназначенный для использования одним или несколькими конкретными абонентами, с целью демодуляции общего канала данных, а также комбинация общего пилотного канала и общего канала управления. За счет оценивания каналов с применением выделенного пилотного канала в дополнение к общему пилотному каналу улучшается точность оценки канала и подобных параметров.
Выделенный пилотный канал подвергается временному мультиплексированию в первый момент времени в постоянных частотных интервалах, а также подвергается временному мультиплексированию во второй момент времени в указанных постоянных частотных интервалах. Путем рассредоточения пилотных каналов во временной и частотной области можно улучшить эффект разнесения пилотного канала и при этом увеличить эффективность передачи других каналов, за исключением пилотного.
Выделенный пилотный канал передается участнику радиосвязи, который перемещается с повышенной скоростью, но его необязательно передавать участнику радиосвязи, скорость перемещения которого невысока. Передавая выделенный пилотный канал только абоненту, флуктуация канала которого во временной области признана большой, можно исключить передачу выделенного канала, когда она не обязательна.
В передающем устройстве может быть предусмотрен регулятор диаграммы направленности антенны (луча), который осуществляет регулирование направленности передаваемого луча на конкретного участника связи. Включение выделенного пилотного канала может производиться для конкретного участника связи. Когда используется направленный луч, качественные показатели канала оказываются различными от луча к лучу. За счет использования выделенного пилотного канала, направленного на конкретного участника связи, в дополнение к общему пилотному каналу, происходит повышение точности оценивания канала.
Когда используется способ мультиплексирования MIMO, передачу пилотного канала можно производить с одной или нескольких передающих антенн, а передачу выделенного пилотного канала - с другой одной или нескольких передающих антенн, что позволяет вести адекватную передачу способом мультиплексирования MIMO в зависимости от класса приемного устройства (точнее, числа приемных антенн).
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается приемное устройство, содержащее приемный блок, выполненный с возможностью приема переданного передатчиком символа, блок преобразования для осуществления преобразования Фурье принятого символа и блок разделения для выделения из преобразованного сигнала общего пилотного канала, общего канала управления и общего канала данных. Блок разделения выделяет в частотной области общий пилотный канал, используемый множеством абонентов для демодуляции общего канала управления, и общий канал управления, используемый для демодуляции общего канала данных, а во временной области блок разделения выделяет общий канал данных, включающий полезную информацию, и комбинацию общего пилотного канала и общего канала управления.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения в передающем устройстве общий пилотный канал умножается на расширяющую кодовую последовательность (код скремблирования), общую для множества секторов, и ортогональную кодовую последовательность, которая различается от сектора к сектору, а результирующий сигнал передается участнику связи (обычно мобильной станции). Поскольку один сектор отличается от других секторов не кодом скремблирования, а ортогональным кодом, можно легко и с высокой точностью производить различение секторов, тем самым улучшая качество пилотного канала.
Остальные каналы, кроме общего пилотного канала, можно умножать на расширяющую кодовую последовательность (код скремблирования), общую для множества секторов, и ортогональную кодовую последовательность, которая отличается от сектора к сектору.
Из расширяющей кодовой последовательности, общей для множества секторов, в соответствии с заранее заданным правилом выводится другой расширяющий код, и на этот выводимый расширяющий код можно умножать другие каналы, за исключением пилотного канала. При этом, хотя для пилотного канала и других каналов используются различные коды скремблирования, эти коды скремблирования могут быть легко найдены применением указанного правила получения кодов.
Пилотный канал и общий канал управления могут быть умножены на расширяющую кодовую последовательность (код скремблирования), общую для множества секторов, и ортогональную кодовую последовательность, которая отличается от сектора к сектору, а общий канал данных может быть умножен на другой код расширения. При этом коды скремблирования могут использоваться соответственным образом, например исходя из требований изменения коэффициента расширения спектра.
Что касается нижеприведенных примеров вариантов осуществления, то несмотря на то что настоящее изобретение описывается в контексте системы, в которой применяется технология OFDM в нисходящей линии связи, могут быть использованы и другие системы, в которых применяется, например, технология с множеством поднесущих.
Первый вариант осуществления изобретения
На фиг.2 показана часть передатчика, соответствующая первому варианту осуществления настоящего изобретения. Хотя данный передатчик обычно предусматривается в базовой радиостанции системы мобильной связи, как и описано в рассматриваемом варианте осуществления, указанный передатчик может быть предусмотрен и в других устройствах. Передатчик содержит несколько блоков с 202-1 по 202-К формирования канала данных, число которых равно К, блок 204 мультиплексирования общего пилотного канала, блок 202 быстрого обратного преобразования Фурье (Inverse Fast Fourier Transformation, IFFT) и блок 208 формирования защитного интервала. Поскольку К блоков с 202-1 по 202-К формирования канала данных имеют идентичные функции и идентичное построение, первый блок 202-1 формирования канала данных в последующем описании представляет остальные блоки. Блок 202-1 формирования канала данных содержит блок 210 расширения спектра и канального кодирования, блок 212 перемежения, блок 214 модуляции данных и блок 216 отображения во временную и частотную область.
Блок 202-1 формирования канала данных производит формирование канала данных для первого абонента. Хотя для упрощения изложения обработку для одного абонента выполняет один блок формирования канала данных, для одного абонента может быть использовано множество блоков формирования канала данных.
Блок 210 расширения спектра и канального кодирования производит канальное кодирование в подлежащем передаче канале данных, тем самым повышая возможности устройства в отношении исправления ошибок. Следует отметить, что расширение спектра расширяющими кодовыми последовательностями в данном конкретном варианте осуществления изобретения не производится, так как здесь используется технология OFDM. Однако, когда в других вариантах осуществления используется технология мультиплексирования с ортогональным частотным и кодовым разделением (Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing, OFCDM), блок 210 расширения спектра и канального кодирования выполняет и канальное кодирование и расширение спектра расширяющими кодами в канале данных, который подлежит передаче. В качестве канального кодирования может использоваться турбокодирование.
Блок 212 перемежения меняет порядок символов сигнала, прошедшего канальное кодирование, во временной области и/или в частотной области в соответствии с заранее заданным правилом, известным передатчику и приемнику, с которым осуществляется радиосвязь.
Блок 214 модуляции переводит подлежащий передаче сигнал в пространство (созвездие) состояний сигнала в соответствии с подходящим способом модуляции. В качестве способа модуляции могут быть использованы различные способы, такие как QPSK, 16QAM, 64QAM или подобные им способы. Когда используется схема адаптивной модуляции и канального кодирования (Adaptive Modulation and Coding Scheme, AMCS), назначение способа модуляции и скорости канального кодирования производится на индивидуальной основе.
Блок 216 отображения во временную и частотную область определяет, каким образом производится отображение каналов данных, подлежащих передаче, во временную и/или частотную область.
Блок 204 мультиплексирования общего пилотного канала осуществляет мультиплексирование общих пилотных каналов, общих каналов управления и каналов данных, а также выдает мультиплексированные каналы на выход. Мультиплексирование может осуществляться во временной области, в частотной области или совместно и во временной и в частотной областях.
Блок 206 IFFT производит быстрое обратное Фурье-преобразование сигнала, подлежащего передаче, или модуляцию в соответствии с технологией OFDM, что формирует активную часть символа.
