СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ СО МНОЖЕСТВЕННЫМИ АНТЕННАМИ ПЕРЕДАЧИ, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПИЛОТНЫХ ПОДНЕСУЩИХ
MULTIPLE TRANSMISSION ANTENNA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM USING PILOT SUBCARRIER DISTRIBUTION

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к системе беспроводной связи. В частности, данное изобретение относится к способу распределения пилотных поднесущих в системе беспроводной связи, включающей в себя антенную систему со множественными вводами и выводами (MIMO).
Уровень техники
Стандарт Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) 802.16 обеспечивает технологию поддержки беспроводного широкополосного доступа и протокола. Стандартизация развивалась с 1999, и в 2001 IEEE 802.16-2001 был одобрен. Он был установлен на основе физического уровня с единственной несущей, называемой "WirelessMAN-SC". В IEEE 802.16a, который был одобрен в 2003, в дополнение к "WirelessMAN-SC" к физическому уровню были добавлены "WirelessMAN-OFDM" и "WirelessMAN-OFDMA". После того как стандарт IEEE 802.16a был закончен, в 2004 был одобрен пересмотренный IEEE 802.16-2004. Для того чтобы исправить дефекты и ошибки IEEE 802.16-2004, IEEE 802.16-2004/Corl был закончен в 2005 в форме «поправки».
Антенная технология MIMO улучшает эффективность передачи/приема данных, используя множественные антенны передачи и множественные антенны приема. Технология MIMO была введена в стандарте IEEE 802.16a и постоянно обновлялась.
Технология MIMO разделена на способ пространственного мультиплексирования и способ пространственного разнесения. В способе пространственного мультиплексирования, так как одновременно передаются различные данные, данные могут быть переданы с высокой скоростью без увеличения полосы пропускания системы. В способе пространственного разнесения, так как одни и те же данные передаются по множественным антеннам передачи, чтобы получить усиление разнесения, увеличивается надежность данных.
Приемнику требуется оценить канал, чтобы восстановить данные, переданные от передатчика. Оценка канала указывает процесс компенсации искажения сигнала, которое возникает при быстром изменении среды из-за постепенного изменения и восстановления сигнала передачи. В общем, для оценки канала передатчику и приемнику требуется знать пилот-сигналы.
В системе MIMO сигнал испытывает канал, соответствующий каждой антенне. Следовательно, необходимо упорядочить пилот-сигналы с учетом множественных антенн. В то время как число пилот-сигналов увеличивается, поскольку увеличивается число антенн, невозможно увеличить число антенн, чтобы увеличить скорость передачи данных.
В известном уровне техники были спроектированы различные структуры распределения пилот-сигналов и использовались согласно способам перестановки (рассеяние/AMC/PUSC/FUSC). Это благодаря тому, что способы перестановки отделены друг от друга по оси времени в системе IEEE 802.16e, и, таким образом, структуры могли быть по-разному оптимизированы согласно способам перестановки. Однако, если способы перестановки сосуществуют в определенный момент времени, необходима унифицированная структура распределения исходных данных.
В известном уровне техники, так как возникают серьезные издержки пилот-сигнала, скорость передачи уменьшается. Кроме того, так как применяется та же самая структура пилот-сигналов к примыкающим сотам или секторам, могут возникнуть коллизии между сотами или секторами. Следовательно, есть потребность в способе эффективного распределения пилотных поднесущих в системе MIMO.
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
Цель данного изобретения - обеспечить способ эффективного распределения пилотных поднесущих в системе беспроводной связи, включающей в себя систему MIMO, безотносительно восходящей/нисходящей линии связи и конкретных схем перестановки. Данное изобретение применимо к новым системам беспроводной связи, таким как IEEE 802.16m.
Техническое решение
Цель данного изобретения может быть достигнута многими аспектами данного изобретения, описанными ниже.
В одном из аспектов данного изобретения способ распределения пилотных поднесущих в ресурсном блоке для широкополосной беспроводной системы мобильной связи, имеющей четыре (4) антенны передачи, использующие модуляцию множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), содержит распределение пилотных поднесущих в ресурсном блоке так, что группа последовательных поднесущих данных, отделенных от примыкающей другой группы последовательных поднесущих данных пилотными поднесущими, имеет четное число поднесущих в пределах символа OFDMA.
