УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА ПО КАНАЛУ НИСХОДЯЩЕЙ СВЯЗИ
DEVICE AND METHOD OF SIGNAL TRANSMISSION VIA SUPERIOR-TO-SUBORDINATE COMMUNICATION CHANNEL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области радиосвязи, в частности к передающему устройству и способу передачи сигнала по каналу нисходящей связи.
Уровень техники
В системах связи третьего поколения, типичным примером которых является IMT-2000 (International Mobile Telecommunications - 2000, Международная мобильная связь - 2000), требуется, в частности, чтобы нисходящий канал связи имел большую емкость, например чтобы при ширине полосы частот 5 МГц была достигнута скорость передачи свыше 2 Мбит/с. Однако в системах связи будущего требуются более высокие скорости передачи, большие емкости и меньшая стоимость. Кроме того, также требуется, чтобы мобильные терминалы имели низкое энергопотребление. Например, опубликованная заявка 2003-259454 на выдачу патента Японии раскрывает способ повышения качества передачи сигнала путем совершенствования структуры системы связи.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание передающего устройства и способа передачи сигнала, способных улучшить качество сигнала в нисходящем канале связи.
Настоящее изобретение предлагает передающее устройство для передачи канала управления, пилотного канала и канала данных. Передающее устройство согласно настоящему изобретению включает в себя модуль для передачи канала данных с использованием одной из многолепестковой диаграммы направленности антенны и изменяемой направленной диаграммы направленности антенны, причем указанная многолепестковая диаграмма направленности антенны включает в себя множество фиксированных направленных диаграмм направленности антенны, имеющих соответствующие фиксированные направления ориентации, отличающиеся друг от друга, а указанная изменяемая направленная диаграмма направленности антенны имеет направление ориентации, изменяющееся вместе с положением мобильного терминала; и модуль для передачи известного сигнала в качестве пилотного канала с использованием одной из многолепестковой диаграммы направленности антенны и изменяемой направленной диаграммы направленности антенны.
Изобретение позволяет улучшить качество сигнала в нисходящем канале связи.
Краткое описание чертежей
Эти и другие задачи, свойства и преимущества настоящего изобретения станут более очевидны со ссылкой на следующие чертежи, сопутствующие детальному описанию настоящего изобретения, на которых:
на фиг.1 показано схематичное представление, иллюстрирующее секторную диаграмму направленности антенны (ДНА), показанную пунктирными линиями, образующую угол 120 градусов по отношению ко всему участку сектора;
на фиг.2 показано схематичное представление, иллюстрирующее N фиксированных направленных ДНА, показанных пунктирными линиями, покрывающими один сектор;
на фиг.3 показана структурная блок-схема, иллюстрирующая передающее устройство (часть 1) для передачи секторной ДНА;
на фиг.4 показана структурная блок-схема, иллюстрирующая передающее устройство (часть 2) для передачи секторной ДНА;
на фиг.5 показана структурная блок-схема, иллюстрирующая приемное устройство для приема секторной ДНА;
на фиг.6 показана структурная блок-схема, иллюстрирующая базовую станцию, которая использует многолепестковую ДНА для передачи и приема сигнала;
на фиг.7 показана структурная блок-схема, иллюстрирующая базовую станцию, которая использует адаптивную направленную ДНА для передачи и приема сигнала;
на фиг.8 показана таблица, иллюстрирующая схемы передачи по каналу нисходящей связи в варианте осуществления настоящего изобретения;
на фиг.9А-9Е показаны диаграммы, иллюстрирующие схемы мультиплексирования пилотного канала и канала данных;
на фиг.10А и 10В показаны диаграммы примеров схем мультиплексирования (часть 1) пилотного канала, канала управления и канала данных;
на фиг.11А и 11В показаны диаграммы примеров схем мультиплексирования (часть 2) пилотного канала, канала управления и канала данных;
на фиг.12А и 12В показаны диаграммы примеров схем мультиплексирования (часть 3) пилотного канала, канала управления и канала данных;
на фиг.13А и 13В показаны диаграммы примеров схем мультиплексирования (часть 4) пилотного канала, канала управления и канала данных;
на фиг.14А-14С показаны диаграммы примеров схем мультиплексирования (часть 1) канала данных;
на фиг.15А и 15В показаны диаграммы примеров схем мультиплексирования (часть 2) канала данных;
на фиг.16А-16С показаны диаграммы примеров схем мультиплексирования (часть 3) канала данных;
на фиг.17A-17D показаны диаграммы примеров схем мультиплексирования (часть 4) канала данных;
на фиг.18А и 18В показаны диаграммы примеров схем мультиплексирования (часть 5) канала данных.
Осуществление изобретения
Ниже со ссылкой на чертежи дается описание вариантов осуществления изобретения.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения известный сигнал передается в качестве пилотного канала с использованием одной из многолепестковой диаграммы направленности антенны (ДНА) и изменяемой направленной ДНА, причем многолепестковая ДНА включает в себя множество фиксированных направленных ДНА, имеющих соответствующие фиксированные направления ориентации, отличающиеся друг от друга, а указанная изменяемая направленная ДНА имеет направление ориентации, изменяющееся вместе с положением мобильного терминала. Канал данных передается с использованием одной из многолепестковой ДНА и изменяемой направленной ДНА.