Блок 208 формирования защитного интервала извлекает фрагмент активной части символа и добавляет извлеченный фрагмент к концу активной части символа, тем самым формируя передаваемый символ (передаваемый сигнал).
Блоки с 202-1 по 202-К формирования канала данных производят формирование каналов данных, подлежащих передаче соответствующим абонентам. В блоках с 202-1 по 202-К формирования канала данных каналы данных подвергаются канальному кодированию, перемежению, модуляции и отображению во временную/частотную область. После отображения каналы данных появляются на выходах соответствующих блоков с 202-1 по 202-К формирования канала данных и поступают на вход блока 204 мультиплексирования общего пилотного канала, в котором каналы данных подвергаются мультиплексированию вместе с общими пилотными каналами и общими каналами управления. Мультиплексированный сигнал подвергается быстрому обратному преобразованию Фурье, и к сигналу, прошедшему преобразование (активной части символа), добавляется защитный интервал, и тем самым формируется передаваемый символ. Передача передаваемого символа производится через радиочастотный блок (не показан).
На фиг.3 показана часть приемника, соответствующая рассматриваемому варианту осуществления настоящего изобретения. Несмотря на то, что, как показано в данном примере, данный приемник обычно предусматривается в мобильной станции системы мобильной связи (например, в аппаратуре абонента #1), приемник может быть предусмотрен и в других устройствах. Приемник содержит блок 302 удаления защитного интервала, блок 304 быстрого преобразования Фурье (Fast Fourier Transformation, FFT), блок 306 выделения общего пилотного канала, блок 308 оценивания канала, блок 310 выделения выделенного пилотного канала, блок 312 извлечения данных из временной и частотной области, блок 314 демодуляции данных, блок 316 деперемежения и блок 318 сужения спектра и канального декодирования.
Блок 302 удаления защитного интервала производит удаление защитного интервала из переданного символа и, таким образом, извлекает активную часть символа.
Блок 304 FFT производит быстрое Фурье-преобразование сигнала или демодуляцию в соответствии с технологией OFDM.
Блок 306 выделения общего пилотного канала выделяет каждую поднесущую, демодулированную в соответствии с технологией OFDM, так чтобы получить общие пилотные каналы, общие каналы управления и другие каналы.
Блок 308 оценивания канала производит оценивание канала, используя выделенные общие пилотные каналы, и выдает в блок 314 демодуляции данных или аналогичный блок сигнал управления для компенсации канала. Такой сигнал управления также используется в целях компенсации канала для общих каналов управления, хотя для упрощения на схеме это и не показано.
Блок 310 выделения выделенного пилотного канала в рассматриваемом варианте осуществления не используется, но используется для выделения выделенных пилотных каналов из других каналов в варианте осуществления, описываемом ниже. Выделенные пилотные каналы подаются в блок 308 оценивания канала и используются для увеличения точности оценивания канала.
Блок 312 извлечения данных из временной и частотной области производит извлечение каналов данных в соответствии с правилом отображения, которое устанавливает передатчик, и выдает извлеченные каналы данных.
Блок 314 демодуляции данных выполняет компенсацию канала, а затем демодуляцию каналов данных. Способ демодуляции соответствует способу модуляции, который осуществлялся в передатчике.
Блок 316 деперемежения изменяет порядок символов канала данных соответственно операции перемежения, которая осуществлялась в передатчике.
Блок 318 сужения спектра и канального декодирования осуществляет канальное декодирование принятых каналов данных. Поскольку используется технология OFDM, то в рассматриваемом варианте осуществления изобретения операция сужения спектра не выполняется. Однако в других вариантах осуществления, когда используется технология OFCDM, блок 318 сужения спектра и канального декодирования производит как сужение спектра, так и канальное декодирование принятых каналов данных.
Сигнал, принятый антенной (не показана), проходит через радиочастотный блок (не показан), преобразуется в сигнал основной полосы частот, подвергается удалению защитного интервала и быстрому обратному преобразованию Фурье. Из преобразованного сигнала выделяются общие пилотные каналы, которые используются для оценивания канала. Кроме того, из преобразованного сигнала выделяются общие каналы управления и каналы данных и затем демодулируются. Демодулированные каналы данных проходят операции деперемежения и канального декодирования, и, таким образом, восстанавливаются данные, переданные передатчиком.
D
На фиг.4 показано, как в данном варианте осуществления производится мультиплексирование различных каналов. В качестве примера в кадр длительностью 10 мс включены 20 интервалов TTI передачи, что означает, что один TTI равен 0,5 мс. Один TTI составлен из 7 символов, расположенных во временной области (N=7).
В представленном на чертеже примере мультиплексированию подвергаются общие пилотные каналы, общие каналы управления, выделенные пилотные каналы и каналы данных. Выделенные пилотные каналы описываются во втором варианте осуществления изобретения и далее. Общие пилотные каналы и общие каналы управления подвергаются частотному мультиплексированию внутри одного символа. Точнее производится внедрение общих пилотных каналов в определенные частотные интервалы в первом символе TTI. С другой стороны, общие каналы данных передаются вторым символом и последующими символами в том же самом TTI. А именно, общие пилотные каналы и общие каналы данных подвергаются временному мультиплексированию, и общие каналы управления и каналы данных также подвергаются временному мультиплексированию. Поскольку общим пилотным каналам отводится не вся полоса частот в TTI, а только часть полосы частот или часть поднесущих, остальным каналам, кроме общих пилотных каналов, могут быть отведены другие поднесущие. Путем изменения интервалов внедрения общих пилотных каналов в частотной области можно регулировать долю общих пилотных каналов в TTI. Например, когда производится сокращение числа символов в TTI (и интервал времени, приходящийся на один символ соответственно удлиняется), имеется возможность поддерживать эффективность передачи других каналов, кроме общего пилотного канала, путем соответствующего сокращения числа частот внедрения общих пилотных каналов.
На фиг.5 приведены различные примеры конфигураций каналов, в которых подвергаются мультиплексированию общие пилотные каналы и общие каналы управления. Следует отметить, что конфигурации каналов не ограничиваются изображенными примерами, напротив, могут быть осуществлены и другие конфигурации каналов. Конфигурация 1 канала, представленная на фиг.5, такая же, что и конфигурация канала, показанная на фиг.4. Как уже говорилось, общие пилотные каналы используются в целях оценивания канала для демодуляции общих каналов управления. При конфигурации 1 канала, поскольку общие пилотные каналы и общие каналы управления подвергаются частотному мультиплексированию, не существует общих пилотных каналов для поднесущей, которая содержит общие каналы управления, и, следовательно, при конфигурации 1 канала значение оценки канала для общих каналов управления не может быть получено напрямую. Поэтому значение оценки канала для общего канала управления приходится получать путем интерполяции значений оценок канала для поднесущих, которые содержат общие пилотные каналы. В качестве интерполяции может использоваться линейная интерполяция. Кстати, двунаправленные стрелки на фиг.5 указывают, что интерполяция выполняется на отмеченном участке. В данном частном примере, поскольку все общие пилотные каналы и общие каналы управления закреплены за первым символом, демодуляция общих каналов данных может быть проведена быстро. Кроме того, поскольку общие пилотные каналы и общие каналы управления распределены широко в частотной области, эффект разноса по частотам может быть усилен, и увеличена устойчивость к частотно-селективным замираниям.
