Передача контрольного сигнала по обратной линии связи по требованию
Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах беспроводной связи. Контрольные сигналы передаются по требованию по обратной линии связи и используются для оценки канала и передачи данных по прямой линии связи. Базовая станция выбирает, по меньшей мере, один терминал для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи. Каждый выбранный терминал является кандидатом для приема передачи данных по прямой линии связи. Базовая станция назначает каждому выбранному терминалы с помощью распределения времени-частоты, которое может быть для широкополосного контрольного сигнала, узкополосный контрольный сигнал или некоторый другой тип контрольного сигнала. Базовая станция принимает и обрабатывает передачу контрольного сигнала по требованию от каждого выбранного терминала и извлекает оценку канала для терминала на основе принятой передачи контрольного сигнала. Базовая станция может планировать терминалы для передачи данных по прямой линии связи на основе оценок канала для всех выбранных терминалов. Базовая станция может также обрабатывать данные (например, выполнять формирование луча или внутреннее управление) для передачи в каждый планируемый терминал на основе его оценки канала. Технический результат - повышение эффективности использования системных ресурсов путем более эффективной передачи контрольных сигналов. 5 н. и 29 з.п. ф-лы, 10 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в целом к передаче данных и более конкретно к передаче контрольного сигнала в системе связи.
Уровень техники
В системе связи базовая станция обрабатывает данные трафика для формирования одного или более модулированных сигналов и затем передает модулированный сигнал(ы) по прямой линии связи (FL) в один или более терминалов. Прямая линия связи (или нисходящая линия связи) относится к каналу связи от базовой станции к терминалам, и обратный канал (или восходящая линия связи) относится к каналу связи от терминалов к базовой станции. Базовая станция может служить многим терминалам и может выбирать подмножество этих терминалов для передачи данных по прямой линии связи в любой заданный момент.
Характерно, базовая станция может улучшать эффективность передачи данных FL с помощью использования усовершенствованного планирования и/или методик передачи. Например, базовая станция может планировать терминалы способом учета частотного выборочного замирания (или неплоской частотной характеристики), определяемого терминалами. В качестве другого примера базовая станция может выполнять формирование луча для направления передачи данных FL по направлению к планируемым терминалам. Для того чтобы использовать усовершенствованное планирование и/или методики передачи, базовой станции типично необходимо иметь достаточно точные оценки ответов канала прямой линии связи между базовой станцией и терминалами.
В системе дуплексной связи с частотным разделением каналов (FDD) прямой и обратным линиям связи распределены отдельные полосы частот. Последовательно ответ канала прямой линии связи может совершенно не соотноситься с ответом с ответом канала обратной линии связи. В этом случае терминалам необходимо оценить свои ответы каналов прямой линии связи и отослать обратно оценки канала прямой линии связи в базовую станцию. Величина сигнализации, необходимая для обратной отправки оценок канала прямой линии связи, типично чрезмерно высокая и таким образом ограничивает или не допускает использование усовершенствованных методик для системы FDD.
В системе дуплексной связи с временным разделением каналов (TDD) прямые и обратные линии связи совместно используют ту же самую полосу частот. Прямой линии связи выделяется часть времени, и обратной линии связи выделяется оставшаяся часть времени. В системе TDD ответ канала прямой линии связи может сильно коррелировать с и даже может предполагаться взаимообратным от ответа канала обратной линии связи. Для взаимообратного канала базовая станция может оценивать ответ канала обратной линии связи для терминала на основе контрольного сигнала, передаваемого с помощью терминала, и может затем оценить ответ канала прямой линии связи для терминала на основе оценки канала обратной линии связи. Это может упростить оценку канала для прямой линии связи.
Как отмечено выше, базовая станция может обслуживать много терминалов. Требование передачи контрольного сигнала от всех терминалов в течение всего времени может привести к исключительно неэффективному использованию системных ресурсов. Эта неэффективность может обнаружить сама себя как более сильные помехи в других базовых станциях и привести к большим непроизводительным затратам для контрольных сигналов по обратной линии связи.
Следовательно, существует необходимость в данной области техники в методиках для более эффективной передачи контрольных сигналов в системе связи.
Сущность изобретения
В данном описании раскрыты методики для передачи контрольных сигналов по требованию по обратной линии связи и для использования оценок канала, извлекаемых из контрольных сигналов по требованию для планирования терминалов и для обработки данных для передачи по прямой линии связи. При осуществлении предлагаемых методик базовая станция выбирает, по меньшей мере, один терминал для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи. Каждый выбранный терминал является кандидатом для приема передачи данных по прямой линии связи. Базовая станция назначает каждому выбранному терминалу распределение времени-частоты, которое может являться для широкополосного контрольного сигнала, узкополосного контрольного сигнала или другого типа контрольного сигнала, который необходимо передать по обратной линии связи в дополнение к любому контрольному сигналу, который необходимо передать терминалу. Базовая станция принимает и обрабатывает передачу контрольного сигнала от каждого выбранного терминала и извлекает оценку канала для терминала на основе принятой передачи контрольного сигнала. Базовая станция может планировать терминалы для передачи данных по прямой линии связи на основе оценок канала для всех терминалов. Базовая станция может также обрабатывать данные для передачи в каждый планируемый терминал на основе его оценки канала. Например, базовая станция может использовать оценку канала для выполнения формирования луча или внутреннего управления, как описано ниже.
Различные аспекты и варианты осуществления изобретения дополнительно подробно описаны ниже.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 показывает систему TDD связи.
Фиг.2 показывает обработку для передачи данных по прямой линии связи с передачей контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи.
Фиг.3 показывает примерную структуру кадра для системы TDD.
Фиг.4 показывает передачу контрольного сигнала по требованию по сегментированным каналам.
Фиг.5 показывает широкополосную передачу контрольного сигнала по требованию.
Фиг.6 показывает узкополосную передачу контрольного сигнала по требованию.
Фиг.7 показывает передачу контрольного сигнала по требованию для H-ARQ (гибридный автоматический запрос на повторную передачу данных) с двумя перемежениями.
Фиг.8 показывает передачу контрольного сигнала по требованию для H-ARQ с тремя перемежениями.
Фиг.9 показывает ориентировочную передачу контрольного сигнала по требованию.
Фиг.10 показывает блок-схему базовой станции и двух терминалов.
Подробное описание
Слово "примерный" используется в данном описании для обозначения "служащий в качестве примера, образца или иллюстрации". Любой вариант осуществления или схема в данном документе как "примерная" не обязательно должна толковаться как предпочтительная или преимущественная над другими вариантами осуществления или схемами.
Методики передачи контрольного сигнала по требованию, раскрытые в данном описании, могут использоваться для различных систем связи, например системы мультиплексирования с частотным разделением каналов (FDM), которая передает данные по различным частотным поддиапазонам, системы мультиплексирования с кодовым разделением каналов (CDM), которая передает данные, используя различные ортогональные коды, системы мультиплексирования с временным разделением каналов (TDM), которая передает данные в различные временные интервалы и так далее. Система мультиплексирования с ортогональным делением частот (OFDM) в системе FDM, которая эффективно разбивает общую ширину полосы пропускания системы на многочисленные (К) ортогональные частотные поддиапазоны. Эти поддиапазоны также называются тонами, поднесущими, элементами дискретизации, частотными каналами и так далее. Каждый поддиапазон ассоциируется с соответствующей поднесущей, которая может модулироваться с данными. Система множественного доступа с ортогональным делением частот (OFDMA) является системой множественного доступа, которая использует OFDM.
Методики передачи контрольного сигнала по требованию могут также использоваться для системы с единственным вводом и единственным выводом (SISO), системы с множественными входами и единственным выходом (MISO), системы с единственным входом и множественными выходами (SIMO) и системы с множественными входами и множественными выходами (MIMO). Единственный вход и множественные входы соответствуют одной антенне и множественным антеннам соответственно в передатчике. Единственный выход и множественные выходы соответствуют одной антенне и множественным антеннам соответственно в приемнике.
Для ясности, многое из последующего описания существует для системы TDD с взаимообратными прямыми и обратными линиями связи. Описание также предполагает, что каждая базовая станция оснащается многочисленными антеннами, которые являются множественными входами для передачи прямой линии связи (FL) и множественными выходами для передачи обратной линии связи (RL). Многочисленные антенны могут использоваться для усовершенствованных методик передачи, например формирования луча и внутреннего управления, которые описываются ниже. Для простоты, часть описания, которая относится к OFDM, предполагает, что все К общих поддиапазонов используются для передачи данных и контрольного сигнала (т.е. не существует предохранительных поддиапазонов).