В результате наличия множества типов ДНА, подобных многолепестковой ДНА и изменяемой направленной ДНА, существует возможность надлежащего использования различных ДНА для различных каналов, таким образом, может быть улучшено качество сигнала, включая эффективность передачи.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения известный сигнал передается в качестве выделенного пилотного канала на каждый мобильный терминал с использованием изменяемой направленной ДНА. Поскольку изменяемая направленная ДНА меняет свое направление ориентации вместе с положениями мобильных терминалов, имеется возможность передавать мобильным терминалам сигналы высокого качества.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения канал управления передается с использованием одной из многолепестковой ДНА и изменяемой направленной ДНА.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения взвешивающий коэффициент для использования изменяемой направленной ДНА рассчитывается адаптивным образом согласно положениям мобильных терминалов. Следовательно, имеется возможность передавать сигналы с ДНА, оптимизированной к местам расположения мобильных терминалов.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения изменяемая направленная ДНА формируется с помощью переключения одной или более фиксированных направленных ДНА. Следовательно, поскольку взвешивающие коэффициенты фиксированных направленных ДНА в многолепестковой ДНА имеют фиксированные значения, имеется возможность просто направить ДНА на место расположения мобильного терминала без нового вычисления взвешивающих коэффициентов.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения пилотный канал и канал данных мультиплексируются с использованием одного из мультиплексирования с временным разделением и мультиплексирования с частотным разделением.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения канал управления и канал данных мультиплексируются с использованием одного из мультиплексирования с временным разделением и мультиплексирования с кодовым разделением.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения канал управления, пилотный канал и канал данных мультиплексируются с использованием мультиплексирования с частотным разделением.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения данные информационного потока, включенные в канал данных, мультиплексируются с использованием одного или более из мультиплексирования с временным разделением, мультиплексирования с частотным разделением и мультиплексирования с кодовым разделением. Следовательно, данные информационного потока чередуются по отношению к одному или более из времени, частоты и кода. Таким образом, достигается эффект разнесения по отношению к одному или более из времени, частоты и кода, и имеется возможность дополнительно улучшить качество сигналов.
Первый вариант осуществления
Диаграмма направленности антенны
В первом варианте осуществления настоящего изобретения каналы в нисходящей линии связи передаются от базовой станции к мобильному терминалу с использованием одного или более из четырех типов ДНА. Четыре типа ДНА включают в себя: (1) секторная ДНА, (2) многолепестковая ДНА, (3) переключаемая ДНА и (4) адаптивная направленная ДНА.
(1) Секторная ДНА является направленной ДНА для реализации диаграммы антенны, покрывающей соты, находящиеся под ответственностью базовой станции, или во всем секторе.
На фиг.1 показано схематичное представление, иллюстрирующее секторную ДНА, показанную пунктирными линиями, образующую угол 120 градусов по отношению ко всему участку сектора;
(2) Многолепестковая ДНА включает в себя множество фиксированных направленных ДНА, имеющих фиксированные относительно друг друга отличающиеся направления. Количество фиксированных направленных ДНА определяется так, чтобы покрыть один сектор.
На фиг.2 показано схематичное представление, иллюстрирующее N фиксированных направленных ДНА, показанных пунктирными линиями, покрывающими один сектор.
(3) Переключаемая ДНА является изменяемой направленной ДНА, формируемой с помощью переключения одной или более фиксированных направленных ДНА, входящих в многолепестковую ДНА, согласно положению мобильного терминала (также может быть упоминаема как "переключаемая направленная ДНА").
Например, когда мобильный терминал движется от точки Р к точке Q, как показано на фиг.2, переключаемая ДНА эквивалентна ДНА 1 вначале и затем переключается в ДНА 3. Для мобильного терминала (например, в точке R) на примерно одинаковом расстоянии от ДНА 1 и ДНА 2 ДНА, получаемая с помощью объединения ДНА 1 и ДНА 2, может быть использована в качестве переключаемой ДНА для мобильного терминала.
(4) Адаптивная направленная ДНА достигается с помощью адаптивного расчета взвешивающих коэффициентов, назначаемых антенне, согласно положению мобильного терминала. Хотя ориентация как переключаемой ДНА, так и адаптивной направленной ДНА меняется вместе с положением мобильного терминала, адаптивная направленная ДНА отличается от переключаемой ДНА тем, что взвешивающие коэффициенты ДНА не назначаются заранее, а последовательно рассчитываются.
На фиг.2 адаптивная направленная ДНА представлена сплошными линиями.
Конфигурация устройства
На фиг.3 показана структурная блок-схема, иллюстрирующая передающее устройство (часть 1) для передачи секторной ДНА.
Передающее устройство обычно предусматривается в базовой станции, однако такое же передающее устройство также может быть предусмотрено в мобильном терминале.
D
D
Базовая станция используется в системе связи OFCDM (Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing, мультиплексирование с ортогональным частотным и кодовым разделением). Базовая станция включает в себя ND модулей с 302-1 по 302-N обработки канала данных, модуль 304 обработки канала управления, мультиплексор 306, модуль 308 обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ), модуль 310 введения защитных интервалов (ЗИ) и цифроаналоговый преобразователь 312 (ЦАП). Здесь, поскольку ND модулей с 302-1 по 302-N обработки канала данных имеют одинаковую структуру и функции, ниже в качестве примера для описания используется модуль 302-1 обработки канала данных.
Модуль 302-1 обработки канала данных имеет кодирующий модуль 322 турбокода, модулятор 324 данных, модуль 326 перемежения, последовательно-параллельный преобразователь 328 (S/P) и расширитель 330 спектра.
Модуль 304 обработки канала управления включает в себя кодирующий модуль 342 сверточного кода, модулятор 344 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying, фазовая манипуляция с четвертичными фазовыми сдвигами), модуль 346 перемежения, последовательно-параллельный преобразователь 348 (S/P) и расширитель 350 спектра. Следует отметить, что в вариантах осуществления, использующих OFCDM, не осуществляется кодовое расширение спектра, поэтому расширитель 330 спектра и расширитель 350 спектра могут быть опущены.
D
D
N модулей с 302-1 по 302-N обработки канала данных осуществляют обработку в полосе частот видеосигнала для передачи данных информационного потока с применением схемы OFCDM.
Кодирующий модуль 322 турбокода осуществляет кодирование для улучшения устойчивости данных информационного потока к ошибкам.
Модулятор 324 данных модулирует данные информационного потока по соответствующей схеме модуляции, такой как QPSK, 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation, квадратурная амплитудная модуляция), 64QAM и другие. Когда АМС (Adaptive Modulation and Coding, адаптивные модуляция и кодирование) выполнены, схема модуляции соответствующим образом изменяется.
Модуль 326 перемежения перестраивает порядок построения данных информационного потока согласно заданному образцу.
