АДАПТАЦИЯ ПРИРОСТА ПОДКАНАЛА ПЕРЕДАЧИ В СИСТЕМЕ С НЕЙТРАЛИЗАЦИЕЙ ВЗАИМНОЙ ПОМЕХИ
ADAPTATION OF INCREMENATION OF TRANSMITTION SUBCHANNEL IN SYSTEM WITH NEUTRALISATION OF INTERFERENCES

Заявление приоритета в соответствии с 35 USA §119
В настоящей заявке заявлен приоритет в соответствии с совместно переданной предварительной заявкой на патент США №60/638666, под названием "TRAFFIC INTERFERENCE CANCELLATION AT THE BTS ON A CDMA REVERSE LINK", поданной 23 декабря 2004 г., которая приведена здесь в качестве ссылочного материала.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в общем, относится к системам беспроводной связи и, в частности, к нейтрализации взаимной помехи трафика в системах беспроводной связи.
Уровень техники
Система связи может поддерживать связь между базовыми станциями и терминалами доступа. Прямой канал передачи данных или нисходящий канал передачи данных относится к передаче из базовой станции в терминалы доступа. Обратный канал или восходящий канал относится к передаче данных из терминала доступа в базовую станцию. Каждый терминал доступа в любой момент времени может быть связан с одной или больше базовыми станциями по прямому и обратному каналам передачи данных, в зависимости от того, является ли терминал доступа активным и не находится ли терминал доступа в режиме мягкой передачи.
Краткое описание чертежей
Свойства, сущность и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из подробного описания, приведенного ниже, со ссылкой на чертежи. Одинаковыми номерами ссылочных позиций и обозначениями могут быть обозначены одинаковые или похожие элементы.
На фиг.1 представлена система беспроводной связи с базовой станцией и терминалами доступа.
На фиг.2 представлен пример структуры передатчика и/или процесса, который может быть воплощен в терминале доступа по фиг.1.
На фиг.3 иллюстрируется пример процесса и/или структуры приемника, которые могут быть воплощены в базовой станции по фиг.1.
На фиг.4 иллюстрируется другой вариант выполнения процесса или структуры приемника базовой станции.
На фиг.5 иллюстрируется общий пример распределения мощности трех пользователей в системе по фиг.1.
На фиг.6 показан пример однородного распределения со смещением по времени для нейтрализации взаимной помехи асинхронного трафика в фрейме для пользователей с равной мощностью передачи.
На фиг.7 представлена структура перемежения, используемая для пакетов данных, передаваемых по обратному каналу передачи данных, и для канала автоматического запроса на повторение в прямом канале передачи данных.
На фиг.8 иллюстрируется память, в которой помещается полный пакет с 16 интервалами.
На фиг.9А иллюстрируется способ нейтрализации взаимной помехи трафика для примера последовательной нейтрализации взаимной помехи (SIC/ ПНП) без задержки декодирования.
На фиг.9 В иллюстрируется устройство, предназначенное для выполнения способа по фиг.9А.
На фиг.10 иллюстрируется буфер выборки приемника после поступления последовательных подпакетов перемежения с нейтрализацией взаимной помехи декодированных подпакетов.
На фиг.11 иллюстрируется структура каналов передачи служебных данных.
На фиг.12А иллюстрируется способ, в котором вначале выполняется обработка 1C (НП, нейтрализации взаимной помехи) пилотного сигнала (PIC, НПП), и затем выполняется обработка 1C для служебных данных (OIC, НПС) и обработка 1C трафика (TIC, НПТ) вместе.
На фиг.12 В иллюстрируется устройство, предназначенное для выполнения способа по фиг.12 А.
На фиг.13А иллюстрируется вариация способа по фиг.12А.
На фиг.13 В иллюстрируется устройство, предназначенное для выполнения способа по фиг.13А.
На фиг.14А иллюстрируется способ, предназначенный для выполнения объединенной обработки PIC, OIC и TIC.
На фиг.14 В иллюстрируется устройство, предназначенное для выполнения способа по фиг.14А.
На фиг.15А иллюстрируется вариация способа по фиг.14А.
На фиг.15 В иллюстрируется устройство, предназначенное для выполнения способа по фиг.15А.
На фиг.16 иллюстрируется модель системы передачи данных.
На фиг.17 иллюстрируется пример отклика комбинированной фильтрации при передаче и приеме.
На фиг.18А и 18В показан пример оценки канала (действительный и мнимый компоненты) на основе оценки многолучевого канала каждого из трех пиков RAKE.
На фиг.19А-19В показаны примеры улучшенной оценки канала на основе пиков RAKE и устранение расширение с элементами данных.
На фиг.20А иллюстрируется способ устранения расширения для задержки в пиках RAKE с регенерированными элементами данных.
На фиг.20В иллюстрируется устройство, предназначенное для выполнения способа по фиг.20А.
На фиг.21А и 21В показан пример оценки композитного канала, с использованием однородно разнесенных выборок, с разрешающей способностью chipX2.
На фиг.22А иллюстрируется способ оценки композитного канала при однородной разрешающей способности, с использованием регенерированных элементов данных.
На фиг.22В иллюстрируется устройство, предназначенное для выполнения способа по фиг.22А.
На фиг.23 иллюстрируется управление мощностью замкнутым контуром и управление приростом с фиксированным приростом подканала служебных данных.
На фиг.24 показан вариант управления мощностью управления приростом по фиг.23 с фиксированным приростом подканала служебных данных.
На фиг.25 иллюстрируется пример управления мощностью с фиксированным приростом подканала служебных данных.
фиг.26 аналогична фиг.24, за исключением управления приростом служебных данных.
На фиг.27 иллюстрируется вариант фиг.26 с управлением приростом служебных данных с использованием только DRC.
Подробное описание изобретения
Любой описанный здесь вариант выполнения необязательно является предпочтительным или преимущественным по сравнению с другими вариантами выполнения. Хотя различные аспекты настоящего изобретения представлены на чертежах, эти чертежи необязательно выполнены в масштабе, и все они представлены в качестве иллюстрации.
На фиг.1 иллюстрируется система 100 беспроводной связи, которая включает в себя контроллер 102 системы, базовые станции 104а-104b и множество терминалов 106а-106h доступа. Система 100 может иметь любое количество контроллеров 102, базовых станций 104 и терминалов 106 доступа. Различные аспекты и варианты выполнения настоящего раскрытия, описанные ниже, могут быть воплощены в системе 100.
Терминалы 106 доступа могут быть мобильными или стационарными и могут быть рассредоточены в системе 100 связи по фиг.1. Терминал 106 доступа может быть подключен к вычислительному устройству или может быть воплощен в вычислительном устройстве, таком как переносной персональный компьютер. В качестве альтернативы терминал доступа может представлять собой автономное устройство обработки данных, такое как карманный персональный компьютер (PDA, КПК). Терминал 106 доступа может относиться к различным типам устройств, таким как проводной телефон, беспроводный телефон, сотовый телефон, переносной компьютер, карта беспроводной связи персонального компьютера (PC, ПК), КПК, внешний или внутренний модем и т.д. Терминал доступа может представлять собой любое устройство, которое обеспечивает возможность передачи данных пользователя путем передачи данных через беспроводный канал или через кабельный канал, например, с использованием оптоволоконных или коаксиальных кабелей. Терминал доступа может иметь различные названия, такие как мобильная станция, модуль доступа, модуль абонента, мобильное устройство, мобильный терминал, мобильный модуль, мобильный телефон, удаленная станция, удаленный терминал, удаленный модуль, устройство пользователя, оборудование пользователя, карманное устройство и т.д.
Система 100 обеспечивает связь для множества ячеек, в которых каждая ячейка обслуживается одной или больше базовыми станциями 104. Базовая станция 104 также может называться системой приемопередатчика базовой станции (BTS, СПБ), точкой доступа, частью сети доступа, приемопередатчиком модемного пула (МРТ, ПМП) или узлом В. Сеть доступа относится к сетевому оборудованию, которое обеспечивает возможность передачи данных между коммутируемой сетью передачи пакетных данных (например, сетью Интернет) и терминалами 106 доступа.
Прямой канал (FL, ПК) связи или нисходящий канал относится к передаче данных из базовой станции 104 в терминал 106 доступа. Обратный канал (RL, ОК) связи или восходящий канал связи относятся к передаче данных из терминала 106 доступа в базовую станцию 104.
Базовая станция 104 может передавать данные в терминал 106 доступа, используя скорость передачи данных, выбранную из набора разных значений скорости передачи данных. Терминал 106 доступа может измерять отношение "сигнала к шумам и помехе" (SINR, ОСШП) для пилотного сигнала, передаваемого базовой станцией 104, и может определять требуемую скорость передачи данных для базовой станции 104 для передачи данных в терминал 106 доступа. Терминал 106 доступа может передавать сообщения запроса канала для передачи данных или управления скоростью передачи данных (DRC, УСД) в базовую станцию 104, для информирования базовой станции 104 о требуемой скорости передачи данных.
Контроллер 102 системы (также называется контроллером базовой станции (BSC, КВС)) может обеспечивать координацию и управление базовыми станциями 104, и может, кроме того, управлять маршрутизацией вызовов в терминалы 106 доступа через базовые станции 104. Контроллер 102 системы может быть дополнительно соединен с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSTN, КТСО) через мобильный центр коммутации (MSC, МЦК), и в сеть передачи пакетных данных через узел обслуживания передачи пакетных данных (PDSN, УОПД).
В системе 100 связи может использоваться одна или больше технологий связи, таких как многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA, МДКР), IS-95, передача пакетных данных с высокой скоростью (HRPD, ППВС), также называемых высокоскоростной передачей данных (HDR, ВПД), в соответствии со спецификацией "cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification", TIA/EIA/IS-856, CDMA 1x оптимизированный с развитием данных (EV-DO), 1xEV-DV, Широкополосный CDMA (WCDMA, ШМДКР), универсальная система мобильной связи (UMTS, УСМС), синхронный CDMA с разделением времени (TD-SCDMA, СМДКР-РВ), мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM, МОЧР), и т.д. Примеры, описанные ниже, представляют подробности для ясности понимания. Идеи, представленные здесь, могут применяться также в других системах, и настоящие примеры не означают ограничение настоящей заявки.
На фиг.2 иллюстрируется пример структуры и/или процесса передатчика, который может быть выполнен в терминале 106 доступа по фиг.1. Функции и компоненты, показанные на фиг.2, могут быть воплощены как программные средства, аппаратные средства или комбинация программных и аппаратных средств. Другие функции могут быть добавлены к фиг.2 в дополнение к или вместо функций, показанных на фиг.2.
Источник 200 данных передает данные в кодер 202, который кодирует биты данных, используя одну или больше схем кодирования для получения кодированных элементов данных. Каждая схема кодирования может включать в себя один или больше типов кодирования, таких как циклический избыточный код (CRC, ЦИК), сверточное кодирование, турбокодирование, блочное кодирование, другие типы кодирования, или отсутствие кодирования вообще. Другие схемы кодирования могут включать в себя методики автоматического запроса на повторение (ARQ, АЗП), гибридного ARQ (H-ARQ, Г-АЗП), и повторения с последовательным приращением избыточности. Разные типы данных могут быть кодированы с использованием разных схем кодирования. Перемежитель 204 выполняет перемежение битов кодированных данных для борьбы с затуханием.
Модулятор 206 модулирует кодированные данные, после обработки перемежения, для генерирования модулированных данных. Примеры методик модуляции включают в себя двоичную манипуляцию (BPSK, ДФМН) и квадратурную фазовую манипуляцию (QPSK, КФМН). Модулятор 206 также может повторять последовательность модулированных данных, или модуль пробивки символа может выполнять пробивку битов символа. Модулятор 206 также может расширять модулированные данные с использованием охвата Уолша (Walsh) (то есть кода Уолша), для формирования элементов данных. Модулятор 206 может также выполнять мультиплексирование с временным разделением элементов данных с использованием элементарных пилотных символов и элементов MAC (КМД, канала многостанционного доступа), для формирования потока элементарных посылок. Модулятор 206 также может использовать расширитель псевдо случайного шума (PN, ПШ), для расширения потока элементов, с использованием одного или больше PN кодов (например, короткого кода, длинного кода).