Фиг.1 показывает систему 100 TDD связи с базовыми станциями 110, взаимодействующими с беспроводными терминалами 120. Базовая станция является фиксированной станцией, используемой для взаимодействия с терминалами, и может также называться точкой доступа, узлом B или некоторой другой терминологией. Терминалы 120 типично рассеяны по всей системы, и каждый терминал может быть фиксированным или мобильным. Терминал может также называться мобильной станцией, абонентским оборудованием (UE), беспроводным устройством или некоторой другой терминологией. Термины "терминал" и "пользователь" используется взаимозаменяемо в данном документе. Каждый терминал может взаимодействовать с одной или возможно многочисленными базовыми станциями по прямой и обратной линиям связи в любой заданный момент. На фиг.1 сплошная линия со стрелками на обоих концах отображает передачу данных по прямой и/или обратной линии связи в настоящий момент времени, и ломаная линия со стрелками на обоих концах отображает потенциальную передачу данных в будущее время. Для централизованной архитектуры контроллер 130 системы предусматривает координацию и контроль для базовых станций 110.
Фиг.2 показывает обработку 200, выполняемую базовой станцией для передачи данных по прямой линии связи с передачей контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи. Первоначально базовая станция выбирает множество из одного или более терминалов для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи (блок 210). Базовая станция может обслуживать многие терминалы по прямой линии связи, но может передавать данные только в подмножество этих терминалов в любой заданный момент. Терминалы, выбираемые для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи, могут быть терминалами, которые на данный момент принимают передачу данных FL от базовой станции, терминалы, которые планируются для передачи данных FL в предстоящий временной интервал, терминалы, которые могут принимать передачу данных FL в будущем или их комбинация. Контрольные сигналы по требованию существуют в дополнение к любому контрольному сигналу, который необходимо передать терминалам.
Базовая станция назначает каждому выбранному терминалу распределение времени-частоты для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи (блок 212). Распределение времени-частоты для каждого выбранного терминала обозначает конкретный временной интервал и/или определенные частотные поддиапазоны, по которым необходимо передавать контрольный сигнал по требованию, который может являться широкополосным контрольным сигналом или некоторым другим типом контрольного сигнала. Распределение времени-частоты для каждого выбранного терминала может зависеть от различных факторов, например структур канала, используемых системой для прямых и обратных линий связи, способ, которым передается контрольный сигнал по требованию, предполагаемое использование контрольного сигнала по требованию и так далее. Назначаемые распределения времени-частоты явно и/или неявно сигнализируются с выбранными терминалами (блок 214). Например, терминал, который в настоящий момент принимает передачу данных FL, может передавать контрольный сигнал по требованию по обратной линии связи без явной сигнализации, тогда как терминал, который будет или может планироваться для передачи данных FL, может принимать явную сигнализацию, отображающую назначенное распределение времени-частоты.
Базовая станция принимает и обрабатывает контрольные передачи по требованию по обратной линии связи от всех выбранных терминалов (блок 216). Базовая станция извлекает оценку канала RL для каждого выбранного терминала на основе контрольного сигнала, принятого от этого терминала (блок 218). Для системы TDD прямая и обратная линии связи могут предполагаться взаимообратными. Базовая станция может затем извлекать оценку канала FL для каждого выбранного терминала на основе его оценки канала RL (также блок 218). Передачи контрольного сигнала по требованию позволяют базовой станции получать самую последнюю информацию канала прямой линии связи для терминалов, которые будут или могут планироваться для передачи данных FL, не вызывая больших непроизводительных затрат или потребления большого объема ресурсов обратной линии связи.
Базовая станция может использовать усовершенствованное планирование и/или методики передачи для того, чтобы улучшить производительность передачи данных FL. Базовая станция может планировать терминалы для передачи данных FL на основе оценок канала FL для всех терминалов, выбранных для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи (блок 220). Например, базовая станция может выполнять (1) многопользовательское разнообразное планирование и выбирать терминалы с хорошими оценками канала FL для передачи данных FL, (2) чувствительное к частотам планирование и выбирать терминалы для передачи данных FL по поддиапазонам с хорошими коэффициентами канала FL и/или (3) другие типы планирования, зависящего от канала. Базовая станция может также передавать данные в планируемые терминалы на основе своих оценок канала FL (блок 222). Например, базовая станция может выполнять формирование луча для направления передачи данных FL в планируемый терминал. Базовая станция может также выполнять внутреннее управление для передачи многочисленных потоков данных в планируемый терминал. Формирование луча, внутреннее управление и различные блоки на фиг.2 описаны ниже.
Фиг.3 показывает примерную структуру 300 кадра для системы 100 TDD. Передача данных по прямой или обратной линиям связи происходит в блоках кадров TDD. Каждый кадр TDD может охватывать фиксированный или переменный отрезок времени. Каждый кадр TDD дополнительно разбивается на (1) интервал прямой линии связи (FL), в течение которого данные и контрольный сигнал передаются по прямой линии связи, и (2) интервал обратной линии связи (RL), в течение которого данные и контрольный сигнал передаются по обратной линии связи. Интервал FL может предшествовать интервалу RL, как показано на фиг.3 или наоборот. Каждый интервал может иметь фиксированный или переменный отрезок времени.
Терминалы могут передавать контрольные сигналы по требованию по обратной линии связи различными способами. Контрольные сигналы по требованию могут быть широкополосными контрольными сигналами, которые позволяют базовой станции применять усовершенствованные методики планирования, а также усовершенствованные методики передачи. Контрольные сигналы по требованию могут также являться узкополосными контрольными сигналами, которые позволяют базовой станции применять усовершенствованные методики передачи по заданным поддиапазонам. Несколько вариантов осуществления передачи контрольного сигнала по требованию описано ниже.
Фиг.4 показывает вариант осуществления передачи контрольного сигнала по требованию по сегментированным каналам. Для этого варианта осуществления структура 400 канала со скачкообразной перестройкой частоты используется для передачи сигнализации по обратной линии связи. Общая системная ширина полосы разделена на S частотных сегментов, где в целом S>1. Например, системная ширина полосы может быть 20 МГц, четыре сегмента могут быть созданы, как показано на фиг.4, и каждый сегмент может быть 5 МГц. S каналов сигнализации создаются с помощью S сегментов. Каждый канал сигнализации сопоставлен одному сегменту в каждом скачкообразном интервале и скачкам от сегмента к сегменту в течение времени для достижения частотного разделения. Скачкообразный интервал может охватывать один кадр TDD (как показано на фиг.4) или многочисленные кадры TDD. Скачкообразная перестройка может основываться на скачкообразной перестройке частоты (FH) функции/последовательности f(s,n), которая выбирает конкретный сегмент s для каждого скачкообразного интервала n.
Каждому терминалу назначается один канал сигнализации для передачи сигнализации по обратному каналу связи. Сигнализация может включать в себя, например, индикатор качества канала (CQI), подтверждения приема (ACK) для пакетов, принятых по прямой линии связи и так далее. Канал сигнализации для одного терминала показан с помощью случайно пересекающихся квадратов на фиг.4.
Каждый терминал также передает регулярный контрольный сигнал по назначенному каналу сигнализации. Регулярный контрольный сигнал является контрольным сигналом, который необходимо передать терминалу. Терминал может передавать регулярный контрольный сигнал и сигнализацию отдельно (например, используя TDM, FDM или CDM) или может внедрять контрольный сигнал в пределах сигнализации. Например, терминал может передавать N-битовое значение сигнализации с помощью (1) определения кодовой последовательности, соответствующей этому значению сигнализации среди 2N возможных кодовых последовательностей, (2) формирования формы сигнала для этой кодовой последовательности и (3) передачи формы сигнала. Базовая станция принимает переданную форму сигнала, определяет предполагаемую кодовую последовательность, которая наиболее вероятно должна быть передана на основе принятой формы сигнала, удаляет предполагаемую кодовую последовательность из принятой формы сигнала и обрабатывает итоговую форму сигнала для оценки ответа канала RL.