Последовательно-параллельный преобразователь 328 преобразует последовательную последовательность (поток) сигналов в параллельную последовательность сигналов. Количество параллельных последовательностей сигналов может быть определено в зависимости от числа поднесущих.
Расширитель 330 спектра умножает каждую параллельную последовательность сигналов на предустановленный код расширения спектра для осуществления кодового расширения спектра. В настоящем варианте осуществления осуществляется двумерное расширение спектра, и спектры сигналов расширяются во временном направлении и/или в частотном направлении.
Модуль 304 обработки канала управления осуществляет обработку в полосе частот видеосигнала для передачи данных управления по схеме OFCDM.
Кодирующий модуль 342 сверточного кода осуществляет кодирование для улучшения устойчивости данных управления к ошибкам.
Модулятор 344 QPSK модулирует данные управления по схеме модуляции QPSK. Здесь может быть использована любая другая схема модуляции, однако, поскольку количество данных управления мало, то в настоящем варианте осуществления принята схема модуляции QPSK, которая использует малое количество уровней модуляции.
Модуль 346 перемежения перестраивает порядок построения данных управления согласно заданному образцу.
Последовательно-параллельный преобразователь 348 преобразует последовательную последовательность (поток) сигналов в параллельную последовательность сигналов. Количество параллельных последовательностей сигналов может быть определено в зависимости от числа поднесущих.
Расширитель 350 спектра умножает каждую параллельную последовательность сигналов на предустановленный код расширения спектра для осуществления кодового расширения спектра.
Мультиплексор 306 мультиплексирует обработанные данные информационного потока и обработанные данные управления. Мультиплексирование может быть осуществлено с помощью мультиплексирования с временным разделением, частотным разделением или кодовым разделением. В настоящем варианте осуществления в мультиплексор 306 вводится пилотный канал и мультиплексируется. В других вариантах осуществления, также показанных на фиг.3 пунктирными линиями, пилотный канал вводится в последовательно-параллельный преобразователь 348 и мультиплексируется в направлении частотной оси (это описано ниже).
Модуль 308 обратного быстрого преобразования Фурье преобразует входные сигналы с помощью обратного быстрого преобразования Фурье для осуществления модуляции OFDM.
Модуль 310 введения ЗИ вводит защитные интервалы в промодулированный сигнал для формирования символов в схеме OFDM. Как хорошо известно, защитные интервалы формируются путем копирования части заголовка или конца передаваемого символа.
Цифроаналоговый преобразователь 312 (ЦАП) преобразует цифровые сигналы в полосе частот видеосигнала в аналоговые сигналы.
На фиг.4 показана структурная блок-схема, иллюстрирующая передающее устройство (часть 2) для передачи секторной ДНА. В частности, на фиг.4 показывается часть (радиочастотный (РЧ) передатчик) передающего устройства на фиг.3, следующего за цифроаналоговым преобразователем 312.
РЧ передатчик включает в себя ортогональный модулятор 402, гетеродин 404, полосовой фильтр 406, смеситель 408, гетеродин 410, полосовой фильтр 412 и усилитель 414 мощности.
Ортогональный модулятор 402 формирует синфазную составляющую (I) и ортогональную составляющую (Q) промежуточной частоты из входных сигналов ортогонального модулятора 402.
Полосовой фильтр 406 удаляет излишние частотные составляющие из промежуточного частотного диапазона.
Смеситель 408 использует гетеродин 410 для преобразования сигналов промежуточной частоты в сигналы высокой частоты (это называется как "преобразование вверх").
Полосовой фильтр 412 удаляет излишние частотные составляющие.
Усилитель 414 мощности усиливает сигналы для радиопередачи антенной 416.
Данные информационного потока кодируются кодирующим модулем 322 турбокода, модулируются модулятором 324 данных, перестраиваются модулем 326 перемежения, преобразуются в параллельную последовательность сигналов последовательно-параллельным преобразователем 328, и расширитель спектра 330 расширяет спектр для каждой составляющей поднесущих.
Подобно этому, канал управления кодируется, модулируется, перемежается, преобразуется в параллельную последовательность сигналов, и производится расширение спектра для каждой составляющей поднесущих.
Канал данных и канал управления после расширения спектра мультиплексируются с помощью мультиплексора 306 и модулируются по OFDM в модуле 308 обратного быстрого преобразования Фурье, в модулированный сигнал вводятся защитные интервалы и выводятся символы OFDM в полосе частот видеосигнала. Сигналы в полосе частот видеосигнала преобразуются в аналоговые сигналы, модулируются с помощью ортогональной модуляции в ортогональном модуляторе 402 РЧ передатчика и, после ограничения полосы частот, соответствующим образом усиливаются и передаются по радио.
На фиг.5 показана структурная блок-схема, иллюстрирующая приемное устройство для приема секторной ДНА. Приемное устройство обычно предусматривается в мобильном терминале, однако такое же устройство также может быть предусмотрено в базовой станции.
В целях описания ниже описано, что приемное устройство принимает секторную ДНА, однако приемное устройство может быть использовано для приема других видов ДНА.
Приемное устройство включает в себя антенну 502, малошумящий усилитель 504, смеситель 506, гетеродин 508, полосовой фильтр 510, модуль 512 автоматический регулировки усиления, детектор 514 ортогональных волн, гетеродин 516, аналого-цифровой преобразователь 518 (АЦП), детектор 520 символьной синхронизации, модуль 522 удаления защитных интервалов, модуль 524 быстрого преобразования Фурье, демультиплексор 526, модуль 528 оценки канала, модуль 530 сжатия спектра, параллельно-последовательный преобразователь 532 (P/S), модуль 534 сжатия спектра, модуль 536 обратного перемежения, декодирующий модуль 538 турбокода, декодирующий модуль 540 по алгоритму Витерби.
Малошумящий усилитель 504 соответствующим образом усиливает сигналы, принятые антенной 502. Усиленные сигналы переносятся на промежуточную частоту с помощью смесителя 506 и гетеродина 508 (процесс называется "преобразование вниз").
