СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В СИСТЕМЕ СВЯЗИ "MIMO"
METHOD OF TRANSMITTING DATA IN MIMO COMMUNICATION SYSTEM

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
В настоящей заявке испрашивается конвенционный приоритет по дате подаче временной заявки US 61/239,144, поданной 02 сентября 2009 г., полное содержание которой вводится ссылкой в настоящую заявку.
Настоящая заявка является частичным продолжением безусловной заявки (номер подлежит уточнению), полученной в результате преобразования в соответствии с 37 C.F.R. § 1.53(с)(3) временной заявки US 61/239,144, поданной 2 сентября 2009 г., в которой испрашивается конвенционный приоритет по временной заявке US 61/094,152, поданной 04 сентября 2008 г.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится в целом к технологиям беспроводной связи и, более конкретно, к передаче символов в схеме MIMO с использованием кодов Аламоути.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Спрос на услуги передачи данных по линиям беспроводной связи за последние годы вырос, и ожидается, что этот рост будет продолжаться. Это относится к приложениям, в которых данные передаются средствами сотовой телефонной связи или другой мобильной телефонной связи, с помощью систем персональной связи и цифрового телевидения или телевидения высокого разрешения (HDTV). Хотя спрос на такие услуги растет, однако ширина полосы пропускания линий, по которым передаются данные, ограниченна. Поэтому желательно передавать данные с высокой скоростью в этой ограниченной полосе частот, используя эффективные способы, в том числе эффективные с экономической точки зрения.
Известным подходом, обеспечивающим эффективную передачу данных по каналу с высокой скоростью, является мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM). Сигналы данных, передаваемые с высокой скоростью, разбиваются на десятки или сотни сигналов с меньшей скоростью передачи, которые передаются параллельно на соответствующих частотах внутри радиочастотного спектра, которые называются поднесущими частотами. Частотные спектры поднесущих перекрываются, так что разнос между ними минимизируется. Поднесущие также ортогональны друг другу, так что они статистически независимы и не создают друг другу перекрестных или иных помех. В результате, полоса пропускания канала используется более эффективно по сравнению с традиционными схемами передачи на одной несущей, такими как амплитудная или частотная модуляция (AM или ЧМ).
Пространственно-временное разнесение передачи может обеспечить разнесение уровней символов, что существенно повышает пропускную способность линии связи. Поэтому говорят, что код пространственно-временного разнесения является "идеальным", в том смысле, что он использует полную скорость пространственно-временного кодирования (скорость пространственно-временного кодирования=1, также указывается "rate-1"), и он является ортогональным. Однако если число передающих антенн больше 2, то ортогональные коды "rate-1" не существуют.
Другим подходом, обеспечивающим более эффективное использование полосы пропускания канала, является передача данных с помощью базовой станции, имеющей множество антенн, и прием переданных данных с использованием удаленной станции, имеющей множество принимающих антенн, так называемые системы "много входов - много выходов" (MIMO). Технологии MIMO предложены для систем сотовой связи следующего поколения, таких как системы, работающие по стандартам Проекта партнерства третьего поколения (3GPP). Поскольку передатчик и приемник имеют множество антенн, то может быть достигнута более высокая пропускная способность или более высокие скорости передачи.
Если система MIMO используется для передачи пакетов, и в принятом пакете имеется ошибка, то приемник может запросить повторную передачу этого пакета. Известны системы, в которых используется отображение символов пакетов, отличающееся от исходных передаваемых данных.
Способы передачи символов в системе MIMO описаны в международной заявке РСТ/СА2005/001976 (публикация WO 2006/076787). Указанная заявка вводится здесь ссылкой в настоящую заявку.
В системе с замкнутым контуром получатель пакетов может также указывать передающей стороне наилучший вариант отображения для формата повторной передачи.
В известных системах для некоторых схем отображения символов существует вероятность того, что они будут неэффективными для преодоления взаимных помех.
Таким образом, существует потребность в улучшенном способе повторных передач в системе MIMO.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В изобретении предлагается способ передачи данных в системе связи "много входов - много выходов" с использованием пространственно-временных кодов. Способ включает передачу множества групп символов с использованием множества общих антенн и соответствующих ресурсов передачи в соответствии с таблицей отображения, которая отображает множество символов, определяющих передаваемую информацию, на соответствующие антенны из множества передающих антенн и по меньшей мере на один другой ресурс передачи. Передача включает передачу символов, формирующих по меньшей мере часть кода на основе схемы Аламоути на уровне сегментов в таблице отображения.
В изобретении предлагается также второй способ передачи данных в системе связи "много входов - много выходов" с использованием пространственно-временных кодов. Способ включает формирование таблицы отображения, которая отображает множество символов, определяющих передаваемую информацию, на соответствующие антенны из множества передающих антенн и по меньшей мере на один другой ресурс передачи. Способ включает также заполнение таблицы отображения путем формирования ее первичных сегментов, каждый из которых содержит компоненты, соответствующие передачам отдельных символов, формирующих совместно код на основе схемы Аламоути на уровне символов; и формирования вторичного сегмента таблицы отображения, который содержит первичные сегменты, формирующие код на основе схемы Аламоути на уровне сегментов. Способ включает также передачу символов в таблице отображения с использованием множества антенн в соответствии с таблицей отображения.
Другие особенности и признаки настоящего изобретения станут очевидными специалистам в данной области техники после ознакомления с нижеприведенным описанием конкретных вариантов осуществления изобретения вместе с прилагаемыми фигурами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже описываются варианты осуществления настоящего изобретения, которые являются всего лишь примерами, со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей, на которых показано:
фигура 1 - общая схема системы сотовой связи;
фигура 2 - блок-схема примера базовой станции, которая может быть использована для осуществления некоторых вариантов настоящего изобретения;
фигура 3 - блок-схема примера беспроводного терминала, который может быть использован для осуществления некоторых вариантов настоящего изобретения;
фигура 4 - блок-схема примера ретрансляционной станции, которая может быть использована для осуществления некоторых вариантов настоящего изобретения;
фигура 5 - логическая блок-схема примера OFDM-передатчика, который может быть использован для осуществления некоторых вариантов настоящего изобретения;
фигура 6 - логическая блок-схема примера OFDM-приемника, который может быть использован для осуществления некоторых вариантов настоящего изобретения;
фигура 7 - фигура 1 документа IEEE 802.16m-08/003r1, пример общей архитектуры сети;
фигура 8 - фигура 2 документа IEEE 802.16m-08/003rl, ретрансляционная станция в общей архитектуре сети;
фигура 9 - фигура 3 документа IEEE 802.16m-08/003r1, базовая модель системы;
фигура 10 - фигура 4 документа IEEE 802.16m-08/003r1, структура протокола стандарта IEEE 802.16 т;
фигура 11 - фигура 5 документа IEEE 802.16m-08/003r1, блок-схема обработки потока данных между мобильной станцией (MS) и базовой станцией (BS) для стандарта IEEE 802.16m;
фигура 12 - фигура 6 документа IEEE 802.16m-08/003r1, блок-схема обработки управляющей информации, передаваемой между мобильной станцией и базовой станцией для стандарта IEEE 802.16m;
фигура 13 - фигура 7 документа IEEE 802.16m-08/003r1, архитектура общего протокола поддержки системы со многими несущими;
фигура 14 - графическое представление таблицы отображения для иллюстрации кода Аламоути на уровне символов;
фигура 15 - графическое представление таблицы отображения для иллюстрации кода Аламоути на уровне двух символов;
фигура 16 - графическое представление таблицы отображения для иллюстрации кода Аламоути на уровне двух символов;
фигура 17А - графическое представление таблицы отображения для иллюстрации кода Аламоути на уровне сегментов;
фигура 17В - графическое представление таблицы отображения для иллюстрации кода Аламоути на уровне сегмента и кодов Аламоути на уровне символов;
фигура 17С - графическое представление таблицы отображения для иллюстрации кода Аламоути на уровне сегмента и кодов Аламоути на уровне символов;
фигура 18 - графическое представление таблицы отображения для иллюстрации двух уровней кодов Аламоути на уровне сегментов и кодов Аламоути на уровне символов;
фигура 19 - графическое представление таблицы отображения для иллюстрации частичного кода Аламоути на уровне сегментов;
фигура 20 - графическое представление таблицы отображения для иллюстрации кодов Аламоути на уровне символов и сегментов.