При конфигурации 2 каналов общие пилотные каналы и общие каналы управления подвергаются временному мультиплексированию. При данной конфигурации не требуется никакой интерполяции, в отличие от конфигурации 1 каналов. Помимо этого общие пилотные каналы и общие каналы управления распределены широко в частотной области, в силу чего увеличивается устойчивость к частотно-селективным замираниям.
При конфигурации 3 каналов общие каналы управления внедрены после части общих пилотных каналов и не внедрены после остальных общих пилотных каналов. Эти общие пилотные каналы и общие каналы управления, подвергнутые мультиплексированию во временной области, позволяют осуществить регулирование мощности во время передачи. При данной конфигурации, поскольку общие каналы управления внедрены так, что во временной области по существу перекрывают интервал TTI, является необходимым проводить оценивание канала на протяжении всего интервала TTI. В этом случае, если для оценивания канала используются только общие пилотные каналы в первом символе, точность оценки канала для последнего символа не гарантируется в достаточной степени. В особенности ситуация ухудшается, когда приемник перемещается с повышенной скоростью, ибо в этом случае флуктуации во времени становятся весьма значительными. Поэтому значение оценки канала, полученное из первого символа в интервале TTI, и значение оценки канала, полученное из последнего символа в интервале TTI, используются так, чтобы оптимальным образом произвести оценивание канала (например, путем линейной интерполяции).
При конфигурации 4 каналов общие каналы управления подвергаются мультиплексированию путем скачкообразной смены частоты во временной и частотной области. Поскольку общие пилотные каналы и общие каналы управления распределены широко в частотной области, может быть увеличена устойчивость к частотно-селективным замираниям. Помимо этого, поскольку общие пилотные каналы и общие каналы управления распределены так же и во временной области, оказывается возможным производить регулирование мощности во время передачи.
Второй вариант осуществления изобретения
Во втором варианте осуществления настоящего изобретения в дополнение к общим пилотным каналам используются выделенные пилотные каналы. Эти каналы идентичны общим пилотным каналам в том отношении, что используются для оценивания канала и подобных операций. Однако они отличаются тем, что выделенные пилотные каналы используются только для конкретной мобильной станции, в то время как общие пилотные каналы используются для всех мобильных станций. Поэтому, в то время как в качестве сигнала, указывающего общий канал, можно подготовить только один вид сигнала, в качестве сигналов, указывающих выделенные пилотные каналы, приходится подготавливать множество видов сигналов, причем их число больше, чем число мобильных телефонов. Выделенные пилотные каналы используются, когда мобильные телефоны перемещаются с повышенной скоростью, когда в нисходящей линии связи используется направленный луч, и когда мобильные станции имеют заранее установленное число приемных антенн, или в аналогичных случаях, о чем более подробно говорится ниже.
На фиг.6 показаны различные конфигурации каналов, включающих выделенные пилотные каналы. Конфигурации каналов не ограничиваются изображенными примерами, напротив, могут быть осуществлены и другие конфигурации каналов. При конфигурации 1 каналов фиг.6 выделенные пилотные каналы внедрены с заданными интервалами во второй символ. При конфигурации 2 каналов фиг.6 выделенные пилотные каналы внедрены по типу скачкообразной перестройки частоты и во временной и в частотной области. При конфигурации 3 каналов фиг.6 выделенные пилотные каналы подвергаются временному мультиплексированию после части общих пилотных каналов, но не после остальных общих пилотных каналов. При конфигурации 4 каналов фиг.6 выделенные пилотные каналы и общие каналы данных подвергаются кодовому мультиплексированию.
P
P
Что касается общих пилотных каналов и выделенных пилотных каналов, то, при оценивании канала во временной области, интервалы Δ внедрения пилотных каналов должны удовлетворять теореме отсчетов. Точнее, интервалы Δ внедрения задаются таким образом, чтобы удовлетворить следующей зависимости:
P
s
max
<
ΔT/d
s
max
s
max
где T представляет собой длительность активной части символа (длительность символа, полученную после удаления защитного интервала), a d представляет собой максимальное значение задержки распространения на трассе. Данная зависимость представлена на фиг.7. Например, когда T и d равны соответственно 80 мкс и 20 мкс, интервалы внедрения должны составлять 4 или менее.
Третий вариант осуществления изобретения
На фиг.8 показана часть передатчика, соответствующая третьему варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.8 элементам, которые уже обсуждались в связи с фиг.2, даны аналогичные индексы. Как показано, блок 202-1 формирования канала данных дополнительно содержит блок 72 управления выделенным пилотным каналом и блок 74 мультиплексирования выделенного пилотного канала. Эти элементы предусмотрены и в других блоках с 202-2 по 202-К формирования канала данных. Блок 72 управления выделенным пилотным каналом определяет в соответствии с подвижностью рассматриваемой мобильной станции, производить ли внедрение выделенных пилотных каналов в сигнал, подлежащий передаче на мобильную станцию. Подвижность может быть измерена, например, на основе максимального доплеровского сдвига частоты. Если подвижность по данным измерений превышает заданный уровень, то можно внедрять выделенные пилотные каналы. Блок 74 мультиплексирования выделенного пилотного канала производит внедрение или не производит внедрение выделенных пилотных каналов в подлежащий передаче сигнал, в соответствии с инструкцией, полученной от блока 72 управления выделенным пилотным каналом, и выдает в блок 204 мультиплексирования общих пилотных каналов сигнал, содержащий или не содержащий выделенные пилотные каналы.
Например, показанная на фиг.3 мобильная станция уведомляет базовую радиостанцию о любых признаках, которые могут быть использованы базовой станцией для определения факта перемещения мобильной станции с повышенной скоростью. Таким признаком может быть максимальный доплеровский сдвиг частоты, но и не только он один. Когда блок 72 управления выделенным пилотным каналом устанавливает, что мобильная станция перемещается с повышенной скоростью, выделенные пилотные каналы подвергаются мультиплексированию вместе с сигналом в блоке 74 мультиплексирования выделенных пилотных каналов. В противном случае, мультиплексирования выделенных пилотных каналов не производится. В данном примере внедрение выделенных пилотных каналов в передаваемый сигнал производится для быстродвижущейся мобильной станции, в то время как внедрения выделенных пилотных каналов в сигнал, подлежащий передаче на медленно движущуюся или неподвижную станцию, не производится. Выделенные пилотные каналы дополнительно к общим пилотным каналам используются для быстродвижущихся мобильных станций, тем самым увеличивая точность оценивания канала.
На фиг.9 показан пример конфигурации каналов, когда полоса частот разделена на множество частотных блоков. Один частотный блок включает несколько поднесущих. Такой частотный блок может быть также назван блоком ресурсов. Абонент может использовать один или несколько частотных блоков в соответствии с передаваемой информацией (объемом данных и т.п.). В приведенном примере частотный блок 1 используется быстро перемещающимся абонентом, при этом общие каналы данных и выделенные пилотные каналы мультиплексируются в частотном блоке 1. Дополнительно, другой частотный блок 2 используется абонентом, который быстро не движется, и в частотном блоке 2 выделенные пилотные каналы не мультиплексируются. В случае быстродвижущейся мобильной станции, поскольку значение оценки канала может значительно изменяться от одного момента времени к другому, используются и общие пилотные каналы и выделенные пилотные каналы, за счет чего величина оценки канала получается с высокой точностью. С другой стороны, в случае неподвижной или медленно движущейся мобильной станции, ожидается, что величина оценки канала не будет изменяться значительно от одного момента времени к другому. Если такому абоненту передавать и общие пилотные каналы и выделенные пилотные каналы, то это может привести к снижению эффективности передачи данных, так как производится передача необязательных пилотных каналов. Однако блок 72 оценивания выделенного пилотного канала определяет подвижность мобильной станции и устанавливает необходимость передачи выделенных пилотных каналов в соответствии с измеренной подвижностью, тем самым предотвращая бесполезную передачу выделенных пилотных каналов.