Базовая станция может получить оценку канала RL для терминала на основе регулярного контрольного сигнала, посылаемого по каналу сигнализации, назначаемому этому терминалу. Базовая станция может передавать данные в терминал по всему или части сегмента, используемого назначаемым каналом сигнализации. В этом случае базовая станция может использовать оценку канала RL для назначаемого канала сигнализации для передачи данных FL в терминал. Базовая станция может также передавать данные в терминал по одному или более сегментам, которые не используются назначаемым каналом сигнализации. В этом случае базовая станция может направлять терминал для передачи контрольного сигнала по требованию на сегмент(ы), которые используются базовой станцией. Для примера, показанного на фиг.4, терминал передает контрольный сигнал по требованию по сегменту 2 в скачкообразный интервал n+2, сегменту 3 в скачкообразный интервал n+3, сегментам 2 и 4 в скачкообразный интервал n+4 и сегменту 2 в скачкообразный интервал n+5.
Фиг.4 показывает пример, в котором контрольный сигнал по требованию отсылается по одному или более дополнительных сегментов, которые являются смежными с сегментом, используемым назначаемым каналом сигнализации. В общем, контрольный сигнал по требованию может отсылаться по любому количеству сегментов и по любому из сегментов. Передача контрольного сигнала по требованию уменьшает передачу RL служебных сигналов во время предоставления необходимой обратной связи для базовой станции для эффективной передачи данных по прямой линии связи.
Фиг.5 показывает вариант осуществления передачи широкополосного контрольного сигнала по требованию для структуры 500 канала. Для этого варианта осуществления каждый терминал передает регулярный контрольный сигнал совместно с данными по обратной линии связи, когда планировались для передачи данных RL, и не передает контрольный сигнал, когда не планировались. Каждый терминал передает широкополосный контрольный сигнал по требованию по обратной линии связи, всегда, когда направляется базовой станцией. Многочисленные терминалы могут передавать широкополосные контрольные сигналы по требованию одновременно во временном интервале, обозначенном для передачи контрольного сигнала по требованию. Этот временной интервал может возникать в каждом кадре TDD (как показано на фиг.5), каждом диапазоне планирования и так далее. Широкополосные контрольные сигналы по требованию могут быть сформированы различными способами. Для того чтобы ослабить помехи контрольный сигнал-контрольный сигнал среди многочисленных терминалов, широкополосные контрольные сигналы по требованию, передаваемые терминалами, могут быть ортогонализированы в частотной области или временной области.
В варианте осуществления терминал формирует широкополосный контрольный сигнал по требованию в частотной области, используя CDM. Терминал охватывает символ контрольного сигнала для каждого частотного поддиапазона с ортогональным кодом, назначенного терминалу. Этот ортогональный код может быть кодом Уолша, ортогональным кодом переменного коэффициента распределения (OVSF), квазиортогональной функцией (QOF) и так далее. Охват является процессом, в соответствии с которым символ, который необходимо передать, умножается на все L чипов и ортогональный код L чипов для формирования L охватываемых символов, которые отсылаются за L интервалов символов. Для системы на основе OFDM терминал дополнительно обрабатывает охваченные символы для всех K поддиапазонов в каждом интервале символов для формирования символа OFDM для этого интервала символов. Терминал передает широкополосный контрольный сигнал по требованию как целочисленный множитель интервалов L символов. Каждому терминалу назначается различный ортогональный код. Базовая станция может восстанавливать широкополосный контрольный сигнал по требованию от каждого терминала на основе ортогонального кода, назначаемого этому терминалу.
В другом варианте осуществления терминал формирует широкополосный контрольный сигнал по требованию во временной области, используя CDM. Для этого варианта осуществления терминал охватывает символ контрольного сигнала с его назначенным ортогональным кодом L чипов для формирования L охватываемых символов. Терминал затем спектрально рассеивает L охваченных символов по всей ширине полосы системы (например, все K поддиапазонов в системе на основе OFDM) с кодом псевдослучайного числа (PN), который является общим для всех терминалов. Терминал передает широкополосный контрольный сигнал по требованию как целочисленный множитель L периодов отсчетов. Базовая станция может восстанавливать широкополосный контрольный сигнал по требованию от каждого терминала на основе назначенного ортогонального кода.
В еще одном варианте осуществления терминал формирует широкополосный контрольный сигнал по требованию во временной области с помощью кода PN, назначаемого этому терминалу. Для этого варианта осуществления терминал спектрально рассеивает символ контрольного сигнала по всей ширине полосы системы с помощью его назначенного кода PN, который используется и для ортогонализации, и для спектрального рассеивания. Каждому терминалу назначается различный код PN, который может являться различным смещением во времени общего кода PN. Базовая станция может восстанавливать широкополосный контрольный сигнал по требованию от каждого терминала на основе назначенного кода PN.
В еще одном варианте осуществления терминал формирует широкополосный контрольный сигнал по требованию в частотной области, используя FDM. Например, М наборов поддиапазонов могут быть созданы с К общими поддиапазонами с каждым набором, который содержит К/М поддиапазонов. К/М поддиапазонов в каждом наборе может (например, единообразно) быть распределен по всей ширине полосы системы, чтобы позволить базовой станции извлекать оценку канала для полной ширины полосы системы. М наборов поддиапазонов могут быть назначены М различным терминалам для передачи контрольного сигнала по требованию. Каждый терминал передает свой широкополосный контрольный сигнал по требованию по своему назначенному набору поддиапазонов. Базовая станция может восстанавливать широкополосный контрольный сигнал по требованию для каждого терминала из назначенного набора поддиапазонов. Базовая станция может извлекать оценку канала для всей ширины полосы системы с помощью выполнения интерполяции, аппроксимации по методу наименьших квадратов и так далее, по принятому широкополосному контрольному сигналу.
Для примера, показанного на фиг.5, терминал передает широкополосный контрольный сигнал по требованию в кадрах TDD n+2, n+3 и n+5. Базовая станция может получать оценку канала RL для этого терминала для всей ширины полосы системы на основе широкополосного контрольного сигнала по требованию. Базовая станция может передавать данные в терминал по всей или части ширины полосы системы, используя оценку канала FL, извлекаемую из оценки канала RL.
Фиг.6 показывает вариант осуществления узкополосной передачи контрольного сигнала по требованию. Для этого варианта осуществления структура 600 канала со скачкообразной частотой используется для передачи данных по прямой линии связи. Общие К поддиапазонов расположены в G группах, и каждая группа содержит S поддиапазонов, где в общем G>1, S≥1 и G·S≤K. Поддиапазоны в каждой группе могут быть смежными или несмежными (например, распределенные по всем К общим поддиапазонам). G загруженных каналов могут быть созданы с помощью G групп поддиапазона. Каждый загруженный канал сопоставляется одной группе поддиапазона в каждом скачкообразном интервале и переходит от группы поддиапазона к группе поддиапазона в течение времени для достижения частотного разделения. Скачкообразный интервал может охватывать один кадр TDD (как показано на фиг.6) или многочисленные кадры TDD. Загруженные каналы FL, переходящие G частот, доступны для передачи данных FL. Фиг.6 показывает группы поддиапазона, используемые для одного загруженного канала FL c. Структура канала для обратной линии связи может быть той же самой или отличной от структуры канала для прямой линии связи.
Базовая станция может передавать данные до G терминалов, используя G загруженных каналов FL. Базовая станция выбирает терминалы для передачи контрольного сигнала по требованию, назначает загруженные каналы FL этим терминалам и направляет терминалы для передачи узкополосных контрольных сигналов по требованию по обратной линии связи по назначенным загруженным каналам FL. Выбранные терминалы могут являться либо могут не являться передающими данные по обратной линии связи в базовую станцию. Выбранные терминалы передают свои узкополосные контрольные сигналы по требованию в обозначенном временном интервале, который может возникать в каждом кадре TDD (как показано на фиг.6), каждом скачкообразном интервале, каждом интервале планирования и т.д. Передача контрольного сигнала по требованию по каждому загруженному каналу FL предшествует передаче данных FL по тому же самому загруженному каналу так, что оценка канала RL, получаемая от контрольного сигнала по требованию, может использоваться для передачи данных FL. Для примера, показанного на фиг.6, загруженный канал FL c использует группу 4 диапазона в скачкообразном интервале n+1, группу 5 поддиапазона в скачкообразном интервале n+2, группу 2 поддиапазона в скачкообразном интервале n+3 и так далее. Терминал, которому назначен загруженный канал FL с для передачи контрольного сигнала по требованию, передает узкополосный контрольный сигнал по требованию по группе 4 поддиапазона в скачкообразном интервале n группе 5 поддиапазона в скачкообразном интервале n+1, группе 2 поддиапазона в скачкообразном интервале n+2 и так далее. Многочисленные терминалы могут передавать узкополосные контрольные сигналы по требованию по тому же самому загруженному каналу в том же самом кадре данных, используя CDM, TDM и/или FDM.