Для указания сходных элементов на различных фигурах используются одинаковые ссылочные номера.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фигуре 1 показан контроллер (BSC) 10 базовых станций, который управляет беспроводной связью внутри сот 12, обслуживаемых соответствующими базовыми станциями (BS) 14. В некоторых конфигурациях каждая сота дополнительно разделена на секторы 13 или зоны (не показаны). В общем случае каждая базовая станция 14 обеспечивает связь, используя систему OFDM, с абонентскими станциями (SS) 16, которые могут быть любыми устройствами, обеспечивающими связь с базовой станцией, и могут включать мобильные и/или беспроводные терминалы или стационарные терминалы, которые находятся в пределах соты 12, связанной с соответствующей базовой станцией 14. Если абонентские станции 16 двигаются относительно базовых станций 14, то это движение может приводить к значительным флуктуациям характеристик каналов. Как показано на фигуре 1, базовые станции 14 и абонентские станции 16 могут содержать по несколько антенн для обеспечения пространственного разноса сигналов. В некоторых схемах могут использоваться ретрансляционные станции 15, помогающие обеспечивать связь между базовыми станциями 14 и абонентскими терминалами 16. Абонентская станция 16 может быть передана из любой соты 12, сектора 13, зоны (не показана), от базовой станции 14 или ретрансляционной станции 15 в другую соту 12, сектор 13, зону (не показана), базовую станцию 14 или ретрансляционную станцию 15. В некоторых конфигурациях базовые станции 14 обмениваются информацией между собой и с другой сетью (такой как базовая сеть или сеть Интернет, не показаны) по транзитной сети 11. В некоторых конфигурациях контроллер 10 базовых станций не используется.
На фигуре 2 представлена схема одного из вариантов базовой станции 14. Базовая станция 14 в общем случае содержит систему 20 управления, процессор 22 основной полосы частот, схемы 24 радиопередающего тракта, схемы 26 радиоприемного тракта, антенны 28 и сетевой интерфейс 30. Схемы 26 радиоприемного тракта осуществляют прием несущих информацию радиочастотных сигналов, передаваемых одним или несколькими удаленными передатчиками абонентских станций 16 (см. фигуру 3) и ретрансляционных станций 15 (см. фигуру 4). Усилитель с низким уровнем шумов и фильтр (не показаны) могут обеспечивать усиление сигнала и исключение из него широкополосных помех. После этого схемы преобразования сигнала с понижением частоты и оцифровки (не показаны) преобразуют принятый отфильтрованный сигнал в сигнал на промежуточной или основной частоте, который затем преобразуется в цифровую форму с формированием одного или нескольких потоков цифровой информации.
Процессор 22 основной полосы частот обрабатывает принятый оцифрованный сигнал для извлечения информации или бит данных, переносимых принятым сигналом. Эта обработка обычно включает демодуляцию, декодирование и коррекцию ошибок. Процессор 22 основной полосы частот обычно реализуется на одном или нескольких цифровых сигнальных процессорах или на специализированных интегральных схемах. Затем принятая информация передается по беспроводной сети через сетевой интерфейс 30 или передается на другую абонентскую станцию 16, обслуживаемую базовой станцией 14, напрямую или через ретранслятор 15.
На передающей стороне процессор 22 основной полосы частот принимает оцифрованные данные, которые могут представлять собой голос, данные или информацию управления, из сетевого интерфейса 30 под управлением системы 20 управления и кодирует данные для передачи. Закодированные данные передаются в схемы 24 радиопередающего тракта, где они модулируют один или несколько несущих сигналов, имеющих необходимую частоту или частоты передачи. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированные сигналы несущей частоты до уровня, подходящего для передачи, и направляет модулированные сигналы несущей частоты в антенны 28 через согласующие схемы (не показаны). Ниже более подробно описываются процессы модуляции и обработки.
На фигуре 3 представлена схема одного из вариантов абонентской станции 16. Абонентская станция 16 может быть, например, мобильной станцией. Так же, как базовая станция 14, абонентская станция 16 содержит систему 32 управления, процессор 34 основной полосы частот, схемы 36 радиопередающего тракта, схемы 38 радиоприемного тракта, антенны 40 и схемы интерфейса 42 пользователя. Схемы 38 радиоприемного тракта осуществляют прием несущих информацию радиочастотных сигналов, передаваемых одной или несколькими базовыми станциями 14 и ретрансляционными станциями 15. Усилитель с низким уровнем шумов и фильтр (не показаны) могут обеспечивать усиление сигнала и исключение из него широкополосных помех. После этого схемы преобразования сигнала с понижением частоты и оцифровки (не показаны) преобразуют принятый отфильтрованный сигнал в сигнал на промежуточной или основной частоте, который затем преобразуется в цифровую форму с формированием одного или нескольких потоков цифровой информации.
Процессор 34 основной полосы частот обрабатывает принятый оцифрованный сигнал для извлечения информации или бит данных, переносимых принятым сигналом. Эта обработка обычно включает демодуляцию, декодирование и коррекцию ошибок. Процессор 34 основной полосы частот обычно реализуется на одном или нескольких цифровых сигнальных процессорах и на специализированных интегральных схемах. Для осуществления передачи информации процессор 34 основной полосы частот принимает оцифрованные данные, которые могут представлять собой голос, данные или информацию управления, из системы 32 управления и кодирует эти данные для передачи. Закодированные данные передаются в схемы 36 радиопередающего тракта, где они используются модулятором для модуляции одного или нескольких несущих сигналов, имеющих необходимую частоту или частоты передачи. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированные сигналы несущей частоты до уровня, подходящего для передачи, и направляет модулированные сигналы несущей частоты в антенны 40 через согласующие схемы (не показаны). Специалистам в данной области техники известны различные технологии модуляции и обработки, которые используются для передачи сигналов между абонентской и базовой станциями, либо напрямую, либо через ретрансляционную станцию.
При использовании модуляции OFDM полоса передачи делится на множество ортогональных поднесущих частот. Каждая поднесущая частота модулируется цифровыми данными, которые должны быть переданы. Поскольку при модуляции OFDM осуществляется разбиение полосы передачи на множество поднесущих частот, то ширина полосы частот для каждой несущей частоты уменьшается, и время модуляции увеличивается по сравнению со случаем использования одной несущей частоты. Поскольку все поднесущие частоты передаются одновременно (параллельно), то скорость передачи для цифровых данных или символов (рассматривается ниже) на некоторой заданной поднесущей частоте ниже, чем в случае одной несущей.
При модуляции OFDM используется обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ) информации, которая должна быть передана. При демодуляции осуществляется быстрое преобразование Фурье принятого сигнала (БПФ), обеспечивающее извлечение переданной информации. На практике ОБПФ и БПФ осуществляются с использованием цифровой обработки сигнала, при которой выполняется обратное дискретное преобразование Фурье (ОДПФ) и дискретное преобразование Фурье (ДПФ), соответственно. Соответственно, характерной особенностью модуляции OFDM является формирование ортогональных поднесущих частот для множества полос в канале передачи. Модулированные сигналы представляют собой цифровые данные, имеющие сравнительно низкую скорость передачи и способные находиться в пределах своих соответствующих частотных полос. Отдельные поднесущие частоты не модулируются непосредственно цифровыми сигналами. Вместо этого все поднесущие частоты модулируются одновременно с использованием ОБПФ.
Как правило, модуляция OFDM используется предпочтительно по меньшей мере для нисходящей передачи, от базовых станций 14 на абонентские станции 16. Каждая базовая станция 14 имеет "n" передающих антенн 28 (n≥1), и каждая абонентская станция 16 имеет "m" приемных антенн 40 (m≥1). Причем следует иметь в виду, что в принципе и передающие, и приемные антенны могут использоваться как для приема, так и для передачи с использованием соответствующих антенных переключателей.
Когда используются ретрансляционные станции 15, для нисходящей передачи от базовых станций 14 на ретрансляторы 15 и далее на абонентские станции 16 предпочтительно используется OFDM.
