RU2472296C2

RU2472296C2 - System of wireless communication with configured length of cyclic prefix

Info

Publication number: RU2472296C2
Application number: RU2009120942A
Authority: RU
Inventors: Авниш АГРАВАЛ; Дурга П. МАЛЛАДИ; Анастасиос СТАМОУЛИС; Ашок Мантравади; Рамасвами Мурали
Original assignee: Квэлкомм Инкорпорейтед
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2013-01-10

Abstract

FIELD: information technologies.

SUBSTANCE: at first expected areas of coverage are determined for multiple transfers, which shall be transferred in several time intervals. The length of the cyclic prefix for these transfers is selected on the basis of the expected zones of coverage. The length of the cyclic prefix for each transfer may be selected from a set of permitted lengths of the cyclic prefix on the basis of the expected zone of coverage of this transfer, displacement of a pilot signal used for transfer, etc. For instance, the least length of the cyclic prefix may be selected for each local transfer, and the highest length of the prefix may be selected for each transfer of wide coverage. The selected length of the cyclic prefix may be transferred to terminals. Transfers are processed (for instance, modulation is performed with orthogonal frequency division of signals, i.e. OFDM-modulation) on the basis of the selected length of the cyclic prefix. The length of the cyclic prefix may be selected periodically, for instance, in each superframe.

EFFECT: reduction of negative effect of delays spread.

40 cl, 17 dwg, 1 tbl

Description

Испрашивание приоритета согласно 35 U.S.C. §119Priority claim according to 35 U.S.C. §119

Настоящая Заявка на патент заявляет приоритет Предварительной заявки № 60/577083, озаглавленной "FLO-TDD Physical Layer", зарегистрированной 4 июня 2004 года и переуступленной правопреемнику настоящей заявки и включенной в нее посредством ссылки.This Patent Application claims the priority of Provisional Application No. 60/577083, entitled “FLO-TDD Physical Layer”, registered on June 4, 2004 and assigned to the assignee of this application and incorporated herein by reference.

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к системам связи и, более конкретно, к способам передачи данных в системе беспроводной связи.The present invention relates to communication systems and, more specifically, to methods for transmitting data in a wireless communication system.

Уровень техникиState of the art

Системы беспроводной связи широко используются для предоставления различных услуг связи, например, речевой передачи пакетных данных, широковещательной передачи мультимедийных данных, текстовых сообщений и т.п. Эти системы могут использовать мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), которое является методом модуляции с множеством несущих, который позволяет обеспечивать хорошую производительность во многих беспроводных средах. OFDM разбивает общую ширину полосы системы на множество (S) ортогональных частотных поддиапазонов. Эти поддиапазоны также называются тонами, поднесущими, элементами разрешения и частотными каналами. В OFDM каждый поддиапазон связан с соответствующей несущей, которая может быть модулирована данными. До S символов модуляции можно передавать по S поддиапазонам в каждом периоде символов OFDM. До передачи символы модуляции преобразуются во временную область с помощью S-точечного обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ) для генерирования преобразованного символа, который содержит S выборок временной области.Wireless communication systems are widely used to provide various communication services, for example, voice transmission of packet data, broadcast multimedia data, text messages, etc. These systems can use Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), which is a multi-carrier modulation technique that provides good performance in many wireless environments. OFDM partitions the overall system bandwidth into multiple (S) orthogonal frequency subbands. These subbands are also called tones, subcarriers, resolution elements, and frequency channels. In OFDM, each subband is associated with a respective carrier that can be modulated with data. Up to S modulation symbols may be transmitted on S subbands in each OFDM symbol period. Prior to transmission, the modulation symbols are converted to the time domain using an S-point inverse fast Fourier transform (IFFT) to generate a transformed symbol that contains S samples of the time domain.

Ключевым атрибутом OFDM является возможность противодействовать разбросу задержек, являющемуся превалирующим феноменом в наземной системе связи. Разброс задержек беспроводного канала - это временной интервал или продолжительность импульсной характеристики беспроводного канала. Этот разброс задержек также является разностью между первым и последним экземпляром сигнала (или многолучевым распространением) в приемном устройстве для сигнала, передаваемого посредством беспроводного канала передающим устройством. Эти экземпляры сигнала могут проходить через прямой луч/луч прямой видимости и непрямые/переотраженные лучи, сформированные препятствиями в окружающей среде. Принимаемый сигнал в приемном устройстве является суперпозицией всех приходящих экземпляров сигнала.A key attribute of OFDM is its ability to counteract delay spread, which is the prevailing phenomenon in the terrestrial communications system. The delay spread of a wireless channel is the time interval or duration of the impulse response of a wireless channel. This delay spread is also the difference between the first and last instance of the signal (or multipath) in the receiver for the signal transmitted through the wireless channel by the transmitter. These signal instances can pass through a direct beam / line of sight and indirect / reflected beams generated by environmental obstructions. The received signal at the receiver is a superposition of all incoming signal instances.

Разброс задержек вызывает межсимвольные помехи (ISI), которые являются феноменом, при котором каждый символ в принимаемом сигнале действует как искажение для одного или более последующих символов в принимаемом сигнале. Это искажение ISI снижает производительность, влияя на способность приемного устройства корректно обнаруживать принимаемые символы. Разбросу задержек можно успешно противодействовать с помощью OFDM за счет повторения каждого преобразованного символа для формирования символа OFDM. Повторяемая часть называется циклическим префиксом или защитным интервалом. Длина циклического префикса равна числу выборок, которые повторяются для каждого преобразованного символа.The delay spread causes intersymbol interference (ISI), which is a phenomenon in which each character in the received signal acts as a distortion for one or more subsequent characters in the received signal. This ISI distortion reduces performance by affecting the receiver's ability to correctly detect received characters. Delay spread can be successfully countered by OFDM by repeating each transformed symbol to form an OFDM symbol. The repeated part is called a cyclic prefix or guard interval. The length of the cyclic prefix is equal to the number of samples that are repeated for each transformed character.

Длина циклического префикса определяет величину разброса задержек, которому можно противодействовать с помощью OFDM. Большая длина циклического префикса позволяет противодействовать большему разбросу задержек. Длина циклического префикса обычно устанавливается на основе максимального ожидаемого разброса задержек для данного процента (к примеру, 95%) приемных устройств в системе. Поскольку циклический префикс представляет дополнительные непроизводительные издержки для каждого символа OFDM, желательно иметь по возможности более короткую длину циклического префикса для снижения непроизводительных издержек.The cyclic prefix length determines the amount of delay spread that can be counteracted with OFDM. A large cyclic prefix length allows you to counteract a greater spread of delays. The cyclic prefix length is usually set based on the maximum expected delay spread for a given percentage (for example, 95%) of the receivers in the system. Since the cyclic prefix represents additional overhead for each OFDM symbol, it is desirable to have the shortest cyclic prefix as short as possible in order to reduce overhead.

Следовательно, в данной области техники существует потребность в способах снижения отрицательного влияния разброса задержек при уменьшении непроизводительных издержек.Therefore, in the art there is a need for methods to reduce the negative impact of delay spread while reducing overhead.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Заявлены способы передачи данных, позволяющие снизить отрицательное воздействие разброса задержек. Эти способы могут использоваться для различных типов передачи (к примеру, передача для конкретного пользователя, групповая и широковещательная передача) и для различных услуг (к примеру, услуга улучшенной широковещательной и групповой передачи (E-MBMS)).Declared methods of data transmission to reduce the negative impact of the spread of delays. These methods can be used for various types of transmission (for example, transmission for a specific user, multicast and broadcast transmission) and for various services (for example, enhanced broadcast and multicast service (E-MBMS)).