Предпочтительно, чтобы четное число равнялось 4 или 6. Предпочтительно, чтобы ресурсный блок имел форму матричной структуры размером 18×6, составленной из 18 поднесущих и 6 символов OFDMA. Предпочтительно, чтобы пилотные поднесущие для четырех антенн передачи были распределены в первых символах OFDMA, вторых символах OFDMA, пятых символах OFDMA и шестых символах OFDMA и пилотные поднесущие для четырех антенн передачи не были распределены в третьем символе OFDMA и четвертом символе OFDMA в ресурсном блоке. Предпочтительно, чтобы четыре (4) пилотных поднесущих были распределены для каждого из первых символов OFDMA, вторых символов OFDMA, пятых символов OFDMA и шестых символов OFDMA, четыре (4) пилотные поднесущие, содержащие пилотную поднесущую для первой антенны передачи, пилотную поднесущую для второй антенны передачи, пилотную поднесущую для третьей антенны передачи и четвертую поднесущую для четвертой антенны передачи. Предпочтительно, чтобы часть пилотных поднесущих для четырех антенн передачи использовалась для общего пилот-сигнала, а другая часть пилотных поднесущих для четырех антенн передачи использовалась для специализированного пилот-сигнала. Предпочтительно, чтобы все пилотные поднесущие для четырех антенн передачи использовались для общего пилот-сигнала. Предпочтительно, чтобы все пилотные поднесущие для четырех антенн передачи использовались для специализированного пилот-сигнала. Предпочтительно, чтобы ресурсный блок повторялся во временном интервале. Предпочтительно, чтобы ресурсный блок повторялся в частотном интервале.
В другом аспекте данного изобретения способ распределения пилотных поднесущих в ресурсном блоке размером l8×6 для широкополосной беспроводной системы мобильной связи, имеющей четыре (4) антенны передачи, использующие модуляцию множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), содержит: распределение пилотных поднесущих в ресурсный блок, в котором пилотные поднесущие для первой антенны передачи распределены по двум размерным индексам (0,0), (5,4), (12,1) и (17, 5) ресурсного блока, пилотные поднесущие для второй антенны передачи распределены по двум размерным индексам (0,4), (5,0), (12,5) и (17, 1) ресурсного блока, пилотные поднесущие для третьей антенны передачи распределены по двум размерным индексам (0,1), (5,5), (12,0) и (12, 4) ресурсного блока, пилотные поднесущие для четвертой антенны передачи распределены по двум размерным индексам (0,5), (5,1), (12,4) и (17, 0) ресурсного блока и индекс (i, j) указывает позицию элемента ресурса в (i+l)-й поднесущей и (j+l)-м OFDMA символе в ресурсном блоке.
Предпочтительно, чтобы часть пилотных поднесущих для четырех антенн передачи использовалась для общего пилот-сигнала и другая часть пилотных поднесущих для четырех антенн передачи использовалась для специализированного пилот-сигнала. Предпочтительно, чтобы все пилотные поднесущие для четырех антенн передачи использовались для общего пилот-сигнала. Предпочтительно, чтобы все пилотные поднесущие для четырех антенн передачи использовались для специализированного пилот-сигнала. Предпочтительно, чтобы ресурсный блок повторялся во временном интервале. Предпочтительно, чтобы ресурсный блок повторялся в частотном интервале.
В еще одном аспекте данного изобретения система беспроводной связи, имеющая четыре (4) антенны передачи, использующая модуляцию множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) для связи по восходящей и нисходящей линии, содержит: антенну с множественными вводами и множественными выводами (MIMO); модулятор OFDMA, функционально подключенный к антенне MIMO; и процессор, функционально подключенный к модулятору OFDMA, причем процессор сконфигурирован для распределения пилотных поднесущих в ресурсный блок размером 18×6, составленный из 18 поднесущих и 6 символов OFDMA, так, чтобы группа последовательных поднесущих данных, отделенных от примыкающей другой группы последовательных поднесущих данных пилотными поднесущими, имела четное число поднесущих в пределах символа OFDMA.
В еще одном аспекте данного изобретения система беспроводной связи, имеющая четыре (4) антенны передачи, использующая модуляцию множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) для восходящей и нисходящей линии связи, содержит антенну с множественными вводами и множественными выводами (MIMO); модулятор OFDMA, функционально подключенный к антенне MIMO; и процессор, функционально подключенный к модулятору OFDMA, причем процессор сконфигурирован для распределения пилотных поднесущих в ресурсный блок размером 18×6, составленный из 18 поднесущих и 6 символов OFDMA, в котором пилотные поднесущие для первой антенны передачи распределены по двум размерным индексам (0,0), (5,4), (12,1) и (17, 5) ресурсного блока, пилотные поднесущие для второй антенны передачи распределены по двум размерным индексам (0,4), (5,0), (12,5) и (17, 1) ресурсного блока, пилотные поднесущие для третьей антенны передачи распределены по двум размерным индексам (0,1), (5,5), (12,0) и (12, 4) ресурсного блока, пилотные поднесущие для четвертой антенны передачи распределены по двум размерным индексам (0,5), (5,1), (12,4) и (17, 0) ресурсного блока и индекс (i, j) указывает позицию элемента ресурса в (i+l)-й поднесущей и (j+l)-м OFDMA символе в ресурсном блоке.