Модуль 208 преобразования базовой частоты в радиочастоту (RF, РЧ) может преобразовывать сигналы основной полосы в сигналы RF для передачи их через антенну 210 по каналу беспроводной передачи данных, в одну или больше базовых станций 104.
На фиг.3 иллюстрируется пример обработки и/или структуры приемника, который может быть воплощен в базовой станции 104 по фиг.1. Функции и компоненты, показанные на фиг.3, могут быть воплощены с использованием программных средств, аппаратных средств или с использованием комбинации программных и аппаратных средств. Другие функции могут быть добавлены к фиг.3 в дополнение или вместо функций, показанных на фиг.3.
Одна или больше антенн 300 принимает модулированные сигналы по обратному каналу передачи данных от одного или больше терминалов 106 доступа. Множество антенн могут обеспечить пространственное разделение для борьбы с возникающими в канале передачи данных эффектами, ухудшающими качество приема, такими как затухание. Каждый принятый сигнал поступает в соответствующий приемник или модуль 302 преобразования RF в основную полосу частот, который приводит сигнал к требуемым техническим параметрам (например, фильтрует, усиливает, выполняет преобразование с понижением частоты) и преобразует принятый сигнал в цифровую форму для генерирования выборок данных этого принятого сигнала.
Демодулятор 304 может демодулировать принятые сигналы для получения восстановленных символов. В CDMA2000 демодуляция пытается восстановить передачу данных путем (1) передачи по каналам выборок после устранения расширения для изоляции или размещения в каналах принятых данных и пилотного символа по их соответствующим кодовым каналам, и (2) когерентной демодуляции данных, размещенных в каналах, с восстановленным пилотным символом для получения демодулированных данных. Демодулятор 304 может включать в себя буфер 312 для принимаемой выборки (также называется совместным ОЗУ (FERAM, ОЗУПО) первичной обработки или ОЗУ выборки), для сохранения выборок принимаемых сигналов для всех терминалов пользователей/доступа, приемник 314 типа rake (корреляционный приемник), предназначенный для устранения расширения и обработки множества представлений сигнала, и буфер 316 демодулированного символа (также называемый оконечным ОЗУ (BERAM, ООЗУ) или ОЗУ демодулированного символа). Может использоваться множество буферов 316 демодулированного символа, которые соответствуют множеству пользователей/терминалов доступа.
Обращенный перемежитель 306 выполняет обратное перемежение данных, полученных из демодулятора 304.
Декодер 308 может декодировать демодулированные данные, для восстановления битов декодированных данных, переданных терминалом 106 доступа. Декодированные данные могут быть переданы в приемник 310 данных.
На фиг.4 иллюстрируется другой вариант выполнения обработки или структуры приемника базовой станции. На фиг.4 биты данных последовательно декодированного пользователя подают в модуль 400 реконструкции взаимной помехи, который включает в себя кодер 402, перемежитель 404, модулятор 406 и фильтр 408. Кодер 402, перемежитель 404 и модулятор 406 могут быть аналогичны кодеру 202, перемежителю 204 и модулятору 206 по фиг.2. Фильтр 408 формирует выборки декодированного пользователя с разрешающей способностью FERAM, например, изменяет их от скорости передачи элементарных посылок до удвоенной скорости передачи элементарных посылок 2х chip. Вклад пользователя в декодер FERAM затем удаляют или нейтрализуют в FERAM 312. Хотя нейтрализация взаимных помех в базовой станции 104 описана ниже, приведенные здесь концепции могут применяться в терминале 106 доступа или в любом другом компоненте системы связи.
Нейтрализация взаимной помехи трафика
Пропускная способность обратного канала передачи данных CDMA может быть ограничена взаимными помехами, создаваемыми пользователями друг для друга, поскольку сигналы, передаваемые разными пользователями, не являются ортогональными в BTS 104. Поэтому технологии, которые снижают взаимную помеху между пользователями, могут улучшить рабочие характеристики системы в обратном канале передачи данных CDMA. Эти методики описаны здесь для эффективного воплощения нейтрализации взаимной помехи в усовершенствованных системах CDMA, таких как CDMA2000 1xEV-DO RevA.
Каждый пользователь DO RevA передает данные трафика, пилотный символ, и служебные сигналы, причем каждый из них может создавать взаимную помеху для других пользователей. Как показано на фиг.4, сигналы могут быть реконструированы и могут быть вычтены из ОЗУ 312 первичной обработки в BTS 104. Переданный пилотный символ известен в BTS 104 и может быть реконструирован на основе известной информации об этом канале. Однако служебные сигналы (такие как индикатор скорости передачи данных по обратному каналу (RRI, ИСО), запрос канала для передачи данных или управление скоростью передачи данных (DRC), канал источника данных (DSC, КИД), подтверждение (АСК)) вначале демодулируют и детектируют, и переданные сигналы данных демодулируют, для них устраняют перемежение и затем их декодируют в BTS 104 для определения переданных служебных данных и элементов трафика. На основе определения переданных элементов трафика для данного сигнала, модуль 400 реконструкции может затем реконструировать вклад в FERAM 312, на основе известной информации о канале.
Биты пакетов данных из источника 200 данных могут повторяться и могут быть обработаны с помощью кодера 202, перемежителя 204 и/или модулятора 206 в множество соответствующих "подпакетов" для передачи их в базовую станцию 104. Если базовая станция 104 принимает сигнал с высоким отношением сигнал-шум, первый подпакет может содержать достаточную информацию для базовой станции 104 для декодирования и получения первоначального пакета данных. Например, пакет данных из источника 200 данных может повторяться и может быть обработан при получении четырех подпакетов. Терминал 106 пользователя передает первый подпакет в базовую станцию 104. Базовая станция 104 может иметь относительно низкую вероятность правильного декодирования и получения первоначального пакета данных из первого принятого подпакета. Но по мере того как базовая станция 104 принимает второй, третий и четвертый подпакеты и комбинирует информацию, полученную для каждого из принятых подпакетов, вероятность декодирования и получения первоначального пакета данных повышается. Как только базовая станция 104 правильно декодирует первоначальный пакет (например, используя проверку с циклической избыточностью (CRC) или другие методики детектирования ошибок), базовая станция 104 передает сигнал подтверждения в терминал 106 пользователя для прекращения передачи подпакетов. Терминал 106 пользователя может затем передать первый подпакет нового пакета.
В DO-RevA обратного канала передачи данных используется Н-ARQ (фиг.7), где каждый из пакетов длиной 16 интервалов разделяют на 4 подпакета и передают в структуре перемежением с 8 интервалами между подпакетами с одинаковым перемежением. Кроме того, разные пользователи/терминалы 106 доступа могут начинать передачу своих данных на разных границах интервалов, и поэтому подпакеты с 4 интервалами разных пользователей поступают в BTS асинхронно. Эффект такой асинхронности и эффективной конструкции нейтрализации взаимных помех в приемниках для H-ARQ и CDMA описаны ниже.
Польза от нейтрализации взаимных помех зависит от порядка, в котором сигналы удаляют из FERAM 312. Здесь описаны методики, относящиеся к декодированию (и вычитанию, если проходит CRC), пользователей на основе отношения сигнала трафика к пилотному сигналу (Т2Р), эффективного SINR или вероятности декодирования. Различные подходы описаны здесь для повторной попытки демодуляции и декодирования пользователей, после того, как другие пользователи были удалены из FERAM 312. Нейтрализация взаимных помех из FERAM 312 BTS может быть эффективно воплощена, с учетом особенностей асинхронных систем CDMA, таких как EV-DO RevA, где пользователи передают пилотные сигналы, сигналы управления и сигналы трафика, используя гибридный ARQ. Настоящее описание также может относиться к EV-DV Rel D, W-CDMA EUL и cdma2000.
Нейтрализация взаимных помех трафика (TIC, НПТ) может быть определена как субтрактивная нейтрализация взаимных помех, при которой удаляют вклад данных пользователя в FERAM 312 после того, как этот пользователь был правильно декодирован (фиг.4). Здесь описаны некоторые из практических проблем, связанных с TIC в реально воплощенных системах CDMA, таких как CDMA2000, EV-DO, EV-DV и WCDMA. Многие из этих проблем связаны с тем фактом, что реальные системы обладают асинхронностью пользователей, и в них используется гибридный ARQ. Например, в CDMA2000 преднамеренно расширяют фреймы данных пользователя неравномерно по времени для предотвращения избыточной задержки в сети обратного соединения базовой станции с центром управления. В RevA для EV-DO, Rel D для EV-DV и EUL WCDMA также используют гибридный ARQ, который вводит более чем одну возможную длину данных.
Детектирование множества пользователей представляет собой основную категорию алгоритмов, в которых используется TIC, и относится к любому алгоритму, который направлен на улучшение рабочих характеристик, обеспечивая возможность детектирования двух разных взаимодействующих пользователей. Способ TIC может включать в себя гибрид последовательной нейтрализации взаимных помех (также называется последовательной нейтрализацией взаимной помехи или SIC) и параллельной нейтрализации взаимных помех. "Последовательная нейтрализация взаимной помехи" относится к любому алгоритму, который последовательно декодирует пользователей и использует данные ранее декодированных пользователей для улучшения рабочих характеристик. "Параллельная нейтрализация взаимных помех" относится в широком смысле к одновременному декодированию данных пользователей и одновременному вычитанию всех декодированных пользователей.
TIC может представлять собой другой подход, отличающийся от нейтрализации взаимных помех пилотного символа (PIC, НПП). Одно из различий между TIC и PIC состоит в том, что переданный пилотный символ заранее хорошо известен для приемника. Поэтому PIC позволяет вычитать вклад пилотного символа в принимаемом сигнале, используя только оценки канала. Второе основное отличие состоит в том, что передатчик и приемник плотно взаимодействуют по каналу передачи трафика с использованием механизма H-ARQ. Приемник при этом не знает последовательность передаваемых данных до тех пор, пока данные пользователя не будут успешно декодированы.
Аналогично, предпочтительно удалять каналы передачи служебных данных из ОЗУ первичной обработки, в методике, называемой нейтрализацией взаимных помех служебных данных (OIC, НПС). Каналы передачи служебных данных не могут быть удалены до тех пор, пока BTS 104 не будет знать переданные служебные данные, и они определяются путем декодирования с последующим изменением формы служебных сообщений.
Последовательная нейтрализация взаимных помех определяет класс методов. Цепное правило взаимной информации показывает, что в идеальных условиях последовательная нейтрализация взаимных помех может достигать пропускной способности канала многостанционного доступа. Основные условия для этого состоят в том, что все пользователи являются синхронными для фрейма, и канал каждого пользователя может быть оценен с пренебрежительно малой ошибкой.
На фиг.5 иллюстрируется общий пример распределения мощности трех пользователей (пользователь 1, пользователь 2, пользователь 3), где пользователи синхронно передают фреймы (фреймы всех пользователей принимают в один и тот же момент времени), и каждый пользователь передает с одинаковой скоростью передачи данных. Каждый пользователь получил инструкцию использовать определенный уровень мощности передачи, например, пользователь 3 передает с мощностью, по существу, равной уровню шумов; пользователь 2 передает с мощностью, по существу, равной уровню мощности пользователя 3 плюс уровень шумов; и пользователь 1 передает с мощностью, по существу, равной мощности пользователя 2 плюс мощность пользователя 3 плюс уровень шумов.
Приемник обрабатывает сигналы, поступающие от пользователей в порядке убывания мощности передачи. Начиная с k=1 (пользователь 1 с наибольшей мощностью), приемник пытается выполнить декодирование для пользователя 1. Если декодирование будет успешным, тогда вклад пользователя 1 в принимаемом сигнале будет сформирован и вычтен на основе оценки его канала. Это можно назвать синхронной последовательной нейтрализацией взаимной помехи в фрейме. Приемник продолжает эту обработку до тех пор, пока не будет выполнена попытка декодирования всех пользователей. Каждый пользователь имеет одинаковое значение SINR после нейтрализации взаимной помехи ранее выполненной последовательной нейтрализации взаимной помехи для декодированных пользователей.