Согласно варианту осуществления изобретения описано устройство, которое включает в себя контроллер и модулятор. Контроллер определяет предполагаемые зоны покрытия для множества передач, которые должны осуществляться в нескольких временных интервалах, и выбирает длину циклического префикса для этих передач на основе предполагаемых зон покрытия. Модулятор обрабатывает (к примеру, выполняет OFDM-модуляцию) передачи на основе выбранной длины циклического префикса.According to an embodiment of the invention, an apparatus is described that includes a controller and a modulator. The controller determines the estimated coverage areas for the multiple transmissions to be carried out at several time intervals, and selects the cyclic prefix length for these transmissions based on the estimated coverage areas. The modulator processes (for example, performs OFDM modulation) the transmission based on the selected cyclic prefix length.

Согласно другому варианту осуществления предусмотрен способ, в котором определяются зоны покрытия для множества передач, осуществляемых во множестве временных интервалов. Длины циклического префикса для этих передач выбираются на основе предполагаемых зон покрытия. Передачи обрабатываются на основе выбранных длин циклического префикса.According to another embodiment, a method is provided in which coverage areas for a plurality of transmissions in a plurality of time slots are determined. The cyclic prefix lengths for these transmissions are selected based on estimated coverage areas. Transmissions are processed based on the selected cyclic prefix lengths.

Согласно еще одному варианту осуществления описывается устройство, которое включает в себя средство определения предполагаемых зон покрытия для множества передач, которые должны осуществляться во множестве временных интервалов, средство выбора длин циклического префикса для этих передач на основе предполагаемых зон покрытия и средство обработки передачи на основе выбранных длин циклического префикса.According to yet another embodiment, an apparatus is described that includes means for determining estimated coverage areas for a plurality of transmissions to be performed in a plurality of time intervals, means for selecting cyclic prefix lengths for these transmissions based on estimated coverage areas, and transmission processing means based on selected lengths cyclic prefix.

Согласно еще одному варианту осуществления предусмотрен способ, в котором длина циклического префикса выбирается из множества длин циклического префикса для передачи данных на основе максимального предполагаемого разброса задержек для передачи данных. Передача данных обрабатывается на основе выбранной длины циклического префикса.According to yet another embodiment, a method is provided in which a cyclic prefix length is selected from a plurality of cyclic prefix lengths for data transmission based on a maximum estimated delay spread for data transmission. Data transfer is processed based on the selected cyclic prefix length.

Согласно другому варианту осуществления изобретения описано устройство, которое включает в себя контроллер и демодулятор. Контроллер принимает сигнализацию для, по меньшей мере, одной длины циклического префикса для, по меньшей мере, одной передачи, отправленной, по меньшей мере, в одном временном интервале. По меньшей мере, одна длина циклического префикса выбирается на основе предполагаемой зоны покрытия для, по меньшей мере, одной передачи. Демодулятор принимает и обрабатывает (к примеру, выполняет OFDM-демодуляцию), по меньшей мере, одну передачу на основе, по меньшей мере, одной длины циклического префикса.According to another embodiment of the invention, an apparatus is described that includes a controller and a demodulator. The controller receives signaling for at least one cyclic prefix length for at least one transmission sent in at least one time slot. At least one cyclic prefix length is selected based on the intended coverage area for at least one transmission. A demodulator receives and processes (for example, performs OFDM demodulation) at least one transmission based on at least one cyclic prefix length.

Согласно еще одному варианту осуществления предусмотрен способ, в котором передаваемые сигналы принимаются, по меньшей мере, для одной длины циклического префикса, выбираемой для, по меньшей мере, одной передачи, осуществляемой, по меньшей мере, в одном временном интервале. По меньшей мере, одна передача обрабатывается на основе, по меньшей мере, одной длины циклического префикса.According to yet another embodiment, a method is provided in which transmitted signals are received for at least one cyclic prefix length selected for at least one transmission in at least one time slot. At least one transmission is processed based on at least one cyclic prefix length.

Согласно еще одному варианту осуществления описывается устройство, которое включает в себя средство приема передаваемых сигналов, по меньшей мере, для одной длины циклического префикса, выбираемой для, по меньшей мере, одной передачи, осуществляемой, по меньшей мере, в одном временном интервале, и средство обработки, по меньшей мере, одной передачи на основе, по меньшей мере, одной длины циклического префикса.According to yet another embodiment, an apparatus is described that includes means for receiving transmitted signals for at least one cyclic prefix length selected for at least one transmission in at least one time interval, and means processing at least one transmission based on at least one cyclic prefix length.

Далее подробно описаны различные аспекты и варианты осуществления изобретения.Various aspects and embodiments of the invention are described in detail below.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 иллюстрирует систему с базовыми станциями, имеющими различные размеры зон покрытия.FIG. 1 illustrates a system with base stations having various sizes of coverage areas.

Фиг. 2 иллюстрирует систему с локальной и глобальной передачей.FIG. 2 illustrates a system with local and global transmission.

Фиг. 3 иллюстрирует OFDM-модулятор.FIG. 3 illustrates an OFDM modulator.

Фиг. 4A, 4B и 4C иллюстрируют пилот-сигнал с 1-кратным, 2-кратным и 3-кратным смещением, соответственно.FIG. 4A, 4B, and 4C illustrate a pilot signal with 1x, 2x, and 3x bias, respectively.

Фиг. 5 иллюстрирует импульсную характеристику канала с избыточным разбросом задержек.FIG. 5 illustrates a channel impulse response with an excess delay spread.

Фиг. 6A-6E иллюстрирует отношение сигнал/шум (SNR) для 95% покрытия при различных значениях мощности эффективного изотропного излучателя (EIRP), радиуса сотовой ячейки, длины циклического префикса и пилот-сигналов со смещением.FIG. 6A-6E illustrate signal to noise ratio (SNR) for 95% coverage at various effective isotropic emitter power (EIRP) values, cell radius, cyclic prefix length, and offset pilot signals.

Фиг. 7 иллюстрирует 3-уровневую структуру суперкадра для передачи данных, пилот-сигналов и служебных сигналов.FIG. 7 illustrates a 3-tier superframe structure for transmitting data, pilots, and overheads.

Фиг. 8 иллюстрирует структуру кадра для системы TDD с W-CDMA и OFDM.FIG. 8 illustrates a frame structure for a TDD system with W-CDMA and OFDM.

Фиг. 9 и 10 иллюстрирует два процесса для передачи данных таким образом, чтобы смягчить отрицательное воздействие разброса задержек.FIG. 9 and 10 illustrate two processes for transmitting data in such a way as to mitigate the negative effects of delay spread.

Фиг. 11 иллюстрирует блок-схему базовой станции и терминала.FIG. 11 illustrates a block diagram of a base station and a terminal.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Слово "примерный" используется в данном документе в смысле "служащий в качестве примера, отдельного случая или иллюстрации". Любой вариант осуществления, описанный в данном документе как "примерный", необязательно должен быть истолкован как предпочтительный или выгодный по сравнению с другими вариантами осуществления.The word “exemplary” is used herein to mean “serving as an example, individual case, or illustration.” Any embodiment described herein as “exemplary” need not be construed as being preferred or advantageous over other embodiments.