Полосовой фильтр 510 удаляет нежелательные частотные составляющие.
Модуль 512 автоматической регулировки усиления регулирует коэффициент усиления усилителя таким образом, чтобы уровень сигнала поддерживался на соответствующем уровне.
Детектор 514 ортогональных волн использует гетеродин 516 для осуществления ортогональной демодуляции на основе синфазной составляющей (I) и ортогональной составляющей (Q) принятых сигналов.
Аналого-цифровой преобразователь 518 (АЦП) преобразует аналоговый сигнал в цифровой сигнал.
Детектор 520 символьной синхронизации обнаруживает символьную синхронизацию (границы символов) на основе цифровых сигналов.
Модуль 522 удаления защитных интервалов удаляет из принятых сигналов части, соответствующие защитным интервалам.
Модуль 524 быстрого преобразования Фурье преобразует входные сигналы с помощью быстрого преобразования Фурье для осуществления демодуляции OFDM.
Демультиплексор 526 демультиплексирует пилотный канал, канал данных и канал управления, мультиплексированные в принятых сигналах. Способ демультиплексирования соответствует мультиплексированию на передающей стороне (а именно, обработке в мультиплексоре 306, как показано на фиг.3).
Модуль 528 оценки канала оценивает изменение канала с использованием пилотного канала и выдает управляющий сигнал для амплитудного и фазового регулирования так, чтобы компенсировать изменение канала. Управляющий сигнал выдается для каждой поднесущей.
mux
Модуль 530 сжатия спектра сжимает спектр компенсированного канала данных по отношению к каждой поднесущей. Здесь считается, что количество мультиплексирующих кодов представляется С.
Параллельно-последовательный преобразователь 532 преобразует параллельную последовательность сигналов в последовательную последовательность сигналов.
Модуль 536 обратного перемежения изменяет порядок расстановки сигналов согласно заданному образцу. Заданный образец соответствует образцу, обратному для образца перестановки, осуществляемой в модуле 326 перемежения (фиг.3) на передающей стороне.
Декодирующий модуль 538 турбокода и декодирующий модуль 540 по алгоритму Витерби декодируют, соответственно, данные информационного потока и данные управления.
Сигналы, принятые антенной 502, преобразуются в цифровые сигналы после усиления, преобразования частоты, ограничения полосы частот, ортогональной демодуляции и другой обработки. После того как защитные интервалы из сигналов удалены, модуль 524 быстрого преобразования Фурье осуществляет демодуляцию сигналов по схеме OFDM. Далее демультиплексор 526 демультиплексирует пилотный канал, канал данных и канал управления, мультиплексированные в демодулированных сигналах. Пилотный канал вводится в модуль 528 оценки канала, и из модуля 528 оценки канала выходит управляющий сигнал для компенсации изменения канала по отношению к каждой поднесущей.
Каналы данных компенсируются с использованием управляющего сигнала, сжимается спектр по отношению к каждой поднесущей, и конвертируется в последовательную последовательность данных. Модуль 536 обратного перемежения перестраивает преобразованные сигналы с использованием образца, обратного образцу, использованному для перестроения модулем 326 перемежения. Затем результирующие сигналы декодируются в декодирующем модуле турбокода.
Подобно этому, для каналов управления изменение канала компенсируется с использованием управляющего сигнала, спектры контрольных каналов сжимаются и затем декодируются декодирующим модулем 540 по алгоритму Витерби.
После этого декодированные каналы управления и каналы данных используются для обработки сигнала.
На фиг.6 показана структурная блок-схема, иллюстрирующая базовую станцию, которая использует многолепестковую ДНА для передачи и приема сигнала. Подобное передающее и приемное устройство обычно предусматривается в базовой станции, однако оно также может быть предусмотрено в мобильном терминале.
На фиг.6 одинаковым компонентам назначены одинаковые ссылочные номера, как это описано по отношению к фиг.3, и соответствующие описания опущены. На фиг.6 компоненты, относящиеся к каналу управления, опущены.
Компоненты, показанные на фиг.6, включают в себя модуль 602 установления веса передачи, N мультиплексоров с 604-1 по 604-N (N - это количество антенн), N РЧ передатчиков с 606-1 по 606-N, N РЧ приемников с 612-1 по 612-N, N демультиплексоров с 614-1 по 614-N и L модулей с 616-1 по 616-L установления веса приема.
Модуль 602 установления веса передачи умножает каждый из сигналов, передаваемых N антеннами, на вес передачи (весовой коэффициент). Вес передачи является фиксированным весом, подготовленным заранее для реализации многолепестковой ДНА.
D
D
N мультиплексоров с 604-1 по 604-N мультиплексируют передаваемые сигналы для соответствующих антенн. Например, мультиплексор 604-1 собирает передаваемые сигналы, поступающие в первую антенну из N модулей обработки канала данных, и мультиплексирует сигналы; мультиплексор 604-2 собирает передаваемые сигналы, поступающие во вторую антенну из N модулей обработки канала данных, и мультиплексирует сигналы.
N РЧ передатчиков с 606-1 по 606-N осуществляют обработку для передачи радиочастотного сигнала каждой антенной. Подробное описание операций N РЧ передатчиков с 606-1 по 606-N подобно описанию по отношению к фиг.4, а именно осуществляются преобразование частоты, ограничение полосы частот и усиление мощности.
N РЧ приемников с 612-1 по 612-N осуществляют операции, практически обратные тем, которые осуществляются N РЧ передатчиками с 606-1 по 606-N. А именно, сигналы, принятые N антеннами, преобразуются в сигналы, пригодные для обработки в полосе частот видеосигнала.
D
N демультиплексоров с 614-1 по 614-N осуществляют операции, практически обратные тем, которые осуществляются N мультиплексорами с 604-1 по 604-N. А именно, N демультиплексоров с 614-1 по 614-N распределяют входные сигналы на N модулей обработки канала данных.