Четвертый вариант осуществления изобретения
На фиг.10 показана часть передатчика, соответствующая четвертому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.10 элементам, которые уже обсуждались в связи с фиг.2, даны аналогичные индексы. В данном варианте осуществления для передачи сигнала используются множественные антенны. В связи с этим блок 202-1 формирования канала данных дополнительно оснащен блоком 102 мультиплексирования выделенного пилотного канала, блоком 104 управления весовыми коэффициентами антенн и блоком задания весового коэффициента. Более того, каждая из множества антенн снабжена такими элементами, как блок 204 мультиплексирования общего пилотного канала, блок 206 IFFT, а также блок 208 формирования защитного интервала или же аналогичными блоками. Блок 102 мультиплексирования выделенного пилотного канала производит мультиплексирование выделенных пилотных каналов, формируя сигнал, подлежащий передаче. Блок 104 управления весовыми коэффициентами антенн осуществляет регулирование весового коэффициента каждой из множества антенн. Соответствующее регулирование весовых коэффициентов позволяет получить диаграмму направленности, которая обладает направленностью в определенном направлении, либо никакой направленностью не обладает. Блок 106 задания весового коэффициента задает весовой коэффициент для каждой передающей антенны в соответствии с сигналом управления от блока 104 управления весовыми коэффициентами антенн. Обычно весовой коэффициент выражается величиной сдвига фазы, к которому может быть добавлена амплитуда.
Кстати, общие пилотные каналы и общие каналы управления необходимо передавать всем абонентам, в то время как выделенные пилотные каналы необходимо передавать конкретному абоненту. Поэтому общие пилотные каналы и общие каналы управления передают секторным лучом, который захватывает весь сектор, а выделенные пилотные каналы передают направленным лучом, обладающим направленностью в сторону абонента. На фиг.11 схематически показан секторный луч и направленные лучи. На фиг.11, секторный луч, захватывающий весь сектор и имеющий диаграмму направленности с углом 120°, показан сплошной линией, в то время как направленные лучи, имеющие более узкую диаграмму направленности и нацеленные на абонента 1 и абонента 2, соответственно показаны пунктирными линиями.
На фиг.12 представлен пример конфигурации каналов, когда полоса частот разделена на множество частотных блоков. Один абонент, в соответствии с передаваемой информацией (объемом данных и т.п.), может использовать один или несколько частотных блоков. В рассматриваемом примере частотный блок 1 используется абонентом 1, а частотный блок 2 используется абонентом 2. Поскольку дополнительно к общим пилотным каналам, передаваемым во всем секторе, каждый абонент может использовать выделенные пилотные каналы, передаваемые направленным лучом, оказывается возможным с высокой точностью производить оценивание канала в соответствии с направлением направленного луча.
Пятый вариант осуществления изобретения
TX
RX
В четвертом варианте осуществления изобретения для формирования одного направленного луча используется множество передающих антенн. С другой стороны, в технологии с множественными приемными и передающими антеннами (Multi-Input Multi-Output, MIMO) множество антенн используются независимо, так чтобы совместно передавать различные сигналы от соответствующих антенн на одной и той же частоте, при этом прием указанных сигналов производится множеством приемных антенн, а разделение этих сигналов выполняется при помощи соответствующего алгоритма разделения сигналов. Независимое использование множества передающих антенн может создать множество путей распространения передаваемого сигнала (каналов передачи) и тем самым увеличить скорость передачи данных в число раз, соответствующее числу передающих антенн. Поскольку каналы передачи формируются соответствующими антеннами, передача пилотных каналов производится соответствующими антеннами, и оценивание каналов также производится для соответствующих антенн. Кроме того, когда число N передающих антенн и число N приемных антенн различно, передачу необходимо производить в соответствии с наименьшим числом антенн. Например, когда базовая радиостанция ведет передачу сигналов с четырех антенн, то скорость передачи, которую можно ожидать для передачи с четырех антенн, нельзя получить, если у мобильной станции имеются всего две приемных антенны - получается пропускная способность, которую можно реализовать только двумя из четырех передающих антенн. Другими словами, если у мобильной станции есть только две антенны, то применение четырех антенн базовой станции не может способствовать увеличению эффективности передачи данных. Исходя из этого в пятом варианте осуществления настоящего изобретения способ передачи с базовой радиостанции изменяется в соответствии с числом приемных антенн, предусмотренных на мобильной станции.
Для упрощения описания предполагается, что у мобильной станции имеются две или четыре антенны, а на базовой станции установлены четыре антенны, хотя рассматриваемый вариант осуществления применим к ситуации, когда мобильная станция и базовая радиостанция имеют любое подходящее число антенн. В рассматриваемом варианте прием общих пилотных каналов и общих каналов управления производится мобильной станцией любого типа, а прием выделенных пилотных каналов производится мобильной станцией, располагающей четырьмя антеннами.
На фиг.13 схематически показана технология MIMO в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано, передача общих пилотных каналов (и общих каналов управления) осуществляется с первой антенны и со второй антенны передатчика (базовой радиостанции). Общие пилотные каналы используются всеми мобильными станциями. Помимо этого с третьей антенны и четвертой антенны производится передача выделенных пилотных каналов. Выделенные пилотные каналы используются только приемником (мобильной станцией), имеющим четыре антенны.
На фиг.14 представлен пример конфигурации канала, когда полоса частот разделена на множество частотных блоков. Один абонент может использовать один частотный блок или несколько частотных блоков в соответствии с содержанием передаваемой информации (размером данных и т.п.). В показанном примере частотный блок 1 используется абонентом 2, а частотный блок 2 используется абонентом 1. Общие пилотные каналы и общие каналы управления в первом слоте TTI передаются с первой и второй передающих антенн. Второй символ и последующие в частотном блоке 2 используются для передачи общих каналов данных абоненту 1, у которого имеются только две антенны. Второй символ и последующие в частотном блоке 1 используются для передачи выделенных пилотных каналов с третьей и четвертой антенн абоненту 2, у которого имеются четыре антенны. При этом получается увеличение пропускной способности для абонента 1 и абонента 2.
На фиг.15 показаны несколько способов мультиплексирования, касающиеся общих пилотных каналов. Однако для рассматриваемого варианта осуществления настоящего изобретения, помимо показанных способов, применимы и различные другие способы мультиплексирования. При способе 1 мультиплексирование общих пилотных каналов производится только в частотной области, что соответствует способу мультиплексирования, показанному на фиг.14. При способе 2 мультиплексирование общих пилотных каналов производится во временной и частотной областях. При способе 3 мультиплексирование общих пилотных каналов производится только во временной области.
Шестой вариант осуществления изобретения
Пилотные каналы нисходящей линии связи могут быть разделены на общие пилотные каналы и выделенные пилотные каналы. Общие пилотные каналы можно передавать секторным лучом или мультилучом благодаря использованию нескольких антенн с фиксированными весовыми коэффициентами (фиксированная диаграмма направленности). Когда используется мультилуч, захват всего сектора производится определенным числом направленных лучей.