Описанные в данном документе способы передачи могут быть использованы для различных систем связи, которые используют различные методы радиосвязи, такие как OFDM, FDMA с перемежением (IFDMA) (который также называется распределенным FDMA), локализованный FDMA (LFDMA) (который также называется узкополосным FDMA или классическим FDMA), W-CDMA, cdma2000 и другие методы модуляции. OFDM, IFDMA и LFDMA - это методы радиосвязи с множеством несущих, которые эффективно разделяют общую ширину полосы системы на множество (S) ортогональных частотных поддиапазонов. OFDM передает символы модуляции в частотной области по всем или поднабору из S поддиапазонов. IFDMA передает символы модуляции во временной области по поддиапазонам, которые равномерно распределены по S поддиапазонам. LFDMA передает символы модуляции во временной области и, в типовом случае, по соседним поддиапазонам. Применение OFDM для одноадресной, групповой и широковещательной передачи также может рассматриваться в качестве различных методов радиосвязи. Приведенный выше перечень методов радиосвязи не является полным, и способы передачи также могут быть использованы для других методов радиосвязи, не упомянутых выше. Для простоты способы передачи описываются ниже для OFDM.The transmission methods described herein can be used for various communication systems that use various radio communication methods such as OFDM, interleaved FDMA (IFDMA) (also called distributed FDMA), localized FDMA (LFDMA) (also called narrowband FDMA or classic FDMA), W-CDMA, cdma2000 and other modulation methods. OFDM, IFDMA, and LFDMA are multi-carrier radio techniques that effectively divide the overall system bandwidth into multiple (S) orthogonal frequency subbands. OFDM transmits modulation symbols in the frequency domain over all or a subset of S subbands. IFDMA transmits modulation symbols in the time domain over subbands that are uniformly distributed across S subbands. LFDMA transmits modulation symbols in the time domain and, typically, on adjacent subbands. The use of OFDM for unicast, multicast, and broadcast can also be considered as various radio communication methods. The above list of radio communication methods is not complete, and transmission methods can also be used for other radio communication methods not mentioned above. For simplicity, transmission methods are described below for OFDM.

Фиг. 1 иллюстрирует систему 100 беспроводной станции с несколькими базовыми станциями 110 и несколькими терминалами 120. Для простоты на фиг. 1 показано только четыре базовых станции 110a-110d. Базовая станция - это, в общем, стационарная станция, которая обменивается данными с терминалами, и она также может быть определена как точка доступа, узел B, базовая приемо-передающая подсистема (BTS) или каким-либо другим термином. Каждая базовая станция 110 предоставляет покрытие связи для конкретной географической зоны 102. Термин "сотовая ячейка" может означать базовую станцию и/или ее зону покрытия в зависимости от контекста, в котором используется этот термин. Для простоты зона покрытия каждой базовой станции представлена идеальной окружностью на фиг. 1. В фактически развернутой системе зона покрытия каждой базовой станции в типовом случае имеет форму, которая отличается от идеальной окружности и зависит от различных факторов, таких как территория, преграды и т.п. Зоны покрытия базовых станций могут иметь один или различные размеры. В примере, показанном на фиг. 1, базовая станция 110a имеет наибольшую зону покрытия 102a, базовая станция 110b имеет следующую по величине зону покрытия 102b, базовая станция 110c имеет следующую по величине зону покрытия 102c, а базовая станция 110d имеет наименьшую зону покрытия 102d из четырех базовых станций, показанных на фиг. 1.FIG. 1 illustrates a wireless station system 100 with multiple base stations 110 and multiple terminals 120. For simplicity, FIG. 1 shows only four base stations 110a-110d. A base station is, in general, a fixed station that communicates with terminals, and it can also be defined as an access point, node B, a base transceiver subsystem (BTS), or some other terminology. Each base station 110 provides communication coverage for a particular geographic area 102. The term “cell” may mean a base station and / or its coverage area depending on the context in which the term is used. For simplicity, the coverage area of each base station is represented by an ideal circle in FIG. 1. In an actually deployed system, the coverage area of each base station typically has a shape that differs from the ideal circle and depends on various factors such as territory, obstacles, etc. Coverage areas of base stations can have one or different sizes. In the example shown in FIG. 1, the base station 110a has the largest coverage area 102a, the base station 110b has the next largest coverage area 102b, the base station 110c has the next largest coverage area 102c, and the base station 110d has the smallest coverage area 102d of the four base stations shown in FIG. . one.

Терминал может быть стационарным или мобильным и также может называться мобильной станцией, беспроводным устройством, абонентским оборудованием, абонентским терминалом, абонентским устройством или каким-либо другим термином. Терминал может осуществлять связь с одной или множеством базовых станций по нисходящей и/или восходящей линии связи или не осуществлять связи в любой данный момент. Нисходящая линия связи (или линия прямой связи) относится к линии связи от базовых станций к терминалам, а восходящая линия связи (или линия обратной связи) относится к линии связи от терминалов к базовым станциям. Терминалы могут быть распределены по зонам покрытия базовых станций. Каждый терминал обнаруживает различный беспроводной канал, который зависит от размещения этого терминала относительно базовых станций в системе.A terminal may be fixed or mobile and may also be called a mobile station, a wireless device, a subscriber equipment, a subscriber terminal, a subscriber device, or some other terminology. A terminal may communicate with one or a plurality of base stations in a downlink and / or uplink, or may not communicate at any given time. A downlink (or forward link) refers to a communication line from base stations to terminals, and an uplink (or feedback line) refers to a communication line from terminals to base stations. Terminals can be distributed over the coverage areas of base stations. Each terminal detects a different wireless channel, which depends on the location of this terminal relative to the base stations in the system.

Базовые станции могут осуществлять широковещательную передачу различного содержимого (к примеру, аудио, видео, телетекста, данных, аудио-/видеоклипов и т.п.) в различных типах передач. Передача широкого охвата - это широковещательная передача посредством всех или большинства базовых станций в системе. Различные передачи широкого охвата могут транслироваться различными группами базовых станций в системе. Локальная передача - это широковещательная передача посредством поднабора базовых станций для данной передачи широкого охвата. Различные локальные передачи могут транслироваться различными поднаборами базовых станций для передачи широкого охвата. Локальные передачи и передачи широкого охвата можно рассматривать как передачи с различными уровнями покрытия. Зона покрытия для каждой передачи определяется всеми базовыми станциями, транслирующими эту передачу.Base stations can broadcast various contents (for example, audio, video, teletext, data, audio / video clips, etc.) in various types of transmissions. Broadcast transmission is a broadcast transmission through all or most of the base stations in a system. Different broadcasts of wide coverage can be broadcast by different groups of base stations in the system. A local transmission is a broadcast transmission through a subset of base stations for a given wide coverage transmission. Different local transmissions can be broadcast by different subsets of base stations for transmission of wide coverage. Broadcast and local broadcasts can be thought of as transmissions with different levels of coverage. The coverage area for each transmission is determined by all base stations broadcasting this transmission.

Фиг. 2 иллюстрирует систему 200 беспроводной связи с локальной передачей и передачей широкого охвата. Система 200 включает в себя зону 210 широкого охвата, которая включает в себя локальную зону 220. Зона широкого охвата и локальная зона - это просто различные зоны покрытия в системе. В общем, система может включать любое число зон широкого охвата и любое число локальных зон. Передача широкого охвата для данной зоны широкого охвата транслируется всеми базовыми станциями в этой зоне широкого охвата. Локальная передача для данной локальной зоны транслируется всеми базовыми станциями в этой локальной зоне.FIG. 2 illustrates a wireless communication system 200 with local transmission and wide coverage transmission. System 200 includes a wide coverage area 210, which includes a local area 220. The wide coverage area and the local area are simply different coverage areas in the system. In general, a system may include any number of wide areas and any number of local areas. Broadcast transmission for a given wide coverage zone is broadcast by all base stations in this wide coverage area. A local transmission for a given local zone is broadcast by all base stations in this local zone.