Базовая станция получает оценку узкополосного канала RL для каждого выбираемого терминала на основе узкополосного контрольного сигнала по требованию, принимаемого от этого терминала. Базовая станция может использовать оценку узкополосного канала RL (например, для формирования луча) для передачи данных FL в терминал. Базовая станция может также собирать оценки узкополосного канала в течение интервала времени для получения оценки широкополосного канала, которая может использоваться для частотно-чувствительного планирования.
Фиг.4-6 показывают три примерные схемы передачи контрольного сигнала для обратной линии связи. Широкополосные контрольные сигналы по требованию (например, как показано на фиг.5) позволяют базовой станции получать больше информации, передаваемой по каналам, для прямой линии связи при затратах больших ресурсов обратной линии связи. Узкополосные контрольные сигналы по требованию (например, как показано на фиг.6) позволяют базовой станции получать информацию, передаваемую по каналам, только для интересующего поддиапазона, который минимизирует потребление ресурсов обратной линии связи. Может также использоваться комбинация широкополосных и узкополосных контрольных сигналов по требованию. Например, терминалы, которые могут планироваться для передачи данных FL, могут передавать широкополосные контрольные сигналы по требованию, тогда как терминалы, которые уже запланированы, могут передавать узкополосные контрольные сигналы по требованию. Различные другие схемы передачи контрольного сигнала по требованию могут быть также разработаны, и это находится в рамках объема изобретения.
В общем, контрольные сигналы по требованию могут передаваться в любую часть временного интервала RL. В варианте осуществления часть временного интервала RL (например, несколько символов OFDM) в каждом кадре TDD сохраняется для контрольных сигналов по требованию. Сохраняемая часть может располагаться в конце временного интервала RL для того, чтобы минимизировать величину времени между передачей контрольного сигнала RL по требованию и передачей данных FL, которая использует оценку канала FL, извлекаемую от контрольного сигнала по требованию. В другом варианте осуществления контрольные сигналы по требованию передаются в сохраняемой части каждых P кадров TDD, где P может являться любым целым значением. P может также отдельно выбираться для каждого терминала. Например, P может являться небольшим значением для мобильного терминала с быстро изменяющимися условиями канала и может являться большим значением для неподвижного терминала с относительно статичными условиями канала. В еще одном варианте осуществления контрольные сигналы по требованию передаются поверх и накладываются на другие передачи по обратной линии связи. Для этого варианта осуществления контрольные сигналы по требованию действуют как помехи в других передачах RL и наоборот. Контрольные сигналы по требованию и другие передачи RL затем передаются способом, чтобы принимать во внимание эти помехи. Контрольные сигналы по требованию могут также передаваться другими способами.
Передача контрольного сигнала по требованию может использоваться в системе, которая использует схему передачи инкрементной избыточности (IR) для прямой линии связи, которая также обычно называется схемой передачи гибридного автоматического запроса на повторную передачу данных (H-ARQ). С помощью H-ARQ базовая станция кодирует пакет данных для формирования кодированного пакета и дополнительно разбивает кодированный пакет на многочисленные кодированные блоки. Первый кодированный блок может содержать достаточную информацию, чтобы разрешить терминалу восстанавливать пакет данных при хороших условиях канала. Каждый оставшийся кодированный блок содержит дополнительную информацию об избыточности для пакета данных.
Базовая станция передает кодированные блоки для пакета данных в терминал, один кодированный блок в момент, начинающийся от первого кодированного блока. Передача первого блока также называется первой передачей H-ARQ, и каждая последующая передача блоков также называется повторной передачей H-ARQ. Терминал принимает каждый передаваемый кодированный блок, собирает снова символы для всех принятых кодированных блоков, декодирует собранные снова символы и определяет, был бы пакет декодирован правильно или с ошибкой. Если пакет был декодирован правильно, тогда терминал отсылает подтверждение приема (ACK) в базовую станцию и базовая станция завершает передачу пакета. Наоборот, если пакет был декодирован с ошибкой, тогда терминал отсылает отрицание подтверждения (NAK) и базовая станция передает следующий кодированный блок (если остался какой-либо) для пакета. Передача блока и декодирование продолжаются, пока пакет не декодирован правильно с помощью терминала или пока все кодированные блоки для пакета не переданы с помощью базовой станции. Типично, ACK явно отсылаются и NAK неявно отсылаются (например, предполагаются при отсутствии ACK), или обратное может являться истинным. Для ясности последующее описание предполагает, что ACK и NAK оба явно отсылаются.
Для каждой передачи блоков в передаче H-ARQ вызываются некоторые задержки для терминала, чтобы декодировать пакет и отсылать обратную связь (например, ACK или NAK) для пакета, и для базовой станции, чтобы принимать обратную связь и определять, следует ли передавать другой кодированный блок для пакета. Для того чтобы принимать во внимание эту задержку, время передачи линии связи может разбиваться на множественные (Q) перемежения, где в общем Q>1. Например, два перемежения могут быть определены, при этом перемежение 1 может быть для кадров TDD с четными индексами и перемежение 2 может быть для кадров TDD с нечетными индексами. Базовая станция может передавать один кодированный блок по загруженному каналу в каждом кадре TDD и может передавать кодированные блоки для Q различных пакетов по Q перемежений.
Фиг.7 показывает вариант осуществления передачи H-ARQ с передачей контрольного сигнала в системе TDD с двумя перемежениями. Для примера, показанного на фиг.7, базовая станция передает первый кодированный блок для нового пакета A в терминал u с перемежением 1 в кадре n TDD. Терминал u принимает первый кодированный блок, ошибочно декодирует пакет A и отсылает NAK в кадре n TDD. Базовая станция принимает NAK, определяет, что необходимо передать другой кодированный блок для пакета A и отсылает в терминал u запрос для контрольного сигнала по требованию в кадре TDD n+1. Этот запрос контрольного сигнала может быть явным и фактически не отсылаться, так как и базовой станции, и терминалу u известно, что следующая передача блоков с перемежением 1 существует для терминала u. Базовая станция может передавать кодированный блок для другого пакета в терминал u или другой терминал с перемежением 2 в кадре TDD n+1, который не показан для ясности на фиг.7.
Терминал u принимает запрос контрольного сигнала и передает контрольный сигнал по требованию по обратной линии связи в кадре n+1 TDD. Базовая станция принимает контрольный сигнал по требованию от терминала u, извлекает оценку канала RL для терминала u, обрабатывает второй кодированный блок для пакета А с помощью оценки канала RL и передает этот блок в терминал u с перемежением 1 в кадре TDD n+2. Терминал u принимает второй кодированный блок, правильно декодирует пакет А на основе принятых первого и второго кодированных блоков и отсылает ACK в кадре TDD n+2. Базовая станция принимает ACK и определяет, что передача пакета A может быть завершена.
Базовая станция может передавать новый пакет В с перемежением 1, начиная с кадра TDD n+4, в терминал u или другой терминал. Базовая станция выбирает один или более терминалов (терминал u и/или другие терминалы) для передачи контрольного сигнала по требованию и явно и/или неявно отсылает запрос контрольного сигнала в каждый выбранный терминал в кадре TDD n+3. Каждый выбранный терминал принимает запрос контрольного сигнала и передает контрольный сигнал по запросу по обратной линии связи в кадре TDD n+3. Базовая станция принимает и обрабатывает контрольные сигналы по требованию от всех выбранных терминалов и извлекает оценку канала RL для каждого терминала. Базовая станция может использовать усовершенствованные методики планирования и планировать терминал для передачи данных FL на основе оценок канала RL для всех выбранных терминалов. Базовая станция затем передает первый кодированный блок для нового пакета В (например, используя оценку канала RL) в планируемый терминал с перемежением 1 в кадре TDD n+4. Для этого варианта осуществления базовая станция может получать оценку канала RL для планируемого терминала, предшествующую первой передаче блоков, и может использовать методики усовершенствованного планирования и/или передачи для первой передачи блоков.