Преимущественные эффекты
Согласно данному изобретению пилотные поднесущие могут быть эффективно распределены в системе MIMO.
Краткое описание чертежей
Сопроводительные чертежи, которые включены для обеспечения дополнительного понимания изобретения, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципа изобретения.
Фиг.1 - блок-схема передатчика с множественными антеннами.
Фиг.2 - блок-схема приемника с множественными антеннами.
Фиг.3 изображает структуру кадра.
Фиг.4 изображает обычный порядок пилот-сигналов двух антенн передачи с частичным использованием подканалов (PUSC).
Фиг.5 изображает обычный порядок пилот-сигналов двух антенн передачи с полным использованием подканалов (FUSC).
Фиг.6 изображает обычный порядок пилот-сигналов четырех антенн передачи с PUSC.
Фиг.7A изображает обычный порядок пилот-сигналов четырех антенн передачи с FUSC.
Фиг.7B изображает обычный порядок пилот-сигналов двух антенн передачи с FUSC.
Фиг.8 изображает шаблон распределения пилотной поднесущей в 4-Tx системе согласно варианту осуществления данного изобретения.
Образ действия изобретения
В нижеследующем подробном описании делаются ссылки на сопровождающие чертежи, которые являются его частью и которые изображают конкретные варианты осуществления изобретения. Специалистам в данной области техники следует понимать, что могут быть использованы другие варианты осуществления и могут быть произведены структурные, электрические, а также процедурные изменения, не отступая от объема данного изобретения. Везде, где возможно, на чертежах будут использоваться одни и те же ссылочные номера, чтобы сделать ссылку на одни и те же или подобные части.
Нижеописанная технология может использоваться в различных системах беспроводной связи. Система беспроводной связи широко используется, чтобы обеспечить оказание различных услуг связи, таких как голосовые и пакетные данные. Эта технология может использоваться в восходящих или нисходящих линиях связи. В общем, нисходящая линия связи указывает на связь от базовой станции (BS) к оборудованию пользователя (UE), а восходящая линия связи указывает на связь от UE к BS. BS вообще указывает неподвижную станцию, осуществляющую связь с UE, и может также быть названа узлом-B, базовой приемопередающей системой (BTS) или точкой доступа. UE может быть неподвижно или подвижно и может также быть названо мобильной станцией (MS), пользовательским терминалом (UT), абонентской станцией (SS) или беспроводным устройством.
В дальнейшем будет описана эффективная пилотная структура для новой системы. Новая система будет описана, концентрируясь на системе IEEE 802.16m, но тот же самый принцип может относиться к другим системам.
Система связи может быть системой с множественными вводами и множественными выводами (MIMO) или системой с множественными вводами и единственным выводом (MISO). Система MIMO использует множество антенн передачи и множество антенн приема. Система MISO использует множество антенн передачи и одну антенну приема.
Фиг.1 - блок-схема передатчика, имеющего множественные антенны. Что касается фиг.1, передатчик 100 включает в себя кодер 120 канала, отображатель 130, процессор 140 MIMO, распределитель 150 поднесущих и модулятор 160 множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA). Кодер 120 канала, отображатель 130, процессор 140 MIMO и распределитель 150 поднесущих могут быть воплощены как отдельные компоненты или объединены в единый процессор передатчика 100.
Кодер 120 канала кодирует входной поток согласно предопределенному способу кодирования и составляет закодированное слово. Отображатель 130 отображает закодированное слово в символ, представляющий позицию в совокупности сигналов. Схема модуляции отображателя 130 не ограничена и может включать в себя схему m-фазовой манипуляции (m-PSK) или схему квадратурной амплитудной модуляции (m-QAM).
Процессор 140 MIMO обрабатывает входной символ способом MIMO, используя множество антенн передачи 190-1… и 190-Nt. Например, процессор 140 MIMO может выполнять предварительное кодирование на основе кодировочной книги.