К сожалению, такой подход может оказаться очень чувствительным к ошибкам декодирования. Если одиночный пользователь с большой мощностью, такой как пользователь 1, не будет декодирован правильно, отношение "сигнал помеха плюс шум" (SINR) для всех следующих пользователей будет сильно деградирован. Это может препятствовать декодированию всех пользователей после этой точки. Другой недостаток такого подхода состоит в том, что он требует, чтобы пользователи имели определенные относительные значения мощности в приемнике, что трудно обеспечить в каналах с затуханиями.
Асинхронность и нейтрализации взаимной помехи в фрейме, например, для cdma2000
Предположим, что смещения фрейма пользователей были искусственно разнесены относительно друг друга. Такая асинхронная работа в фрейме имеет множество преимуществ для системы в целом. Например, вычислительная мощность и полосы пропускания сети в приемнике в таком случае будут иметь более однородный профиль использования по времени. В отличие от этого синхронность в фрейме для пользователей требует значительного мгновенного увеличения степени использования вычислительной мощности и сетевых ресурсов в конце каждой границы фрейма, поскольку пакеты всех пользователей заканчиваются одновременно. При использовании асинхронности фрейма, BTS 104 может первым декодировать пользователя с самым ранним временем прибытия, вместо пользователя с наибольшей мощностью.
На фиг.6 показан пример однородного распределения смещения по времени для TIC с асинхронными фреймами для пользователей с равной мощностью передачи. На фиг.6 представлено мгновенное представление для момента времени непосредственно перед фреймом 1 пользователя 1, который будет декодирован. Поскольку фрейм 0 уже был декодирован и был компенсирован для всех пользователей, его вклад во взаимной помехе показан заштрихованным (пользователи 2 и 3). В общем, такой подход позволяет уменьшить взаимную помеху в 2 раза. Половина взаимной помехи была устранена с помощью TIC, перед декодированием фрейма 1 пользователя 1.
В другом варианте выполнения пользователи по фиг.6 могут относиться к группе пользователей, например группа 1 пользователей, группа 2 пользователей, группа 3 пользователей.
Преимущество а синхронности и нейтрализации взаимных помех состоит в обеспечении относительной симметрии между пользователями в отношении уровней мощности и статистических показателей ошибки, если для них требуется обеспечить аналогичные скорости передачи данных. В общем, при последовательной нейтрализации взаимных помех при равных значениях скорости передачи данных пользователей последний пользователь получает очень малую мощность и также в значительной степени зависит от успешного декодирования всех предшествующих пользователей.
Асинхронность, гибридный ARQ и перемежение, например, EV-DO RevA
На фиг.7 представлена структура перемежения (например, в 1xEV-DO RevA), используемая для пакетов данных RL и канала FL ARQ. Каждое перемежение (перемежение 1, перемежение 2, перемежение 3), содержит набор разнесенных по времени сегментов. В данном примере каждый сегмент имеет длину четыре временных интервала. В течение каждого сегмента терминал пользователя может передавать подпакет в базовую станцию. Существуют три перемежения, и каждый сегмент имеет длину четырех временных интервалов. Таким образом, имеется восемь временных интервалов между концом подпакета для данного перемежения и началом следующего подпакета того же перемежения. Это обеспечивает достаточно времени для приемника, чтобы декодировать подпакет и передать в передатчик АСК или отрицательное подтверждение (NAK).
В гибридном ARQ используется преимущество изменчивости по времени каналов с затуханием. Если условия в канале являются хорошими для первых 1, 2 или 3 подпакетов, тогда фрейм данных может быть декодирован, используя только эти подпакеты, и приемник передает АСК в передатчик. С АСК в передатчик передают инструкции не передавать остальной подпакет (подпакеты), а начать новый пакет, если это требуется.
Архитектуры приемника для нейтрализации взаимных помех
При использовании TIC данные декодированных пользователей реконструируют и вычитают (фиг.4), в результате чего BTS 104 может удалять взаимные помехи данных декодированных пользователей в отношении других пользователей. Приемник TIC может быть оборудован двумя кольцевыми запоминающими устройствами: FERAM 312 и BERAM 316.
В FERAM 312 сохраняются принимаемые выборки (например, со скоростью 2 × chip) и является общим для всех пользователей. В приемнике, в котором не используется TIC, могло бы использоваться только устройство FERAM объемом приблизительно 1-2 интервала (для учета задержек в процессе демодуляции) поскольку здесь не выполняется вычитание взаимных помех, связанных с передачей трафика или служебных сигналов. В приемнике с TIC для системы с H-ARQ FERAM может охватывать много интервалов, например, 40 интервалов, и TIC обновляется путем вычитания взаимной помехи, создаваемой декодированными пользователями. В другой конфигураций FERAM 312 может иметь длину, которая охватывает менее чем полный пакет, например, длину, которая охватывает период времени от начала подпакета для пакета и до конца последующего подпакета для пакета.
В BERAM 316 сохраняют демодулированные символы принятых битов в том виде, как их генерирует приемник 314 типа rake демодулятора. Каждый пользователь может иметь разное BERAM, поскольку демодулированные символы получают путем устранения расширения со специфичной для пользователя последовательностью PN, и комбинируют по пикам RAKE. Оба приемника приемник TIC и приемник, не являющийся TIC, могут использовать BERAM 316. BERAM 316 в TIC используется для сохранения демодулированных символов предыдущих подпакетов, которые больше не сохраняются в FERAM 312, когда FERAM 312 не охватывает все подпакеты. BERAM 316 может быть обновлено либо, когда возникает попытка декодировать, или всякий раз, когда интервал выходит из FERAM 312.
Способы выбора длины FERAM
Размер BERAM 316 и FERAM 312 можно выбирать в соответствии с различными условиями компромисса между требуемой вычислительной мощностью, полосой пропускания передачи из запоминающих устройств в процессоры, задержками и рабочими характеристиками системы. Обычно при использовании более короткого FERAM 312 преимущества TIC будут ограничены, поскольку самые старые подпакеты не будут обновлены. С другой стороны, более короткое FERAM 312 приводит к меньшему количеству демодуляций, вычитаний и меньшей полосе пропускания передачи.
При перемежении RevA пакет с 16 интервалами (четыре подпакета, причем каждый подпакет передают в 4 интервалах), будет охватывать 40 интервалов. Поэтому можно использовать FERAM на 40 интервалов для обеспечения возможности удаления пользователя из всех интервалов, на которые он оказывает влияние.
На фиг.8 иллюстрируется FERAM 312 с 40 интервалами, которое охватывает полный пакет с 16 интервалами для EV-DO RevA. Всякий раз, когда принимают новый подпакет, предпринимается попытка декодирования этого пакета, используя все доступные подпакеты, сохраненные в FERAM 312. Если декодирование окажется успешным, тогда вклад этого пакета вычитают из FERAM 312 путем реконструкции и вычитания вклада всех компонентов подпакетов (1, 2, 3 или 4). Для DO-RevA длина FERAM 4, 16, 28 или 40 интервалов будет охватывать 1, 2, 3 или 4 подпакета, соответственно. Длина FERAM, воплощенного в приемнике, может быть выбрана с учетом сложности, необходимости поддержки различного времени прихода сигналов пользователя, и возможности отмены обработки демодуляции и декодирования пользователей по предыдущим смещениям фрейма.
На фиг.9А иллюстрируется общий способ TIC для примера последовательной нейтрализации взаимных помех (SIC) при декодировании без задержки. Другие улучшения будут описаны ниже. Обработка начинается в начальном блоке 900 и переходит к выбору блока 902 задержки. При использовании SIC выбор блока 902 задержки может быть исключен. В блоке 903 BTS 104 выбирает одного пользователя (или группу пользователей) среди пользователей, которые заканчивают подпакет в текущем интервале.
В блоке 904 демодулятор 304 демодулирует выборки выбранных подпакетов пользователя для некоторых или всех сегментов времени, сохраненных в FERAM 312 в соответствии с последовательностью расширения и скремблирования пользователя, а также до размера его созвездия. В блоке 906, декодер 308 пытается декодировать пакет пользователя, используя ранее демодулированные символы, сохраненные в ВЕRАМ 316 и демодулированные выборки FERAM.
В блоке 910 декодер 308 или другой модуль может определять, был ли пакет пользователя (пользователей) успешно декодирован, то есть, прошел ли он проверку ошибки, например, с использованием циклического избыточного кода (CRC).
Если пакет пользователя не был успешно декодирован, в блоке 918 сообщение NAK отправляют обратно в терминал 106 доступа. Если пакет пользователя был правильно декодирован, в блоке 908 в терминал 106 доступа передают АСК и выполняют нейтрализацию взаимной помехи (1C) в блоках 912-914. Блок 912 регенерирует сигнал пользователя в соответствии с декодированным сигналом, импульсным откликом канала и фильтрами передачи/приема. Блок 914 вычитает вклад пользователя из FERAM 312, уменьшая, таким образом, его взаимную помеху для пользователей, которые еще не были декодированы.
Как в случае неудачного, так и в случае успешного декодирования приемник переходит к обработке декодирования следующего пользователя в блоке 916. Когда попытка декодирования была выполнена для всех пользователей, новый интервал вставляют в FERAM 312, и всю обработку повторяют для следующего интервала. Выборки могут быть записаны в FERAM 312 в режиме реального времени, то есть, выборки могут быть записаны со скоростью 2 × chip в каждую Ѕ элементарной посылки.
На фиг.9 В иллюстрируется устройство, содержащее средство 930-946, предназначенное для выполнения способа по фиг.9А. Средство 930-946 по фиг.9 В может быть воплощено в виде аппаратных средств, программных средств или комбинации аппаратных и программных средств.
Способы выбора порядка декодирования
Блок 903, который индицирует TIC, может применяться либо последовательно для каждого пользователя, или параллельно в группах пользователей. По мере того как группы становятся большими, сложность воплощения может уменьшаться, но преимущества TIC могут снижаться, если только не будет выполнена итерация для TIC, как описано ниже.
Критерии, в соответствии с которыми пользователей группируют и/или устанавливают для них порядок, могут изменяться в зависимости от скорости вариацией в канале, типа трафика и доступной вычислительной мощности. Хороший порядок декодирования может включать в себя декодирование первыми пользователей, которые являются наиболее полезными при удалении и которые будут наиболее вероятно декодированы. Критерии достижения наибольшей пользы от TIC могут включать в себя:
А. Размер нагрузки и Т2Р: BTS 104 может группировать или устанавливать порядок для пользователей в соответствии с размером нагрузки и декодировать в порядке, начиная от пользователей с наибольшей мощностью передачи, то есть с наибольшим Т2Р, и заканчивая пользователями с наименьшим Т2Р. Декодирование и удаление пользователей с наибольшим Т2Р из FERAM 312 представляет собой наибольшее преимущество, поскольку эти пользователи создают наибольшую взаимную помеху для других пользователей.
В. SINR: BTS 104 может декодировать пользователей с более высоким значением SINR до пользователей с меньшим значением SINR, поскольку пользователи с более высоким значением SINR имеют более высокую вероятность декодирования. Кроме того, пользователи с аналогичным значением SINR могут быть сгруппированы вместе. В случае каналов с затуханием SINR изменяется по времени во всем пакете, и, таким образом, эквивалентный SINR может быть рассчитан для определения соответствующего порядка.
С. Время: BTS 104 может декодировать "старые" пакеты (то есть для которых было принято большее количество подпакетов в BTS 104), а затем "более новые" пакеты. Такой выбор отражает предположение, что для заданного отношения Т2Р и цели окончания ARQ, пакеты будут более вероятно декодированы с каждым последующим подпакетом.