Обработка, показанная на фиг.7, для одного загруженного канала FL. Та же самая обработка может выполняться для каждого загруженного канала FL, поддерживаемого базовой станцией.
Для варианта осуществления, показанного на фиг.7, базовая станция передает данные с одним перемежением a (например, перемежение 1) и отсылает запросы контрольного сигнала с другим перемежением b (например, перемежение 2). Обратная связь (ACK или NAK) для текущей пакетной передачи с перемежением a определяет, какой терминал должен передавать контрольный сигнал по требованию по обратной линии связи. Если необходима другая передача блоков, тогда терминал, принимающий в данный момент пакетную передачу с перемежением a, должен продолжать передавать контрольный сигнал по требованию. Иначе другой терминал может планироваться для новой пакетной передачи с перемежением а и должен передавать контрольный сигнал по требованию.
Вариант осуществления, показанный на фиг.7, предполагает, что терминал может принимать передачу блоков в заданном кадре TDD, декодировать пакет и отсылать обратную связь в пределах того же самого кадра TDD. Задержка одного кадра TDD вызывается для базовой станции для отправки запроса контрольного сигнала и для терминала, чтобы передавать контрольный сигнал по требованию по обратной линии связи. Если задержка декодирования более длительная, чем интервал перемежения, и терминал не может отсылать обратную связь в пределах того же самого кадра TDD, тогда одно или более дополнительных перемежений могут быть заданы, чтобы принять во внимание дополнительную задержку, вызываемую для поддержки передачи контрольного сигнала по требованию.
Фиг.8 показывает вариант осуществления передачи H-ARQ с передачей контрольного сигнала по требованию в системе TDD с тремя перемежениями. Для примера, показанного на фиг.8, базовая станция передает первый кодированный блок для пакета A в терминал u с перемежением 1 в кадре n TDD. Терминал u принимает первый кодированный блок, ошибочно декодирует пакет А и из-за задержки отсылает NAK в кадре TDD n+1. Базовая станция принимает NAK и отсылает запрос контрольного сигнала в терминал u в кадре TDD n+2. Терминал u принимает запрос контрольного сигнала и передает контрольный сигнал по требованию по обратной линии связи в кадре TDD n+2. Базовая станция принимает и обрабатывает контрольный сигнал по требованию от терминала u, извлекает оценку канала RL и передает второй кодированный блок для пакета А в терминал u с перемежением 1 в кадре TDD n+3.
Терминал u принимает второй кодированный блок, правильно декодирует пакет А и из-за задержки декодирования отсылает ACK в кадре TDD n+4. Базовая станция принимает ACK, выбирает один или более терминалов для передачи контрольного сигнала по требованию и отсылает запрос контрольного сигнала в каждый выбранный терминал в кадре TDD n+5. Каждый выбранный терминал принимает запрос контрольного сигнала и передает контрольный сигнал по требованию по обратной линии связи в кадре TDD n+5. Базовая станция принимает и обрабатывает контрольные сигналы по требованию от всех выбранных терминалов, планирует терминал для передачи данных FL и передает первый кодированный блок для пакета B в выбранный терминал с перемежением 1 в кадре TDD n+6.
В целом любое количество перемежений может быть задано, чтобы принять во внимание задержку повторной передачи для H-ARQ. Интервал перемежений может быть достаточно длительным, чтобы позволить терминалу быстро подтверждать передачу блоков, например, как показано на фиг.7. Тем не менее, если интервал перемежений является длительным в сравнении со временем когерентности линии связи, тогда оценка канала FL, получаемая от контрольного сигнала по требованию, может быть устаревшей во время обеспечения передачи данных FL. Больше перемежений с меньшими интервалами может принимать во внимание задержку декодирования и также сокращать время между передачей контрольного сигнала RL по требованию и вытекающей передачи данных FL.
Для вариантов осуществления, показанных на фиг.7 и 8, один кадр TDD задержки вызывается для поддержки передачи контрольного сигнала по требованию для передачи H-ARQ. Эта дополнительная задержка позволяет базовой станции выбирать один или более терминалов для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи в каждом кадре TDD. Однако эта дополнительная задержка может увеличить задержку повторной передачи для H-ARQ, например, как показано на фиг.8. Этой дополнительной задержки можно избежать с помощью отправки ориентировочных запросов контрольного сигнала.
Фиг.9 показывает вариант осуществления передачи H-ARQ с ориентировочной передачей контрольного сигнала по требованию в системе TDD с двумя перемежениями. Для примера, показанного на фиг.9, базовая станция передает первый кодированный блок для пакета A в терминал u с перемежением 1 в кадре TDD n. Терминал u принимает первый кодированный блок, ошибочно декодирует пакет A и отсылает NAK в кадре TDD n+1.
Базовая станция не приняла NAK от терминала u в течение временного интервала FL в кадре TDD n+1 и выбирает (или предполагает) один или более терминалов, которые могут принимать передачу блоков с перемежением 1 в кадре TDD n+2. Например, базовая станция может запрашивать контрольные сигналы по требованию от терминала u (который в данный момент принимает пакетную передачу с перемежением 1) и один или более терминалов, которые могут принимать передачу блоков в кадре TDD n+2. Число терминалов для выбора и какие терминалы необходимо выбрать, может зависеть от различных факторов, например правдоподобие текущей пакетной передачи для терминала u, которая завершена, величина ресурсов обратной линии связи, доступных для передачи контрольного сигнала по требованию, и так далее. Базовая станция отсылает запросы контрольного сигнала во все выбранные терминалы в кадре TDD n+1. Каждый выбранный терминал передает контрольный сигнал по требованию по обратной линии связи в кадре TDD n+1.
Базовая станция принимает NAK от терминала u в кадре TDD n+1. Базовая станция также принимает и обрабатывает контрольный сигнал по требованию от терминала u в кадре TDD n+1 (предполагая, что терминал u был выбран для передачи контрольного сигнала по требованию), извлекает оценку канала RL для терминала u и передает второй кодированный блок для пакета A в терминал u с перемежением 1 в кадре TDD n+2. Терминал u принимает второй кодированный блок, правильно декодирует пакет A и отсылает ACK в кадре TDD n+3.
Базовая станция не приняла ACK от терминала u в течение временного интервала FL в кадре TDD n+3 и выбирает один или более терминалов, которые могут принимать передачу блоков с перемежением 1 в кадре TDD n+4. Базовая станция отсылает запросы контрольного сигнала во все выбранные терминалы в кадре TDD n+3. Базовая станция принимает ACK от терминала u в кадре TDD n+3 и завершает пакетную передачу для терминала u. Базовая станция затем планирует терминал u или другой терминал для новой пакетной передачи с перемежением 1, начиная в кадре TDD n+4. Если планируемый терминал был выбран для передачи контрольного сигнала в кадре TDD n+3, тогда базовая станция может извлекать оценку канала FL для этого терминала на основе контрольного сигнала по требованию, принятого от терминала в кадре TDD n+3, и может затем использовать оценку канала FL для передачи данных FL в кадре TDD n+4. Если планируемый терминал не является одним из терминалов, выбираемых для передачи контрольного сигнала по требованию в кадре TDD n+3, тогда базовая станция не использует усовершенствованные методики передачи для первой передачи блоков в терминал. Базовая станция может использовать усовершенствованные методики передачи для последовательных передач блоков в этот терминал.
Как показано на фиг.9, с помощью ориентировочных запросов контрольного сигнала не вызывается никакой дополнительной задержки (и таким образом, никакой дополнительной задержки повторной передачи) для поддержки передачи контрольного сигнала по требованию. Базовая станция может выбирать более чем один терминал для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи при затратах дополнительных ресурсов.
В другом варианте осуществления передачи контрольного сигнала по требованию терминал, который планируется для передачи данных по прямой линии связи, передает контрольный сигнал по требованию по обратной линии связи для всего интервала, в котором планируется терминал. Для этого варианта осуществления базовая станция не имеет оценку канала FL для терминала в начале планируемого интервала и передает данные без информации об ответе канала FL в первой передаче в терминал. Планируемый терминал явно запрашивается для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи. Базовая станция может извлекать оценку канала FL для терминала на основе контрольного сигнала по требованию и может использовать усовершенствованные методики передачи для каждой последующей передачи в терминал. Этот вариант осуществления имеет несколько преимуществ, включающих (1) эффективное использование ресурсов обратной линии связи, (2) никакой дополнительной задержки для поддержания передачи контрольного сигнала по требованию и малая задержка повторной передачи, и (3) минимальную или никакую сигнализацию, необходимую для отправки запросов контрольного сигнала.