Распределитель 150 поднесущих распределяет входной символ и пилот-сигналы по поднесущим. Пилот-сигналы упорядочены согласно антеннам передачи 190-1… и 190-Nt. Пилот-сигналы и соответствующие местоположения пилот-сигналов известны и передатчику 100, и приемнику (200 на фиг.2), которые используются для оценки канала или демодуляции данных, и также называются опорными сигналами.
Модулятор 160 OFDMA модулирует входной символ и выводит символы OFDMA. Модулятор 160 OFDMA может выполнять обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) относительно входного символа и дальнейшей вставки циклического префикса (CP) после выполнения IFFT. Символы OFDMA передаются по антеннам передачи 190 - 1… и 190-Nt.
Фиг.2 - блок-схема приемника с множественными антеннами. Что касается фиг.2, приемник 200 включает в себя демодулятор 210 OFDMA, оценщик 220 канала, постпроцессор 230 MIMO, устройство 240 обратного отображения и декодер 250 канала. Оценщик 220 канала, постпроцессор 230 MIMO, устройство 240 обратного отображения и декодер 250 канала могут быть воплощены как отдельные компоненты или объединены в едином процессоре приемника 200.
Сигналы, полученные по антеннам приема 290-1… и 290-Nr, преобразовываются (FFT) быстрым преобразованием Фурье демодулятором 210 OFDMA. Оценщик 220 канала оценивает каналы, использующие пилот-сигналы. Прежде чем выполнить оценку канала, пилотные символы обнаруживаются в одном из демодулятора 210, оценщика 220 канала или другом устройстве между демодулятором 210 и оценщиком 220 канала. Постпроцессор 230 MIMO выполняет постобработку, соответствующую процессору 140 MIMO. Устройство 240 обратного отображения обратно отображает входной символ в закодированное слово. Декодер 250 канала декодирует закодированное слово и восстанавливает исходные данные.
Фиг.3 - пример структуры кадра. Кадр - последовательность данных в течение фиксированного периода времени, используемого физической спецификацией, которая относится к разделу 8.4.4.2 стандарта IEEE 802.16-2004 "Часть 16: Воздушный Интерфейс для Фиксированных Широкополосных Беспроводных Систем Доступа" (в дальнейшем называемый Документом 1, полное содержание которого будет включено здесь ссылкой).
Что касается фиг.3, кадр включает в себя кадр нисходящей линии связи (DL) и кадр восходящей линии связи (UL). Дуплексная связь с временным разделением (TDD) является схемой, в которой передачи по восходящей и нисходящей линиям связи разделены во временном интервале, но совместно используют одну и ту же частоту. Обычно кадр DL предшествует кадру UL. Кадр DL начинается в следующем порядке: преамбула, заголовок управления кадром (FCH), нисходящая передача информации (DL) - MAP, восходящая передача информации (UL) - MAP и разрыв диапазона (DL разрывает #1-5 и UL разрывает #1~5). Защитный интервал для отделения кадра DL и кадра UL друг от друга вставляется и в промежуточной части кадра (между кадром DL и кадром UL), и в последней части кадра (после кадра UL). Промежуток перехода передачи/приема (TTG) является промежутком, определенным между пакетом нисходящей линии связи и пакетом последовательной восходящей линии связи. Промежуток перехода приема/передачи (RTG) является промежутком, определенным между пакетом восходящей линии связи и пакетом последовательной нисходящей линии связи.
Преамбула используется для начальной синхронизации между BS и UE, поиском соты, оценкой смещения частоты и оценкой канала. FCH включает в себя информацию относительно длины сообщения DL-MAP и схемы кодирования DL-MAP. DL-MAP - область, в которой передается сообщение DL-MAP. Сообщение DL-MAP задает доступ к каналу нисходящей линии связи. Сообщение DL-MAP включает в себя счетчик изменения конфигурации дескриптора канала нисходящей линии связи (DCD) и идентификатора (ID) BS. DCD описывает профиль пакета нисходящей линии связи, примененный к текущему кадру. Профиль пакета нисходящей линии связи относится к характеристике физического канала нисходящей линии связи, и DCD периодически передается BS с помощью сообщения DCD.
UL-MAP - область, в которой передается сообщение UL-MAP. Сообщение UL-MAP задает доступ к каналу восходящей линии связи. Сообщение UL-MAP включает в себя счетчик изменения конфигурации дескриптора канала восходящей линии связи (UCD) и эффективно запускает время распределения восходящей связи, заданного UL-MAP. UCD описывает профиль пакета восходящей линии связи. Профиль пакета восходящей линии связи относится к характеристике физического канала восходящей линии связи, и UCD периодически передается BS с помощью сообщения UCD.