Общие пилотные каналы можно использовать для указания сектора, к которому принадлежит рассматриваемый абонент, из множества секторов той же самой соты. Все сектора одной соты используют коды скремблирования, специфичные для данной соты. Общие пилотные каналы могут быть использованы для поиска внутри соты и хэндовера или для измерения опорного уровня в смежных сотах/секторах. Кроме того, общие пилотные каналы могут быть использованы для измерения качества с целью получения информации о качестве канала (CQI) для планирования передачи пакетов в соответствии с мгновенным значением качества канала. Параметр CQI может использоваться при адаптивном управлении каналом связи. Общие пилотные каналы могут быть использованы для оценивания физического канала, передаваемого секторным лучом или мультилучом.
Выделенные пилотные каналы можно передавать секторным лучом, мультилучом или адаптивным лучом (адаптивным направленным лучом), получаемым адаптивным образом для каждого абонента. Адаптивный направленный луч и направленный луч, входящий в состав мультилуча, представляют собой одно и то же в том отношении, что антенна, формирующая луч обладает большим усилением в определенном направлении. Однако направленный луч формируется при постоянных весовых коэффициентах, в то время как весовые коэффициенты адаптивного направленного луча изменяются в соответствии с положением мобильной станции. Точнее, направленный луч представляет собой фиксированный направленный луч, в то время как адаптивный направленный луч представляет собой направленный луч с переменной направленностью, т.е. направленностью, которую можно изменять. Выделенные пилотные каналы могут передаваться посредством адаптивного луча, формируемого адаптивным образом для каждого абонента. Выделенные пилотные каналы могут быть использованы как вспомогательные для оценивания физического канала, передаваемого секторным лучом или мультилучом, хотя для оценивания каналов в основном используются общие пилотные каналы. Выделенные пилотные каналы могут быть использованы для оценивания физического канала, передаваемого адаптивным лучом. Выделенные пилотные каналы могут быть использованы для измерения CQI физического канала, передаваемого адаптивным лучом.
На фиг.16 показан пример конфигурации канала общих пилотных каналов и выделенных пилотных каналов. В представленном примере общие пилотные каналы отображаются на поднесущие в заданных интервалах частот в пределах одного символа (или одного временного слота). С другой стороны, выделенные пилотные каналы отображаются на поднесущие в заданных интервалах частот в пределах другого символа или нескольких символов (или одного временного слота). Кстати, общие пилотные каналы могут отображаться в один символ или несколько символов.
Общие пилотные каналы можно передавать секторным лучом и использовать для демодуляции физического канала, а именно для оценивания канала и синхронизации приема. Кроме того, общие пилотные каналы можно передавать с передатчика, в котором используется технология MIMO. Более того, выделенные пилотные каналы могут дополнительно быть использованы в соответствии с особенностями абонента или условий радиосвязи с целью повышения точности оценивания канала. Когда конкретный частотный блок, используемый для общих каналов данных, используется только одним или несколькими абонентами, определенные выделенные пилотные каналы могут быть дополнительно использованы в соответствии с условиями передачи для конкретного абонента (скоростью его перемещения, разбросом задержек, отношением сигнал/шум для принимаемого сигнала (Signal-to-interference plus Noise power Ratio, SINR) и т.п.), и тем самым может быть дополнительно повышена точность оценивания канала. В канале групповой адресации/ широковещательном канале выделенные пилотные каналы дополнительно используются для учета абонентов с наихудшими условиями передачи в рассматриваемой соте, и тем самым повышается точность оценивания канала. С другой стороны, операции измерения опорного уровня для поиска соты или хэндовера, а также измерения CQI для планирования передачи пакетов, адаптивного управления каналом связи или подобных задач принципиально выполняются с использованием общих пилотных каналов, но могут дополнительно осуществляться с использованием выделенных пилотных каналов.
Общие пилотные каналы могут быть использованы для демодуляции физического канала, переданного мультилучом, точнее, для оценивания канала и синхронизации приема. Помимо этого, как и в случае с секторным лучом, выделенные пилотные каналы могут быть дополнительно использованы в соответствии с особенностями абонента или условиями радиосвязи, и тем самым может быть повышена точность оценивания канала. С другой стороны, операции измерения опорного уровня для поиска соты или хэндовера, а также измерения CQI для планирования передачи пакетов, адаптивного управления каналом связи или подобных задач принципиально выполняются с использованием общих пилотных каналов, но могут дополнительно осуществляться с использованием выделенных пилотных каналов. Когда в одной и той же соте работает много лучей, то пилотные последовательности, используемые для определения, какому лучу принадлежит конкретный абонент, можно в той же самой соте использовать повторно и тем самым сократить число пилотных последовательностей.
На фиг.17 схематически показаны пилотые каналы, передаваемые мультилучом. В представленном примере используются пять направленных лучей (фиксированных диаграмм направленности). Пилотная последовательность используется повторно двумя направленными лучами, направление которых, среди пяти указанных лучей, значительно отличается друг от друга.
Поскольку адаптивная диаграмма направленности создает лучи, которые при передаче адаптивно направлены на соответствующих абонентов, для оценивания канала используются выделенные пилотные каналы. Кроме того, с целью повышения точности оценивания канала дополнительно к выделенным пилотным каналам можно использовать и общие пилотные каналы, когда для каналов имеет место повышенная корреляция между передачей мультилучом и передачей адаптивным лучом. С другой стороны, измерение опорного уровня для поиска соты или хэндовера, а также измерение CQI для планирования передачи пакетов, адаптивного управления каналом связи и подобных задач принципиально осуществляется с использованием общих пилотных каналов, передаваемых секторным лучом или мультилучом.
На фиг.18 показаны пилотные каналы, передаваемые адаптивным направленным лучом.
Общие пилотные каналы и выделенные пилотные каналы могут подвергаться периодическому мультиплексированию в каждом TTI. В зависимости от абонента и условий радиосвязи выделенные каналы используются так, чтобы повысить точность оценивания канала. Когда один частотный блок используется исключительно одним абонентом или несколькими абонентами в отношении общих каналов данных, например в ситуациях высокой подвижности, большого разброса задержек или крайне низкой величины SINR, то дополнительно к общим пилотным каналам назначаются выделенные пилотные каналы, и тем самым повышается точность оценивания канала. В канале групповой адресации/ широковещательном канале выделенные пилотные каналы используются в дополнение к общим пилотным каналам, улучшая тем самым качество связи для абонента, у которого до этого качество связи было наихудшее. Дополнительная, зависящая от абонента информация выделенного пилотного канала в общих каналах данных обеспечивается каналом сигнализации (control signaling channel). Поэтому, используя большее число пилотных символов при условиях небольших задержек, можно реализовать высококачественную демодуляцию общих каналов данных. В канале групповой адресации/ широковещательном канале дополнительная, зависящая от условий связи информация выделенного пилотного канала обеспечивается каналом сигнализации исходя из качества связи абонента при наихудших условиях связи. Используя большее число пилотных символов в условиях небольших задержек, можно получить высококачественный канал групповой адресации/ широковещательный канал.