Фиг.10 показывает вариант осуществления базовой станции 110 и двух терминалов 120x и 120y в системе 100 TDD. Базовая станция 110 оснащается многочисленными (Т) антеннами с 1028а по 1028t, терминал 120x оснащается единственной антенной 1052x, и терминал 120y оснащается многочисленными (R) антеннами с 1052а по 1052t.
По прямой линии связи в базовой станции 110 процессор 1020 данных/контрольного сигнала принимает данные трафика от источника 1012 данных для всех планируемых терминалов и сигнализацию (например, запросы контрольного сигнала) от контроллера 1030. Процессор 1020 данных/контрольного сигнала декодирует, перемежает и сопоставляет символы трафика данных и сигнализации для формирования символов данных и дополнительно формирует контрольные символы для прямой линии связи. Как используется в данном документе, символ данных является символов модуляции для трафика/пакета данных, контрольный символ является символом для контрольного сигнала (которые являются данным, которые известны априори и передатчиком и приемником), символ модуляции является сложным значением для точки в группировке сигналов для схемы модуляции (например, M-PSK или M-QAM), и символ является любым сложным значением. Пространственный процессор 1022 TX выполняет пространственную обработку над символами данных для усовершенствованных методик передачи, мультиплексирует в контрольные символы и предусматривает передачу символов в блоки с 1026а по 1026t передатчика (TMTR). Каждый блок 1026а передатчика обрабатывает свои символы передачи (например, для OFDM) и формирует модулированный сигнал FL. Модулированные сигналы FL от блоков с 1026а по 1026t передатчика передаются от антенн с 1028а по 1028t, соответственно.
В каждом терминале 120 одна или многочисленные антенны 1052 принимают передаваемые модулированные сигналы FL и каждая антенна предоставляет принятый сигнал в соответствующий блок 1054 приемника (RCVR). Каждый блок 1054 приемника выполняет обработку, дополнительную к обработке, выполняемой блоками 1026 передатчика, и предоставляет принятые символы. Для терминала 120y с многочисленными антеннами принимающий (RX) пространственный процессор 1060y выполняет пространственную обработку по принятым символам для получения обнаруженных символов, которые являются оценками переданных символов данных. Для каждого терминала процессор 1070 данных RX проводит обратное сопоставление символов, обратное перемежение, и декодирует принятые или обнаруженные символы, и предоставляет декодированные данные в приемник 1072 данных. Процессор 1070 данных RX также предоставляет обнаруженную сигнализацию (например, запрос контрольного сигнала) в контроллер 1080.
По обратной линии связи данные трафика от источника 1088 данных и сигнализация (например, ACK/NAK), которые необходимо послать каждым терминалом 120, обрабатываются с помощью процессора 1090 данных/контрольного сигнала, дополнительно обрабатываются с помощью пространственного процессора 1092 TX, если присутствуют многочисленные антенны, обусловленные блоком(и) 1054 передачи и передаваемые от антенны (н) 1052. В базовой станции 110 передаваемые модулируемые сигналы RL от терминалов 120 принимаются антеннами 1028, обусловленные блоками 1026 приемника, и обрабатываются пространственным процессором 1040 RX и процессором 1042 данных RX способом, дополнительным к обработке, выполняемой в терминалах. Процессор 1042 данных RX предоставляет декодированные данные в приемник 1044 данных и обнаруженную сигнализацию в контроллер 1030.
Контроллеры 1030, 1080х и 1080y управляют функционированием различных обрабатывающих блоков в базовой станции 110 и терминалах 120x и соответственно 120y. Блоки 1032, 1082x и 1082y сохраняют данные и программные коды, используемые контроллерами 1030, 1080x и соответственно 1080y. Планировщик 1034 планирует терминалы для передачи данных по прямой и обратной линиям связи.
Для передачи контрольного сигнала по требованию контроллер 130 может выбирать терминалы для передачи контрольного сигнала по обратной линии связи. В каждом выбранном терминале процессор 1090 данных/контрольного сигнала формирует контрольный сигнал по требованию, который может быть обработан с помощью пространственного процессора 1092 TX, если он существует, обусловленный блоком(и) 1054 передачи и передаваемый от антенны (н) 1052. В базовой станции 110 передачи контрольного сигнала по требованию от всех выбранных терминалов принимаются антеннами 1028, обрабатываемые с помощью блоков 1026 приемника и предоставляемых в блок 1036 оценки канала. Блок 1036 оценки канала оценивает ответ канала RL для каждого выбранного терминала, определяет оценку канала FL для каждого выбранного терминала на основе ее оценки канала RL и предоставляет оценки канала FL для всех выбранных терминалов в контроллер 1030. Планировщик 1034 может использовать оценки канала FL для усовершенствованных методик планирования (например, частотно-чувствительное планирование) для планирования терминалов для передачи данных FL. Контроллер 1030 и/или пространственный процессор 1022 TX может использовать оценки канала FL для усовершенствованных методик передачи (например, формирование луча или внутреннее управление) для передачи данных в планируемые терминалы.
На фиг.10 канал MISO создается между базовой станцией 110 и терминалом 120х с единственной антенной. Этот MISO может характеризоваться вектором-строкой h x(k) ответа канала 1хТ для каждого поддиапазона k, который может быть выражен как
h
x(k=[h
x,1(k) h
x,2(k)… h
x,T(k)], для 
, уравнение (1)
где h x,j(k) для j=1,…,T является сложным показателем канала между антенной j в базовой станции 110 и единственной антенной в терминале 120x для поддиапазона k. Ответ канала является также функцией времени, которая не показана для простоты.
Базовая станция 110 может выполнять пространственную обработку для формирования луча для терминала 120х как следует
уравнение (2)
где sx(k) является символом данных, который необходимо отослать по поддиапазону k в терминал 120x, Xx(k) является вектором с T символами передачи, которые необходимо отослать от T антенн в базовую станцию, и “H” обозначает сопряженную транспонированную матрицу. Формирование луча управляет передачей данных FL к терминалу 120x и улучшает производительность. Уравнение (2) отображает, что оценка канала FL необходима для формирования луча в терминал 120х.
Терминал 120х получает принятые символы для передачи данных FL, которые могут быть выражены как
уравнение (3)
где 
является результирующим коэффициентом усиления, наблюдаемым с помощью символа данных sx(k), rx(k) является принятым символом для поддиапазона k в терминале 120х и wx(k) является шумом в терминале 120х. Терминалу 120х не нужно быть осведомленным о формировании луча, выполняемом базовой станцией 110, и может обрабатывать принятые символы, как если бы передача данных FL была бы послана от одной антенны.
На фиг.10 канал MIMO создается между базовой станцией 110 и терминалом 120y со многими антеннами. Это MIMO может быть охарактеризовано с помощью матрицы H y(k) ответа канала RxT для каждого поддиапазона k, который может быть выражен как
, для , уравнение (4)
где hy,i,j(k) для i=1,…,R и j=1,…,T является комплексным коэффициентом усиления канала между антенной j в базовой станции 110 и антенной i в в терминале 120y для поддиапазона k. Матрица H y(k) ответа канала может быть приведена к диагональному виду через сингулярное разложение (SVD) как следует
уравнение (5)
где U k(k) является унитарной матрицей левых собственных векторов, V k(k) является унитарной матрицей правых собственных векторов и ∑ k(k) является диагональной матрицей сингулярных точек для поддиапазона k. Диагональные элементы ∑ k(k) являются сингулярными точками, которые представляют собой коэффициенты усиления канала для S характеристических векторов H y(k), где S≤min{T,R}. Характеристические векторы могут рассматриваться как ортогональные пространственные каналы. Базовая станция 110 может использовать правые характеристические векторы (или столбцы) в V k(k) для передачи данных через характеристические векторы H y(k).