В примере, показанном на фиг. 2, локальная зона 220 имеет три базовые станции. Терминал 120x в локальной зоне 220 может принимать одинаковые локальные передачи от всех трех базовых станций в этой локальной зоне, как показано на фиг. 2. Принимаемый сигнал в терминале 120x является суперпозицией всех экземпляров сигнала, принимаемых от этих трех базовых станций посредством прямых лучей (как показано на фиг. 2) и непрямых лучей (не показано на фиг. 2). Беспроводной канал терминала 120x для локальных передач состоит из всех прямых и непрямых лучей для всех трех базовых станций в локальной зоне 220.In the example shown in FIG. 2, local area 220 has three base stations. Terminal 120x in local area 220 may receive the same local transmissions from all three base stations in this local area, as shown in FIG. 2. The received signal at terminal 120x is a superposition of all signal instances received from these three base stations through direct beams (as shown in FIG. 2) and indirect beams (not shown in FIG. 2). The wireless channel of terminal 120x for local transmissions consists of all direct and indirect beams for all three base stations in local area 220.

Зона 210 широкого охвата имеет намного больше базовых станций, чем локальная зона 220. В примере, показанном на фиг. 2, терминал 120y в зоне 210 широкого охвата принимает одинаковые передачи широкого охвата от 19 базовых станций в двухуровневой решетчатой зоне 212, которая показана затенением в пределах пунктирного контура. Эти 19 базовых станций включают в себя центральную базовую станцию, шесть базовых станций в первом уровне или кольце вокруг центральной базовой станции и 12 базовых станций во втором уровне вокруг центральной базовой станции. Принимаемый сигнал в терминале 120y является суперпозицией всех экземпляров сигналов, принимаемых посредством прямых и непрямых лучей от всех этих 19 базовых станций. Беспроводной канал терминала 120y для передач широкого охвата состоит из всех прямых и непрямых лучей для 19 базовых станций в зоне 212.The wide coverage area 210 has many more base stations than the local area 220. In the example shown in FIG. 2, the terminal 120y in the wide coverage area 210 receives the same wide transmission from 19 base stations in the two-level grating area 212, which is indicated by shading within the dashed outline. These 19 base stations include a central base station, six base stations in a first level or ring around a central base station, and 12 base stations in a second level around a central base station. The received signal at terminal 120y is a superposition of all instances of signals received by direct and indirect beams from all of these 19 base stations. The wireless channel of terminal 120y for wide coverage transmissions consists of all direct and indirect beams for 19 base stations in zone 212.

Фиг. 1 и 2 иллюстрируют две примерные системы, в которых различные терминалы могут обнаруживать различные беспроводные каналы благодаря различным местоположениям в системе, различным размерам зон покрытия базовых станций и различным типам передачи. Эти различные типы передачи могут включать в себя одноадресные передачи, отправляемые конкретным терминалам, групповые передачи, отправляемые группам терминалов, и широковещательные передачи, отправляемые всем терминалам в зоне покрытия широковещательной передачи. Терминалы будут наблюдать различные разбросы задержек.FIG. 1 and 2 illustrate two exemplary systems in which different terminals can detect different wireless channels due to different locations in the system, different sizes of coverage areas of base stations, and different types of transmission. These various types of transmissions may include unicast transmissions sent to specific terminals, multicast transmissions sent to groups of terminals, and broadcast transmissions sent to all terminals in a broadcast coverage area. Terminals will observe various delay spreads.

Максимальный ожидаемый разброс задержек для данной передачи, в общем, пропорционален размеру зоны покрытия для этой передачи. Максимальный ожидаемый разброс задержек для широковещательной передачи - это верхний предельный разброс задержек данной процентной доли терминалов, принимающих эту передачу. Например, 95% всех терминалов, принимающих широковещательную передачу, могут иметь разбросы задержек, меньшие или равные максимальному предполагаемому разбросу задержек. Максимальный ожидаемый разброс задержек, в общем случае, меньше для локальной передачи и больше для передачи широкого охвата, как показано на фиг. 2.The maximum expected delay spread for a given transmission is generally proportional to the size of the coverage area for that transmission. The maximum expected delay spread for broadcast transmission is the upper limit delay spread for a given percentage of terminals receiving this transmission. For example, 95% of all terminals receiving broadcast may have delay spreads that are less than or equal to the maximum estimated delay spread. The maximum expected delay spread is generally less for local transmission and more for wide coverage transmission, as shown in FIG. 2.

Максимальный ожидаемый разброс задержек для конкретной для пользователя передачи - это верхний предельный разброс задержек, обнаруживаемый терминалом, принимающим эту передачу для данной процентной доли реализаций. Например, терминал, принимающий передачу, может обнаруживать разброс задержек, меньший или равный максимальному предполагаемому разбросу задержек, в течение 95% времени. В передаче для конкретного пользователя максимальный ожидаемый разброс задержек в типовом случае (но необязательно) меньше для базовой станции с малой зоной покрытия и больше для базовой станции с большой зоной покрытия.The maximum expected delay spread for a user-specific transmission is the upper limit delay spread detected by the terminal receiving this transmission for a given percentage of implementations. For example, a terminal receiving a transmission may detect a delay spread less than or equal to the maximum estimated delay spread over 95% of the time. In a transmission for a particular user, the maximum expected delay spread is typically (but not necessarily) less for a base station with a small coverage area and more for a base station with a large coverage area.

Конфигурируемая длина циклического префикса может быть использована для противодействия различным максимальным предполагаемым разбросам задержек для различных типов передачи (к примеру, локальных передач и передач широкого охвата) и для различных размеров зон покрытия базовых станций. Короткая длина циклического префикса может быть использована для передачи с меньшим максимальным предполагаемым разбросом задержек для уменьшения непроизводительных издержек, связанных с передачей циклического префикса. Эта передача может быть локальной передачей или конкретной для пользователя передачей в меньшей зоне покрытия. В отличие от этого, большая длина циклического префикса может быть использована для передачи с большим максимальным предполагаемым разбросом задержек, чтобы обеспечить возможность терминалу эффективно преодолевать межсимвольные помехи. Эта передача может быть передачей широкого охвата или передачей для конкретного пользователя в большей зоне покрытия.A configurable cyclic prefix length can be used to counteract the various maximum estimated delay spreads for different types of transmissions (for example, local and wide coverage transmissions) and for different sizes of base station coverage areas. A shorter cyclic prefix length can be used for transmission with a lower maximum estimated delay spread to reduce the overhead associated with cyclic prefix transmission. This transmission may be a local transmission or a user-specific transmission in a smaller coverage area. In contrast, a large cyclic prefix length can be used for transmission with a large maximum estimated delay spread to enable the terminal to efficiently overcome intersymbol interference. This transmission may be a wide coverage transmission or a transmission for a particular user in a larger coverage area.

Фиг. 3 иллюстрирует блок-схему OFDM-модулятора 300 для передающего устройства в OFDM-системе. Данные для передачи обычно сначала кодируются на основе схемы кодирования для генерации кодовых битов. Затем кодовые биты преобразуются в символы модуляции на основе схемы модуляции (к примеру, M-PSK или M-QAM). Каждый символ модуляции - это комплексное значение в сигнальной совокупности для схемы модуляции.FIG. 3 illustrates a block diagram of an OFDM modulator 300 for a transmitter in an OFDM system. Data for transmission is usually first encoded based on a coding scheme for generating code bits. The code bits are then converted to modulation symbols based on a modulation scheme (e.g., M-PSK or M-QAM). Each modulation symbol is a complex value in a signal constellation for a modulation scheme.