В дальнейшем, слот - это минимальная единица распределения данных, которая задается временем и подканалом. Число подканалов зависит от размера FFT и частотно-временного отображения. Подканал включает в себя множество поднесущих, и число поднесущих на подканал изменяется согласно способу перестановки. Перестановка указывает отображение логического подканала в физическую поднесущую. Подканал включает в себя 48 поднесущих с полным использованием подканалов (FUSC), и подканал включает в себя 24 или 16 поднесущих с использованием групп подканалов (PUSC). Сегмент указывает, по меньшей мере, один набор подканала.
Чтобы отобразить данные в физические поднесущие на физическом уровне, обычно выполняются два этапа. На первом этапе данные отображаются, по меньшей мере, в один слот данных по меньшей мере, в одном логическом подканале. На втором этапе логический подканал отображается в физический подканал. Это называют перестановкой. Документ 1 раскрывает способ перестановки, такой как FUSC, PUSC, Оптимальный-FUSC (O-FUSC), Дополнительный-PUSC (O-PUSC) и Адаптивная модуляция и кодирование (AMC). Ряд символов OFDMA, использующий тот же самый способ перестановки, называют зоной перестановки, и один кадр включает в себя, по меньшей мере, одну зону перестановки.
FUSC и O-FUSC используются только для нисходящей передачи. FUSC состоит из одного сегмента, включающего все группы подканала. Подканалы отображаются в физические поднесущие, распространенные по всем физическим каналам. Отображение изменяется согласно символам OFDMA. Слот составляется из одного подканала на одном символе OFDMA. Способы распределения пилот-сигналов в O-FUSC и FUSC отличаются друг от друга.
PUSC используется и для нисходящей передачи, и для восходящей передачи. В нисходящей линии связи каждый физический канал разделен на кластеры, включающие в себя 14 смежных поднесущих на двух символах OFDMA. Физический канал отображается в модуль из шести групп. В каждой группе пилот-сигналы распределены по кластерам в фиксированных позициях. В восходящей линии связи поднесущие разделены на фрагменты, составленные из четырех смежных физических поднесущих на трех символах OFDMA. Подканал включает шесть фрагментов. Пилот-сигналы распределены по углам фрагментов. O-PUSC используется только для восходящей передачи, и фрагмент составлен из трех смежных физических поднесущих на трех символах OFDMA. Пилот-сигналы распределены по центрам фрагментов.
Фиг.4 и 5 изображают обычный порядок пилот-сигналов двух антенн передачи в PUSC и FUSC соответственно. Фиг.6 и 7A изображают обычный порядок пилот-сигналов четырех антенн передачи в PUSC и FUSC соответственно. Фиг.7B изображает обычный порядок пилот-сигналов двух антенн передачи в FUSC. Эти фигуры относятся к разделу 8.4.8.1.2.1.1, разделу 8.4.8.1.2.1.2, разделу 8.4.8.2.1 и разделу 8.4.8.2.2 стандарта IEEE 802.16-2004/Cor 1-2005 "Часть 16: Воздушный Интерфейс для Фиксированных и Мобильных Широкополосных Беспроводных Систем Доступа; Поправка 2: Физические и Средние Уровни Управления доступом для Объединенной Неподвижной и Мобильной Операции в Имеющих лицензию Полосах и Поправке 1" (в дальнейшем называемый Документ 2, все информационное содержание которого включено здесь ссылкой).
В Документе 2 есть также обычная структура распределения пилотных поднесущих в системе, использующей 1 или 2 антенны (фиг.7B).
На фиг.7B для 1, 2 потока местоположение пилот-сигнала может быть выражено следующей формулой:
i
k
m
k
m
i
P(,)=18+mod[l6mod(,3),24]+mod(,2),
На фиг.4-7A/B во временном интервале есть 2 символа/подканала (или слота) и в частотном интервале есть 28 поднесущих. На фиг.4-7A/B эти подканалы/слоты и поднесущие показаны с использованием повторяющегося шаблона.
Что касается обычных порядков пилот-сигналов по фигурам с 4 по 7A/B, издержки пилот-сигналов большие, когда распределение поднесущих выполнено согласно PUSC или FUSC. В частности, издержки пилот-сигналов больше, когда используется одна антенна передачи, по сравнению с тем, когда используются, по меньшей мере, две антенны передачи, с учетом издержек пилот-сигналов на антенну передачи.