Базовая станция 110 может передавать данные по лучшему характеристическому вектору H y(k) с помощью выполнения пространственной обработки собственным вектором для этого наилучшего характеристического вектора, то есть аналогично формированию луча, показанного в уравнении (2). Базовая станция 110 может также передавать данные через многочисленные характеристические векторы H y(k) с помощью выполнения пространственной обработки для внутреннего управления как следует
уравнение (6)
где s y(k) является вектором с символами данных до S, которые необходимо отослать одновременно по поддиапазону k в терминал 120y и x y(k) является вектором с T символами передачи, которые необходимо отослать от T антенн в базовой станции 110 в терминал 120y. Уравнение (5) и (6) указывают, что оценка канала FL необходима для внутреннего управления в терминал 120y.
Терминал 120y получает принятые символы для передачи данных FL, которые могут быть выражены как
уравнение (7)
где r y(k) является вектором с R принятыми символами для поддиапазона k и w y(k) является вектором помех в терминале 120y.
Терминал 120y выполняет пространственную обработку приемника (или пространственную согласованную фильтрацию) для восстановления переданных символов данных как следует
уравнение (8)
где M
y(k) является пространственной матрицей фильтра для поддиапазона k и 
является шумом после обнаружения. Терминал 120y может извлекать пространственную матрицу фильтра M
y(k), используя любое из следующих:
уравнение (9)
уравнение (10)
уравнение (11)
где H y,eff(k)=H y(k)· V y(k);
D y(k)=[diag[M'y3(k)· H y,eff(k)]]-1 ;
Уравнение (9) приведено для согласованной методики фильтрования, уравнение (10) приведено для методики обращения в нуль незначащих коэффициентов, и уравнение (11) приведено для методики минимального среднего квадрата ошибки (MMSE).
Терминал 120x с единственной антенной передает контрольный сигнал по требованию по обратной линии связи, когда запрашивается базовой станцией 110. Базовая станция 110 может извлекать оценки hx,j(k) для j=1, …, T на основе контрольного сигнала по требованию от терминала 120x.
Терминал 120y с многочисленными антеннами также передает контрольный сигнал по требованию по обратной линии связи, когда запрашивается базовой станцией 110. Терминал 120y может передавать контрольный сигнал по требованию различными способами, чтобы разрешить базовой станции 110 извлекать оценки hy,i,j(k) для i=1, …, T. В варианте осуществления терминал 120y закрывает контрольный сигнал от каждой антенны с помощью различного ортогонального кода, используя CDM. R различных ортогональных кодов используются для R антенн в терминале 120y. В другом варианте осуществления терминал 120y передает контрольный сигнал для каждой антенны по разному подмножеству поддиапазонов, используя FDM. R различных подмножеств поддиапазонов используется для R антенн. В еще одном варианте осуществления терминал 120y передает контрольный сигнал для каждой антенны по разному временному интервалу, используя TDM. Терминал 120y может также передавать R контрольных сигналов от R антенн, используя комбинацию CDM, FDM и TDM. В любом случае базовая станция 110 может восстанавливать контрольный сигнал от каждой антенны терминала на основе ортогонального кода, подмножества поддиапазона и/или временного интервала, используемого для этой антенны.
Терминал 120y может иметь только один канал передачи и может передавать от одной антенны, но принимать от многочисленных антенн. В этом случае терминал 120y может передавать контрольный сигнал по требованию только от одной антенны. Базовая станция 110 может извлекать одну строку матрицы H y(k) откликов, соответствующую антенне, используемой терминалом 120y для передачи контрольного сигнала по требованию. Базовая станция 110 может затем выполнять псевдо-внутреннее формирование луча для повышения производительности. Для выполнения псевдо-внутреннего формирования луча базовая станция 110 заполняет оставшиеся строки H y(k) с помощью (1) случайных значений, (2) случайных значений, выбираемых из условия, что столбцы H y(k) являются ортогональными друг к другу, (3) строк матрицы Фурье или(4) элементов другой матрицы. Базовая станция 110 может использовать H y(k) для формирования луча, как показано в уравнении (2), или внутреннего управления, как показано в уравнении (6). Базовая станция 110 может также выполнять разложение на множители по H y(k) для получения унитарной матрицы Q y(k) и верхней треугольной матрицы R y(k). Базовая станция может затем передавать данные, используя Q y(k).
Вышеизложенное описание предполагает, что прямая и обратная линии связи являются взаимообратными. Частотные характеристики каналов передачи и приема в базовой станции могут быть отличными от частотных характеристик каналов передачи и приема в терминалах. В частности, частотные характеристики каналов передачи и приема, используемых для передачи FL, могут быть отличны от частотных характеристик каналов передачи и приема, используемых для передачи RL. В этом случае калибровка может выполняться, чтобы принимать во внимание отличия в частотных характеристиках так, чтобы общая характеристика канала, определяемая передачей FL, являлась взаимообратной общей частотной характеристики, определяемой передачей RL.
Как отмечено выше, методики передачи контрольного сигнала по требованию могут использоваться для различных систем связи. Эти методики могут преимущественно использоваться для системы OFDMA, системы со скачкообразной перестройкой частоты OFDMA (FH-OFDMA) и других систем с узкополосными передачами по обратной линии связи. В подобной системе регулярный узкополосный контрольный сигнал может отсылаться вместе с передачей данных RL, например, используя TDM. Базовая станция может использовать узкополосный контрольный сигнал для когерентной демодуляции передачи данных RL и для отслеживания времени/частоты обратной линии связи. Требование от многих или всех терминалов постоянно или часто передавать регулярные широкополосные контрольные сигналы по обратной лини связи для поддержания передачи данных FL приводит к очень неэффективному использованию ресурсов RL. Вместо этого широкополосные и/или узкополосные контрольные сигналы по требованию могут быть посланы, если и когда необходимо по обратной линии связи облегчать оценку канала FL и передачу данных.
Методики передачи контрольного сигнала по требованию, описанные в данном документе, могут быть реализованы различными способами. Например, эти методики могут быть реализованы в аппаратном обеспечении, программном обеспечении или их комбинации. Блоки обработки, используемые для выполнения или поддержки передачи контрольного сигнала по требованию в базовой станции, могут быть реализованы в пределах одной или более специализированных интегральных схем (ASIC), цифровых сигнальных процессорах (DSP), устройств обработки цифровых сигналов (DSPD), программируемых логических устройств (PLD), программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, других электронных блоках, спроектированных для выполнения функций, описанных в данном документе или в их сочетании. Блоки обработки, используемые для выполнения или поддержки передачи контрольного сигнала по требованию в терминале, могут быть также реализованы в пределах одной или более ASIC, DSP и так далее.
Предыдущее описание раскрытых вариантов осуществления изобретения предусматривается, чтобы позволить любому специалисту в данной области техники выполнить или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления совершенно очевидны специалистам в данной области техники, и родовые принципы, раскрытые в данном описании, могут применяться к другим вариантам осуществления изобретения без отклонения от сущности или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не подразумевается ограниченным вариантами осуществления, показанными в данном описании, но следует согласовывать самый широкий объем, соответствующий принципам и элементам новизны, раскрытым в данном описании.
1. Базовая станция в системе связи, содержащая:
контроллер, выполненный с возможностью инициировать передачу на, по меньшей мере, один терминал запроса выполнения по меньшей мере одним терминалом передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи, при этом указанный, по меньшей мере, один терминал является кандидатом для передачи данных по прямой линии связи;
блок оценки канала, выполненный с возможностью обработки передачи контрольного сигнала по требованию от каждого из, по меньшей мере, одного терминала и для извлечения оценки канала для каждого терминала на основе передачи контрольного сигнала по требованию от терминала; и
процессор, выполненный с возможностью обработки данных для передачи по прямой линии связи в каждый один или более терминалов, планируемых для передачи данных, используя оценку канала для терминала.
2. Базовая станция по п.1, в которой контроллер выполнен с возможностью назначать каждому, по меньшей мере, одному терминалу с распределением времени-частоты для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи.
3. Базовая станция по п.1, в которой каждый, по меньшей мере, один терминал назначается частотному сегменту для передачи сигнализации и контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи и в котором блок оценки канала выполнен с возможностью обрабатывать передачу контрольного сигнала по требованию по, по меньшей мере, одному дополнительному частотному сегменту от каждого, по меньшей мере, одного терминала.
4. Базовая станция по п.1, в которой блок оценки канала выполнен с возможностью обрабатывать широкополосную передачу контрольного сигнала от каждого из, по меньшей мере, одного терминала и для извлечения оценки широкополосного канала для каждого терминала на основе широкополосной передачи контрольного сигнала по требованию от терминала.