В каждом периоде символа OFDM один символ модуляции может передаваться в каждом поддиапазоне, используемом для передачи, а нулевой символ (который имеет значение сигнала нуль) передается в каждом неиспользуемом поддиапазоне. Символы модуляции и нулевые символы упоминаются как символы передачи. Блок ОБПФ 310 принимает S символов передачи для общего числа S поддиапазонов в каждом периоде символа OFDM, преобразует S символов передачи во временную область с помощью S-точечного ОБПФ и обеспечивает преобразованный символ, который содержит S выборок временной области. Каждая выборка является комплексным значением, которое должно передаваться в одном периоде выборки. Преобразователь 312 из параллельной формы в последовательную (P/S) преобразует в последовательную форму S выборок для каждого преобразованного символа. Затем генератор 314 циклических префиксов повторяет часть (или C выборок) каждого преобразованного символа для формирования OFDM-символа, который содержит S+C выборок. Циклический префикс используется для противодействия межсимвольным помехам, обусловленным разбросом задержек. Период символа OFDM (который также называется просто периодом символа) - это продолжительность одного символа OFDM, и он равен S+C периодам выборок.In each OFDM symbol period, one modulation symbol may be transmitted in each subband used for transmission, and a null symbol (which has a signal value of zero) shall be transmitted in each unused subband. Modulation symbols and null symbols are referred to as transmission symbols. OBPF 310 receives S transmission symbols for the total number of S subbands in each OFDM symbol period, converts S transmission symbols to a time domain using an S-point IFFT, and provides a transformed symbol that contains S time-domain samples. Each sample is a complex value that must be transmitted in one sampling period. A parallel-to-serial (P / S) converter 312 serializes S samples for each transformed symbol. Then, the cyclic prefix generator 314 repeats a portion (or C samples) of each transformed symbol to form an OFDM symbol that contains S + C samples. A cyclic prefix is used to counteract intersymbol interference due to delay spread. An OFDM symbol period (also called simply a symbol period) is the duration of one OFDM symbol and is equal to S + C sample periods.

Базовая станция может передавать пилот-сигнал с помощью мультиплексирования с частотным разделением каналов (FDM), мультиплексирования с временным разделением каналов (TDM), мультиплексирования с кодовым разделением каналов (CDM) и/или какой-либо другой схемы модуляции. Например, базовая станция периодически может передавать пилот-сигнал TDM, который может быть использован для синхронизации по времени, оценки по частоте и т.д. Также базовая станция может передавать пилот-сигнал FDM, который может использоваться для оценки канала. Пилот-сигнал FDM - это пилот-сигнал, передаваемый в P поддиапазонах, которые распределены по общему числу S поддиапазонов, где S>P>1.A base station may transmit a pilot using frequency division multiplexing (FDM), time division multiplexing (TDM), code division multiplexing (CDM) and / or some other modulation scheme. For example, a base station may periodically transmit a TDM pilot, which can be used for time synchronization, frequency estimation, etc. Also, the base station can transmit an FDM pilot, which can be used to estimate the channel. An FDM pilot is a pilot transmitted in P subbands that are distributed over the total number S of subbands, where S> P> 1.

Фиг. 4A иллюстрирует примерную схему 410 передачи пилот-сигналов FDM с 1-кратным смещением. Для схемы 410 с 1-кратным смещением пилот-сигнал FDM передается в одном наборе из P поддиапазонов. P поддиапазонов в наборе однородно распределены по общему числу S поддиапазонов, так что последовательные поддиапазоны в наборе отделены промежутком в D=S/P поддиапазонов. Таким образом, набор содержит поддиапазоны s₁, D+s₁, 2D+s₁ и т.д., где начальный индекс поддиапазона s₁ может быть любым целым значением между 1 и D. Пилот-сигнал FDM передается по одному набору из P поддиапазонов в каждом периоде символа OFDM, в котором передается пилот-сигнал FDM.FIG. 4A illustrates an example 1-offset bias FDM pilot transmission scheme 410. For a 1x offset scheme 410, the FDM pilot is transmitted in one set of P subbands. P subbands in the set are uniformly distributed over the total number S of subbands, so that consecutive subbands in the set are separated by a gap of D = S / P subbands. Thus, the set contains subbands s ₁ , D + s ₁ , 2D + s ₁ , etc., where the initial index of subband s ₁ can be any integer value between 1 and D. The FDM pilot signal is transmitted one set from P subbands in each OFDM symbol period in which the FDM pilot is transmitted.

Фиг. 4B иллюстрирует примерную схему 420 передачи пилот-сигналов FDM с 2-кратным смещением. Для схемы 420 с 2-кратным смещением пилот-сигнал FDM передается по двум наборам из P поддиапазонов. P поддиапазонов в каждом наборе однородно распределены по общему числу S поддиапазонов. P поддиапазонов в первом наборе также смещены от P поддиапазонов во втором наборе на D/2 поддиапазонов. Первый набор содержит поддиапазоны s₂, D+s₂, 2D+s₂ и т.д., а второй поддиапазон содержит поддиапазоны s'₂, D+s'₂, 2D+s'₂ и т.п. Начальный индекс поддиапазона s₂может быть любым целым значением между 1 и D/2, а индекс s'₂может быть s'₂=s₂+D/2. Пилот-сигнал FDM может передаваться по двум наборам поддиапазонов в чередующихся периодах символов, к примеру, по первому набору поддиапазонов в нечетных периодах символов и по второму набору поддиапазонов в четных периодах символов.FIG. 4B illustrates an exemplary 2x offset FDM pilot transmission scheme 420. For the 420-fold bias scheme 420, the FDM pilot is transmitted over two sets of P subbands. P subbands in each set are uniformly distributed over the total number S of subbands. The P subbands in the first set are also offset from the P subbands in the second set by D / 2 subbands. The first set contains subbands s ₂ , D + s ₂ , 2D + s ₂ , etc., and the second subband contains subbands s' ₂ , D + s' ₂ , 2D + s' ₂ , etc. The starting index of the subband s ₂ can be any integer value between 1 and D / 2, and the index s ' ₂ can be s' ₂ = s ₂ + D / 2. An FDM pilot may be transmitted over two sets of subbands in alternating symbol periods, for example, over a first set of subbands in odd symbol periods and a second set of subbands in even symbol periods.

Фиг. 4C иллюстрирует примерную схему 430 передачи пилот-сигналов FDM с 3-кратным смещением. Для схемы 430 с 3-кратным смещением пилот-сигнал FDM передается по трем наборам из P поддиапазонов. P поддиапазонов в каждом наборе однородно распределены по общему числу S поддиапазонов. P поддиапазонов в каждом наборе также смещены от P поддиапазонов в каждом из двух других наборов примерно на D/3 поддиапазонов. Первый набор содержит поддиапазоны s₃, D+s₃, 2D+s₃ и т.д., второй набор содержит поддиапазоны s'₃, D+s'₃, 2D+s'₃ и т.д., а третий набор содержит поддиапазоны s"₃, D+s"₃, 2D+s"₃ и т.д. Начальный индекс поддиапазона s₃может быть любым целым значением между 1 и [D/3], индекс s'₃может быть s'₃=s₃+[D/3], а индекс s"₃ может быть s"₃=s₃+2*[D/3], где [x] обозначает оператор взятия наибольшего целого числа, обеспечивающий целое значение, которое равно или больше x. Пилот-сигнал FDM может циклически проходить через три набора поддиапазонов, к примеру, передаваться по первому набору поддиапазонов в периоде символа n, затем по второму набору поддиапазонов в периоде символа n+1, затем по третьему набору поддиапазонов в периоде символа n+2, а затем снова по первому набору поддиапазонов в периоде символа n+3 и т.д.FIG. 4C illustrates an example 330 offset FDM pilot transmission scheme 430. For the 330 offset scheme 430, the FDM pilot is transmitted over three sets of P subbands. P subbands in each set are uniformly distributed over the total number S of subbands. The P subbands in each set are also offset from the P subbands in each of the other two sets by approximately D / 3 subbands. The first set contains subbands s ₃ , D + s ₃ , 2D + s ₃ , etc., the second set contains subbands s' ₃ , D + s' ₃ , 2D + s' ₃ , etc., and the third set contains subbands s " ₃ , D + s" ₃ , 2D + s " ₃ , etc. The starting index of the subband s ₃ can be any integer between 1 and [D / 3], the index s ' ₃ can be s' ₃ = s ₃ + [D / 3], and the index s " ₃ may be s" ₃ = s ₃ + 2 * [D / 3], where [x] denotes the operator of taking the largest integer, providing an integer value that is equal to or greater than x. The FDM pilot may cycle through three sets of subbands, for example, be transmitted over the first set over subbands in the symbol period n, then in the second set of subbands in the period of the symbol n + 1, then in the third set of subbands in the period of the symbol n + 2, and then again in the first set of subbands in the period of the symbol n + 3, etc.