На фигуре 4 представлена схема одного из вариантов ретрансляционной станции 15. Так же, как базовая станция 14 и абонентская станция 16, ретрансляционная станция 15 содержит систему 132 управления, процессор 134 основной полосы частот, схемы 136 радиопередающего тракта, схемы 138 радиоприемного тракта, антенны 130 и схемы 142 модуля ретрансляции. Схемы 142 модуля ретрансляции обеспечивают ретранслятору 15 возможность осуществления связи между базовой станцией 14 и абонентскими станциями 16. Схемы 138 радиоприемного тракта осуществляют прием несущих информацию радиочастотных сигналов, передаваемых одной или несколькими базовыми станциями 14 и абонентскими станциями 16. Усилитель с низким уровнем шумов и фильтр (не показаны) могут обеспечивать усиление сигнала и исключение из него широкополосных помех. После этого схемы преобразования сигнала с понижением частоты и оцифровки (не показаны) преобразуют принятый отфильтрованный сигнал в сигнал на промежуточной или основной частоте, который затем преобразуется в цифровую форму с формированием одного или нескольких потоков цифровой информации.
Процессор 134 основной полосы частот обрабатывает принятый оцифрованный сигнал для извлечения информации или бит данных, переносимых принятым сигналом. Эта обработка обычно включает демодуляцию, декодирование и коррекцию ошибок. Процессор 134 основной полосы частот обычно реализуется на одном или нескольких цифровых сигнальных процессорах и на специализированных интегральных схемах.
Для осуществления передачи информации процессор 134 основной полосы частот принимает оцифрованные данные, которые могут представлять собой голос, данные или информацию управления, из системы 132 управления и кодирует эти данные для передачи. Закодированные данные передаются в схемы 136 радиопередающего тракта, где они используются модулятором для модуляции одного или нескольких несущих сигналов, имеющих необходимую частоту или частоты передачи. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированные сигналы несущей частоты до уровня, подходящего для передачи, и направляет модулированные сигналы несущей частоты в антенны 130 через согласующие схемы (не показаны). Специалистам в данной области техники известны различные технологии модуляции и обработки, которые используются для передачи сигналов между абонентской и базовой станциями, либо напрямую, либо через ретрансляционную станцию, как это уже указывалось.
Ниже со ссылками на фигуру 5 описывается логическая архитектура процесса передачи при использовании схемы OFDM. Сначала контроллер 10 базовых станций передает на базовую станцию 14 данные, которые должны быть переданы на абонентские станции 16, либо напрямую, либо через ретрансляционную станцию 15. Базовая станция 14 может использовать информацию о качестве канала, связанного с абонентскими станциями, для планирования данных для передачи, а также для выбора подходящих схем кодирования и модуляции для передачи запланированных данных. Качество канала определяется с использованием управляющих сообщений, как это будет описано ниже. Однако, вообще говоря, качество канала для каждой абонентской станции 16 определяется степенью изменения амплитуды сигнала (или амплитудно-частотной характеристики) в канале в полосе частот OFDM.
Запланированные данные 44, представляющие собой поток бит, скремблируются с использованием логической схемы 46 скремблирования таким образом, чтобы снизить величину отношения пиковой и средней мощностей, связанных с данными. Для скремблированных данных может определяться циклический контрольный код (CRC), который добавляется к скремблированным данным с использованием логической схемы 48 добавления кода CRC. После этого выполняется канальное кодирование с использованием логической схемы 50 канального кодирования для эффективного введения избыточности в данные, чтобы обеспечить обнаружение и исправление ошибок на абонентской станции 16. Канальное кодирование для определенной абонентской станции 16 может определяться качеством канала. В некоторых вариантах логическая схема 50 канального кодирования использует известную схему турбокодирования. После этого закодированные данные обрабатываются с использованием логической схемы 52 согласования скорости передачи данных для компенсации увеличения объема данных, связанного с кодированием.
Для перемежения бит в закодированных данных используется логическая схема 54 перемежения для минимизации потерь идущих подряд бит данных. Полученная последовательность битов данных упорядоченным образом отображается логической схемой 56 отображения в соответствующие символы, определяемые выбранной схемой модуляции. Могут использоваться, например, следующие схемы модуляции: квадратурная амплитудная модуляция (QAM), квадратурная фазовая модуляция (QPSK) или относительная фазовая модуляция (DPSK). Глубина модуляции для передаваемых данных может выбираться в зависимости от качества канала для определенной абонентской станции. Символы могут быть упорядоченным образом перегруппированы с использованием логической схемы 58 перемежения символов для дальнейшего повышения устойчивости передаваемого сигнала к периодическим потерям данных, вызываемым частотно-селективными замираниями (федингом).
На этой стадии группы бит отображены в символы, представляющие точки в диаграмме амплитуд и фаз сигналов (созвездие). Когда необходимо использовать пространственный разнос, блоки символов обрабатываются дополнительно с использованием логической схемы 60 кодирования для получения пространственно-временных блочных кодов, в результате чего передаваемые сигналы становятся более устойчивыми к помехам, и при этом упрощается их декодирование в абонентской станции 16. Логическая схема - кодирования "n" Система 20 управления и/или процессор 22 основной полосы частот, как это было описано со ссылками на фигуру 2, будут обеспечивать сигнал управления отображением для управления процессом STC-кодирования. На этой стадии символы для "n" выходов представляют данные, которые должны быть переданы и которые могут быть извлечены в абонентской станции 16.
Для рассматриваемого варианта принимается, что базовая станция 14 имеет две антенны 28 (n=2), и логическая схема 60 STC-кодирования обеспечивает два выходных потока символов. Соответственно, каждый из потоков символов, формируемых логической схемой 60 кодирования ОБПФ, показанные отдельно для лучшего понимания. Специалистам в данной области техники будет понятно, что для обеспечения такой цифровой обработки сигналов может использоваться один или несколько процессоров, по отдельности или в сочетании с другими процессорами, рассмотренными в настоящем описании. Процессоры 62 ОБПФ предпочтительно будут обрабатывать соответствующие символы для осуществления в отношении них обратного преобразования Фурье. На выходе процессоров 62 ОБПФ обеспечиваются символы во временной области. Символы группируются во временной области в кадры, которые связываются с префиксом с помощью логической схемы 64 введения префиксов. Каждый полученный сигнал преобразуется с переносом его на более высокую промежуточную частоту, и затем преобразуется в аналоговый сигнал с помощью соответствующей схемы 66 повышения частоты и цифро-аналогового преобразования. Затем одновременно осуществляется модуляция полученными аналоговыми сигналами требуемой радиочастоты, усиление и передача через схемы 68 ВЧ-тракта и антенны 28. Следует отметить, что пилот-сигналы, известные абонентской станции 16, предполагаемому получателю информации, распределяются между поднесущими частотами. Абонентская станция 16 будет использовать эти пилот-сигналы для оценки качества канала.
На фигуре 6 иллюстрируется прием переданных сигналов абонентской станцией 16, либо напрямую от базовой станции 14, либо через ретранслятор 15. После получения переданных сигналов каждой из антенн 40 абонентской станции 16 эти сигналы демодулируются и усиливаются соответствующими схемами 70 ВЧ-тракта. В интересах краткости и ясности изложения на фигуре 6 показан только один из двух приемных трактов. Схемы 72 аналогово-цифрового преобразования и преобразования (понижения) частоты осуществляют оцифровку и преобразование полученного аналогового сигнала для цифровой обработки. Полученный цифровой сигнал может использоваться схемами 74 автоматической регулировки усиления для управления усилением схем 70 ВЧ-тракта в зависимости от уровня принятого сигнала. Сначала цифровой сигнал подается на вход логической схемы 76 синхронизации, которая содержит схему 78 грубой синхронизации, обеспечивающую буферизацию нескольких символов OFDM и вычисление автокорреляционной функции для двух последовательных символов OFDM. Полученный указатель времени, соответствующий максимуму вычисленной корреляции, задает временное окно для точной синхронизации, которое используется схемой 80 точной синхронизации для определения точного начального положения кадра на основе заголовков. Выходная информация схемы 80 точной синхронизации обеспечивает получение кадра схемой 84 выравнивания кадра. Надлежащее выравнивание кадра важно, чтобы последующая обработка с использованием БПФ обеспечивала точное преобразование из временной области в частотную область. Алгоритм точной синхронизации основан на корреляции между принятыми пилот-сигналами, содержащимися в заголовках, и локальной копией известной информации пилот-сигналов. После выравнивания кадра префикс символа OFDM удаляется схемой 86 удаления префиксов, и полученные совокупности символов направляются в схему 88 коррекции смещения частоты, которая осуществляет компенсацию системного сдвига частоты, связанного с отсутствием синхронизации местных генераторов передатчика и приемника. В предпочтительных вариантах логическая схема 76 синхронизации содержит схему 82 оценки сдвигов частоты и времени, которая использует заголовки для оценки влияния этих сдвигов на переданный сигнал и передает эти оценки в схему 88 коррекции для надлежащей обработки символов OFDM.