Способы декодирования с повторной попыткой
Всякий раз, когда пользователя правильно декодируют, вклад его во взаимную помеху вычитают из FERAM 312, увеличивая, таким образом, потенциал правильного декодирования всех пользователей, которые совместно размещаются в одних интервалах. При этом предпочтительно повторять попытку декодирования пользователей, декодирование которых ранее оказалось неуспешным, поскольку взаимная помеха, воздействующая на них, может существенно уменьшиться. Блок 902 задержки выбора выбирает интервал (текущий или прошлый), используемый как опорная точка для декодирования и 1C. Блок 903 выбора пользователей выбирает пользователей, которые заканчивают подпакет в интервале с выбранной задержкой. Выбор задержки может быть основан на следующих вариантах:
А. Текущее декодирование обозначает выбор перемещения к следующему (будущему) интервалу, как только была сделана попытка декодирования для всех пользователей, и следующий интервал становится доступным в FERAM 312. В этом случае делается попытка декодирования каждого пользователя один раз для обрабатываемого интервала, и это могло бы соответствовать успешной нейтрализации взаимной помехи.
В. Итеративные попытки декодирования для декодирования пользователей более чем один раз на обрабатываемый интервал. Вторая и последующая итерации декодирования обеспечивают преимущество, благодаря нейтрализации взаимных помех декодированных пользователей в предыдущих итерациях. Итеративное декодирование обеспечивает преимущество, когда множество пользователей декодируют параллельно без вмешательства 1C. При использовании чистого итеративного декодирования по текущему интервалу блок 902 выбора задержки просто устанавливает один и тот же интервал (то есть задержку) множество раз.
С. Обратное декодирование: приемник демодулирует подпакеты и делает попытку декодирования пакета на основе демодуляции всех доступных подпакетов в FERAM, соответствующих этому пакету. После попытки декодирования пакетов с подпакетом, который заканчивается в текущем временном интервале (то есть пользователей по текущему смещению фрейма), приемник может попытаться декодировать пакеты, декодирование которых не было успешным в предыдущем интервале (то есть пользователей по предыдущему смещению фрейма). Благодаря частичному перекрытию асинхронных пользователей удаленная взаимная помеха в подпакетах, которые заканчиваются в текущем интервале, приводит к улучшению шансов декодирования предыдущих подпакетов. Этот процесс может итеративно выполняться с перемещением назад на большее количество интервалов. Максимальная задержка в прямом канале передачи ACK/NAK может ограничивать обратное декодирование.
D. Прямое декодирование: После попытки декодировать все пакеты с подпакетами, которые заканчиваются в текущем интервале, приемник также может попытаться декодировать последних пользователей прежде, чем их полный подпакет будет записан в FERAM. Например, приемник может попытаться декодировать пользователей их 3 или 4 интервалов для последнего принятого подпакета.
Способы обновления ВЕRАМ
В приемнике BTS, в котором не используется TIC, пакеты декодируют на основе исключительно демодулированных символов, сохраненных в BERAM, и FERAM используется только для демодуляции пользователей из последних по времени принятых сегментов. При использовании TIC все еще обращаются к FERAM 312 всякий раз, когда приемник пытается демодулировать нового пользователя. Однако при использовании TIC, FERAM 312 обновляют, когда пользователь будет правильно декодирован, на основе реконструкции и вычитания вклада этого пользователя. С учетом сложности выполнения может быть предпочтительно выбрать меньшую длину буфера FERAM, чем размах одного пакета (например, 40 интервалов требуется для охвата пакета с 16 интервалами в EV-DO RevA). По мере того как новые интервалы записывают в FERAM 312, они могут перезаписывать самые старые выборки в кольцевом буфере. Поэтому, по мере того, как принимают новые интервалы, самые старые интервалы перезаписывают, и декодер 308 использует BERAM 316 для этих старых интервалов. Следует отметить, что, даже если данный подпакет будет расположен в FERAM 312, BERAM 316 может использоваться для сохранения последних демодулированных символов (определенных по FERAM 312) для этого подпакета, в качестве промежуточного этапа при обработке перемежения и декодирования. Существуют два основных варианта выбора для обновления BERAM 316:
А. Обновление на основе пользователя: BERAM 316 для пользователя обновляют только совместно с попыткой декодирования для этого пользователя. В этом случае обновление старых интервалов FERAM может не быть полезным для ВЕРАМ 316 для данного пользователя, если этот пользователь не декодирован в подходящее время (то есть обновленные интервалы FERAM могут выйти из FERAM 312 прежде, чем будет предпринята попытка декодировать этого пользователя).
В. Обновление на основе интервала: Для полного использования преимуществ TIC, BERAM 316 для всех находящихся под влиянием пользователей может быть обновлен всякий раз, когда интервал выходит из FERAM 312. В этом случае содержание BERAM 316 включает в себя все вычитание взаимной помехи, выполненное для FERAM 312.
Способы нейтрализации взаимной помехи от подпакетов, которые поступают в результате пропущенного конечного времени передачи АСК
Обычно дополнительная обработка, используемая TIC, вводит задержку в процесс декодирования, которая является особенно важной, когда используются итеративные или обратные схемы. Такая задержка может превышать максимальную задержку, в течение которой АСК может быть передан в передатчик для прекращения передачи подпакетов, относящихся к этому же пакету. В этом случае приемник все еще может использовать преимущества последовательного декодирования, используя декодированные данные для вычитания не только прошлых подпакетов, но также и подпакетов, которые будут приняты в ближайшем будущем, из-за пропущенного АСК.
При использовании TIC данные декодированных пользователей реконструируют и вычитают, в результате чего базовая станция 104 может удалять взаимную помеху, которую они оказывают для подпакетов других пользователей. При использовании H-ARQ, всякий раз, когда принимают новый подпакет, предпринимается попытка декодирования первоначального пакета. В случае успешного декодирования для H-ARQ TIC вклад этого пакета может быть вычтен из принятых выборок путем реконструкции и вычитания подпакетов компонентов. С учетом сложности воплощения возможно вычитать взаимную помеху из 1, 2, 3 или 4 подпакетов путем сохранения более длинной истории выборок. В общем случае 1C можно использовать либо последовательно для каждого пользователя, или для групп пользователей.
На фиг.10 иллюстрируется буфер 312 выборки приемника в три момента времени: время интервала n, интервала n+12 и интервала n+24. В целью иллюстрации на фиг.10 показано одиночное перемежение с подпакетами трех пользователей, которые имеют одинаковое смещение фрейма, для того чтобы выделить операцию нейтрализации взаимной помехи с H-ARQ. Буфер 312 выборки приемника по фиг.10 охватывает все 4 подпакета (что может быть обеспечено для EV-DO RevA с использованием буфера размером 40 интервалов, поскольку имеется 8 интервалов между каждым из подпакетов размером 4 интервала). Недекодированные подпакеты показаны затушеванными. Декодированные подпакеты показаны без штриховки в буфере размером 40 интервалов, и их вычитают. Каждый момент времени соответствует приему другого подпакета по перемежению. В момент времени интервала n четыре сохраненных подпакета пользователя 1 правильно декодированы, в то время как последний из подпакетов пользователей 2 и 3 не был успешно декодирован.
В момент времени интервала n+12 последующие подпакеты по перемежению поступают с нейтрализацией взаимной помехи от декодированных (незатушеванных) подпакетов 2, 3 и 4 пользователя 1. В момент времени интервала n+12, пакеты от пользователей 2 и 3 успешно декодированы.
На фиг.10 IC применяется для групп пользователей, которые имеют одинаковое смещение фрейма, но не выполняется успешная нейтрализация взаимной помехи в пределах группы. В классической IC группы пользователи одной группы не видят нейтрализацию взаимной помехи. Поэтому, по мере того, как количество пользователей в группе становится большим, сложность воплощения снижается, но возникает потеря из-за отсутствия нейтрализации между пользователями в одной группе для одной и той же попытки декодирования. Однако при использовании H-ARQ, приемник пытается декодировать всех пользователей в группе после прихода каждого нового подпакета, что позволяет пользователям в одной группе достичь максимальной нейтрализации взаимных помех. Например, когда пакет пользователя 1 декодируют в момент времени n, это помогает декодировать пакеты пользователей 2 и 3 в момент времени n+12, что в свою очередь помогает декодировать пользователя 1 в момент времени n+24. Все подпакеты ранее декодированного пакета могут быть вычтены перед повторной попыткой декодирования других пользователей, при приходе их следующего подпакета. Основной момент состоит в том, что, хотя конкретные пользователи могут всегда находиться в одной и той же группе, их подпакеты получают преимущество в результате IC, когда выполняют декодирование членов других групп.
Совместная нейтрализация взаимной помехи в каналах передачи пилотного символа, служебных данных и трафика
Проблемы, рассматриваемые в данном разделе, связаны с улучшением пропускной способности системы CDMA RL путем оценки эффективности и нейтрализации взаимной помехи множества пользователей в приемнике базовой станции. В общем случае сигнал пользователя RL состоит из каналов пилотного символа, служебных данных и канала трафика. В этом разделе описывается схема совместной IC для канала пилотного символа, служебных данных и канала трафика для всех пользователей.
Здесь описаны два аспекта. Вначале приведена вводная часть для IC (OIC) для служебных данных. В обратном канале служебный канал от каждого пользователя действует как взаимная помеха для сигналов всех других пользователей. Для каждого пользователя суммарная помеха, создаваемая служебными сигналами всех других пользователей, может составлять значительный процент от суммарной взаимной помехи, воздействующей на этого пользователя. Удаление взаимной помехи, создаваемой служебными сигналами, может дополнительно улучшить рабочие характеристики системы (например, системы CDMA2000 1ЧEV-DO RevA) и может повысить пропускную способность обратного канала передачи данных с выходом за пределы рабочих характеристик и пропускной способности, достигаемых с использованием PIC и TIC.
Во-вторых, важное взаимодействие между PIC, OIC и TIC демонстрируется в результате компромисса между рабочими характеристиками системы и конструкцией аппаратных средств (HW, AC). Описаны несколько схем, позволяющие наилучшим образом комбинировать все три процедуры нейтрализации. Некоторые из них могут обеспечить больший рост рабочих характеристик, и некоторые могут иметь больше преимуществ в отношении сложности воплощения.
Например, одна из описанных схем удаляет все пилотные символы перед декодированием любых каналов передачи служебных данных и трафика, затем декодирует и нейтрализует каналы передачи служебных данных и трафика пользователей последовательным образом.
Этот раздел основан на системах CDMA2000 1x EV-DO RevA и, в общем, применим к другим системам CDMA, таким как W-CDMA, CDMA2000 1x и CDMA2000 1x EV-DV.
Способы нейтрализации каналов передачи служебных данных
На фиг.11 иллюстрируется структура каналов передачи служебных данных RL, такая как EV-DO RevA. Существуют два типа каналов передачи служебных данных: один из типов предназначен для помощи при демодуляции/декодировании RL, который включает в себя канал RRI (индикатор скорости передачи обратных данных) и вспомогательный канал передачи пилотного символа (используемый, когда размер нагрузки полезными данными составляет 3072 бита или выше); другой тип предназначен для помощи при выполнении функции прямого канала передачи данных (FL), который включает в себя канал DRC (управление скоростью передачи данных), DSC (управление источником данных) и канал АСК (подтверждения). Как показано на фиг.11, каналы АСК и DSC мультиплексированы по времени на основании интервала. Канал АСК передают только при подтверждении пакета, переданного тему же пользователю по FL.
Среди каналов передачи служебных данных в приемнике априорно известен канал передачи вспомогательного пилотного символа. Поэтому аналогично каналу основного пилотного символа не требуется демодуляция и декодирование для этого канала, и канал передачи вспомогательного пилотного символа может быть реконструирован на основе знаний характеристик этого канала. Реконструированный вспомогательный пилотный символ может иметь разрешающую способность скорости передачи данных 2 x chip и может быть представлен как (по одному сегменту)
Уравнение 1. Реконструированные вспомогательные пилотные сигналы
f
f,aux
f
с
с
f
f
f
f
f
где n соответствует скорости выборки chipx1, f представляет собой номер пика, c представляет последовательность PN, w представляет собой код Уолша, назначенный для канала вспомогательного пилотного сигнала, Gaux представляет собой относительный прирост в этом канале для основного пилотного сигнала, h представляет собой оценку коэффициента канала (или отклик канала), который, как предполагается, является постоянным для одного сегмента, φ представляет собой функцию фильтра или свертки передаваемого импульса, и фильтра низкой частоты приемника с разрешающей способностью chipx8 (предполагается, что φ не является пренебрежимо малой величиной в [-МТ, МТ]), Y представляет собой смещение по времени chipx8 для этого пика с α=γmod 4 и δ=[γ/4].