Фиг. 4A-4C иллюстрируют три примерных пилот-сигнала со смещением. Пилот-сигнал со смещением, передаваемый в нескольких наборах поддиапазонов (к примеру, как показано на фиг. 4B или 4C), дает терминалу возможность (1) дискретизировать полосу пропускания системы на большее число поддиапазонов в частотной области и (2) получать оценку канала более высокого качества. В общем, пилот-сигнал FDM может передаваться по любому числу наборов поддиапазонов, и каждый набор может содержать любое число поддиапазонов. Пилот-сигнал FDM также может передаваться с различными конфигурациями смещения, которые указывают, какой диапазон следует использовать для пилот-сигнала FDM в каждом периоде символа. Например, пилот-сигнал FDM может передаваться в четырех наборах поддиапазонов для 4-кратного смещения в D наборах поддиапазонов для полного смещения и т.д.FIG. 4A-4C illustrate three exemplary offset pilots. An offset pilot transmitted in several sets of subbands (for example, as shown in FIG. 4B or 4C) allows the terminal to (1) discretize the system bandwidth into a larger number of subbands in the frequency domain and (2) obtain a channel estimate of more High Quality. In general, an FDM pilot may be transmitted on any number of sets of subbands, and each set may contain any number of subbands. The FDM pilot may also be transmitted with various offset configurations, which indicate which range should be used for the FDM pilot in each symbol period. For example, an FDM pilot may be transmitted in four sets of subbands for 4x offset in D sets of subbands for full offset, etc.

Фиг. 5 иллюстрирует импульсную характеристику 500 беспроводного канала с избыточным разбросом задержек, который является разбросом задержек, большим длины циклического префикса. Импульсная характеристика канала состоит из Q канальных отводов с индексами 1-Q, где Q>C, когда имеется избыточный разброс задержек. Первые C канальных отводов определяются как магистральный канал, а оставшиеся Q-C канальных отводов - как избыточный канал. Принимаемый OFDM-символ в терминале образован суперпозицией передаваемого OFDM-символа, умноженного на каждый из Q канальных отводов. Циклический префикс длины C позволяет захватывать всю энергию канальных отводов от 1 до C. Этот циклический префикс не захватывает энергию канальных отводов от C+1 до Q.FIG. 5 illustrates the impulse response of a wireless channel 500 with an excess delay spread, which is a delay spread greater than the cyclic prefix length. The channel impulse response consists of Q channel taps with indices 1-Q, where Q> C, when there is an excess delay spread. The first C channel taps are defined as a trunk channel, and the remaining Q-C channel taps are defined as an excess channel. The received OFDM symbol in the terminal is formed by a superposition of the transmitted OFDM symbol multiplied by each of the Q channel taps. The cyclic prefix of length C allows you to capture all the energy of the channel taps from 1 to C. This cyclic prefix does not capture the energy of the channel taps from C + 1 to Q.

Избыточный разброс задержек вызывает межсимвольные помехи. Каждый OFDM-символ вызывает помехи для последующего OFDM-символа вследствие избыточных канальных отводов от C+1 до Q. Каждый OFDM-символ также принимает помехи от предыдущего OFDM-символа вследствие избыточных канальных отводов. Межсимвольные помехи могут быть уменьшены за счет увеличения длины циклического префикса, к примеру, до C=Q.Excessive delay spread causes intersymbol interference. Each OFDM symbol causes interference to a subsequent OFDM symbol due to redundant channel taps from C + 1 to Q. Each OFDM symbol also receives interference from a previous OFDM symbol due to redundant channel taps. Intersymbol interference can be reduced by increasing the length of the cyclic prefix, for example, to C = Q.

Избыточный разброс задержек также ухудшает производительность оценки канала. Если пилот-сигнал FDM передан в P поддиапазонах, то оценка импульсной характеристики канала с P канальных отводов может быть получена на основе этого пилот-сигнала FDM. В типовом случае P выбирается равным C.Excessive delay spread also degrades channel estimation performance. If the FDM pilot is transmitted in P subbands, then an estimate of the channel impulse response from the P channel taps can be obtained based on this FDM pilot. In a typical case, P is chosen equal to C.

В этом случае избыточные канальные отводы от C+1 до Q не могут оцениваться вследствие недостаточного числа степеней свободы. Кроме того, импульсная характеристика беспроводного канала дискретизируется с пониженной частотой в частотной области посредством P поддиапазонов пилот-сигналов. Эта дискретизация с пониженной частотой приводит к помехе наложения спектров избыточного канала во временной области, так что отвод C+1 избыточного канала проявляется на отводе 1 магистрального канала, отвод C+2 избыточного канала проявляется на отводе 2 магистрального канала и т.д. Каждый отвод избыточного канала с помехой наложения спектров вызывает ошибку оценки соответствующего отвода магистрального канала. Ухудшение качества оценки канала вследствие избыточного разброса задержек может быть снижено посредством передачи пилот-сигнала FDM по большему числу поддиапазонов с использованием смещения. Длина оценки канальной импульсной характеристики (R) зависит от общего числа поддиапазонов, используемых для пилот-сигнала FDM, к примеру, R=P для 1-кратного смещения R=2P для 2-кратного смещения и R=3P для 3-кратного смещения. Пилот-сигнал со смещением обеспечивает возможность дискретизации Найквиста беспроводного канала даже при наличии избыточного разброса задержек и, следовательно, позволяет избежать оценки канала с помехой наложения спектров. В общем, большее смещение позволяет приемному устройству получать оценку канальной импульсной характеристики большей длины, которая позволяет уменьшить степень ухудшения оценки канала.In this case, excess channel taps from C + 1 to Q cannot be estimated due to an insufficient number of degrees of freedom. In addition, the impulse response of the wireless channel is sampled at a reduced frequency in the frequency domain by P pilot subbands. This sampling with a reduced frequency leads to interference with the superposition of the spectra of the excess channel in the time domain, so that the tap C + 1 of the excess channel appears on the tap 1 of the main channel, tap C + 2 of the excess channel appears on the tap 2 of the main channel, etc. Each tap of the excess channel with the interference of the aliasing of the spectra causes an error in the estimation of the corresponding tap of the main channel. The degradation in channel estimation quality due to excessive delay spread can be reduced by transmitting the FDM pilot over a larger number of subbands using offset. The channel impulse response (R) estimation length depends on the total number of subbands used for the FDM pilot, for example, R = P for a 1x bias, R = 2P for a 2x bias, and R = 3P for a 3x bias. The offset pilot allows Nyquist sampling of the wireless channel even when there is excessive delay spread and, therefore, avoids channel estimation with interference. In general, a larger bias allows the receiver to obtain an estimate of the channel impulse response of a longer length, which reduces the degree of degradation of the channel estimate.