L модулей с 616-1 по 616-L установления веса приема умножают каждый из сигналов, передаваемых от N антенн, на вес приема и объединяют сигналы. Эта обработка осуществляется для каждого пути распространения. В настоящем варианте осуществления считается, что существует L каналов многолучевого распространения. Сигналы, объединенные по отношению к каждому пути распространения, подаются на непоказанный гребенчатый сумматор (Rake-сумматор). Эта обработка осуществляется для каждой поднесущей.
Подобно весу передачи, приемный вес также является фиксированным весом, приготовленным заранее для реализации многолепестковой ДНА. Кроме того, вес передачи и приемный вес могут быть одинаковыми или могут быть разными. Например, когда для передачи и приема используется одинаковая частота, то, поскольку предсказывается, что условия восходящего и нисходящего каналов являются одинаковыми, для приема и передачи сигнала могут быть использованы одинаковые веса. С другой стороны, когда в восходящем и нисходящем каналах используются разные частоты, то, поскольку условия восходящего и нисходящего каналов могут быть разными, могут использоваться разные веса.
Компоненты, показанные на фиг.6, также могут быть использованы, когда для передачи и приема сигнала базовая станция использует переключаемую ДНА, за исключением того, что вес передачи и приемный вес, а также мультиплексор и демультиплексор отличаются. Как описано ранее, переключаемая ДНА соответствует одной или более фиксированным направленным ДНА, содержащимся в многолепестковой ДНА. Следовательно, вес передачи для реализации переключаемой ДНА по отношению к мобильному терминалу №1 эквивалентен весу передачи, относящемуся к фиксированной направленной ДНА, соответствующей мобильному терминалу №1 (например, направление 1). Вес передачи для реализации переключаемой ДНА, соответствующей мобильному терминалу №1, эквивалентен весу передачи, относящемуся к фиксированной направленной ДНА, соответствующей мобильному терминалу №1 (например, направление 1), и вес передачи устанавливается модулем 602 установления веса передачи в первом модуле 302-1 обработки канала данных. Вес передачи для реализации переключаемой ДНА, соответствующей мобильному терминалу №2, эквивалентен весу передачи, относящемуся к фиксированной направленной ДНА, соответствующей мобильному терминалу №2 (например, направление 2), и вес передачи устанавливается модулем 602 установления веса передачи во втором модуле 302-2 обработки канала данных. Когда используется переключаемая ДНА, переключаемая ДНА переключается для соответствующих мобильных терминалов. Следовательно, N мультиплексоров с 604-1 по 604-N выводят сигналы, относящиеся только к первому мобильному терминалу в первый раз, и выводят сигналы, относящиеся ко второму мобильному терминалу, в другой раз. Такая же обработка осуществляется для других мобильных терминалов. Вследствие этого переключаемая ДНА, относящаяся к первому мобильному терминалу, передается в первый раз, и переключаемая ДНА, относящаяся ко второму мобильному терминалу, передается в другой раз. Такая же обработка осуществляется и далее. Таким образом, переключаемая ДНА переключается способом с временным разделением.
В случае приема сигнала осуществляются операции, практически обратные вышеописанным операциям передачи. Другими словами, демультиплексоры выводят сигналы, вводимые в них, в часть для осуществления обработки, соответствующей первому мобильному терминалу (обычно, модуль 302-1 обработки канала данных), в первый раз, и выводят в часть для осуществления обработки, относящейся ко второму мобильному терминалу (обычно, модуль 302-2 обработки канала данных), в другой раз. Такая же обработка осуществляется и далее. В модулях обработки канала данных сигналы, принятые антеннами, умножаются на приемный вес. Приемный вес предназначен для реализации переключаемой ДНА, соответствующей мобильному терминалу.
На фиг.7 показана структурная блок-схема, иллюстрирующая базовую станцию, которая использует адаптивную направленную ДНА для передачи и приема сигнала. Подобно устройству передачи и прима сигнала на фиг.6, обычно такое устройство передачи и приема сигнала предусматривается в базовой станции, однако оно также может быть предусмотрено в мобильном терминале.
На фиг.7 одинаковым компонентам назначены одинаковые ссылочные номера, как это описано по отношению к фиг.3 и фиг.6, и соответствующие описания опущены.
Как описано ранее, направление адаптивной направленной ДНА изменяется вместе с положением мобильного терминала. Это изменение направления происходит не вследствие переключения множества фиксированных направленных ДНА, а является непрерывным.
Компоненты, показанные на фиг.7, включают в себя детектор 702 сигнала, контроллер 704 веса передачи и контроллер 706 веса приема.
Детектор 702 сигнала детектирует приемную мощность или входящие направления сигналов, принимаемые каждой антенной, и выводит результаты детектирования в контроллер 704 веса передачи и контроллер 706 веса приема.
Контроллер 704 веса передачи регулирует вес передачи на основе результатов детектирования так, что качество сигнала дополнительно улучшается. Алгоритм этого регулирования может быть любым подходящим оптимальным алгоритмом, относящимся к адаптивной антенной решетке (ААР). Например, вес передачи может непрерывно обновляться так, чтобы определенная функция оценки качества сигнала достигала минимума.
Подобно этому, контроллер 706 приемного веса регулирует приемный вес на основе результатов детектирования так, чтобы качество сигнала дополнительно улучшалось.
Способ передачи
С устройствами, описанными на фиг.3-7, для передачи и приема сигналов возможно использовать разные виды ДНА.
В настоящем варианте осуществления по нисходящей связи передаются все или часть из (1) общего канала управления, (2) совмещенного канала управления, (3) общего канала пакетных данных, (4) выделенного канала пакетных данных, (5) первого общего пилотного канала, (6) второго общего пилотного канала и (7) выделенного пилотного канала.
(1) Общий канал управления включает в себя широковещательный канал (ВСН, broadcasting channel), канал страничной информации (РСН, paging channel) и канал нисходящего доступа (FACH, downlink access channel). Общий канал управления включает в себя управляющую информацию, относящуюся к обработке относительно высоких слоев, таких как установление соединения, управление вызовом и другие.