На этой стадии символы OFDM во временной области уже готовы для преобразования в частотную область с помощью логической схемы 90, использующей БПФ. В результате преобразования получают символы в частотной области, которые подаются на вход логической схемы 92 обработки. Схема 92 обработки обеспечивает извлечение распределенного пилот-сигнала с помощью схемы 94 извлечения распределенного пилот-сигнала, затем на основе извлеченного пилот-сигнала с помощью схемы 96 осуществляет оценку канала и обеспечивает частотные характеристики канала для всех поднесущих частот с использованием схемы 98 реконструкции канала. Чтобы определить частотную характеристику канала для каждой поднесущей частоты, пилот-сигнал представляет собой множество пилот-символов, рассеянных по символам данных, передаваемым на OFDM-поднесущих, по известной схеме, как во временной, так и в частотной областях. В логических схемах 92 обработки осуществляется сравнение принятых пилот-символов с пилот-символами, рассчитанными для определенных поднесущих в определенные временных интервалах, для определения частотной характеристики канала для поднесущих, на которых были переданы эти пилот-символы. При этом осуществляется интерполяция для оценки частотной характеристики канала для большинства, если не для всех, из остающихся поднесущих частот, для которых не обеспечиваются пилот-символы. Действительные и интерполированные частотные характеристики канала используются для оценки общей частотной характеристики канала, которая включает частотные характеристики для большей части, если не для всех поднесущих в OFDM-канале.
Символы в частотной области и информация реконструкции канала, которые получают из частотных характеристик канала для каждого тракта приема сигнала, подаются на вход STC-декодера 100, который осуществляет STC-декодирование в обоих приемных трактах для восстановления переданных символов. Реконструкция канала обеспечивает схему 100 STC-декодирования информацией для коррекции частотной характеристики, достаточной для устранения искажений, вносимых каналом передачи, при обработке соответствующих символов в частотной области.
Логическая схема 102 обратного перемежения, логика работы которой соответствует логике работы схемы 58 передатчика, осуществляющей перемежение символов, восстанавливает порядок следования извлеченных символов. Затем логическая схема 104 обратного отображения осуществляет демодулирование или обратное отображение полученной последовательности символов. После этого схема 106 обратного перемежения бит, логика работы которой соответствует логике работы схемы 54 передатчика, осуществляющей перемежение бит, восстанавливает исходный порядок следования бит.После этого полученная последовательность бит обрабатывается схемой 108 обратной коррекции скорости передачи данных и подается на вход схемы 110 декодера канала для восстановления скремблированных данных и контрольной суммы CRC. Соответственно, схема 112 удаляет контрольную сумму CRC, обычным образом проверяет скремблированные данные и подает их на логическую схему 114 дескремблирования, которая осуществляет дешифрование с использованием известного кода дескремблирования базовой станции для получения исходных данных 116.
Одновременно с восстановлением данных 116 определяется сигнал CQI (индикатор качества канала), содержащий индикацию качества канала или по меньшей мере информацию, достаточную для получения некоторого знания о качестве канала на базовой станции 14, и передается на базовую станцию 14. Как уже отмечалось, величина параметра CQI может определяться отношением мощности сигнала на несущей частоте к помехе (CR), а также степенью изменения частотной характеристики канала для различных поднесущих частот в диапазоне частот OFDM. Например, для определения степени изменения частотной характеристики канала в диапазоне частот OFDM усиление канала для каждой поднесущей частоты, используемой для передачи информации, может сравниваться для различных поднесущих частот. Хотя существуют различные способы измерения степени изменения частотной характеристики канала, однако должен использоваться способ вычисления стандартного отклонения усиления канала для каждой поднесущей частоты в диапазоне частот OFDM, используемом для передачи данных. В некоторых вариантах ретрансляционная станция может работать в режиме разделения времени с использованием только одного средства радиосвязи, или же могут использоваться несколько таких средств.
На фигурах 1-6 представлен один конкретный пример системы связи, которая может использоваться для реализации в ней вариантов настоящего изобретения. Следует понимать, что варианты настоящего изобретения могут быть реализованы в системах связи, архитектура которых отличается от архитектуры этого конкретного примера, но при этом они работают в соответствии с реализацией вариантов, как это указывается в настоящем описании.
На фигуре 7 показана базовая модель сети, которая представляет собой логическую схему сети, поддерживающей беспроводную связь между базовыми станциями 14, абонентскими станциями 16 и ретрансляционными станциями 15 в соответствии с неограничивающим вариантом осуществления настоящего изобретения. В базовой модели сети указаны функциональные компоненты и опорные точки, в которых осуществляется взаимодействие между этими функциональными компонентами. В частности, базовая модель сети может содержать абонентскую станцию 16, сеть услуг доступа (ASN) и сеть услуг подключения (CSN).
Сеть ASN можно определить как полный набор сетевых функций, необходимых для обеспечения радиосвязи с абонентом (например, с абонентом системы IEEE 802.16e/m). Сеть ASN может содержать сетевые элементы, такие как базовые станции (BS) 14 и один или несколько шлюзов ASN. Одна сеть ASN может совместно использоваться несколькими сетями CSN. Сеть ASN может обеспечивать следующие функции:
- Возможность соединения с базовой станцией 16 на уровнях 1 и 2;
- Передача сообщений ААА (аутентификации, авторизации и учета сеанса) провайдеру услуг домашней сети абонента для аутентификации, авторизации и учета сеанса для сеансов абонента;
- Обнаружение сети и выбор предпочтительного провайдера сетевых услуг абонента;
- Функции ретранслятора для установления соединения уровня 3 с абонентской станцией 16 (например, назначение IP-адреса);
- Управление ресурсами радиосвязи.
Кроме вышеуказанных функций, для носимых и мобильных станций сеть ASN может также поддерживать следующие функции:
- Обеспечение мобильности с привязкой к сети ASN;
- Обеспечение мобильности с привязкой к сети CSN;
- Вызовы;
- Туннелирование ASN - CSN.
Сеть CSN можно определить как набор сетевых функций, которые обеспечивают абонента услугами соединений по IP-протоколу. Сеть CSN может обеспечивать следующие функции:
- Назначение IP-адреса мобильной станции и параметров оконечного устройства для сеансов пользователя;
- Сервер или прокси-сервер обеспечения аутентификации, авторизации и учета сеанса;
- Управление политикой и доступом в соответствии с абонентскими профилями пользователей;
- Поддержка туннелирования ASN - CSN;
- Биллинг для абонентов и расчеты между операторами;
- Туннелирование между CSN для обеспечения роуминга;
- Мобильность между ASN.
Сеть CSN может обеспечивать услуги, связанные с местонахождением, услуги соединений "точка-точка", регистрацию, авторизацию и/или возможность подключения к мультимедийным сервисам по IP-протоколу. Сеть CSN может также содержать такие сетевые элементы, как маршрутизаторы, прокси/серверы аутентификации, авторизации и учета сеансов, пользовательские базы данных и межсетевые шлюзы. В случае IEEE 802.16m сеть CSN может использоваться как часть провайдера сетевых услуг по стандарту IEEE 802.16m или же как часть провайдера сетевых услуг по стандарту IEEE 802.16е.
Кроме того, для улучшения покрытия и/или пропускной способности могут использоваться ретрансляционные станции 15. Как показано на фигуре 8, базовая станция 14, которая может поддерживать устаревшие ретрансляционные станции, осуществляет связь с такой станцией в "зоне устаревшего оборудования". Базовой станции 14 нет необходимости в поддержке протокола для работы с устаревшим оборудованием в "зоне 16m". Структура протокола ретрансляции может основываться на структуре IEEE 802-16j, хотя и может отличаться от протоколов IEEE 802-16j в "зоне устаревшего оборудования".
На фигуре 9 представлена схема базовой модели системы, которая применяется как к базовой станции 14, так и к абонентской станции 16, и содержит различные функциональные блоки, включая подуровень общей части управления доступом к среде (MAC), подуровень конвергенции, подуровень безопасности и физический уровень (PHY).
Подуровень конвергенции осуществляет отображение данных внешней сети, полученных через SAP подуровня конвергенции, в сервисные блоки данных MAC, получаемые MAC CPS через MAC SAP, классификацию сервисных блоков данных внешней сети и связывание их с MAC SFID и CID, подавление/сжатие заголовков полезной информации (для конечного пользователя).