Вторую группу каналов передачи служебных данных, которая включает в себя каналы DRC, DSC и RRI, кодируют с использованием либо биортогональных кодов или симплексных кодов. На стороне приемника, для каждого канала, демодулированные выходы вначале сравнивают с пороговым значением. Если выход ниже порогового значения, декларируют стирание и не пытаются выполнить реконструкцию этого сигнала. В противном случае их декодируют с помощью детектора с максимальной вероятностью (ML, MB) на основе символа, который может быть расположен внутри декодера 308 на фиг.4. Выходные декодированные биты используют для реконструкции соответствующего канала, как показано на фиг.4. Реконструированные сигналы для этих каналов представлены следующим образом:
Уравнение 2. Реконструированные служебные сигналы (DRC, DSC, и RRI)
0
f,0
При сравнении с Уравнением 1, здесь появился только один новый член d, который представляет собой служебные данные канала, w представляет собой охват Уолша, и Gaux представляет прирост канала передачи служебных данных относительно первичного пилотного символа.
Остальной канал передачи служебных данных представляет собой 1-битовый канал АСК. Он может быть модулированным с использованием BPSK, может быть не кодированным и может повторяться в течение половины интервала. Приемник может демодулировать этот сигнал и может принимать жесткое решение в отношении данных канала АСК. Модель сигнала реконструкции может быть той же, что и в Ур. 2. В другом подходе реконструкции сигнала канала АСК предполагается, что демо дулированный и накопленный сигнал АСК, после нормализации, может быть представлен как
2
где х представляет собой переданный сигнал, и z представляет собой член масштабированного шума с вариантностью σ. Затем логарифмическое отношение вероятности (LLR, ЛОВ) у определяется следующим образом
Затем, с целью реконструкции, мягкая оценка переданного бита может быть представлена:
где функция tanh может быть табулированной. Реконструированный сигнал АСК очень похож на представленный в
0
Ур. 2, за исключением замены d на . Обычно подход мягкой оценки и нейтрализации должен давать лучшие характеристики нейтрализации, поскольку в приемнике не известны точно данные, и этот способ позволяет учитывать уровень доверительности. Такой подход, в общем, можно расширить на указанные выше каналы передачи служебных данных. Однако сложность детектора максимальной апостериорной вероятности (MAP, MAB), для получения LLR для каждого из битов растет экспоненциально с увеличением количества битов информации в одном символе кода.
Один из эффективных способов воплощения реконструкции канала передачи служебных данных основан на том, что один пик может масштабировать каждый декодированный сигнал служебных данных по его относительному приросту, может охватывать его кодом Уолша, и суммировать их вместе, затем расширять на одну PN последовательность и фильтровать все одновременно через фильтр hφ, масштабированный по каналам. Этот способ позволяет одновременно сэкономить на сложности расчетов и на полосе пропускания запоминающего устройства с целью вычитания.
Совместное использование PIC, OIC и TIC
Совместное использование PIC, OIC и TIC может осуществляться для достижения хороших рабочих характеристик и увеличения пропускной способности системы. Разные порядки декодирования и нейтрализации PIC, OIC и TIC могут позволить достичь разных рабочих характеристик системы и разной степени влияния на сложность конструирования аппаратных средств. Вначале PIC, затем вместе OIC и TIC (первая схема) На фиг.12А иллюстрируется способ, в котором вначале выполняют PIC и затем вместе выполняют OIC и TIC. После начального блока 1200 приемник получает оценку канала для всех пользователей и выполняет управление мощностью в блоке 1202. Поскольку пилотные данные для всех пользователей известны в BTS, они могут быть вычтены, как только их каналы будут оценены в блоке 1204 PIC. Поэтому в каналах трафика всех пользователей и в некоторых каналах служебных данных получается меньшая взаимная помеха, в результате чего обеспечивается преимущество благодаря первичному исключению пилотного символа.
В блоке 1206 выбирают группу G недекодированных пользователей, например, пакеты которых или подпакеты которых заканчиваются на границе текущего интервала. В блоках 1208-1210 выполняют демодуляцию и декодирование канала передачи служебных данных/канала трафика. В блоке 1212 реконструируют только успешно декодированные данные канала и вычитают их из ОЗУ (FERAM) 312 первичной обработки, совместно используемого всеми пользователями. В блоке 1214 проверяют, остались ли еще пользователи для декодирования. В блоке 1216 обработка заканчивается.
Декодирование/реконструкция/нейтрализация могут выполняться последовательно от одного пользователя в группе до следующего пользователя в группе, что можно назвать последовательной нейтрализацией взаимных помех. При таком подходе пользователи, находящиеся далее по порядку декодирования в той же группе, получают преимущество в результате нейтрализации сигналов пользователей, следующих ранее в порядке декодирования. Упрощенный подход состоит в том, что вначале декодируют всех пользователей в одной группе, и затем одновременно вычитают их вклад во взаимную помеху. Второй подход или схема (описанные ниже) позволяют получить как меньшую полосу пропускания запоминающего устройства, так и более эффективную архитектуру поточной обработки. В обоих случаях пакеты пользователей, которые не заканчиваются на одной границе интервала, но накладываются в этой группе пакетов, получают преимущество, благодаря такой нейтрализации. Такая нейтрализация позволяет учитывать основную часть прироста из-за нейтрализации в асинхронной системе CDMA.
На фиг.12 В иллюстрируется устройство, содержащее средство 1230-1244, предназначенное для выполнения способа по фиг.12А. Средство 1230-1244 на фиг.12 В может быть выполнено в виде аппаратных, программных средств или в виде комбинации аппаратных и программных средств.
На фиг.13А иллюстрируется вариант способа, представленного на фиг.12А. Блоки 1204-1210 удаляют сигнал на основе исходной оценки канала в блоке 1202. Блок 1300 получает оценку канала на основе данных или улучшенную оценку канала. Оценка канала на основе данных может обеспечить лучшую оценку канала, как описано ниже. В блоке 1302 выполняется остаточная PIC, то есть удаляется оценка сигнала, пересмотренная на основе уточнения оценки канала в блоке 1300.
Например, предположим, что в результате выполнения блоков 1204-1210 удаляется исходная оценка сигнала (например, пилотный символ) Р1[n] из принятых выборок. Затем, на основе лучшей оценки канала, полученной в блоке 1300, способ формирует пересмотренную оценку сигнала Р2[n]. Способ затем может вычесть разность, полученную после приращения Р2[n]-Р1[n], в тех же местах выборки в ОЗУ 312.
На фиг.13 В иллюстрируется устройство, содержащее средство 1230-1244, 1310, 1312, предназначенные для выполнения способа по фиг.13А. Средство 1230-1244, 1310, 1312, показанное на фиг.13 В, может быть воплощено в виде аппаратных средств, программных средств или комбинации аппаратных и программных средств.
Вначале обработка PIC, затем QIC и затем TIC (вторая схема)
Вторая схема аналогична представленной на фиг.12А, описанной выше, за исключением того, что каналы передачи служебных данных в одной группе пользователей демодулируют и декодируют перед демодуляцией и декодированием любых каналов трафика. Эта схема пригодна для системы без перемежения, поскольку не накладывается какой-либо жесткий конечный срок для передачи АСК. Для системы с перемежением, например, DO RevA, поскольку сигналы ACK/NAK передают в ответ на подпакеты каналов передачи трафика, допустимая задержка декодирования для подпакетов канала трафика обычно ограничивается несколькими интервалами (1 ингервал=1,67 мс). Поэтому, если некоторые каналы передачи служебных данных будут расширены до большей величины, чем эта шкала времени, такая схема может стать невыполнимой на практике. В частности, для DO RevA вспомогательный пилотный канал и канал АСК используются в формате малой длительности и могут быть вычтены перед TIC.
Совместная нейтрализация каналов передачи пилотного символа/служебных данных/трафика (третья схема)
На фиг.14А иллюстрируется способ совместного выполнения PIC, OIC и TIC. После начального блока 1400 приемник получает оценку канала для всех пользователей и выполняет управление мощностью в блоке 1402. В блоке 1404 выбирают группу G недекодированных пользователей. В блоке 1406 выполняют повторную оценку каналов по этим пилотным сигналам. В блоках 1408-1410 предпринимают попытку выполнить демодуляцию и декодирование канала служебных данных/трафика. В блоке 1412 выполняют PIC для всех пользователей и OIC и TIC только для пользователей с успешно декодированными данными канала.
В отличие от первой схемы (фиг.12А), описанной выше, после оценки канала для всех пользователей (блок 1402), пилотные сигналы не вычитают из FERAM 312 непосредственно, и оценку канала используют для управления мощностью как в схеме, в которой не используется IC. Затем для группы пользователей, которые заканчиваются на границе этого же пакета/подпакета, в способе выполняют последовательное декодирование (блоки 1408 и 1410) в заданном порядке.
Для пользователя, для которого предпринималась попытка декодирования, в способе вначале выполняют повторную оценку канала по пилотному символу (блок 1402). На пилотный символ оказывается меньшая взаимная помеха по сравнению со временем (блок 1402), когда его демодулировали для управления мощностью благодаря нейтрализации взаимных помех ранее декодированных пакетов, которые наложены на пакет трафика, предназначенный для декодирования. Поэтому качество оценки канала улучшается, что способствует как декодированию канала трафика, так и рабочим характеристикам нейтрализации помехи. Эта новая оценка канала используется для декодирования канала трафика (блок 1410), а также для декодирования определенного канала служебных данных (блок 1408) (например, канала RRI в EV-DO). После окончания процесса декодирования для одного пользователя в блоке 1412 способ вычитает вклад взаимной помехи этого пользователя из FERAM 312, который включает в себя свой канал пилотного символа и любой декодированный канал передачи служебных данных/трафика.
В блоке 1414 проверяют, остаются ли еще пользователи для декодирования. В блоке 1416 обработка заканчивается.
На фиг.14 В иллюстрируется устройство, содержащее средство 1420-1436, предназначенное для выполнения способа по фиг.14А. Средство 1420-1436 по фиг.14 В может быть воплощено в виде аппаратных средств, программных средств или комбинации аппаратных и программных средств.
На фиг.15А иллюстрируется вариант способа, показанный на фиг.14А. В блоке 1500 получают оценки канала на основе данных. В блоке 1502 выполняют не обязательную остаточную PIC, как показано на фиг.13А.
На фиг.15 В иллюстрируется устройство, содержащее средство 1420-1436, 1510, 1512 выполнения способа по фиг.15А. Средство 1420-1436, 1510, 1512, показанное на фиг.15В, может быть воплощено в виде аппаратных средств, программных средств или комбинации аппаратных средств и программном средств.
Компромисс между первой и третьей схемами
Может показаться, что первая схема должна обладать исключительными рабочими характеристиками по сравнению с третьей схемой, поскольку пилотные сигналы известны в BTS, и было бы разумно, прежде всего, исключить их из сигнала. Если предположить, что обе схемы имеют одинаковое качество нейтрализации помехи, первая схема может обладать более высокими характеристиками по сравнению с третьей схемой при всех скоростях передачи данных. Однако для первой схемы, поскольку на оценку пилотного канала воздействует взаимная помеха большей величины, чем при демодуляции данных трафика, оценки коэффициентов канала, используемые для целей реконструкции (как для пилотного символа, так и служебных данных/трафика), могут иметь больший уровень шумов. Однако для третьей схемы, поскольку оценка пилотного канала выполняется повторно, сразу же перед демодуляцией/декодированием данных трафика, уровень помехи, воздействующий на эту улучшенную оценку канала, будет тем же, что и при демодуляции данных трафика. Затем, в среднем, качество нейтрализации в третьей схеме может быть лучше, чем в первой схеме.