(2) Совмещенный канал управления включает в себя управляющую информацию, относящуюся к обработке относительно низких слоев, и включает в себя информацию, необходимую для демодуляции общего канала пакетных данных. Например, эта информация может включать в себя номера пакетов, способы демодуляции, способы кодирования, управляющие биты мощности передачи, управляющие биты ARQ (Automatic Repeat reQuest, автоматический запрос повтора) и т.д.
(3) Общий канал пакетных данных (shared packet data channel) соответствует высокоскоростным ресурсам радиосвязи, совместно используемым множеством пользователей. Ресурсы радиосвязи могут различаться по частотам, кодам, мощности передачи и др. Совместное использование ресурсов радиосвязи может быть достигнуто мультиплексированием с временным разделением (TDM, Time Division Multiplexing), мультиплексированием с частотным разделением (FDM, Frequency Division Multiplexing) и/или мультиплексированием с кодовым разделением (CDM, Code Division Multiplexing). Подробности мультиплексирования раскрыты ниже со ссылкой на фиг.14А-14С. В целях достижения передачи данных высокого качества могут быть применены адаптивные модуляция и кодирование (АМС), автоматический запрос повтора (ARQ) или др.
(4) Выделенный канал пакетных данных соответствует ресурсам радиосвязи, предназначенным исключительно заданным пользователям. Ресурсы радиосвязи могут различаться по частотам, кодам, мощности передачи и т.п. В целях достижения передачи данных высокого качества могут быть применены адаптивные модуляция и кодирование (АМС), автоматический запрос повтора (ARQ) или др.
(5) Первый общий пилотный канал включает в себя сигналы, известные на передающей стороне и приемной стороне и передаваемые с использованием секторной ДНА. Известные сигналы также называются как пилотные сигналы, опорные сигналы или обучающие сигналы. Первый общий пилотный канал используется для оценки канала секторной ДНА.
(6) Второй общий пилотный канал включает в себя сигналы, известные на передающей стороне и приемной стороне и передаваемые с использованием многолепестковой ДНА. Другими словами, второй общий пилотный канал передается при передаче известных сигналов с использованием множества фиксированных направленных ДНА. Второй общий пилотный канал используется для оценки канала определенной фиксированной направленной ДНА.
(7) Выделенный пилотный канал включает в себя сигналы, известные на передающей стороне и приемной стороне и передаваемые с использованием адаптивной направленной ДНА. Выделенный пилотный канал используется для оценки канала адаптивной направленной ДНА.
Подводя итог, можно сказать, что сигналы (1)-(4) являются неизвестными, по меньшей мере, на одной из передающей и приемной сторон, однако содержание пилотных каналов (5)-(7) известно приемной и передающей сторонам до начала передачи информации.
На фиг.8 показана таблица, иллюстрирующая схемы передачи по каналу нисходящей связи в варианте осуществления настоящего изобретения.
Таблица на фиг.8 показывает четыре схемы передачи и устанавливает, какие виды ДНА используются для передачи указанных выше семи видов каналов.
В схеме 1 передачи общий канал управления, первый общий пилотный канал и совмещенный канал управления передаются с использованием секторной ДНА (см. фиг.1). Общий канал пакетных данных, выделенный канал пакетных данных и второй общий пилотный канал передаются с использованием переключаемой ДНА (см. фиг.2). Первый общий пилотный канал используется для оценки канала для общего канала управления и совместного канала управления. Второй общий пилотный канал используется для оценки канала для общего канала пакетных данных и выделенного канала пакетных данных. Выделенный пилотный канал не передается. Следовательно, согласно схеме 1 передачи не требуется адаптивным образом рассчитывать вес передачи, и это полезно для простых базовых станций.
В схеме 2 передачи общий канал управления, первый общий пилотный канал и совмещенный канал управления передаются с использованием секторной ДНА. Общий канал пакетных данных передается с использованием многолепестковой ДНА, переключаемой ДНА или адаптивной направленной ДНА. Выделенный канал пакетных данных и выделенный пилотный канал передаются с использованием адаптивной направленной ДНА. Второй общий пилотный канал передается с использованием многолепестковой ДНА или переключаемой ДНА. Первый общий пилотный канал используется для оценки канала для общего канала управления и совместного канала управления. Второй общий пилотный канал используется для оценки канала для общего канала пакетных данных, передаваемого с использованием многолепестковой или переключаемой ДНА. Выделенный пилотный канал используется для оценки канала для выделенного канала пакетных данных и общего канала пакетных данных, передаваемых с использованием адаптивной направленной ДНА. Согласно схеме 2 передачи, поскольку выделенный канал пакетных данных передается с использованием адаптивной направленной ДНА, можно дополнительно улучшить качество услуг для заданных пользователей.
В схеме 3 передачи первый общий пилотный канал и выделенный пилотный канал не передаются, и все другие каналы передаются с использованием многолепестковой ДНА или переключаемой ДНА. Второй общий пилотный канал используется для оценки канала для всех каналов из общего канала управления, совмещенного канала управления, общего канала пакетных данных и выделенного канала пакетных данных, поскольку канал распространения любого из этих каналов относится к фиксированной направленной ДНА многолепестковой ДНА. Согласно схеме 3 передачи не требуется адаптивным образом рассчитывать вес передачи и, дополнительно, можно сократить один пилотный канал. Таким образом, ресурсы и/или потери на пилотный канал могут быть уменьшены. Эта схема имеет преимущества в смысле эффективности передачи информации.
В схеме 4 передачи общий канал управления и совмещенный канал управления передаются с использованием секторной ДНА или многолепестковой ДНА. Общий канал пакетных данных, выделенный канал пакетных данных и выделенный пилотный канал передаются с использованием адаптивной направленной ДНА. Первый общий пилотный канал не передается. Второй общий пилотный канал передается с использованием многолепестковой ДНА или переключаемой ДНА. Второй общий пилотный канал используется для оценки канала для общего канала пакетных данных и совмещенного канала управления. Выделенный пилотный канал используется для оценки для выделенного канала пакетных данных общего канала пакетных данных. Согласно схеме 4 передачи эта схема полезна, поскольку не требуется передавать первый общий пилотный канал. Поскольку общий канал пакетных данных и выделенный канал пакетных данных передаются с использованием адаптивной направленной ДНА, имеется возможность передавать каналы данных с высоким качеством. Кроме того, если канал распространения адаптивной направленной ДНА выполнен примерно соответствующим любой из фиксированных направленных ДНА, то вместо выделенного пилотного канала может быть использован второй общий пилотный канал, передаваемый с использованием фиксированной направленной ДНА. В этом случае, подобно схеме 3 передачи, можно сократить один пилотный канал.