Подуровень безопасности осуществляет аутентификацию, безопасный обмен ключами и шифрование.
Физический уровень выполняет протокол и функции физического уровня.
Ниже описывается более подробно подуровень общей части MAC. Прежде всего, необходимо понимать, что управление доступом к среде (MAC) ориентировано на соединения. То есть, для целей отображения на услуги на абонентской станции 16 и связывания различных уровней качества услуг (передача данных осуществляется с точки зрения "соединений". В частности, могут обеспечиваться "сервисные потоки", когда абонентская станция 16 установлена в системе. Вскоре после регистрации абонентской станции 16 соединения связываются с этими сервисными потоками (одно соединение на один сервисный поток) для обеспечения точки отсчета, относительно которой запрашивается полоса пропускания.
Далее, могут быть установлены новые соединения, когда услугу пользователя необходимо изменить. Соединение определяет как преобразование процессов конвергенции, принадлежащих одному уровню, которые используют MAC, так и сервисный поток. Сервисный поток определяет QoS-параметры для блоков данных протокола MAC, которыми осуществляется обмен на соединении. Таким образом, сервисные потоки являются неотъемлемой частью процесса выделения полосы пропускания. В частности, абонентская станция 16 запрашивает полосу пропускания для восходящей связи в расчете на каждое соединение (неявно определяя сервисный поток). Полоса пропускания может быть назначена базовой станцией мобильной станции в ответ на запросы соединений со стороны мобильной станции.
Как показано на фигуре 10, подуровень общей части MAC (CPS) подразделяется на функции организации и управления ресурсами радиосвязи (RRCM) и функции управления доступом к среде (MAC).
Функции RRCM включают несколько функциональных блоков, которые связаны с функциями ресурсов радиосвязи, такими как:
- Управление ресурсами радиосвязи
- Управление мобильностью
- Управление точками входа в сеть
- Управление определением местонахождения
- Управление режимом ожидания
- Управление безопасностью
- Управление конфигурацией системы
- MBS (услуги широковещательной и групповой передачи)
- Управление сервисными потоками и соединениями
- Функции ретрансляции
- Самоорганизация
- Разделение несущей
Управление ресурсами радиосвязи
Блок управления ресурсами радиосвязи корректирует параметры сети радиосвязи в зависимости от загрузки сети графиком и включает также функции управления нагрузкой (распределение нагрузки), управления установлением соединений и борьбы с помехами.
Управление мобильностью
Блок управления мобильностью поддерживает функции, связанные с передачей соединений внутри/между RAT. Блок управления мобильностью осуществляет формирование и поддержание сетевой топологии внутри/между RAT, что включает объявления и измерения, управляет возможными соединениями базовой станции и мобильных станций, находящихся поблизости, а также принимает решение о выполнении передачи соединения мобильной станции внутри/между RAT.
Управление точками входа в сеть
Блок управления точками входа в сеть отвечает за процедуры инициализации и доступа. Блок управления точками соединения с сетью может формировать сообщения управления, которые необходимы в процедурах доступа, а именно, при определении диапазона, при обмене основными параметрами, при регистрации и т.п.
Управление определением местонахождения
Блок управления определением местонахождения отвечает за поддержку услуг, связанных с определением местонахождения (LBS). Блок управления определением местонахождения может формировать сообщения, содержащие информацию LBS.
Управление режимом ожидания
Блок управления режимом ожидания управляет операцией обновления местонахождения в режиме ожидания. Блок управления режимом ожидания управляет режимом ожидания и формирует вызывные сообщения на основе информации контроллера вызовов в базовой сети.
Управление безопасностью
Блок управления безопасностью отвечает за процессы аутентификации/авторизации и обмена ключами для обеспечения безопасности передачи данных.
Управление конфигурацией системы
Блок управления конфигурацией системы организует параметры конфигурации системы, а также системные параметры и информацию конфигурации системы для передачи в мобильную станцию.
MBS (услуги широковещательной и групповой передачи)
Блок MBS (услуги широковещательной и групповой передачи) управляет сообщениями и данными, связанными с услугами широковещательной и/или групповой передачи данных.
Управление сервисными потоками и соединениями
Блок управления сервисными потоками и соединениями назначает "идентификаторы абонентских станций" (или идентификаторы станций - STID), а также "идентификаторы потоков" (FID) при выполнении процедур доступа, передачи и создания сервисных потоков. Идентификаторы станций и потоков будут рассмотрены ниже.
Функции ретрансляции
Блок функций ретрансляции обеспечивает поддержку механизмов ретрансляции со многими переприемами. Эти функции включают процедуры поддержания путей ретрансляции между базовой станцией и ретрансляционной станцией доступа.
Самоорганизация
Блок самоорганизации выполняет функции поддержки механизмов системы по ее конфигурированию и оптимизации. Эти функции включают процедуру запроса ретрансляционных и мобильных станций на передачу измерений для конфигурирования и оптимизации системы и приема запрошенных измерений.
Разделение несущей
Блок разделения несущей обеспечивает управление распределением физического уровня по множеству частотных каналов. Каналы могут иметь разные полосы пропускания (например, 5, 10 и 20 МГц), которые могут примыкать друг к другу, или же между ними могут быть разрывы. Каналы могут иметь одинаковые или разные режимы дуплексной связи, например, FDD, TDD, или же они могут представлять сочетание двунаправленных и только вещательных каналов. Для смежных частотных каналов перекрывающиеся защитные поднесущие выравниваются в частотной области для использования для передачи данных.
Управление доступом к среде (MAC) включает функциональные блоки, которые связаны со средствами управления физическим уровнем и каналами связи, такими как:
- Управление физическим уровнем (PHY)
- Передача информации управления
- Управление в дежурном режиме
- Качество услуг (QoS)
- Планирование и объединение ресурсов
- Автоматический запрос (ARQ)
- Фрагментация/упаковка
- Формирование блоков данных протокола MAC (MAC PDU)
- Одновременная работа по разным стандартам радиосвязи
- Переадресация данных
- Борьба с помехами
- Координация работы базовых станций
Управление физическим уровнем (PHY)
Блок управления PHY включает функции получения и обработки информации управления PHY, такие как определение диапазона, измерение/обратная связь (CQI) и положительные/отрицательные квитанции на автоматические запросы повторения передачи (HARQ ACK/NACK). На основе информации CQI и HARQ ACK/NACK блок управления PHY определяет качество канала, как оно оценивается мобильной станцией, и осуществляет адаптацию канала путем коррекции схем модуляции и кодирования (MCS) и/или мощности передачи. При выполнении процесса определения диапазона блок управления PHY осуществляет синхронизацию в линии восходящей связи с корректировкой мощности, оценками сдвига частоты и времени.
Передача информации управления
Блок передачи информации управления формирует сообщения выделения ресурсов.
Управление в дежурном режиме
Блок управления в дежурном режиме обеспечивает выполнение процедуры дежурного режима. Блок управления в дежурном режиме может также формировать сигнальную информацию MAC, относящуюся к дежурному режиму, и может обмениваться информацией с блоком планирования и объединения ресурсов для обеспечения надлежащей работы в дежурном режиме.
Качество услуг (QoS)
Блок QoS осуществляет управление QoS, используя параметры QoS, поступающие из блока управления сервисными потоками и соединениями для каждого соединения.
Планирование и объединение ресурсов
Блок планирования и объединения ресурсов планирует и объединяет пакеты в соответствии с характеристиками соединений. Для учета характеристик соединений блок планирования и объединения ресурсов получает для каждого соединения информацию QoS из блока QoS.
Автоматический запрос (ARQ)
Блок ARQ выполняет функцию ARQ уровня MAC. Для соединений с ARQ блок ARQ разбивает логически сервисные блоки данных MAC на блоки ARQ и нумерует каждый логический блок ARQ. Блок ARQ может также формировать управляющие сообщения ARQ, такие как сообщение обратной связи (информация ACK/NACK).
Фрагментация/упаковка
Блок фрагментации/упаковки выполняет фрагментацию или упаковку блоков данных мобильных станций в соответствии с результатами работы блока планирования и объединения ресурсов. Формирование блоков данных протокола MAC (MAC PDU)
Блок формирования MAC PDU формирует их таким образом, что базовая станция и мобильная станция могут передавать трафик пользователя или управляющие сообщения в канал PHY. Блок формирования MAC PDU вставляет заголовок MAC и может добавлять подзаголовки.