Таблица 1 изображает издержки пилот-сигналов согласно числу антенн передачи в каждом обычном способе перестановки.
Таблица 1
Число антенн передачи
PUSC
FUSC
O-FUSC
1
14,28% (14,28%)
9,75% (9,75%)
11,1% (11,1%)
2
14,28% (7,14%)
9,75% (4,78%)
11,1% (5,55%)
4
28,55% (7,14%)
18,09% (4,52%)
22,21% (5,55%)
Издержки пилот-сигналов - значение, полученное делением числа поднесущих, распределенных по пилот-сигналам, на число всех используемых поднесущих. Значение в круглой скобке указывает отношение издержек пилот-сигналов к антенне передачи. Далее, согласно Документу 2, если используются четыре или три антенны передачи, отображение данных в подканалы выполняется после прокалывания или усечения относительно кодированных данных канала.
0
l
2
3
В дальнейшем описана эффективная структура распределения пилот-сигналов согласно варианту осуществления данного изобретения. В следующем варианте осуществления горизонтальная ось (индексный символ 'j') обозначает ряд символов OFDMA во временном интервале, и вертикальная ось (индексный символ 'i') обозначает поднесущие в частотном интервале. P, P, P и P обозначают пилотные поднесущие, соответствующие антеннам 1, 2, 3 и 4 соответственно. Позиции пилот-сигналов для антенны 1, 2, 3 и 4 могут быть сменены друг другом, не отступая от принципа данного варианта осуществления. Также данное изобретение может быть применено к системе MBS (система группового вещания), так же как система службы индивидуальной рассылки.
Фиг.8 - структура распределения пилотных поднесущих в системе, использующей четыре антенны согласно варианту осуществления данного изобретения. Несмотря на то что ресурсный блок структуры, показанный на фиг.8 в форме матричной структуры 18×6, представляющий 18 поднесущих (вертикальная ось) × 6 символов OFDMA (горизонтальная ось), к субкадрам или к целым кадрам могут быть применены структуры распределения пилотных поднесущих с конфигурациями, отличными от матричных структур 18 × 6.
Структура распределения пилотных поднесущих фиг.8 во многом отличается от обычных структур фиг.4-7A/B. Например, во временном интервале данное изобретение использует 6 символов основной физический ресурсный модуль (PRU), тогда как предшествующая технология использует 2 символа/PRU. В обеих схемах PRU могут быть повторены. Кроме того, в частотном интервале данное изобретение использует 18 поднесущих, тогда как предшествующая технология использует 28 поднесущих. Здесь PRU существенно подобен подканалу/слоту предшествующей технологии.
Данное изобретение отличается от обычных структур помещением пилот-сигналов только в первый, второй, пятый и шестой символ OFDMA. Одно преимущество данного изобретения в сценариях с 1 или 2 антеннами состоит в том, что пилот-сигналы заключены только в первом, втором, пятом и шестом символе OFDMA, тогда как в предшествующей технологии пилотные символы заключены во всех символах OFDMA. Ограничивая размещение пилотных символов в определенных символах, издержки сокращаются.
Со структурой распределения пилотных поднесущих по фиг.8 поднесущие данных, отличные от пилотных поднесущих, смежно распределены так, чтобы поднесущие данных были смежно спарены множителем(ями) 2. В результате схема MIMO SFBC (пространственный блочный код частоты) может быть легко применена, и эффективно применяются и общие пилот-сигналы, и специализированные пилот-сигналы.
В пределах каждого символа OFDMA пилот-сигналы для антенн передачи распределены в интервале множителя(ей) 2 поднесущих (например, в интервале 4 поднесущих или 6 поднесущих) на оси частоты для простого применения SFBC.
Пилот-сигналы для каждой антенны передачи в пределах каждого символа OFDMA неоднократно распределяются в интервале 18 поднесущих на оси частоты.
0
0
0
0
l
2
3
Кроме того, пилот-сигналы для каждой антенны передачи сдвинуты предопределенным числом поднесущих на смежные символы OFDMA, которые распределены для поднесущих пилот-сигналов. Например, обращаясь к фиг.8, у смежных символов OFDMA, которые распределены для поднесущих пилот-сигналов, есть индекс j=0, 1, 4 и 5. Для пилот-сигналов P для антенны 1 в данном варианте осуществления местоположение пилот-сигналов P сдвинуто вниз на пространство 12 поднесущих (от индекса i=0 до индекса i=12) между индексом символа OFDMA j=0 и j=l, местоположение пилот-сигналов P сдвинуто вверх на пространство 7 поднесущих (от индекса i=12 до индекса i=5) между индексом символа OFDMA i=l и i=4, и местоположение пилот-сигналов P сдвинуто вниз на пространство 12 несущих (от индекса i=5 до i=17) между индексом i=4 и i=5 символа OFDMA. Подобное описание применимо к каждому из пилот-сигналов (P, P, P) для других антенн передачи (антенна 2, антенна 3, антенна 4).