Второй вариант осуществления
Далее приводятся описания мультиплексирования (первого общего, второго общего или выделенного) пилотного канала, (общего или совмещенного) канала управления и (общего или выделенного) канала данных.
Мультиплексирование осуществляется с использованием одного или более из мультиплексирования с временным разделением (TDM), мультиплексирования с частотным разделением (FDM) и мультиплексирования с кодовым разделением (CDM). TDM и CDM осуществляются в мультиплексоре 306 передатчика, показанном на фиг.3, 6 и 7. Соответственно, демультиплексирование мультиплексированных сигналов в приемнике осуществляется в демультиплексоре 526, показанном на фиг.5. FDM осуществляется в последовательно-параллельном преобразователе 328, 348 передатчика, показанном на фиг.3, 6 и 7. Соответственно, демультиплексирование мультиплексированных сигналов осуществляется в приемнике в параллельно-последовательном преобразователе 532, как показано на фиг.5. В TDM мультиплексированное множество сигналов переключаются один за одним, а в FDM и CDM мультиплексированное множество сигналов может быть суммировано.
Ниже описаны различные примеры мультиплексирования; следует отметить, что эти примеры представлены просто для иллюстрации, а не для ограничения объема настоящего изобретения.
На фиг.9А-9Е показаны диаграммы, иллюстрирующие схемы мультиплексирования пилотного канала и канала данных.
В частности, на фиг.9А показано временное мультиплексирование пилотного канала и канала данных.
Если влияние избирательного частотного замирания сильно, полезно ввести пилотный канал вдоль частотного направления, как показано на фиг.9А, поскольку возможно предотвратить ухудшения качества передачи с помощью осуществления перемежения в частотном направлении.
На фиг.9В показано частотное мультиплексирование пилотного канала и канала данных.
На фиг.9С и 9D показано мультиплексирование первого общего пилотного канала или второго общего пилотного канала, выделенного пилотного канала и канала данных.
В частности, на фиг.9С проиллюстрировано временное мультиплексирование общего и выделенного пилотных каналов и канала данных. Мультиплексирование таким способом особенно полезно в среде связи, подобной точке доступа (изолированной соте), которая использует множество несущих в нисходящем соединении, то есть кодовое расширение спектра не осуществляется (коэффициент кодового расширения спектра SF равен 1). В изолированной соте помехами от смежных сот можно пренебречь, и помехи внутри текущей соты очень малы по причине ортогональности между поднесущими. Следовательно, в такой среде связи хорошим выбором является не осуществлять кодовое расширение спектра. Поскольку, если осуществляется кодовое расширение спектра (коэффициент кодового расширения спектра SF больше 1), помехи внутри текущей соты очень велики. Кроме того, замирание может происходить вдоль временного и частотного направлений. Частотное замирание часто меняется по сравнению с замиранием во временном направлении. Поэтому, по сравнению с частотным мультиплексированием, имеется временное мультиплексирование, которое способно предотвратить ухудшение качества передачи.
На фиг.9D иллюстрируется кодовое мультиплексирование общего и выделенного пилотных каналов и временное мультиплексирование этих каналов с каналом данных.
В этом примере, поскольку канал данных не мультиплексирован с помощью кодового мультиплексирования, как объяснялось со ссылкой на фиг.9С, оно может быть применено в канале данных в рабочем режиме, в котором коэффициент кодового расширения спектра SF равен 1. Кроме того, поскольку замирание в частотном направлении часто меняется по сравнению с замиранием во временном направлении, предпочтительно, чтобы расширение спектра общего и выделенного пилотных каналов выполнялось во временном направлении. По этой причине в этом примере длительности общего и выделенного пилотных каналов немного дольше, чем те, которые показаны на фиг.9.
На фиг.9Е иллюстрируется кодовое мультиплексирование выделенного пилотного канала и канала данных и временное мультиплексирование этих каналов с общим пилотным каналом.
Поскольку выделенный пилотный канал назначается каждому мобильному терминалу, желательно установить большое количество выделенных пилотных каналов. В этом примере длительность выделенного пилотного канала дольше, чем те, которые показаны на фиг.9С и 9D. Следовательно, коэффициент кодового расширения спектра SF может быть установлен большим для обеспечения большого количества кодов расширения спектра и для подготовки большого количества выделенных пилотных каналов. Такой вид мультиплексирования пригоден для среды связи, имеющей множество сот, и помехи от смежных сот (помехи от других сот) должны быть учтены.
На фиг.10А и 10В показаны диаграммы, представляющие собой примеры схем мультиплексирования (часть 1) пилотного канала, канала управления и канала данных.
В частности, на фиг.10А иллюстрируется временное мультиплексирование пилотного канала, канала управления и канала данных.
Как описано выше, учитывая влияние избирательного частотного замирания, желательно осуществлять такой вид мультиплексирования.
На фиг.10В иллюстрируется частотное мультиплексирование пилотного канала и канала управления, частотное мультиплексирование пилотного канала и канала данных и временное мультиплексирование канала управления и канала данных.
На фиг.11А и 11В показаны диаграммы, представляющие собой примеры схем мультиплексирования (часть 2) пилотного канала, канала управления и канала данных.
В частности, на фиг.11А иллюстрируется частотное мультиплексирование пилотного канала и канала управления и временное мультиплексирование этих каналов с каналом данных.
На фиг.10А перед каналом данных требуется период, эквивалентный двум символам, однако в примере, показанном на фиг.11А, перед каналом данных достаточно предоставить период, эквивалентный одному символу, что является полезным.