Одновременная работа по разным стандартам радиосвязи
Блок одновременной работы по разным стандартам радиосвязи выполняет функции поддержки одновременной работы радиоустройств стандарта IEEE 802.16m и других стандартов, находящихся на одной и той же мобильной станции.
Переадресация данных
Блок переадресации данных выполняет функции переадресации, когда в линии между базовой станцией и мобильной станцией имеются ретрансляционные станции. Блок переадресации данных может взаимодействовать с другими блоками, такими как блок планирования и объединения ресурсов и блок формирования MAC PDU.
Борьба с помехами
Блок борьбы с помехами выполняет функции управления взаимными помехами между сотами/секторами. Эти функции могут включать:
- Использование возможностей уровня MAC
- Передачу информации измерений и оценок помех в составе сигнальной информации MAC
- Ослабление взаимных помех за счет планирования и гибкого многократного использования частот
- Использование возможностей уровня PHY
- Регулирование мощности передачи
- Придание помехам случайного характера
- Подавление помех
- Измерение помех
- Предварительное кодирование и формирование диаграммы направленности передатчика
Координация работы базовых станций
Блок координации работы базовых станций координирует действия нескольких базовых станций путем обмена информацией, например, информацией об управлении взаимными помехами. Функции этого блока включают обеспечение обмена информацией, например, об управлении взаимными помехами, между базовыми станциями, в составе сигнальной информации базовой сети и сообщений мобильных станций на уровне MAC. Такая информация может содержать характеристики взаимных помех, например, результаты измерений помех и т.п.
На фигуре 11 показан поток данных графика пользователя и обработка на базовой станции 14 и абонентской станции 16. Пунктирные стрелки указывают поток данных графика пользователя от сетевого уровня на физический уровень и в обратную сторону. На передающей стороне пакет сетевого уровня обрабатывается подуровнем конвергенции, функцией ARQ (если используется), функцией фрагментации/упаковки и функцией формирования блоков MAC PDU, которые передаются на физический уровень. На принимающей стороне блок SDU физического уровня обрабатывается функцией формирования блоков MAC PDU, функцией фрагментации/упаковки, функцией ARQ (если используется) и функцией подуровня конвергенции для формирования пакетов сетевого уровня. Сплошные стрелки показывают базовые компоненты управления между функциями CPS и между CPS и PHY, которые связаны с обработкой данных трафика пользователя.
На фигуре 12 показан поток сигнальной информации уровня управления и обработка на базовой станции 14 и абонентской станции 16. На передающей стороне пунктирные стрелки указывают поток сигнальной информации уровня управления от функций уровня управления к функциям уровня данных и обработку сигнальной информации уровня управления функциями уровня данных для формирования соответствующей сигнальной информации MAC (например, управляющих сообщений MAC, заголовков/подзаголовков MAC) для передачи по линии беспроводной связи. На принимающей стороне пунктирные стрелки указывают обработку принятой по радиоканалу сигнальной информации MAC функциями уровня данных и прием соответствующей сигнальной информации уровня управления функциями уровня управления. Сплошные стрелки показывают базовые элементы управления между функциями CPS и между CPS и PHY, которые связаны с обработкой сигнальной информации уровня управления. Сплошные стрелки между функциональными блоками M_SAP/C_SAP и MAC указывают базовые компоненты управления и организации в направлении системы управления и организации сети (NCMS) и в обратном направлении. Базовые компоненты в направлении M_SAP/C_SAP и в обратном направлении определяют задействованные функциональные возможности сети, такие как борьба с взаимными помехами между базовыми станциями, управление мобильностью внутри/между RAT и т.п. и функциональные возможности, относящиеся к управлению, такие как управление определением местонахождения, конфигурирование системы и т.д.
На фигуре 13 представлена архитектура базового протокола, определяющего поддержку системы со многими несущими частотами. Общая часть MAC может управлять распределением физического уровня PHY по множеству частотных каналов. Некоторые сообщения MAC, переданные на одной несущей, могут накладываться также и на другие несущие. Каналы могут иметь разные полосы пропускания (например, 5, 10 и 20 МГц), которые могут примыкать друг к другу, или же между ними могут быть разрывы. Каналы могут иметь одинаковые или разные режимы дуплексной связи, например, FDD, TDD, или же они могут представлять собой сочетание двунаправленных и только вещательных каналов.
Общая часть MAC может поддерживать одновременную работу абонентских станций 16 с разными возможностями, такими как работа только по одному каналу в один момент времени или работа на нескольких каналах, которые могут примыкать друг к другу, или же между ними могут быть разрывы.
Варианты осуществления настоящего изобретение описываются со ссылками на систему связи MIMO. В системе связи MIMO могут реализовываться схемы повторной передачи пакетов, которые могут использоваться в соответствии со стандартами IEEE 802.16(e) и IEEE 802.11 (n). Схемы повторной передачи пакетов, описанные ниже, могут быть применены и к другим средам беспроводной связи, таким как, например, среды, работающие в соответствии с Проектом партнерства третьего поколения (3GPP) и со стандартами 3GPP2.
В нижеприведенном описании термин "отображение кодов STC" используется для указания составления карты (таблицы) распределения символов по антеннам. Каждый символ в такой таблице может быть заменен его транспонированной (сопряженной) величиной (например, S1*), или повернутым символом (например, jS1, -S1 и -jS1), или символом, полученным в результате транспонирования и поворота (например, jS1*). В некоторых вариантах составление карты также включает назначение весовых коэффициентов сигналов для каждой антенны.
Для отображения кодов STC могут использоваться коды Аламоути. На фигуре 14 показана кодирующая матрица 1400 для кода Аламоути.
Тх-1 и Тх-2 на фигуре 14 обозначают первую и вторую передающие антенны, соответственно. В общем случае код Аламоути требует использования передатчиком двух антенн и обеспечивает максимальный коэффициент усиления при передаче через две разнесенные антенны. Каждой из антенн Тх-1 и Тх-2 соответствует колонка матрицы 1400 на фигуре 14. Этот традиционный четырехсимвольный код Аламоути может рассматриваться как код Аламоути на уровне символа.
Trans. 1 и Trans. 2 на фигуре 14 представляют первый и второй ресурсы передачи, соответственно, с использованием которых один символ передается антенной. Каждый ресурс Trans. i передачи связан с группой символов, указанных в строке ресурса Trans. i передачи. Два ресурса передачи, Trans. 1 и Trans. 2, на фигуре 14 представлены соответствующими строками. Ресурсы передачи, которые используются для передачи символов, могут быть определены любым подходящим способом, хотя обычно каждая антенна будет передавать один символ на ресурс Trans. i передачи. Например, разные ресурсы Trans. 1, Trans. 2 и т.д. передачи могут представлять разные временные интервалы. В этом случае в соответствии с фигурой 14 антенна Тх-1 передает символ А в первом временном интервале Trans. 1, и антенна Тх-2 передает символ В в этом же интервале Trans. 1. В следующем временном интервале Trans. 2 антенна Тх-1 передает символ -В2*, и в этом же временном интервале Trans. 2 антенна Тх-2 передает символ А1*.
Таким образом, ресурс Trans. i может представлять единицу времени. В других примерах ресурс Trans. i передачи может указывать другие физические или логических характеристики, обеспечивающие различение раздельного появления символов. Например, ресурсы Trans. i передачи, на которые отображаются отдельные символы в таблице отображения, могут представлять отдельные поднесущие частоты, расширяющие последовательности, интервалы OFDM или их подходящие сочетания. Фактически может использоваться любой подходящий режим разделения передач.
Ячейки таблицы находятся на пересечениях строки и столбца и представляют отдельные передачи символов с использованием отдельной антенны. Таблица 1400 отображения с двумя столбцами и двумя строками представляет собой квадратную матрицу 1405 с четырьмя компонентами 1411, 1412, 1413, 1414, каждый из которых представляет собой ячейку в таблице 1400 отображения и соответствует одному символу. Указанные четыре компонента вместе формируют код Аламоути. В рассматриваемом примере компоненты 1411, 1412, 1413, 1414 составляют квадратный сегмент 1405. В соответствии с системой условных обозначений звездочка "*" обозначает траспонированную величину, причем А* - это транспонированная величина А, а - В* - это отрицательная транспонированная величина В.
В некоторых случаях одна или несколько передач может осуществляться внутри одного и того же символа или кадра и/или может быть частью передачи одного и того же пакета HARQ. В других случаях каждая передача может соответствовать отдельной передаче по схеме HARQ.