0
l
2
3
Нужно отметить, что пилот-сигналы не распределены для третьего и четвертого символов OFDMA (то есть индекс символа OFDMA j=2, 3) в RU (модуль ресурса), чтобы улучшить оценку для производительности пилот-сигналов крайней поднесущей и уменьшить издержки пилот-сигналов. Кроме того, в пределах каждого первого, второго, пятого и шестого символов OFDMA (то есть индекс символа OFDMA j=0, 1, 4, 5) в общей сложности четыре пилот-сигнала для этих четырех антенн распределены один за другим. Например, в первом символе OFDMA на фиг.8 один пилот-сигнал P для антенны 1, один пилот P для антенны 2, один пилот P для антенны 3 и один пилот P для антенны 4 распределены по оси частоты.
Часть пилотных поднесущих в этом варианте осуществления может использоваться для общих пилот-сигналов, а другая часть пилотных поднесущих может использоваться для специализированных пилот-сигналов. Иначе все пилотные поднесущие могут использоваться или для общих пилот-сигналов, или для специализированных пилот-сигналов.
В структуре распределения пилот-сигналов, которая показана на фиг.8, индексы распределения пилот-сигналов для антенн могут быть представлены подробно следующим образом.
l
l
i
l
k
0
0
Когда Є{0,1,4,5}, где =l mod 6, пилотная поднесущая, распределенная в -й антенне, -м символе OFDMA, и -й модуль физического ресурса (PRU) задан следующим образом:
i
k
k
l
i
i
l
0
0
Pilot(,l)=18+12{(+floor(/2))mod2}+5×{(+floor(/4)), mod 2}.
Пилотный шаблон, изображенный на фиг.8, может равноценно и неоднократно применяться во временном или частотном интервале в кадре или субкадре.
Преимущество ранее описанной схемы распределения показано в Таблице 2.
Таблица 2
Количество антенн
Плотность пилот-сигналов независимо от способа перестановки (унифицированный шаблон пилот-сигналов)
1
3,703%
2
7,407% (3,703% на поток)
4
14,81% (3,703% на поток)
В Таблице 2 издержки пилот-сигналов - значение, полученное делением числа поднесущих, распределенных по пилот-сигналам, на число всех использующихся поднесущих. Значение в круглой скобке указывает издержки пилот-сигналов на одну антенну передачи. Как может быть замечено, сравнивая Таблицу 2 с Таблицей 1, схема распределения данного изобретения обеспечивает большую эффективность через уменьшение издержек.
0
1
3
0
l
2
3
Предыдущее обсуждение имеет отношение к сценарию с 4 антеннами. Однако изобретение не ограничено 4 антеннами. В сценарии с 8 антеннами схема, которая изображена на фиг.8, была бы повторена или использовалась бы без повторения. В сценарии с 1 антенной пилот-сигнал P использовался бы как пилот-сигнал, а пилот-сигналы P-P использовались для данных. В сценарии с 2 антеннами пилот-сигналы P-P использовались бы как пилотные сигналы, а пилот-сигналы P-P - для данных.
0
3
0
l
2
3
Другая особенность данного изобретения - то, что пилотные сигналы отделены в частотном интервале четным числом каналов (например, 4 или 6). Отделяя пилотные символы таким образом, возможно использовать схему пространственного блочного кода частоты (SFBC). Кроме того, в данном изобретении пилотные сигналы сгруппированы как четные пары во временном интервале. Группирование пилотных символов таким образом позволяет использовать схему пространственного блочного кода времени (STBC). Кроме того, включение пилотных символов для сценариев с множественными антеннами в один символ OFDMA (например, в сценариях с 4 антеннами, имеющий P-P в общем символе OFDMA, вместо P-P в первом символе OFDMA, и имеющий P-P в следующем символе OFDMA) улучшает баланс мощности.
В предыдущем обсуждении делались ссылки на модуляцию OFDMA. Однако данное изобретение также применимо к сценарию с мультиплексированием с ортогональным делением частот (OFDM).