С точки зрения конструкции аппаратных средств, третья схема может иметь небольшое преимущество: способ может суммировать пилотный символ и декодированные служебные данные и данные канала трафика и может нейтрализовать их одновременно, поэтому такой подход позволяет экономить полосу пропускания запоминающего устройства. С другой стороны, повторная оценка пилотного символа может выполняться либо вместе с демодуляцией канала передачи служебных данных, либо с демодуляцией канала трафика (при считывании выборок из запоминающего устройства), и, таким образом, не повышаются требования по полосе пропускания запоминающего устройства.
Если предположить, что первая схема имеет качество нейтрализации 80% или 90% третьей схемы, существует компромисс между скоростью передачи данных для каждого пользователя, в зависимости от прироста количества пользователей. В общем случае, первая схема обладает преимуществом, если все пользователи находятся в области с малой скоростью передачи данных, и наоборот, если все пользователи являются пользователями, имеющими высокую скорость передачи данных. Способ также позволяет выполнять повторную оценку канала по каналу трафика после декодирования одного пакета данных. Качество нейтрализации помехи должно улучшиться, поскольку канал трафика работает при (намного) более высоком SNR по сравнению с каналом пилотного символа.
Каналы передачи служебных данных могут быть удалены (нейтрализованы), как только они будут успешно демодулированы, и каналы трафика могут быть удалены после их успешной демодуляции и декодирования. При этом возможно, что базовая станция будет успешно демодулировать/декодировать каналы служебных данных и каналы трафика для всех терминалов доступа в некоторые моменты времени. Если это происходит (PIC, QIC, TIC), тогда FERAM будет содержать только остаточные взаимные помехи и шумы. Данные пилотного канала, канала служебных данных и канала трафика могут быть вычтены в различном порядке и для подмножеств терминалов доступа.
Один из подходов состоит в том, что выполняется нейтрализация взаимной помехи (для любой комбинации PIC, TIC и OIC) для одного пользователя одновременно из ОЗУ 312. Другой подход состоит в том, что (а) накапливают реконструированные сигналы (для любой комбинации PIC, TIC и OIC) для группы пользователей и (b) затем одновременно выполняют нейтрализацию взаимной помехи для группы. Эти два подхода могут применяться для любого из способов, схем и процессов, описанных здесь.
Улучшение оценки канала для нейтрализации взаимной помехи
Способность точно реконструировать принятые выборки может существенно повлиять на рабочие характеристики системы приемника CDMA, в котором воплощена нейтрализация взаимной помехи путем реконструкции и удаления различных компонентов переданных данных. В приемнике RAKE оценку многолучевого канала выполняют путем устранения PN расширения, относительно последовательности пилотного символа и с последующей фильтрацией (то есть накоплением) пилотного символа в течение соответствующего периода времени. Длительность фильтрации пилотного символа обычно выбирают на основе компромисса в связи с увеличением оценки SNR из-за накопления большего количества выборок, не используя настолько длительное накопление, чтобы произошла деградация оценки SNR из-за вариаций времени в канале. Оценка канала по выходу фильтра пилотного символа затем используется для выполнения демодуляции данных.
Как описано выше со ссылкой на фиг.4, один из практических способов воплощения нейтрализации взаимной помехи в приемнике CDMA состоит в реконструкции вклада различных переданных потоков chipx1 для (например, chipx2) выборок FERAM. Это улучшает определение переданных потоков элементов данных и оценку общего канала между элементами данных передатчика и выборками приемника. Поскольку оценки канала по пикам RAKE сами по себе представляют многолучевой канал, общая оценка канала также должна учитывать наличие фильтрации в передатчике и в приемнике.
В этом разделе раскрыты несколько методик улучшения этой общей оценки канала для нейтрализации взаимной помехи в приемнике CDMA. Эти методики могут применяться для CDMA2000, 1xEV-DO, 1xEV-DV, WCDMA.
Для выполнения TIC пакета, который правильно декодируется, приемник по фиг.4 может взять информационные биты с выхода декодера и реконструировать переданный поток элементов данных путем повторного кодирования, повторного перемежения, повторной модуляции, повторного применения прироста канала передачи данных и повторного расширения. Для оценки принятых выборок для TIC с использованием оценки пилотного канала передаваемый поток элементов данных может быть свернут с моделью фильтров передатчика и приемника и оценкой канала приемника RAKE из удаления расширения с последовательностью пилотного PN.
Вместо использования оценки пилотного канала, может быть получена улучшенная оценка канала (для каждой задержки пика RAKE) путем устранения расширения с самими элементами реконструированных данных. Улучшенная оценка канала не используется для демодуляции данных пакета, поскольку пакет уже был правильно декодирован, но используется вместо этого исключительно для реконструкции вклада этого пакета в выборки первичной обработки. При использовании такой методики, для каждой из задержек пиков RAKE (например, для разрешающей способности chipx8), способ может "устранить расширение" принятых выборок (например, интерполированных до chipx8) с реконструированным потоком элементов данных и накапливать их в течение соответствующего периода времени. Это приведет к улучшенной оценке канала, поскольку канал трафика будет передан с более высокой мощностью, чем пилотный канал (такое отношение Т2Р трафика к пилотному сигналу представляет собой функцию скорости передачи данных). Используя элементы данных для оценки канала для TIC, можно получить более точную оценку канала для пользователей с большей мощностью, которые являются более важными для канала с большой точностью.
Вместо оценки многолучевого канала для каждой из задержек пика RAKE, в этом разделе также описывается процедура оценки канала, которая позволяет явно оценить комбинированный эффект фильтра передатчика, многолучевого канала и фильтра приемника. Эта оценка может иметь ту же разрешающую способность, что и выборки первичной обработки с избыточной дискретизацией (например, FERAM для chipx2). Оценка канала может быть получена путем устранения расширения выборок первичной обработки с реконструированными элементами передаваемых данных для получения прироста доли Т2Р в точности оценки канала. Период времени между однородно разнесенными оценками канала можно выбрать на основе информации о задержке пика RAKE и априорной оценки комбинированного отклика фильтров передатчика и приемника. Кроме того, информацию из пиков RAKE можно использовать для уточнения равномерно разнесенных оценок канала.
иллюстрируется модель системы передачи с фильтром p(t) передачи, общим/композитным каналом h(t) (для сравнения с многолучевым каналом g(t), описанным ниже), и фильтр (q(t) приемника. Представление цифровой полосы пропускания канала беспроводной передачи данных можно смоделировать по L дискретным компонентам многолучевой передачи
i
i
где амплитуды комплексного пути составляют a с соответствующими задержками τ. Комбинированный эффект фильтров передатчика и приемника может быть определен как Ф(t), где
где  обозначает свертку. Комбинированное φ(t) часто выбирают так, чтобы оно было аналогично приподнятому косинусному отклику. Например, в CDMA2000 и ее производных, отклик аналогичен примеру φ(t), представленному на фиг.17. Общая оценка канала задается
i
i
На фиг.18А и 18В показан пример оценки канала (действительных и мнимых компонентов) на основе оценки многолучевого канала в каждом из трех пиков RAKE. В этом примере фактический канал показан как сплошная линия, и a, обозначено звездочками. Реконструкция (пунктирная линия) основана на использовании a в Уравнении 3, приведенном выше. Оценки канала пика RAKE на фиг.18А и 18 В основаны на устранении расширения с элементами пилотного символа (где общее значение SNR пилотного символа составляет - 24дБ).
Устранение расширения в задержках пика RAKE с регенерируемыми элементами данных вместо элементов пилотного символа
Качество оценки канала оказывает непосредственное влияние на точность реконструкции вклада пользователя в принимаемый сигнал. Для улучшения рабочих характеристик систем CDMA, в которых выполняется нейтрализация взаимных помех, становится возможным использовать элементы реконструированных данных пользователя для определения улучшенной оценки канала. Это позволяет улучшить точность вычитания взаимной помехи. Одна из методик, применяемых в системах CDMA, может быть описана как "устранение расширения относительно элементов данных, переданных пользователем" в отличие от классического "устранения расширения относительно переданных элементов пилотного символа пользователя".
Вспомним, что оценки канала пика RAKE на фиг.18А-18В основаны на устранении расширения с элементами пилотного символа (где общее значение SNR пилотного символа составляет - 24дБ). На фиг.19А-19В показаны примеры улучшенной оценки канала, на основе пиков RAKE и устранения расширения с использованием элементов данных, где элементы данных передают с мощностью на 10 дБ больше, чем элементы пилотного символа.
На фиг.20А иллюстрируется способ устранения расширения задержек пика RAKE с регенерированными элементами данных. В блоке 2000 приемник 314 rake (фиг.4) выполняет устранение расширения выборки с первичной обработки с элементами пилотного PN символа для получения значений пиков RAKE. В блоке 2002 демодулятор 304 выполняет демодуляцию данных. В блоке 2004 декодер 308 выполняет декодирование данных и проверку CRC. В блоке 2006, если CRC проходит, модуль 400 определяет переданные элементы данных путем повторного кодирования, повторного перемежения, повторной модуляции и повторного расширения. В блоке 2008 модуль 400 выполняет устранение расширения выборок первичной обработки для переданных элементов данных, для получения улучшенной оценки канала для задержки каждого из пиков. В блоке 2010 модуль 400 реконструирует вклады трафика и служебных данных пользователя для выборок первичной обработки с улучшенной оценкой канала.
На фиг.20 В иллюстрируется устройство, содержащее средство 2020-2030, предназначенное для выполнения способа по фиг.20А. Средство 2020-2030 по фиг.20В может быть воплощено в аппаратных средствах, программных средствах или с использованием комбинации аппаратных и программных средств.
Оценка композитного канала при разрешении FERAM с регенерированными элементами данных
Классический приемник CDMA может оценивать комплексное значение многолучевого канала в каждой из задержек пика RAKE. Устройство первичной обработки приемника, перед приемником RAKE, может включать в себя фильтр низкой частоты приемника (например, g(t), который соответствует фильтру передатчика (например, p(t)). Поэтому приемник должен воплощать фильтр, согласованный с выходом канала, при этом сам приемник RAKE пытается согласовать себя только с многолучевым каналом (то есть, g(t)). Задержки пиков RAKE обычно управляются по независимым циклам отслеживания времени в пределах требований минимального разделения (например, пики, по меньшей мере, расположены на расстоянии одной элементарной посылки друг от друга). Однако сам физический многолучевой канал часто может иметь энергию на континууме задержек. Поэтому в одном из способов выполняют оценку композитного канала (то есть g(t)) при разрешающей способности выборок при первичной обработке (например, chipx2 данных FERAM).
При управлении мощностью передачи в обратном канале передачи данных CDMA, комбинированным значением SNR для пика из всех лучей распространения и антенн приемника обычно управляют, чтобы оно находилось в определенном диапазоне. Этот диапазон SNR может привести к тому, что оценка композитного канала будет получена из деградированных элементов пилотного символа, которые имеют относительно большую вариантность оценки. По этой причине приемник RAKE пытается разместить пики только на "пиках" энергии профиля задержки. Но используя преимущество Т2Р, состоящее в устранении расширения с реконструированными элементами данных, оценка композитного канала позволяет получить лучшую оценку g(t), чем непосредственная оценка g(f) в комбинации с моделью φ(t).
Процедура оценки канала, описанная здесь, позволяет явно оценить совместный эффект фильтра передатчика, многолучевого канала и фильтра приемника. Эта оценка может быть выполнена с той же разрешающей способностью, что и у выборок первичной обработки с избыточной дискретизацией (например, chipx2 FERAM). Оценка канала может быть получена путем устранения расширения выборок первичной обработки с реконструированными элементами передаваемых данных, для получения прироста Т2Р в точности оценки канала. Период времени однородно разнесенных оценок канала можно выбрать на основе информации о задержке пиков RAKE и априорной оценки комбинированного отклика фильтров передатчика и приемника. Кроме того, информация, полученная из пиков RAKE, может использоваться для уточнения однородно разнесенных оценок канала. Следует отметить, что сама методика оценки составного канала также является полезной, поскольку не требует строить и использовать априорную оценку φ(t).