Длина циклического префикса и смещение пилот-сигнала может выбираться на основе различных факторов, к примеру, параметров структуры системы (к примеру, полосы пропускания системы, общего числа поддиапазонов и т.д.), типов передачи, предполагаемых зон покрытия для передач и т.д. Длина циклического префикса и смещение пилот-сигнала также может выбираться на основе различных метрик эффективности. Одной такой метрикой является кумулятивная функция распределения (CDF) отношения "полезной" принимаемой энергии к тепловому шуму и помехам, которое также называется отношением "сигнал/помеха и шум" (SNR). Полезная принимаемая энергия является суммой (1) энергии канала, которая попадает в пределы циклического префикса (CP), и (2) энергии канала, которая может быть собрана с использованием пилот-сигнала со смещением. Помехи образованы энергией канала за пределами циклического префикса, которая не может быть собрана с использованием пилот-сигнала со смещением.The cyclic prefix length and pilot offset can be selected based on various factors, for example, system structure parameters (for example, system bandwidth, total number of subbands, etc.), transmission types, estimated coverage areas for transmissions, etc. d. The cyclic prefix length and pilot offset can also be selected based on various performance metrics. One such metric is the cumulative distribution function (CDF) of the ratio of “useful” received energy to thermal noise and interference, which is also called the signal-to-noise and noise (SNR) ratio. The useful received energy is the sum of (1) channel energy, which falls within the cyclic prefix (CP), and (2) channel energy, which can be collected using an offset pilot. The interference is caused by channel energy outside of the cyclic prefix, which cannot be collected using the offset pilot.

SNR для различных пилот-сигналов со смещением может быть выражено следующим образом:The SNR for various offset pilots can be expressed as follows:

, (1)

, (one)

,

где SNR_1x, SNR_2x и SNR_3x - это SNR для 1-, 2- и 3-кратного смещения, соответственно; SNR_ideal - это SNR наилучшего сценария, когда захватывается вся принимаемая энергия; а N₀ - это мощность шума, которая предположительно равняется N ₀ -2,16*10^-13 Вт.where SNR _1x , SNR _2x and SNR _3x are SNRs for 1-, 2- and 3-fold bias, respectively; SNR _ideal is the SNR of the best scenario when all the energy received is captured; and N ₀ is the noise power, which is assumed to be N ₀ - 2.16 * 10 ^-13 watts.

В наборе уравнений (1) Rx Power - это общая принимаемая мощность в терминале. Rx Power Inside CP - это сумма принимаемой мощности от центральной базовой станции плюс значения мощности от других базовых станций, для которых задержки на распространение до терминала меньше циклического префикса. Rx Power Outside CP - это сумма значений принимаемой мощности от всех базовых станций, для которых задержки на распространение до терминала больше циклического префикса. Rx Power Collected with 2x (или 3x) Staggering" - это сумма значений мощности от всех базовых станций, собранная с помощью пилот-сигнала с 2- или 3-кратным смещением. Эта собранная мощность основана на допущении, что если задержка на распространение от данной базовой станции до терминала меньше длины смещения (которая является произведением коэффициента смещения на длину циклического префикса), то вся принимаемая энергия для этой базовой станции может быть собрана. Например, принимаемая мощность, собранная при 2-кратном смещении, может быть выражена как:In equation set (1), Rx Power is the total received power in the terminal. Rx Power Inside CP is the sum of the received power from the central base station plus the power values from other base stations for which propagation delays to the terminal are less than a cyclic prefix. Rx Power Outside CP is the sum of the received power values from all base stations for which propagation delays to the terminal are greater than the cyclic prefix. Rx Power Collected with 2x (or 3x) Staggering "is the sum of the power values from all base stations collected using a pilot signal with a 2- or 3-fold bias. This collected power is based on the assumption that if there is a propagation delay from this the base station to the terminal is less than the offset length (which is the product of the offset coefficient by the length of the cyclic prefix), then all the received energy for this base station can be collected.For example, the received power collected at a 2-fold offset can be expressed as:

, уравнение (2)

equation (2)

где delay(i) - это задержка на распространение от базовой станции I, а CPL - это длина циклического префикса. Суммирование в уравнении (2) осуществляется для всех базовых станций с задержками на распространение меньшими или равными длине 2-кратного смещения, или в два раза превышающими длину циклического префикса.where delay (i) is the propagation delay from base station I , and CPL is the length of the cyclic prefix. The summation in equation (2) is carried out for all base stations with propagation delays less than or equal to the length of the 2-fold offset, or two times the length of the cyclic prefix.

В наборе уравнений (1) SNR_1x, SNR_2x, SNR_3x и SNR_ideal - это случайные переменные, которые зависят от местоположения терминала в системе. Эти случайные переменные можно оценить посредством математического моделирования для примерной системы с 19-сотовой 2-уровневой решетчатой структурой, к примеру, как показано затененной областью 212 в глобальной зоне 210 на фиг. 2. Табл. 1 перечисляет некоторые параметры, используемые для математического моделирования.In equation set (1), SNR _1x , SNR _2x , SNR _3x, and SNR _ideal are random variables that depend on the location of the terminal in the system. These random variables can be estimated by mathematical modeling for an exemplary system with a 19-cell 2-level lattice structure, for example, as shown by the shaded area 212 in the global area 210 in FIG. 2. Tab. 1 lists some parameters used for mathematical modeling.

Таблица 1Table 1 ПараметрParameter СимволSymbol ЗначениеValue Частота дискретизацииSampling frequency ff _ss 5,4 МГц5.4 MHz Период дискретизацииSampling period TT _ss Ts=1/fTs = 1 / f _ss 185,19 нс185.19 ns Общее число поддиапазоновTotal number of subbands SS 10241024 Число защитных поддиапа-зоновThe number of protective sub-ranges GG 136136 Число используемых поддиапазоновThe number of subbands used UU U=K-GU = K-G 888888 Число поддиапазонов пилот-сигналовNumber of pilot subbands PP 128128 Длина циклического префиксаCyclic prefix length cc 108 выборок108 samples Длительность циклического префиксаCyclic prefix duration TT _cpcp TT _cpcp =C·T= C · T _ss 20 мкс20 μs Длительность окнаWindow duration TT _ww TT _WW =W·T= W · T _SS 4,074 мкс4.074 μs Общая длительность символа OFDMTotal OFDM Symbol Duration TT _ofdmofdm TT _ofdmofdm =(S+C+W)·T= (S + C + W) _ss 213,71 мкс213.71 μs

Математическое моделирование выполнялось для значений мощности эффективного изотропного излучателя (EIRP) в 2 кВт и 10 кВт, что соответствует мощности передачи в 53 дБ мВт и 60 дБ мВт, соответственно, при усилении передающей антенны, равном 10 дБ. Моделирование также выполнялось для различных радиусов сотовой ячейки. Моделирование выполнялось для длин циклического префикса в 108, 154, 194 и 237 выборок, что соответствует 20 мкс, 29 мкс, 36 мкс и 44 мкс, соответственно, для примерной системы, показанной в табл. 1.Mathematical modeling was performed for the effective isotropic emitter (EIRP) power values of 2 kW and 10 kW, which corresponds to a transmission power of 53 dB mW and 60 dB mW, respectively, with a transmit antenna gain of 10 dB. Simulations were also performed for various cell radii. The simulation was performed for cyclic prefix lengths of 108, 154, 194 and 237 samples, which corresponds to 20 μs, 29 μs , 36 μs and 44 μs, respectively, for the approximate system shown in Table. one.