Отображение пилотных каналов может производиться с большей плотностью в частотную область, нежели во временную область. За частотной областью может быть закреплено больше каналов, чем за временной областью. Точнее, плотность пилотных каналов может быть выше в частотной области, чем во временной области. Хотя флуктуации канала во временной области могут быть менее значительными, когда продолжительность TTI сравнительно невелика, ожидается, что флуктуации канала в частотной области становятся значительными из-за временного разброса частотно-селективных замираний при многолучевом распространении радиоволн. Поэтому более выгодно отображение пилотных каналов производить с большей плотностью, чем разносить пилотные каналы, закрепляя их за поднесущими в соответствии со способом TDM.
Мультиплексирование, основанное на технологии TDM и/или FDM, может быть применено путем осуществления ступенчатого отображения от начала TTI. При ступенчатом отображении, как показано на фиг.16, отображение каналов осуществляется в определенные интервалы в одном временном слоте, в то время как в других временных слотах отображение каналов производится в определенные интервалы при других частотах. Общие пилотные каналы и выделенные пилотные каналы могут быть отображены в каждый TTI в соответствии с принципом ступенчатого отображения. Отображение общих пилотных каналов может производиться с более высоким приоритетом, чем выделенных каналов. Когда отображение пилотных каналов производится в начале каждого TTI, проявляются, по меньшей мере, следующие преимущества. Когда каналы сигнализации отображаются в начале каждого TTI вместе с общими/выделенными пилотными каналами, эти каналы сигнализации надежно демодулируются за счет точного оценивания канала, даже в ситуации, когда имеет место флуктуация качества канала из-за различия разброса задержек и доплеровских частотных сдвигов. Когда отображение каналов сигнализации производится в начале каждого TTI, и частотный блок не передает никакой полезной информации (данных трафика), т.е. когда передаются только биты управляющей сигнализации, то желательно, чтобы оборудование абонента эффективно выполняло периодический (cyclic) прием.
На фиг.19 приведен пример закрепления общих и выделенных пилотных каналов.
s
0
stg
stg
stg
stg
stg
stg
На фиг.20А показаны результаты моделирования, полученные в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, при котором установлена взаимосвязь между отношением мощности, приходящейся на символ, к спектральной плотности шума (E/N) и пропускной способностью. Три вида графиков на фиг.20А соответствуют результатам моделирования, полученным соответственно для трех номеров (N=0, 1, 2) временных слотов, в которых производилось ступенчатое отображение пилотных символов. Конфигурации канала, соответствующие N=0, 1, 2 соответственно представлены на фиг.20В. Кривая с белыми кружками на фиг.20А показывает зависимость при N=0; кривая с заштрихованными кружками показывает зависимость при N=1; а кривая с черными кружками показывает зависимость при N=2. При данном моделировании предполагалось, что скорость перемещения мобильной станции составляет 120 км/ч. Согласно фиг.20А по мере увеличения номера N слота, в котором производится ступенчатое отображение пилотных символов, происходит увеличение пропускной способности, что указывает на эффективность ступенчатого отображения. Предполагается, что это происходит благодаря улучшению возможностей контроля при оценивании канала во временной области.
При рассматриваемом способе отображения общих пилотных каналов и выделенных пилотных каналов закрепление пилотных символов в частотной области и во временной области может осуществляться прерывистым образом. Например, может быть применено прерывистое отображение в частотной области символов OFDM. Когда закрепление пилотных символов в частотной области и во временной области осуществляется прерывистым образом, с разбросом, выявляется следующее преимущество. Во-первых, поскольку происходит прореживание поднесущих, закрепляемых за пилотными символами в частотной области, то можно предотвратить снижение эффективности передачи данных, вызванное внедрением пилотных символов, и при этом сохранить точность оценивания канала, сопоставимую с точностью оценивания, которая получается, когда прореживания поднесущих не происходит. Снижается объем выделения ресурсов во временной области. При фактической реализации технологии сотовой связи мощность передачи общих пилотных каналов необходимо изменять в зависимости от радиуса заданной соты. Поэтому пилотные символы повергаются прореживанию в частотной области, точнее, мультиплексирование и передача пилотных символов и других каналов осуществляется в таких же символах OFDM, и тем самым поддерживается общая мощность при передаче и гибко изменяется мощность передачи общих пилотных каналов.
Седьмой вариант осуществления изобретения
В седьмом варианте осуществления настоящего изобретения описывается способ, при котором используются ортогональные кодовые последовательности в секторах одной и той же соты. Рассматриваемый способ может быть применен не только среди множества секторов, которые входят в состав соты, но также и среди сот. При традиционной технологии W-CDMA выполняется скремблирование с использованием различных расширяющих кодовых последовательностей для различных секторов; принимаемый сигнал подвергается скремблированию при помощи соответствующих кодов скремблирования, так чтобы получить пилотные каналы, при этом выполняется оценивание канала или аналогичная операция. Поскольку определение кодов скремблирования, которые различны для каждого сектора, производится случайным образом, пилотные каналы подвергаются помехам из-за межкодовой интерференции символов, поднесущая и субкадр которых являются одними и теми же в рассматриваемом секторе (межсекторная интерференция). В результате становится сравнительно трудным выполнять высокоточное оценивание канала и поиск соты, или, даже если оценивание канала и поиск соты могут быть выполнены, то это занимает больше времени. Это приводит к неудобству, особенно, когда мобильной станции требуется быстрый хэндовер, или, если станция движется, часто пересекая границы секторов. Что касается этого момента, то в условиях многолучевого распространения радиоволн качество сигнала можно до некоторой степени улучшить, применяя технологию OFDM в канале данных нисходящей линии связи и исключая необходимость умножения каналов данных на коды скремблирования. Однако, поскольку производится умножение пилотных каналов на коды скремблирования, которые с целью различения секторов для разных секторов являются различными, качество приема пилотных секторов существенно не улучшается, что по-прежнему делает затруднительными высокоточное оценивание канала и аналогичные операции. Седьмой вариант осуществления изобретения задуман в связи с указанным недостатком и направлен на улучшение качества приема пилотных каналов в нисходящей линии связи в технологии OFDM.
В соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления, в дополнение к ортогональным кодовым последовательностям, специфичным для соты, в пилотных каналах используются ортогональные последовательности, специфичные для сектора. При этом происходит защита пилотных каналов от помех со стороны соседних секторов той же самой соты. Поскольку устраняется такая межсекторная интерференция, точность оценивания канала может быть повышена. Увеличение точности оценивания канала выгодно при проведении параллельных передач, связанных с быстрым выбором секторов и их мягким сопряжением.
На фиг.21А схематически показано соответствующее рассматриваемому варианту осуществления использование пилотной последовательности, ортогональной по отношению к секторам (или лучам). Абонентская станция, которая должна пройти хэндовер на границе сектора, может произвести параллельное оценивание каналов на основе пилотных сигналов от двух базовых станций, что дает возможность оценивать каналы быстро и с высокой точностью. Например, абонент #1, находящийся на границе сектора (точнее, абонент, который должен выполнить быстрый выбор сектора или мягкое сопряжение секторов), производит различение секторов путем сужения спектра ортогональных последовательностей, чтобы получить возможность точного оценивания каналов. Абонент #2, которому не требуется производить быстрого выбора сектора или мягкого сопряжения секторов, может для оценивания канала использовать каждый пилотный символ (или учитывать ортогональный код, специфичный для соты/сектора).