На фиг.21А, 21В показан пример оценки составного канала, с использованием однородно разнесенных выборок при разрешающей способности chipX2. На фиг.21А, 21В, SNR элементов данных равно -4 дБ, что соответствует SNR пилотного символа -24 дБ и Т2Р 20 дБ. Оценка однородного канала позволяет получить лучшее качество по сравнению с устранением расширения с элементами данных только в местах размещения пиков RAKE. При высоком значении SNR эффект "пути с большой пропускной способностью" ограничивает возможность точной реконструкции канала с использованием мест расположения пиков RAKE. Подход с однородной выборкой является особенно полезным, когда оценка SNR получается высокой, что соответствует случаю устранения расширения с элементами данных для большого значения Т2Р. Когда значение для конкретного пользователя Т2Р велико, важно обеспечить точность реконструкции канала.
На фиг.22А иллюстрируется способ оценки составного канала с однородной разрешающей способностью, с использованием регенерированных элементов данных. Блоки 2000-2006 и 2010 аналогичны показанным на фиг.20А, описанным выше. В блоке 2200 приемник 314 RAKE (фиг.4) или другой компонент определяет период времени для однородного построения на основе задержек пиков RAKE. В блоке 2202 демодулятор 304 или другой компонент определяет улучшенную оценку канала путем устранения расширения выборок первичной обработки с переданными элементами данных при однородных задержках для соответствующего периода времени.
На фиг.22В иллюстрируется устройство, содержащее средство 2020-2030, 2220, 2222, для выполнения способа по фиг.22А. Средство 2020-2030 по фиг.22 В может быть воплощено в виде аппаратных средств, программных средств или комбинации аппаратных и программных средств.
В приведенном выше описании g(t) представляет собой сам беспроводный многолучевой канал, в то время h(t) включает в себя беспроводный многолучевой канал, а также фильтры передатчика и приемника: h(t)=g(t), свернутые с phi(t).
В приведенном выше описании "выборки" могут следовать с любой произвольной скоростью (например, две на элементарную посылку), но "элементы данных" следуют по одному на элементарную посылку.
"Регенерированные элементы данных" сформированы путем повторного кодирования, повторного перемежения, повторной модуляции и повторного расширения, как показано в блоке 2006 по фиг.20А и описано выше. В принципе, "регенерирование" представляет собой тот же процесс, что и пропуск информационных битов через мобильный передатчик (терминал доступа).
"Реконструированные выборки" представляют собой выборки, сохраненные в FERAM 312 или в запоминающем устройстве отдельном от FERAM 312 в приемнике (например, дважды на элементарную посылку). Эти реконструированные выборки сформированы путем свертки (регенерированных) переданных элементов данных с оценкой канала.
Слова "реконструированный" и "регенерированный" можно использовать взаимозаменяемо, если контекст предусмотрен либо для реформирования переданных данных или реформирования принятых выборок. Выборки или элементарные посылки могут быть реформированы, поскольку "элементарные посылки" реформируют путем повторного кодирования и т.д., тогда как "выборки" реформируют на основе использования реформированных элементарных посылок и внедрения эффекта беспроводного канала (оценки канала) и фильтрации в передатчике и приемнике. Оба слова "реконструировать" и "регенерировать", по существу, означают перестроение или реформирование. При этом между ними технически отсутствует какое-либо различие. В одном из вариантов выполнения используется исключительно "регенерирование" для элементов данных и "реконструирование" для выборок. Затем приемник может иметь модуль регенерирования элементов данных и модуль реконструирования выборки.
Адаптация прироста подканала передачи по обратному каналу передачи данных в системах СОМА с нейтрализацией взаимных помех
Взаимные помехи, создаваемые множеством пользователей, представляют собой ограничительный фактор в системе передачи CDMA, и любая методика приемника, которая уменьшает такие взаимные помехи, позволяет обеспечить существенное улучшение достигаемой пропускной способности. В этом разделе описаны методики адаптации прироста подканалов передачи в системах IC.
При передаче по обратному каналу передачи данных каждый пользователь передает пилотный символ, служебные сигналы и сигналы трафика. Пилотные сигналы обеспечивают синхронизацию и оценку канала передачи. Подканалы служебных данных (такие как RRI, DRC, DSC и АСК) требуются для установки MAC и декодирования трафика. Подканалы пилотного символа, служебных сигналов и трафика имеют разные требования к отношению сигнал-помеха плюс шумы (SINR). В системе CDMA одиночное управление мощностью позволяет адаптировать мощность передачи пилотных сигналов, в то время как мощность передачи в подканалах служебных сигналов и трафика имеет фиксированный прирост относительно пилотных символов. Когда BTS оборудован PIC, OIC и TIC, на различные подканалы воздействуют различные уровни взаимной помехи, в зависимости от порядка IC и возможностей нейтрализации. В этом случае статическая взаимосвязь между приростом подканалов может отрицательно воздействовать на рабочие характеристики системы.
В этом разделе описываются новые стратегии управления приростом для различных логических подканалов в системе, в которой воплощена IC. Эти методики основаны на системах CDMA, таких как EV-DO RevA и могут примяться для EV-DV Rel D, W-CDMA EUL и cdma2000.
В описанных методиках воплощается управление мощностью и приростом по разным подканалам путем адаптивного изменения прироста каждого подканала в соответствии с измеренными рабочими характеристиками, выраженными частотой ошибки пакета, SINR или мощностью взаимной помехи. Цель состоит в том, чтобы обеспечить надежный механизм управления мощностью и приростом, который позволяет полностью эксплуатировать потенциал IC, обеспечивая надежность передачи данных по дисперсивному подканалу с вариациями по времени.
Нейтрализация взаимных помех обозначает удаление вклада логических подканалов из выборки первичной обработки после декодирования этих подканалов для уменьшения взаимной помехи на другие сигналы, которые будут декодированы позже. В PIC переданный пилотный символ известен в BTS, и принятый пилотный символ реконструируют с использованием этой оценки канала. В TIC или OIC взаимную помеху устраняют путем реконструирования принятого подканала через его декодированную версию в BTS.
ср
Современный BTS (без IC) управляет мощностью пилотного подканала Е для удовлетворения требованиям частоты ошибки в канале трафика. Мощность подканала трафика связана с пилотными сигналами с помощью фиксированного коэффициента Т2Р, который зависит от типа нагрузки и целей и задач прекращения использования. Адаптация мощности пилотного символа выполняется с помощью механизма управления мощностью замкнутого контура, который включает в себя внутренний и внешний контур. Внутренний контур предназначен для поддержания SINR пилотных символов (Ecp/Nt) на уровне Т порогового значения, в то время как внешний контур управлению мощносгью изменяет пороговый уровень Г, например, на основе частоты ошибки в пакете (PER).
Когда IC выполняется в приемнике (фиг.4), адаптация прироста подканала может быть полезной для системы. Фактически, поскольку на каждый подканал воздействует разный уровень взаимной помехи, прирост подканала относительно пилотных символов должен быть адаптирован, соответственно, для обеспечения требуемых рабочих характеристик. Этот раздел позволяет решить проблему управления приростом для подканалов служебных сигналов и пилотного символа, и здесь описаны методики для адаптации Т2Р, которые увеличивают пропускную способность системы путем полного использования IC.
Важные параметры в системе с IC
Два параметра, которые можно регулировать, представляют собой прирост подканала служебных сигналов и прирост отношения трафика к пилотным сигналам (Т2Р). Когда TIC активна, прирост подканала служебных сигналов может быть увеличен (по отношению к системе, в которой не используется TIC) для обеспечения возможности более гибкого компромисса между рабочими характеристиками пилотного символа и служебных сигналов. Если обозначить как G линию G основания, используемую в текущей системе, новое значение для прироста канала передачи служебных данных составит
Т2Р
В схемах, в которых не используется IC, на подканалы служебных сигналов/пилотного символа воздействует тот же уровень взаимной помехи, что и на каналы трафика, и определенное отношение T2P/G может обеспечить удовлетворительные рабочие характеристики как для каналов служебных данных, так и каналов трафика, а также для оценки канала пилотного символа. Когда используется IC, уровень взаимной помехи отличается для каналов служебных данных/пилотного символа и канала трафика, и Т2Р можно уменьшить для обеспечения когерентных рабочих характеристик двух типов подканалов. Для заданной нагрузки способ позволяет уменьшить Т2Р на коэффициент Δ относительно табулированного значения для удовлетворения требованиям. Если обозначить как Т2Р линию основания Т2Р, используемую для определенной нагрузки в текущей системе, новое значение Т2Р составит
Т2Р
Параметр Δ можно квантовать в набор конечных или дискретных значений (например,-0,1 дБ до -1,0 дБ) и передать в терминал 106 доступа.
Некоторые величины, для которых можно поддерживать управление, представляют собой PER трафика, SINR пилотного символа и превышение над тепловым уровнем. SINR пилотного символа не должно падать ниже минимального уровня, требуемого для хорошей оценки канала. Превышение над тепловым уровнем (ROT) является важным для обеспечения стабильности бюджета канала передачи данных для обратного канала связи с управлением мощности в CDMA. В приемниках, в которых не используется TIC, ROT определяют по принятому сигналу. Обычно ROT должно оставаться в пределах заданного диапазона, чтобы обеспечить возможность хорошего компромисса пропускной способности/зоны охвата.
Управление превышением над тепловым уровнем
0
0
I обозначает мощность сигнала на входе приемника. Нейтрализация взаимных помех принимаемого сигнала приводит к уменьшению мощности. I' обозначает среднюю мощность сигнала на входе демодулятора 304 после IC
0
Значение I' можно измерить для выборок первичной обработки после их обновления с использованием IC. Когда выполняют IC, значение ROT все еще остается важным для подканала служебных данных, и ROT следует управлять относительно порогового значения, то есть обеспечить, чтобы
0
где N представляет собой мощность шумов.
Однако подканалы трафика и некоторые каналы служебных данных также получают преимущество при использовании IC. Рабочие характеристики декодирования в этих подканалах связаны с превышением над тепловым уровнем, измеренным после IC. Эффективное значение ROT представляет собой отношение между мощностью сигнала после IC и мощностью шумов. Эффективным значением ROT можно управлять с помощью порогового значения, то есть
eff
0
Ограничение для ROT может быть эквивалентно выражено как ограничение для на I', если предположить, что уровень шумов не изменяется
0
thr
(thr)
(eff)
где I  представляет собой пороговое значение мощности сигнала, которое соответствует ROT .
Методики фиксированного прироста канала передачи служебных данных
При увеличении ROT, SINR каналов пилотного символа и сигналов служебных данных (которые не получают преимущество от IC) уменьшается, что приводит к потенциальному увеличению частоты разрушения информации. Для компенсации этого эффекта прирост канала передачи служебных данных может быть увеличен либо на фиксированное значение, либо путем адаптации к определенным условиям системы.
T2р
Описаны методики, в которых прирост подканала передачи служебных данных является фиксированным относительно пилотных символов. В предложенных методиках адаптируются как уровень пилотного подканала, так и Δ для каждого пользователя.
G
Управление с замкнутым контуром Т2Р с фиксированным Δ=0 дБ
ср
T2р
T2р
ср
На фиг.23 иллюстрируется управление мощностью (PC, УМ) с замкнутым контуром для Е и Δ и фиксированного ΔG=0 дБ (блок 2308). Такое первое решение для адаптации Δ и Е содержит
ср
ср
А. Внутренний и внешний контуры 2300, 2302 могут выполнять управление мощностью обычным образом для адаптации Е. Внешний контур 2300 принимает целевое значение PER и значение PER для трафика. Внутренний контур 2304 принимает пороговое значение Т 2302 и измеренное значение SINR пилотного символа, и выводит Е.
T2р
T2р
T2р
В. Управление приростом (GC, УУ) 2306 с замкнутым контуром адаптирует Δ на основе измерения удаленной взаимной помехи. Управление приростом 2306 принимает измеренное значение ROT и измеренное значение ROTeff и выводит Δ. Приемник измеряет взаимную помеху, нейтрализованную схемой IC, и адаптирует Δ.
T2P
С. Δ может быть периодически передано в сообщении во все терминалы 106 доступа в секторе.