Предыдущее обсуждение сценария с 4 антеннами основано на матричном размере 18×6. Однако изобретение не ограничено этим матричным размером в сценарии с 4 антеннами. Например, сценарий с 4 антеннами может включать матричный размер 20×6, 20×8 или другой размер. В этих альтернативных матрицах пилотные символы возникают только в 4 из символов OFDMA. Кроме того, местоположение пилотных символов в частотном интервале может быть смещено в любом матричном размере так, что рисунок пилотных символов не ограничен начинаться в первой поднесущей.
По ранее описанной оценке канала оценка может быть ограничена рассмотрением эффектов канала, измеренных плотными символами в пределах единственной PRU (например, рассматривая пилотные символы в пределах каждых 18×6 матриц отдельно). Однако в других вариантах осуществления пилотные символы множественных PRU можно рассматривать вместе.
0
l
2
3
В ранее описанных вариантах осуществления пилотные символы, P, P, P и P, могут иметь идентичные битовые шаблоны.
Чтобы эффективно поддерживать схему SFBC MIMO, поднесущие данных, примененные схемой SFBC, должны быть смежно спарены в частотном интервале, потому что последовательное условие канала требуется частотным интервалом для выполнения SFBC. Соответственно, шаблон пилот-сигналов должен поддерживать распределение с четным числом поднесущих данных в данной пилотной структуре. Для случая STBC подобным образом может быть применен анализ, охватывающий временной интервал (даже с символами OFDMA).
Таким образом, один вариант осуществления данного изобретения включает в себя способ связи с устройством беспроводной связи. Способ включает в себя прием модулированного сигнала множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), передаваемого антенной системой с 4 антеннами с множественными вводами и множественными выводами (MIMO); демодулирование сигнала OFDMA для создания ресурсного блока в форме матрицы 18×6, представленной 18 поднесущими и 6 символами OFDMA; обнаружение четырех пилотных символов, распространенных только по 4 из 6 символов OFDMA, каждый из символов OFDMA заключает в себе пилотные символы, первый и второй возникающие пилотные символы отделены 4 поднесущими, второй и третий возникающие пилотные символы отделены 6 поднесущими, и третий и четвертый возникающие пилотные символы отделены 4 поднесущими; и выполнение оценки канала основано на четырех обнаруженных пилотных символах.
Вышеописанные функции могут быть выполнены процессором, таким как микропроцессор, контроллер, микроконтроллер или специализированная интегральная микросхема (ASIC), которые закодированы, чтобы выполнить функции. Проектирование, разработка и реализация кода очевидны для квалифицированных специалистов в данной области техники на основе описания данного изобретения.
Таким образом, другой вариант осуществления данного изобретения включает в себя мобильное устройство беспроводной связи, включающее в себя: приемник, сконфигурированный для приема модулированного сигнала множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), переданного от антенной системы с 4 антеннами с множественными вводами и множественными выводами (MIMO); демодулятор, функционально подключенный к приемнику и сконфигурированный для демодуляции сигнала OFDMA, чтобы создать ресурсный блок в форме матрицы 18×6, представленной 18 поднесущими и 6 символами OFDMA; и оценщик канала, функционально подключенный к демодулятору и сконфигурированный для оценки характеристик канала на основе обнаруженных пилотных символов, оценщик канала сконфигурирован для обнаружения четырех пилотных символов, распространенных только по четырем из 6 символов OFDMA, в пределах каждого символа OFDMA заключаются пилотные символы, первый и второй возникающие пилотные символы отделены 4 поднесущими, второй и третий возникающие пилотные символы отделены 6 поднесущими, и третий и четвертый возникающие пилотные символы отделены 4 поднесущими.
Способ распределения пилотных поднесущих согласно данному изобретению применим к системе IEEE 802.16m. Как описано ранее, основной принцип, такой как расположение пилот-сигналов для эквивалентного распределения мощности передачи антеннам или установка шаблона сдвига пилот-сигналов, также применим к другим системам беспроводной связи таким же самым способом.
Для квалифицированных в данной области техники специалистов будет очевидно, что в данное изобретение могут быть внесены различные модификации и изменения, не отступая от сущности и объема изобретения. Таким образом, данное изобретение касается модификаций и изменений данного изобретения, если они в рамках приложенной формулы изобретения и ее эквивалентов.
Промышленная применимость
Данное изобретение может использоваться для сетевого устройства беспроводной системы мобильной связи, которая адаптирует схему MIMO.