На фиг.21В представлен блок формирования пилотного канала, используемый в передатчике в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления настоящего изобретения. В качестве передатчика обычно выступает базовая радиостанция. Блок формирования пилотного канала включает в себя блок 2102 пилотной последовательности, который формирует пилотную последовательность канала, блок 2104 скремблирования, который формирует код скремблирования, и блок 2106 ортогонального кода, который для различных секторов формирует различные расширяющие символы (ортогональные коды), блок 2108 перемножения, который умножает коды скремблирования на ортогональные коды, и блок 2110 перемножения, который умножает пилотную последовательность на выходной сигнал от блока 2108 перемножения. Пилотная последовательность известна базовой радиостанции и мобильной станции. Код скремблирования представляет собой случайную последовательность, предназначенную для общего использования множеством секторов. Определение ортогональных кодов производится для каждого сектора так, чтобы коды были ортогональными по отношению друг другу.
На фиг.22 представлен частный пример умножения ортогональных кодов на пилотную последовательность. Как показано, коды, указанные в виде (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, …), отображаются на интервалы одной поднесущей в секторе #1; коды, указанные в виде (1, -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1, …), отображаются на интервалы одной поднесущей в секторе #2, а коды, указанные в виде (1, -1, -1, 1, 1, -1, -1, 1, …), отображаются на интервалы одной поднесущей в секторе #3. Эти коды являются ортогональными друг другу.
j2/3π
j2/3π
j2/3π
j2/3π
j2/3π
j2/3π
j2/3π
j2/3π
j2/3π
j2/3π
На фиг.23 представлен другой частный пример умножения ортогональных кодов на пилотную последовательность. Как показано, коды, указанные в виде (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, …), отображаются на интервалы одной поднесущей в секторе #1; коды, указанные в виде (1, e, e, 1, e, e, 1, e, …), отображаются на интервалы одной поднесущей в секторе #2; а коды, указанные в виде (1, e, e, 1, e, e, 1, e, …), отображаются на интервалы одной поднесущей в секторе #3. Такие коды могут быть ортогональны друг другу.
На фиг.24 показана взаимосвязь между кодами скремблирования и ортогональными кодами. В представленном примере предполагается, что в имеющейся полосе частот есть 40 поднесущих, и различные типы данных связаны с соответствующими поднесущими, так чтобы выполнять передачу в соответствии с технологией OFDM. Само собой разумеется, что представленные числовые значения даны только для примера. В качестве полосы канала может выступать вся располагаемая полоса частот системы или один частотный блок. В рассматриваемом примере код скремблирования выражается 40 последовательностями данных и отображается на соответствующие поднесущие. На чертеже номера с 1 по 40, относящиеся к коду скремблирования, выражают коды, которые формируют код скремблирования. Код скремблирования, изображенный на чертеже во второй строке, смещен на один индивидуальный код от кода скремблирования в первой строке, поскольку указанный код скремблирования передается так, что соотношение соответствия смещается на один индивидуальный код по оси частот, хотя эти два используемые кода скремблирования одинаковы. При этом сигнал по оси частот может быть усреднен.
j2/3π
j2/3π
j2/3π
j2/3π
В частном примере, приведенном на фиг.22, коды скремблирования умножаются на ортогональные коды (1, 1, 1, 1, …), а результирующие коды умножаются на пилотную последовательность в секторе #1; коды скремблирования умножаются на ортогональные коды (1, -1, 1, -1, ...), а результирующие коды умножаются на пилотную последовательность в секторе #2; и коды скремблирования умножаются на ортогональные коды (1, -1, -1, 1, …), а результирующие коды умножаются на пилотную последовательность в секторе #3. В частном примере, приведенном на фиг.23, коды скремблирования умножаются на ортогональные коды (1, 1, 1, 1, …), а результирующие коды умножаются на пилотную последовательность в секторе #1; коды скремблирования умножаются на ортогональные коды (1, e, e, …), а результирующие коды умножаются на пилотную последовательность в секторе #2; и коды скремблирования умножаются на ортогональные коды (1, e, e, …), а результирующие коды умножаются на пилотную последовательность в секторе #3.
На фиг.25 показан пример, в котором общие пилотные каналы и другие каналы умножаются на код скремблирования и ортогональный код. На фиг.25 представлен блок 2502 формирования, который формирует последовательность для общих пилотных каналов, блок формирования 2504, который формирует последовательность для других каналов, блок 2506 кода скремблирования, который формирует код скремблирования, блок 2508 ортогонального кода, который обеспечивает различные секторы различными расширяющими кодовыми последовательностями (ортогональными кодами), блок 2510 перемножения, который производит умножение кода скремблирования на ортогональный код, другой блок 2512 перемножения, который производит умножение последовательности данных для других каналов на сигнал с выхода блока 2510 перемножения, и еще один блок 2514 перемножения, который производит умножение пилотной последовательности на сигнал с выхода блока 2512 перемножения. Как говорилось выше, код скремблирования определяется единообразно для множества сот, а ортогональные коды определяются так, чтобы они были различными (ортогональными) для разных сот. В приведенном примере общие пилотные каналы и другие каналы умножаются на один и тот же код скремблирования и на один и тот же ортогональный код.
На фиг.26 приведен другой пример, в котором общие пилотные каналы и другие каналы умножаются на код скремблирования и ортогональный код. Здесь элементам и компонентам, уже описанным в связи с фиг.25, даны такие же цифровые обозначения, и они повторно не описываются. На фиг.26 дополнительно изображен блок 2602 второго кода скремблирования и блок 2604 перемножения, который производит умножение второго кода скремблирования на ортогональный код. Блок 2506 (первого) кода скремблирования формирует (первый) код скремблирования, предназначенный для общего использования множеством секторов. В соответствии с заранее установленным правилом, которое вырабатывает блок 2506 первого кода скремблирования, блок 2602 второго кода скремблирования вырабатывает второй код скремблирования для блока 2604 перемножения. Выходной сигнал блока 2604 перемножения умножается на последовательность данных для других каналов (кроме общих пилотных каналов). Поэтому другие каналы умножаются на второй код скремблирования и ортогональный код, в то время как общие пилотные каналы умножаются на первый код скремблирования и на ортогональный код. При этом общие пилотные каналы различаются от других каналов их кодами расширения. В рассматриваемом примере, так как второй код скремблирования может быть получен из первого кода скремблирования, передатчик может легко выполнять поиск любого канала, поскольку правило образования кода известно.
На фиг.27 представлено сочетание конкретных примеров, показанных на фиг.25 и 26. В качестве примера осуществления настоящего изобретения может быть использовано любое сочетание каналов, а не только сочетание, приведенное на фиг.27. Представленное сочетание является выгодным в том отношении, что общие каналы данных, коэффициент расширения которых может меняться, можно легко отличать от каналов, коэффициент расширения которых поддерживается на постоянном уровне.
Дополнительно к вышеупомянутому подавлению помех в пилотных каналах может производиться регулирование мощности передачи в общих каналах данных.