0
0
Для адаптации Дт2р/- если взаимная помеха после IC будет уменьшена от I до I', может быть затем уменьшено до величины
ср
Е будет увеличиваться (по контуру 2304 PC) как
Отношение между суммарной переданной мощностью для системы с использованием IC и без нее будет представлять собой
где G представляет собой прирост канала служебных данных. Для больших значений Т2Р (относительно G) отношение С может быть приблизительно выражено как
T2P
eff
Для оценки эффективного ROT, эффективное ROT быстро изменяется, поскольку изменяется PC и изменяются условия в канале. Вместо этого Δ отражает медленные вариации ROTeff. Следовательно, для выбора ROT эффективное ROT измеряют с помощью длинного усредняющего окна сигнала после IC. Усредняющее окно может иметь длину, по меньшей мере, в два раза большую, чем период обновления управления мощностью.
G
G
T2P
ср
0
0
T2P
Управление с замкнутым контуром Т2Р с фиксированным Δ>0 дБ Фиг.24 представляет то же, что и фиг.23, за исключением того, что управление 2306 приростом принимает пороговое эффективное значение ROT, и Δ>0 дБ (блок 2400). Этот альтернативный способ для адаптации Δ основан на требовании обеспечения одинакового обслуживания в ячейке как для систем с использованием IC, так и для систем без IC. Распределение Е является одинаковым в обоих случаях. IC оказывает двойной эффект на полностью загруженную систему: i) мощность сигнала перед IC, I будет увеличиваться относительно мощности сигнала системы без IC; ii), благодаря управлению мощностью с замкнутым контуром при управлении PER, I' проявляет тенденцию быть аналогичной мощности сигнала системы без IC. Δ адаптируется следующим образом:
T2P
Управление Δ на основе АСК
ср
T2P
На фиг.25 иллюстрируется PC для Е и Δ на основе подканала АСК с фиксированным приростом подканала служебных данных (блок 2506).
T2P
T2P
T2P
ср
0
0
GC с замкнутым контуром для Δ требует использовать сигнал обратной связи от BTS в AT, где все AT принимают одно и то же значение Δ при широковещательной передаче от BTS. Альтернативное решение основано на GC с открытым контуром для Δ 2510 и выбранного контура PC 2500, 2504 для пилотных символов. Выбранное PC пилотного символа с замкнутым контуром содержит внутренний контур 2504, который регулирует Е в соответствии с пороговым значением Т 2502. Управление 2500 с внешним контуром направляется частотой разрушения информации подканалов служебных данных, например, вероятностью ошибки подканала управления скоростью передачи данных (DRC), или частотой разрушения информации DRC. Т увеличивается всякий раз, когда скорость разрушения информации DRC превышает пороговое значение, но постепенно уменьшается, когда скорость разрушения информации DRC ниже, чем пороговое значение.
Т2Р
T2P
T2P
Значение Δ адаптируют через подканал прямой передачи АСК. В частности путем измерения статистических параметров АСК и NACK, AT может получать оценку для PER трафика (блок 2508) в BTS. Управление 2510 приростом сравнивает целевое значение PER трафика и измеренное значение PER. Всякий раз, когда PER больше, чем пороговое значение, Δ увеличивается до тех пор, пока Т2Р' не достигнет значения Т2Р линии основания в системе, не содержащей IC. С другой стороны, для более низкого значения PER Δ уменьшается для полного использования процесса IC.
Методики переменного прироста канала передачи служебных данных
T2P
G
Дополнительная оптимизация приемопередатчика может быть получена путем адаптации не только Δ, но также и прироста подканала передачи служебных данных (G служебных данных) для обработки IC. В этом случае, требуется дополнительный сигнал обратной связи. Значения Δ могут быть квантованы от 0 дБ до 0,5 ДБ.
Управление приростом канала передачи служебных данных на основе мощности взаимных помех
Фиг.26 аналогична фиг.24, за исключением GC 2600 канала передачи служебных данных. Способ для GC в подканале 2600 передачи служебных данных основан на измеренной мощности сигнала после IC. В этом случае предполагается, что уровень
ср
0
Е должен обеспечивать тот же охват ячейки системы, что и система без IC. Сигнал перед IC имеет увеличенную мощность I и прирост канала передачи служебных данных компенсирует увеличенный уровень взаимной помехи. Такой вариант воплощения адаптирует прирост канала передачи служебных данных путем установки:
G
Δ можно управлять так, чтобы его значение не становилось меньше 0 дБ, поскольку это соответствовало бы уменьшению мощности подканала служебных данных, что вряд ли будет полезным.
ср
G
T2P
T2P
T2P
Схема управления приростом и мощностью может включать в себя внутренний и внешний контуры PC 2304, 2300 для Е, как и на фиг.23, контур 2600 GC для Δ, как описано выше, открытый контур GC 2306 для Δ, где Δ увеличивается всякий раз, когда PER превышает целевое значение, и уменьшается, когда PER становится меньше целевого значения. Максимальный разрешенный уровень Δ соответствует уровню приемника без IC.
Управление приростом только по служебным данным DRC
На фиг.27 иллюстрируется вариант фиг.26, с управлением 2702 приростом канала передачи служебных данных только на основе DRC.
T2P
ср
T2P
Даже когда используется прирост подканала передачи служебных данных, управление приростом по Δ 2700 может выполняться с замкнутым контуром, как описано выше. В этом случае Е и Δ управляют, как и в схеме, показанной на фиг.23, в то время как адаптация общего прироста 2702 подканала выполняется с использованием скорости разрушения информации DRC. В частности, если разрушение информации DRC превышает пороговое значение, увеличивают прирост 2702 подканала передачи служебных данных. Когда скорость разрушения информации DRC ниже порогового значения, прирост 2702 для передачи служебных данных постепенно уменьшается.
Управление Т2Р в многосекторной сети с множеством ячеек
T2P
Поскольку GC для лир выполняется на уровне ячейки, и AT 106 может находиться в условиях более мягкой передачи управления от одной ячейки к другой, различные сектора могут генерировать различные запросы адаптации. В этом случае различные варианты выбора могут быть рассмотрены для выбора запроса Δ, который должен быть передан в AT. На уровне ячейки способ может выбирать минимальное уменьшение Т2Р, среди запрашиваемых полностью загруженными секторами, то есть
(s)
T2P
T2P
где Δ  представляет собой Δ, требуемое сектором s.
T2P
AT может принимать разные запросы из разных ячеек, и в этом случае также могут применяться различные критерии. Способ может выбирать Δ, соответствующий обслуживающему сектору, для обеспечения наиболее надежной связи с ним.
T2P
Для выбора Δ, как в ячейке, так и в AT, можно рассмотреть другие варианты выбора, включающие в себя минимальное, максимальное или среднее среди запрашиваемых значений.
T2P
T2P
0
0
0
G
G
thr
Один важный аспект состоит в том, что мобильные устройства используют Т2Р'=Т2РЧΔ, где Δ рассчитывают в BTS, на основе измерений I и I' (и возможно, также на основе известного I ), и G'=GЧΔ, где Δ также рассчитывают в BTS. Используя эти delta_factors, рассчитанные в BTS, каждый BTS выполняет их передачу в широковещательном режиме во все терминалы доступа, которые реагируют соответствующим образом.
Раскрытые здесь концепции могут применяться в системе WCDMA, в которой используются каналы передачи служебных данных, такие как выделенный канал физического управления (DPCCH, ВКФУ), расширенный выделенный канал физического управления (E-DPCCH, Р-ВКФУ), или высокоскоростной выделенный канал физического управления (HS-DPCCH, ВС-ВКФУ). Система WCDMA может использовать формат выделенного канала физических данных (DPDCH, ВКФД) и/или формат улучшенного выделенного канала физических данных (Е-DPDCH, У-ВКФД).
Раскрытый здесь подход может применяться в системах WCDMA с двумя разными структурами перемежения, например с интервалом времени передачи 2 мс, и интервалом времени передачи 10 мс.Таким образом, запоминающее устройство первичной обработки, демодулятор и блок вычитания могут быть выполнены так, что они будут охватывать один или больше подпакетов из пакетов, которые имеют разные интервалы времени передачи.
Для TIC данные трафика могут быть переданы одним или больше пользователями, по меньшей мере, в одном из формата EV-DO Released или формата EV-DO Revision A.
Конкретные порядки декодирования, описанные здесь, могут соответствовать порядку демодуляции и декодирования. Повторное декодирование пакета должно быть выполнено на основе повторной демодуляции, поскольку процесс демодуляции пакета из FERAM 312 обеспечивает лучшую нейтрализацию взаимных помех на входе декодера.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что информация и сигналы могут быть представлены с использованием любой из множества разных технологий и методик. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и элементы данных, на которые делается ссылка в приведенном выше описании, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами, или любой их комбинацией.
Для специалистов в данной области техники также будет понятно, что различные представленные для иллюстрации логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритма, описанные совместно с раскрытыми здесь вариантами выполнения, могут быть воплощены в виде электронной аппаратной формы, формы, компьютерного программного обеспечения или комбинации этих двух форм. Для ясной иллюстрации такой возможности взаимной замены аппаратных и программных средств, различные представленные для иллюстрации компоненты, блоки, модули, схемы и этапы были описаны выше в обобщенном виде в отношении выполняемых ими функций. Выполняется ли такая функция в виде аппаратного или программного средства, зависит от конкретного применения и конструктивных ограничений, наложенных на общую систему. Специалисты в данной области техники могут воплотить описанные функции различными способами для каждого конкретного варианта применения, но такие решения при воплощении не следует интерпретировать как создающие отход от объема настоящего изобретения.
Различные представленные для иллюстрации логические блоки, модули и схемы, описанные совместно с представленными здесь вариантами выполнения, могут быть воплощены или выполнены с использованием процессора общего назначения, цифрового сигнального процессора (DSP, ДСП), специализированной интегральной микросхемы (ASIC, СИМС), программируемой вентильной матрицы (FPGA, ПВМ) или другого программируемого логического устройства, дискретных логических элементов или транзисторных логических схем, дискретных аппаратных компонентов или любой их комбинации, разработанной для выполнения описанных здесь функций. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, но в альтернативном варианте процессор может представлять собой любой обычный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть воплощен как комбинация компьютерных устройств, например, комбинация DSP и микропроцессора, множество микропроцессоров, один или больше микропроцессоров совместно с главным DSP, или любой другой такой конфигурации.
Этапы способа или алгоритма, описанные совместно с раскрытыми здесь вариантами выполнения, могут быть воплощены непосредственно в виде аппаратных средств, в виде программного модуля, выполняемого процессором, или в виде комбинации этих двух подходов. Программный модуль может находиться в оперативном запоминающем устройстве, в запоминающем устройстве типа флэш, в постоянном запоминающем устройстве, в устройстве EPROM (СППЗУ, стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство), устройстве EEPROM (ЭСППЗУ, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство), в регистрах, на жестком диске, на съемном диске, CD-ROM или на носителе записи любой другой формы. Носитель записи соединен с процессором таким образом, что процессор может считывать с него информацию и записывать информацию на носитель записи. В качестве альтернативы носитель записи может быть выполнен интегрально с процессором. Процессор и носитель записи могут находиться в ASIC. ASIC может быть установлена в терминале пользователя. В качестве альтернативы процессор и носитель записи могут быть установлены как дискретные компоненты в терминале пользователя.
Заголовки включены здесь для ссылки и для помощи при определении определенных разделов. Эти заголовки не предназначены для ограничения объема концепций, описанных здесь, и эти концепции могут быть применены в других разделах во всем описании.
Приведенное выше описание раскрытых вариантов выполнения представлено для обеспечения возможности использования настоящего изобретения специалистом в данной области техники. Различные модификации этих вариантов выполнения будут очевидны для специалиста в данной области техники, и обобщенные принципы, определенные здесь, могут применяться в других вариантах выполнения, без отхода от сущности или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено для ограничения представленными здесь вариантами выполнения, но соответствует самому широкому объему, соответствующему раскрытым здесь принципам и новым свойствам.