Схема для повторной передачи пакета MIMO с использованием четырех передающих антенн и двух таких таблиц отображения, полученных из кода Аламоути, показана на фигуре 15, на которой иллюстрируется таблица 1500, содержащая отображение символов для схемы передачи, в которой четыре символа передаются через четыре антенны в двух циклах передачи. Как показано на фигуре 15, первая и вторая повторная передача пакета MIMO осуществляются с использованием таблиц отображения кодов STC с "двойным пространственно-временным разнесением".
Более конкретно, таблица отображения может быть разделена на два сегмента 1505, 1510, каждый из которых содержит четыре компонента, содержащих по одному символу. Каждый из сегментов 1505 и 1510 определяет кодирование Аламоути. Как можно видеть на фигуре 15, первый сегмент 1505 объединяет антенны Тх-1, Тх-2 и ресурсы Trans. 1 и Trans. 2 передачи. Первый сегмент 1505 содержит четыре компонента 1506, 1507, 1508, 1509, каждый из которых соответствует одному символу. В этих четырех компонентах 1506,1507, 1508,1509 отображение имеет форму кода Аламоути, как и в таблице 1400 отображения. Во втором сегменте 1510, объединяющем передающие антенны Тх-3, Тх-4 и ресурсы Trans. 1, Trans. 2 передачи, четыре компонента аналогичным образом соответствуют символам и имеют форму кода Аламоути, как и в Таблице 14 отображения.
Хотя сегменты, показанные на фигуре 15, являются непрерывными, следует понимать, что, вообще говоря, это не обязательно. Действительно, между четырьмя компонентами сегментов могут быть разрывы в таблице 1500 отображения. Например, сегменты 1505 и 1510 могут иметь разрывы по горизонтали и могут относиться не к соседним антеннам (в табличном представлении или на физическом уровне), как показано на фигуре 16. В таблице 1600 отображения, приведенной на фигуре 16, показано такое же расположение как на фигуре 15, однако сегменты распределены по столбцам антенн, которые не являются соседними. Как можно видеть, компоненты 1606, 1608, соответствующие антенне Тх-1, и компоненты 1607, 1609, соответствующие антенне Тх-3, входят в состав первого сегмента 1605, в то время как компоненты 1611, 1613, соответствующие антенне Тх-2, и компоненты 1612, 1614, соответствующие антенне Тх-4, входят в состав второго сегмента 1610. Кроме того, между сегментами 1605 и 1610 имеются также разрывы в направлении ресурсов передачи. Более конкретно, в первом сегменте 1605 компоненты 1606 и 1607 соответствуют ресурсу Trans. 1 передачи, в то время как компоненты 1608 и 1609 соответствуют ресурсу Trans. 3 передачи, и ни один компонент в первом сегменте 1605 не относится к ресурсу Trans. 2 передачи. Аналогично, во втором сегменте 1610 компоненты 1611 и 1612 соответствуют ресурсу Trans. 1 передачи, в то время как компоненты 1613 и 1614 соответствуют ресурсу Trans. 3 передачи, и ни один компонент в первом сегменте 1605 не относится к ресурсу Trans. 2 передачи. В другом варианте различные символы S1, S2, S3, S4 также могут быть связаны не с одним и тем же ресурсом Trans. 1 передачи, а могут быть распределены между разными ресурсами. Аналогично, их соответствующие транспонированные или отрицательные величины не все могут быть связаны с одним и тем же ресурсом Trans. 3 передачи. В этом случае символы S1, S2, S3, S4 будут связаны с разными ресурсами Trans. i передачи и с разными антеннами, как и их транспонированные величины или отрицательные транспонированные величины, для обеспечения разнесения по ресурсам передачи (например, по времени) и в пространстве.
В соответствии с таблицей 1500 отображения, приведенной на фигуре 15, после первой повторной передачи могут поочередно использоваться два отображения кодов STC, для повторной передачи, пока пакет данных не будет успешно декодирован приемной стороной. Например, символы S1, S2, S3, S4 могут содержать (возможно среди прочей информации) повторные передачи по схеме HARQ.
На фигуре 17А приведена таблица 1700 отображения, разделенная на четыре сегмента 1705, 1710, 1715, 1720, которые в этом примере содержат по четыре ячейки (отдельные ячейки не показаны). Как это будет далее описано более подробно, каждый сегмент 1705, 1710, 1715, 1720 заполнен символами, соответствующими схеме кодов Аламоути, однако применяемой на уровне сегментов.
На фигуре 17 В приведена таблица 1700 отображения с указанием содержимого каждого из сегментов 1705, 1710, 1715, 1720. Как можно видеть, каждый сегмент 1705, 1710, 1715, 1720 содержит четыре компонента. Например, сегмент 1705 содержит четыре односимвольных компонента 1706, 1707, 1708 и 1709.
Можно представить, что сегменты 1705, 1710, 1715, 1720 вместе составляют сегмент 1725 увеличенных размеров. Для различения сегментов 1705, 1710, 1715, 1720 малых размеров и сегмента 1725 увеличенных размеров, составленного из сегментов малых размеров, сегменты 1705, 1710, 1715, 1720 могут указываться как первичные сегменты, а сегмент 1725 может указываться как вторичный сегмент. В этом примере вторичный сегмент 1725 охватывает все содержимое таблицы 1700 отображения, однако в других примерах может быть несколько вторичных сегментов, каждый из которых может состоять из нескольких первичных сегментов.
Вторичный сегмент 1725 составлен из четырех подсегментов, которыми в данном случае являются первичные сегменты 1705, 1710, 1715, 1720. Они являются многосимвольными компонентами вторичного сегмента 1725. В этом примере первичные сегменты 1705, 1710, 1715, 1720 являются четвертями вторичного сегмента 1725. Таблица 1700 отображения заполнена символами. Для упрощения символы указаны в таблице как А, В, С, D, Е, F, G, Н и их отрицательные транспонированные величины. Однако ниже будет дано более конкретное описание символов в каждом первичном сегменте со ссылками на фигуру 17С, на которой обозначения А, В, С, … заменены их более конкретными указаниями. Более конкретно, таблица 1700 отображения заполнена таким образом, чтобы формировать код Аламоути на уровне первичных сегментов 1705, 1710, 1715, 1720. Для получения схемы кода Аламоути на уровне сегментов может использоваться любой подходящий способ применения схемы кода Аламоути к сегментам. В данном варианте схема кода Аламоути на уровне сегментов такова, что символы первичного сегмента 1715 являются отрицательными транспонированными величинами символов первичного сегмента 1710, в то время как символы первичного сегмента 1720 такие же, как и символы первичного сегмента 1705.
В данном варианте код Аламоути реализуется на уровне сегментов, причем обеспечивается определенная схема символов во вторичном сегменте 1725. Необходимо понимать, что также могут использоваться и другие схемы, полученные из кода Аламоути. Например, символы первичного сегмента 1720 могут не повторять символы первичного сегмента 1705, а могут быть транспонированными величинами этих символов. В другом варианте символы некоторых первичных сегментов могут представлять результаты матричных операций над другими первичными сегментами, таких как транспонирование, транспонирование сопряженного символа или другие преобразования. Необходимо понимать, что расположение транспонированных или отрицательных транспонированных величин относительно их исходного компонента может быть инвертировано. Необходимо понимать, что любой код, основанный на схеме Аламоути, может использоваться как на уровне символов, так и на уровне сегментов.
Для целей описания взаимосвязи между первичными сегментами 1705, 1710, 1715, 1720, их символы были обозначены как А, В, С, D, Е, F, G, Н и указаны также их отрицательные транспонированные величины. Однако фактическое содержание каждого первичного сегмента 1705, 1710, 1715, 1720 может соответствовать схеме кода Аламоути, как показано на фигуре 17С. На фигуре 17С обозначения А, В, С, D, Е, F, G, Н заменены обозначениями S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7 и S8, соответственно. Как уже указывалось, первичные сегменты 1705, 1710, 1715, 1720 могут представлять собой коды Аламоути. Например, первичный сегмент 1705 содержит S1 в компоненте 1706, S2 - в компоненте 1707, - S2* - в компоненте 1708 и S1* - в компоненте 1709, то есть, формируется код Аламоути. Необходимо понимать, что схема кода Аламоути используется также и в других первичных сегментах.