5. Базовая станция по п.1, в которой блок оценки канала выполнен с возможностью обрабатывать узкополосную передачу контрольного сигнала по требованию от каждого из, по меньшей мере, одного терминала и для извлечения оценки узкополосного канала для каждого терминала на основе узкополосной передачи контрольного сигнала по требованию от терминала.
6. Базовая станция по п.1, в которой контроллер выполнен с возможностью запрашивать каждый, по меньшей мере, один терминал для передачи широкополосного контрольного сигнала по требованию или узкополосного контрольного сигнала по требованию.
7. Базовая станция по п.1, в которой блок оценки канала выполнен с возможностью принимать передачу контрольного сигнала по требованию от каждого терминала, планируемого для передачи данных, предшествующей каждой передачи данных в терминал.
8. Базовая станция по п.1, в которой контроллер выполнен с возможностью выбирать каждый терминал, планируемый для передачи данных по прямой линии связи, для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи.
9. Базовая станция по п.1, в которой контроллер выполнен с возможностью принимать обратную связь для предшествующих передач данных по прямой линии связи и выбирает, по меньшей мере, один терминал для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи на основе принятой обратной связи.
10. Базовая станция по п.1, содержащая также планировщик, выполненный с возможностью планирования одного или более терминалов для передачи данных по прямой линии связи на основе оценки канала, извлекаемой для, по меньшей мере, одного терминала, выбираемого для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи.
11. Базовая станция по п.10, в которой блок оценки канала выполнен с возможностью извлекать оценку широкополосного канала для каждого, по меньшей мере, одного терминала и в котором планировщик выполнен с возможностью планировать один или более терминалов для передачи данных по частотным поддиапазонам, определяемых с помощью оценки широкополосного канала для, по меньшей мере, одного терминала.
12. Базовая станция по п.1, содержащая также
планировщик, выполненный с возможностью планирования передачи данных по прямой линии связи из условия, чтобы передача контрольного сигнала по требованию принималась от каждого терминала, планируемого для передачи данных, между последовательных передач данных в терминал.
13. Базовая станция по п.1, в которой процессор выполнен с возможностью выполнять формирование луча для терминала, планируемого для передачи данных, используя оценку канала для терминала.
14. Базовая станция по п.1, в которой процессор выполнен с возможностью выполнять внутреннее управление для терминала, планируемого для передачи данных, используя оценку канала для терминала.
15. Базовая станция по п.1, в которой процессор выполнен с возможностью выполнять псевдособственное формирование луча для терминала, планируемого для передачи данных, используя оценку канала для терминала.
16. Способ передачи данных в системе связи, содержащий этапы, на которых:
посылают на, по меньшей мере, один терминал запрос для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи, при этом указанный, по меньшей мере, один терминал является кандидатом для передачи данных по прямой линии связи;
обрабатывают передачу контрольного сигнала по требованию от каждого, по меньшей мере, одного терминала;
извлекают оценку канала для каждого, по меньшей мере, одного терминала на основе передачи контрольного сигнала по требованию от терминала; и
передают данные по прямой линии связи в каждый терминал, планируемый для передачи данных, используя оценку канала для терминала.
17. Способ по п.16, в котором выбирают, по меньшей мере, один терминал для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи, содержит этапы, на которых:
принимают обратную связь для предшествующих передач данных по прямой линии связи, и
выбирают, по меньшей мере, один терминал для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи на основе принятой обратной связи.
18. Способ по п.16, содержащий также этап, на котором планируют терминалы для передачи данных по прямой линии связи на основе оценки канала, извлекаемой для, по меньшей мере, одного терминала.
19. Способ по п.16, содержащий также этап, на котором выполняют пространственную обработку для передачи данных в каждый планируемый терминал на основе оценки канала для планируемого терминала.
20. Базовая станция в системе связи, содержащая:
средство для направления на, по меньшей мере, один терминал запроса для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи, при этом, указанный, по меньшей мере, один терминал является кандидатом для передачи данных по прямой линии связи;
средство для обработки передачи контрольного сигнала по требованию от каждого, по меньшей мере, одного терминала;
средство для извлечения оценки канала для каждого, по меньшей мере, одного терминала на основе передачи контрольного сигнала по требованию от терминала; и
средство для передачи данных по прямой линии связи в каждый терминал, планируемый для передачи данных, используя оценку канала для терминала.
21. Базовая станция по п.20, в которой средство для выбора, по меньшей мере, одного терминала для передачи по требованию контрольного сигнала по обратной линии связи, содержит:
средство для приема обратной связи для предшествующих передач данных по прямой линии связи, и
средство для выбора, по меньшей мере, одного терминала для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи на основе принятой обратной связи.
22. Базовая станция по п.20, содержащая также
средство для планирования терминалов для передачи данных по прямой линии связи на основе оценки канала, извлекаемой для, по меньшей мере, одного терминала.
23. Базовая станция по п.20, содержащая также
средство для выполнения пространственной обработки для передачи данных в каждый планируемый терминал на основе оценки канала для планируемого терминала.
24. Терминал связи, который содержит:
контроллер, выполненный с возможностью приема запроса для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи и для определения распределения времени-частоты для передачи контрольного сигнала по требованию; и
процессор, выполненный с возможностью формирования контрольного сигнала для передачи по требованию по обратной линии связи с распределением времени-частоты, при этом передача контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи используется для планирования терминала для передачи данных по прямой линии связи, для пространственной обработки передачи данных в терминал или и для планирования, и для пространственной обработки.
25. Терминал по п.24, в котором процессор выполнен с возможностью обрабатывать сигнализацию для передачи по частотному сегменту, назначаемого терминалу, в котором контроллер должен принимать запрос для передачи контрольного сигнала по требованию по, по меньшей мере, одному дополнительному частотному сегменту, не назначенного терминалу и в котором процессор также выполнен с возможностью формировать контрольный сигнал для передачи по требованию по, по меньшей мере, одному частотному сегменту.
26. Терминал по п.24, в котором процессор выполнен с возможностью формировать широкополосный контрольный сигнал для передачи по требованию по обратной линии связи и в котором передача данных по обратной линии связи является узкополосной.
27. Терминал по п.24, в котором процессор выполнен с возможностью формировать узкополосный контрольный сигнал для передачи по требованию по обратной линии связи и по частотным поддиапазонам, используемым для передачи данных в терминал по прямой линии связи.
28. Терминал по п.24, в котором процессор выполнен с возможностью формировать контрольный сигнал по требованию, используя мультиплексирование с временным разделением каналов (TDM), мультиплексирование с частотным разделением каналов (FDM), мультиплексирование с кодовым разделением каналов (СОМ) или их сочетание.
29. Терминал по п.24, в котором процессор выполнен с возможностью формировать контрольный сигнал по требованию для передачи от многочисленных антенн, используя мультиплексирование с временным разделением каналов (TDM), мультиплексирование с частотным разделением каналов (FDM), мультиплексирование с кодовым разделением каналов (СОМ) или их сочетание.
30. Терминал по п.24, в котором контроллер выполнен с возможностью определять, правильно ли декодируется пакет, передаваемый в терминал, и неявно принимать запрос для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи, если пакет декодирован неправильно.
31. Способ передачи данных в системе связи, содержащий этапы, на которых:
принимают в терминале запрос для передачи контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи;
определяют распределение частоты-времени для передачи контрольного сигнала по требованию; и
передают контрольный сигнал по требованию по обратной линии связи с распределением времени-частоты, при этом передача контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи используется для планирования терминала для передачи данных по прямой линии связи, для пространственной обработки передачи данных в терминал или и для планирования, и для пространственной обработки.
32. Способ по п.31, содержащий также этап, на котором:
передают сигнализацию по частотному сегменту, назначаемому
терминалу, и при этом запрос для передачи контрольного сигнала по требованию находится, по меньшей мере, в одном дополнительном частотном сегменте, назначенном терминалу.
33. Способ по п.31, в котором передача контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи содержит этап, на котором
передают широкополосный контрольный сигнал по требованию по обратной линии связи.
34. Способ по п.31, в котором передача контрольного сигнала по требованию по обратной линии связи содержит этап, на котором
передают узкополосный контрольный сигнал по требованию по обратной линии связи по частотным поддиапазонам, используемым для передачи данных в терминал по прямой линии связи.