На фиг.11В иллюстрируется временное мультиплексирование пилотного канала, канала управления и канала данных и частотное мультиплексирование канала управления и канала данных.
На фиг.12А и 12В показаны диаграммы, представляющие собой примеры схем мультиплексирования (часть 3) пилотного канала, канала управления и канала данных.
В частности, на фиг.12А иллюстрируется временное мультиплексирование пилотного канала, канала управления и канала данных и частотное мультиплексирование канала управления и канала данных.
На фиг.12В иллюстрируется частотное мультиплексирование пилотного канала, канала управления и канала данных.
На фиг.13А и 13В показаны диаграммы, представляющие собой примеры схем мультиплексирования (часть 4) пилотного канала, канала управления и канала данных.
В частности, на фиг.13А иллюстрируется временное мультиплексирование пилотного канала, канала управления и канала данных и кодовое мультиплексирование канала управления и канала данных.
На фиг.13В иллюстрируется частотное мультиплексирование пилотного канала, канала управления и канала данных и кодовое мультиплексирование канала управления и канала данных.
На фиг.14А-14С показаны диаграммы, представляющие собой примеры схем мультиплексирования (часть 1) канала данных.
Для того чтобы эффективно использовать ресурсы радиосвязи, канал данных в одном пакете совместно используется множеством пользователей. Период для передачи одного пакета называется как "интервал времени передачи (TTI, transmission time interval)", и, например, TTI может быть коротким периодом в 0,5 мс. Кроме того, канал данных в одном пакете может совместно использоваться множеством типов каналов данных для голосовых данных, данных изображения и др. или через мультиплексирование данных информационного потока, имеющих разные качества услуг (QoS, quality of service). Для простоты ниже приводится пример, в котором канал данных совместно используется множеством пользователей.
На фиг.14А показана диаграмма, иллюстрирующая то, что канал данных совместно используется пользователями с помощью применения мультиплексирования с временным разделением (TDM). Поскольку замирание во временном направлении мало, когда TTI короток, этот способ предпочтителен с точки зрения уменьшения влияния замирания в частотном и временном направлениях.
На фиг.14В показана диаграмма, иллюстрирующая то, что канал данных совместно используется пользователями с помощью применения мультиплексирования с частотным разделением (FDM).
На фиг.14С показана диаграмма, иллюстрирующая то, что канал данных совместно используется пользователями с помощью применения мультиплексирования с кодовым разделением (CDM).
На фиг.15А и 15В показаны диаграммы, представляющие собой примеры схем мультиплексирования (часть 2) канала данных.
На фиг.15А показана диаграмма, иллюстрирующая то, что канал данных совместно используется пользователями с помощью применения мультиплексирования с временным разделением (TDM) и мультиплексирования с частотным разделением (FDM). Следует отметить, что в целях простоты пилотный канал и канал управления не показаны.
На фиг.15А показаны два типа блоков в частотном направлении и восемь типов блоков во временном направлении. Например, среди 100 поднесущих первая половина (50 поднесущих) и вторая половина (50 поднесущих) из 100 поднесущих могут быть использованы по отдельности.
На фиг.15В показана диаграмма, иллюстрирующая то, что дополнительно осуществляется перемежение в частотном направлении.
Поскольку канал данных каждого пользователя в частотном направлении распределен широко, достижим большой эффект перемежения (эффект разнесения).
На фиг.16А-16С показаны диаграммы, представляющие собой примеры схем мультиплексирования (часть 3) канала данных.
На фиг.16А показана диаграмма, иллюстрирующая то, что канал данных совместно используется пользователями с помощью применения мультиплексирования с временным разделением (TDM) и мультиплексирования с частотным разделением (FDM). На фиг.16А показаны два типа блоков в частотном направлении и восемь типов блоков во временном направлении. Например, первая половина и вторая половина всего периода канала данных могут быть использованы по отдельности.
На фиг.16В показана диаграмма, иллюстрирующая то, что дополнительно осуществляется перемежение во временном направлении (порядок в частотном направлении остался неизменным).
На фиг.16С показана диаграмма, иллюстрирующая то, что перемежение осуществляется по любому образцу в частотно-временной двумерной области.
На фиг.17A-17D показаны диаграммы, представляющие собой примеры схем мультиплексирования (часть 4) канала данных.
На фиг.17А показана диаграмма, иллюстрирующая то, что канал данных совместно используется пользователями с помощью применения мультиплексирования с временным разделением (TDM) и мультиплексирования с кодовым разделением (CDM). На фиг.17А показаны два типа блоков в кодовом направлении и восемь типов блоков во временном направлении.
На фиг.17В показана диаграмма, иллюстрирующая то, что дополнительно осуществляется перемежение.
На фиг.17С показана диаграмма, иллюстрирующая то, что канал данных совместно используется пользователями с помощью применения мультиплексирования с частотным разделением (FDM) и мультиплексирования с кодовым разделением (CDM).
На фиг.17D показана диаграмма, иллюстрирующая то, что дополнительно осуществляется перемежение.
На фиг.18А и 18В показаны диаграммы, представляющие собой примеры схем мультиплексирования (часть 5) канала данных.
На фиг.18А показана диаграмма, иллюстрирующая то, что канал данных совместно используется пользователями с помощью применения мультиплексирования с временным разделением (TDM), мультиплексирования с частотным разделением (FDM) и мультиплексирования с кодовым разделением (CDM). На фиг.18А показаны два типа блоков в каждом из частотного направления и кодового направления и восемь типов блоков во временном направлении.
На фиг.18В показана диаграмма, иллюстрирующая то, что дополнительно осуществляется перемежение.
Хотя изобретение описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, изобретение не ограничено этими вариантами осуществления, и могут быть сделаны многочисленные модификации без отклонения от основной идеи и объема, определенных в формуле изобретения.
Кроме того, при необходимости, два или более варианта осуществления могут быть выполнены совместно.
Международная заявка основана на приоритетной патентной заявке Японии №2005-106911, поданной 1 апреля 2005, полное содержание которой включено посредством ссылки.