Таким образом, вторичный сегмент 1725, определяющий код Аламоути на сегментном уровне, содержит подсегменты, которые сами формируют коды Аламоути. То есть, получается структура вложенных кодов Аламоути.
Необходимо понимать, что, таким образом, символы в таблице 1700 отображения формируют часть кодов Аламоути на уровне символов (определяются в сегментах 1705, 1710, 1715 и 1720) и коды Аламоути на уровне сегментов (определяется в сегменте 1725), и что на уровне сегментов начинается отклонение от схемы Аламоути на уровне символов.
Таким образом, таблица 1700 отображения может использоваться для надежной передачи четырех символов S1, S2, S3, S4. Схема передачи, определяемая таблицей 1700 отображения, может использоваться любым подходящим способом для передачи символов S1, S2, S3, S4. Например, каждый из ресурсов Trans. I, Trans. 2, Trans. 3, Trans. 4 передачи может рассматриваться как независимая передача, осуществление которой необязательно. Например, если ресурсы Trans. 1, Trans. 2, Trans. 3, Trans. 4 передачи представляют собой отдельные временные интервалы, то схема передачи символов S1, S2, S3 и S4 может содержать последовательное осуществление всех четырех передач, показанных на фигуре 17С, в соответствующие им интервалы времени.
В другом варианте таблица 17С отображения может использоваться как схема повторной передачи, которая будет выполняться в случае неудачной передачи. В таком варианте первая передача может осуществляться с использованием ресурса Trans. 1 передачи. Если же передача была успешной, то остальные передачи, указанные в таблице отображения, могут вообще не выполняться. Если первая передача была неудачной, или же нет возможности подтвердить успешность передачи, то может выполняться вторая передача в соответствии с отображением для ресурса Trans. 2 передачи. Также может выполняться несколько передач за один раз, причем они выполняются с использованием нескольких ресурсов передачи в соответствии с таблицей отображения, и только если эти несколько передач неудачны, то выполняются дополнительные передачи с использованием дополнительных ресурсов передачи в соответствии с таблицей отображения. Эта схема передачи может повторяться, пока передача не будет успешной или пока не будет достигнут конец таблицы, после чего дальнейшие попытки могут выполняться с начала таблицы отображения, или же передача может быть определена как неудачная. Поскольку ресурсом передачи может быть не только время, то возможно, что последующие передачи/повторные передачи будут выполняться в другом кадре или кадрах.
Дополнительно схемы повторений передач могут быть заложены в таблицу путем введения дополнительных строк ресурсов передачи и заполнения их повторениями схем передачи. На фигуре 20 приведена таблица 2000 отображения, содержащая блок 2040 из двух одинаковых сегментов 2025, 2035. В одном из вариантов, в котором ресурсы передачи представляют собой временные интервалы, после сегмента 2025 следует его точная копия, сегмент 2030.
В варианте, иллюстрированном на фигурах 17А-17С, таблица отображения содержит один вторичный сегмент 1725. Необходимо понимать, что таблица отображения может содержать несколько вторичных сегментов 1725. Кроме того, как это будет описано ниже более подробно, таблица отображения может содержать дополнительные уровни вложенных кодов Аламоути.
Хотя таблица 1700 отображения составлена из символов, полученных из четырех символов S1, S2, S3, S4, которые соответствуют четырем антеннам Тх-1, Тх-2, Тх-3, Тх-4, необходимо понимать, что такое соответствие числа символов числу антенн необязательно. Например, число символов в таблице отображения может быть меньше числа антенн. Для передачи дополнительных или модифицированных (транспонированных и/или отрицательных) копий переданных символов могут использоваться дополнительные антенны.
На фигуре 18 приведена таблица 1800 отображения для схемы передач с использованием 8 антенн Тх-1, … Тх-8. В этом варианте все символы в таблице 1800 отображения получены из четырех символов S1, S2, S3, S4. Как можно видеть, в этом варианте таблица отображения содержит третичный сегмент 1850, который составлен из вторичных сегментов 1825, 1830, 1835, 1840.
Как показано на фигуре 18, вторичный сегмент 1825 составлен из тех же символов, что и вторичный сегмент 1725 варианта, показанного на фигуре 17С. Иначе говоря, так же, как и вторичный сегмент 1725, вторичный сегмент 1825 содержит четыре первичных сегмента 1805, 1810, 1815, 1820, каждый из которых содержит четыре односимвольных компонента, и они представляют собой коды Аламоути. Первичные сегменты 1805, 1810, 1815, 1820 внутри вторичного сегмента 1825 вместе формируют код Аламоути на уровне сегментов, аналогично первичным сегментам 1705, 1710, 1715, 1720 во вторичном сегменте 1725. Поскольку в данном случае используется 8 антенн, то, используя один ресурс передачи, можно передать восемь символов. Соответственно, на ресурс Trans. i приходится восемь ячеек символов. Эти восемь ячеек заполняются путем введения в таблицу отображения вторичной ячейки 1830, которая представляет собой копию вторичной ячейки 1825. Таким образом, вторичная ячейка 1830 также составлена из первичных сегментов, составляющих код Аламоути на уровне сегментов, которые сами являются кодами Аламоути.
Вторичные сегменты 1835 и 1840 имеют такое содержимое, что вторичные сегменты 1825, 1830, 1835, 1840 составляют код Аламоути на уровне (вторичных) сегментов. Таким образом, третичный сегмент 1860 определяет код Аламоути на уровне сегментов (на уровне вторичных сегментов). Таким образом, имеется три уровня вложенных кодов Аламоути. Первичные сегменты являются кодами Аламоути, вторичные сегменты являются кодами Аламоути на уровне сегментов (на первом уровне), и третичный сегмент является кодом Аламоути на уровне сегментов (на втором уровне). Следует отметить, что вторичные сегменты 1835 и 1840 являются кодами Аламоути на уровне сегментов, и они могут быть разделены на первичные сегменты, каждый из которых состоит из четырех ячеек, которые сами по себе являются кодами Аламоути. Эти вложенные коды Аламоути могут сохранять нижние уровни кодов Аламоути.
В вышеуказанном варианте все символы в таблице 1800 отображения получены из четырех символов S1, S2, S3, S4. Следует понимать, что такое тройное вложение кодов Аламоути может быть также получено и с другими количествами символов. Например, восемь символов S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8 могут составлять первый ресурс Trans. 1 передачи, а остальная часть таблицы отображения формируется в соответствии с вышеописанной схемой кодов Аламоути. В этом случае вторичный сегмент 1830 не будет являться точной копией вторичного сегмента 1825, а будет содержать символы S5, S6, S7, S8 и их транспонированные величины и/или отрицательные транспонированные величины.
Следует понимать, что, как уже указывалось в отношении первичных сегментов, вторичные сегменты необязательно будут непрерывными. Более того, сегменты необязательно расположены рядом друг с другом. Кроме того, коды Аламоути и коды Аламоути уровня сегментов могут быть обрезаны для удаления некоторых их частей. Например, хотя вторичный сегмент 1725 содержит полностью все четыре первичных сегмента 1705, 1710, 1715, 1720 (фигура 17А), которые вместе формируют код Аламоути уровня сегментов, следует понимать, что вторичный сегмент может содержать только подмножество полного кода Аламоути уровня сегментов. Некоторые символы полного кода Аламоути уровня сегментов могут быть удалены или исключены иным образом из вторичного сегмента, например, для формирования частично заполненной матрицы, как показано на фигуре 19. В этом примере сегменты 1710 и 1715 были удалены для формирования частично заполненной матрицы. Как можно видеть, таблица 1900 отображения на фигуре 19 содержит такую частично заполненную матрицу во вторичном сегменте 1925, который определяет код Аламоути уровня сегментов, являющийся частичным кодом Аламоути уровня сегментов. Хотя частично заполненная матрица вторичного сегмента 1925 содержит пустые ячейки, однако следует понимать, что в других вариантах, эти ячейки могут быть заполнены другими символами, не формирующими часть частичного кода Аламоути. Следует понимать, что частичные коды Аламоути на уровне символов, в которых некоторые символы опущены, также могут использоваться, например, в случае повторной передачи, когда некоторые из ранее переданных символов были успешно получены, и нет необходимости в их повторной передаче.
Вышеописанные варианты осуществления настоящего изобретения приведены лишь в качестве примеров. Специалисты в данной области техники могут предложить различные изменения и модификации этих конкретных вариантов без выхода за пределы объема настоящего изобретения.