На фиг.28А, В, С показаны сигналы, принимаемые определенным абонентом. Фиг.28А изображает сигнал (желаемый или полезный сигнал), который подлежит приему определенным абонентом из соты или сектора, с которыми у абонента установлено соединение. На чертеже пилотный канал показан более высоким, чем канал данных, поскольку передача и прием пилотного канала производится с большей электрической мощностью, чем канала данных. Фиг.28В изображает сигнал, который не является полезным сигналом для абонента (нежелательный сигнал). Этот нежелательный сигнал означает сигнал от соты (или сектора), с которым у абонента нет соединения, и для полезного сигнала данный сигнал является сигналом помехи. В рассматриваемом примере такая помеха для пилотного канала подавляется, потому что для пилотных каналов полезного сигнала и пилотных каналов нежелательного сигнала используются разные ортогональные коды. На фиг.28С схематически показано, что мощность передатчика для передачи канала данных с базовой радиостанции (мощность передачи для нежелательного сигнала) снижается, или передача останавливается, так что помеха между полезным сигналом и нежелательным сигналом снижается за счет регулирования времени передачи или полос частот в нисходящей линии связи между базовыми радиостанциями или секторами. Точнее, мощность передачи для нежелательного сигнала ограничивается до величины, меньшей установленного значения. При этом могут быть подавлены помехи между каналами данных, которые рассматриваются в примере на фиг.28. Или абонент может выполнить мягкое сопряжение за счет параллельной передачи идентичных каналов данных вместо уменьшения мощности передачи нежелательного сигнала (если необходимо, до нуля).
Восьмой вариант осуществления изобретения
В восьмом варианте осуществления изобретения описывается отображение ортогональных пилотных каналов для передачи по технологии MIMO. Ортогональные мультиплексированные пилотные каналы могут использоваться в технологиях, основанных на управлении усилением антенн, таких как передача с мультиплексированием MIMO, передачи с разнесением MIMO и передачи адаптивной антенной решеткой. Например, передачу пилотных каналов производят в соответствии с технологией передачи MIMO со всех антенн передатчика. Так делается потому, что пилотные каналы требуют измерения величины CQI для всех актов передачи сигнала. Все затраты на вспомогательные операции для общих пилотных символов одинаковы независимо тот числа передающих антенн, потому что для каналов данных охват соответствующих зон внутри соты гарантируется за счет использования технологии MIMO при передаче. При передаче по технологии MIMO улучшение оценивания канала получают за счет дополнительного использования выделенных пилотных каналов (в случае передачи по технологии MIMO с четырех антенн, число пилотных символов, приходящихся на одну антенну, становится равным одной четверти числа пилотных символов в случае передачи одной антенной). Для передачи по технологии MIMO может быть применено адаптивное частичное отображение пилотных символов, точнее, может быть произведено прореживание пилотных символов из режима передачи секторным лучом в соответствии с параметрами сценария применения, такими как разброс задержек и скорость перемещения.
На фиг.29 показаны ортогональные последовательности для пилотных каналов MIMO между секторами для случая передатчика с четырьмя антеннами. Выделенные пилотные каналы используются как дополнение для оценивания канала. На чертеже индексы #1, #2, #3 и #4 соответствуют первой, второй, третьей и четвертой антеннам.
Девятый вариант осуществления изобретения
В примерах седьмого и восьмого вариантов осуществления изобретения подавление межсотовой и межсекторной интерференции пилотных каналов производится за счет умножения пилотных каналов на ортогональные коды. Хотя использование таких ортогональных кодов является предпочтительным с точки зрения дальнейшего подавления помех, применение указанных ортогональных кодов не обязательно с точки зрения различения сот и/или секторов, напротив, можно использовать неортогональные коды. Однако, когда используется неортогональный код, выраженный случайной последовательностью общего вида, важным вопросом может стать ухудшение качества пилотных каналов, вызванное межкодовой интерференцией, рассмотренной в начале описания седьмого варианта осуществления изобретения. С другой стороны, существуют некоторые типы неортогональных кодов, менее проблематичных с точки зрения межкодовой интерференции (корреляции) по сравнению с неортогональными кодами, выраженными случайной последовательностью. Такой код с высокими корреляционными характеристиками (например, код, который допускает межкодовую интерференцию, в среднем, в пределах одной десятой длины кода) можно использовать для различения сот и/или секторов. В качестве примера такого кода можно взять последовательность CAZAC, которая кратко описывается далее.
Как показано на фиг.30, предполагается, что длина одной последовательности CAZAC - последовательности А равна L. Для простоты объяснения предполагается, что длина L данной последовательности соответствует интервалу времени L реализаций, хотя для настоящего изобретения такое предположение не является обязательным. Ряд реализаций Δ (на чертеже показан штриховкой), включающий последнюю реализацию (реализацию L) последовательности А CAZAC, смещается к началу последовательности А CAZAC, и таким образом формируется другая последовательность CAZAC - последовательность В, как показано на фиг.30 внизу. В этом случае последовательности А, В CAZAC являются ортогональными друг другу, в предположении, что Δ изменяется от Δ=1 до L-1. Точнее, первая последовательность CAZAC ортогональна второй последовательности CAZAC, сформированной путем циклического сдвига первой последовательности CAZAC. Поэтому, когда производится подготовка одной последовательности CAZAC, имеющей длину L, теоретически можно подготовить группу из L последовательностей, которые ортогональны друг другу. Кроме того, одна последовательности А CAZAC не является ортогональной другой последовательности В CAZAC, которая не была произведена из последовательности А CAZAC. Однако, даже и в этом случае, межкодовая интерференция указанных последовательностей А и В CAZAC не существенна по сравнению с межкодовой интерференцией между различными случайными последовательностями. Более того, межкодовая интерференция между кодовой последовательностью, составленной из части последовательности А CAZAC, и кодовой последовательностью, составленной из другой части последовательности А или В CAZAC, является менее значительной по сравнению с межкодовой интерференцией между различными случайными последовательностями. Более подробные сведения по последовательностям CAZAC приведены в работе "Polyphase codes with good periodic correlation properties" («Полифазные коды с хорошими периодическими корреляционными свойствами»), D.С.Chu, IEEE Trans. Inform. Theory, vol.IT-18, pp.531-532, July 1972; and "On allocation of uplink sub-channels in EUTRA SC-FDMA" («Выделение субканалов в восходящей линии связи в технологии EUTRA SC-FDMA»), 3GPP, R1-050822, Texas Instruments.
Десятый вариант осуществления изобретения
В седьмом, восьмом или девятом вариантах осуществления изобретения передача пилотных каналов полезного сигнала и нежелательного сигнала производится параллельно. В примере десятого варианта осуществления изобретения передача пилотных каналов полезного сигнала и нежелательного сигнала с базовой радиостанции производится либо в различное время, либо на различных частотах, либо с применением сразу обоих способов, как показано на фиг.31. При этом может производиться подавление межсотовой или межсекторной интерференции в отношении пилотных каналов. Кроме того, интерференцию между полезным и нежелательным сигналами можно подавлять дополнительно, если запрещать передачу каналов данных полезного сигнала в то время, когда производится передача пилотных каналов нежелательного сигнала.
Хотя настоящее изобретение было описано на примерах предпочтительных вариантов, изобретение приведенными примерами не ограничивается, и в форму и детали осуществления изобретения могут быть внесены изменения, не выходящие за границы идеи и объема изобретения. Кроме того, для удобства изобретение описано со ссылками на отдельно представленные варианты осуществления. Однако для настоящего изобретения отдельный статус вариантов не существен, и, если необходимо, один или несколько предпочтительных вариантов могут быть использованы совместно.
Данная международная патентная заявка основывается на приоритетных заявках Японии 2005-174400, 2005-241905 и 2006-031752, поданных в патентное ведомство Японии соответственно 14 июня 2005 года, 23 августа 2005 года и 08 февраля 2006 года, содержание которых целиком включено в состав настоящего изобретения посредством ссылки.