Для каждой различной комбинации EIRP, радиуса сотовой ячейки и длины циклического префикса моделирование выполнялось при большом числе реализаций в различных размещениях зоны покрытия центральной базовой станции в 2-уровневой структуре. Затенение отличается для каждой реализации и определяется на основе случайной переменной затенения. SNR_1x, SNR_2x, SNR_3x и SNR_ideal определяются для каждой реализации. Для простоты многолучевое распространение при моделировании не учитывается. Мощность, принимаемая в терминале от каждой базовой станции, представляет собой мощность, принимаемую посредством прямого луча. Она равна мощности, передаваемой от этой базовой станции, за вычетом потерь на трассе распространения дБ. Общая принимаемая мощность в терминале равна сумме принимаемых мощностей для всех базовых станций в 2-уровневой структуре. CDF получается для каждой из четырех случайных переменных SNR_1x, SNR_2x, SNR_3x и SNR_ideal на основе значений SNR, полученных для всех реализаций этой случайной переменной.For each different combination of EIRP, cell radius, and cyclic prefix length, modeling was performed with a large number of realizations in different locations of the coverage area of the central base station in a 2-level structure. The shader is different for each implementation and is determined based on a random shader variable. SNR _1x , SNR _2x , SNR _3x and SNR _{ideal are} defined for each implementation. For simplicity, multipath is not taken into account in the simulation. The power received at the terminal from each base station is the power received by the direct beam. It is equal to the power transmitted from this base station, minus losses on the dB propagation path. The total received power in the terminal is equal to the sum of the received powers for all base stations in a 2-level structure. A CDF is obtained for each of the four random variables SNR _1x , SNR _2x , SNR _3x and SNR _ideal based on SNR values obtained for all implementations of this random variable.

Метрика эффективности "SNR для покрытия в 95%" используется для количественной оценки эффективности каждой случайной переменной. Величина SNR для покрытия в 95%, равная γ для данной случайной переменной означает, что 95% реализаций этой случайной переменной достигают значения SNR равного γ или лучше. Например, параметр SNR для покрытия 95% для случайной переменной SNR_ideal может быть выражен как:The performance metric "95% SNR for coverage" is used to quantify the effectiveness of each random variable. A coverage SNR of 95% equal to γ for a given random variable means that 95% of implementations of this random variable achieve an SNR of γ or better. For example, the SNR parameter for coverage of 95% for a random variable SNR _ideal can be expressed as:

, (3)

где

- это SNR для покрытия 95% для случайной переменной SNR_ideal, а Pr (x) означает вероятность возникновения x.Where

is the SNR to cover 95% for the random variable SNR _ideal , and Pr (x) means the probability of occurrence of x .

Следующее соотношение можно установить для четырех случайных переменных:The following relation can be established for four random variables:

. (4)

. (four)

Разность в значениях SNR для покрытия 95% четырех случайных переменных указывает, (1) является ли данный циклический префикс достаточно длинным и (2) получены ли какие-либо улучшения за счет смещения пилот-сигнала.The difference in SNRs for coverage of 95% of the four random variables indicates (1) whether the given cyclic prefix is long enough and (2) whether any improvements were obtained due to the pilot offset.

Фиг. 6A-6E иллюстрируют результаты математического моделирования. Один чертеж предусмотрен для каждой отдельной комбинации EIRP и радиуса сотовой ячейки, которая моделировалась. Каждый чертеж включает в себя четыре столбчатые диаграммы для четырех различных длин циклического префикса. Каждая столбчатая диаграмма иллюстрирует SNR для покрытия 95% для каждой из трех случайных переменных SNR_1x, SNR_2X и SNR_3x для конкретной комбинации EIRP, радиуса сотовой ячейки и длины циклического префикса. В каждой столбчатой диаграмме SNR для покрытия 95% случайной переменной SNR_1x (т.е.

) - это значение SNR, соответствующее верху прямоугольника с перекрестной штриховкой, SNR для покрытия 95% случайной переменной SNR_2x (т.е.

) - это значение SNR, соответствующее верху зачерненного прямоугольника, а значение SNR для покрытия 95% случайной переменной SNR_3x (т.е.

) - это значение SNR, соответствующее верху прямоугольника с горизонтальной штриховкой. На каждом чертеже максимальное значение для вертикальной оси соответствует

, который является SNR для покрытия 95%, если циклический префикс имеет достаточную длину для захвата принимаемой энергии.FIG. 6A-6E illustrate the results of mathematical modeling. One drawing is provided for each individual combination of EIRP and cell radius that was simulated. Each drawing includes four bar charts for four different cyclic prefix lengths. Each bar graph illustrates an SNR for 95% coverage for each of the three random variables SNR _1x , SNR _2X, and SNR _3x for a particular combination of EIRP, cell radius, and cyclic prefix length. In each bar graph SNR to cover 95% of the random variable SNR _1x (i.e.

) is the SNR value corresponding to the top of the cross-hatched rectangle, SNR to cover 95% of the random variable SNR _2x (i.e.

) is the SNR value corresponding to the top of the blackened rectangle, and the SNR value for covering 95% of the _3x random variable SNR (i.e.

) is the SNR value corresponding to the top of the rectangle with horizontal hatching. In each drawing, the maximum value for the vertical axis corresponds to

which is the SNR for 95% coverage if the cyclic prefix is long enough to capture the received energy.

На каждой столбиковой диаграмме зачерненного прямоугольника нет, если

=

, и горизонтально заштрихованного прямоугольника нет, если

=

. Высота зачерненного прямоугольника указывает величину улучшения, достигаемого при 2-кратном смещении в сравнении с 1-кратным смещением. Высота горизонтально заштрихованного прямоугольника указывает величину улучшения, достигаемого при 3-кратном смещении в сравнении с 2-кратным смещением. Совместная высота зачерненного прямоугольника и горизонтально заштрихованного прямоугольника указывает величину улучшения, достигаемого при 3-кратном смещении в сравнении с 1-кратным смещением. Отсутствие зачерненного прямоугольника указывает отсутствие улучшения при 2-кратном смещении. Отсутствие горизонтально заштрихованного прямоугольника указывает отсутствие улучшения при 3-кратном смещении. Для данного смещения пилот-сигнала улучшение в SNR с большей длиной циклического префикса представлено посредством изменения высоты прямоугольников для этого смещения пилот-сигнала по четырем столбиковым диаграммам на данном чертеже. Например, улучшение SNR при больших длинах циклического префикса для 1-кратного смещения представлено изменениями высоты прямоугольников с перекрестной штриховкой по четырем столбиковым диаграммам.There is no blackened rectangle on each bar chart if

=

, and there is no horizontally hatched rectangle if

=

. The height of the blackened rectangle indicates the amount of improvement achieved at a 2-fold offset compared to a 1-fold offset. The height of the horizontally hatched rectangle indicates the amount of improvement achieved at a 3-fold offset compared to a 2-fold offset. The combined height of the blackened rectangle and the horizontally shaded rectangle indicates the amount of improvement achieved with a 3x offset compared to a 1x offset. The absence of a blackened rectangle indicates a lack of improvement at 2x bias. The absence of a horizontally shaded rectangle indicates a lack of improvement at a 3-fold offset. For a given pilot offset, an improvement in SNR with a longer cyclic prefix length is represented by changing the height of the rectangles for this pilot offset from the four bar graphs in this drawing. For example, an improvement in SNR for large cyclic prefix lengths for 1x offset is represented by changes in the height of the rectangles with cross-hatching over four bar charts.

Фиг. 6A, 6B и 6C показывают SNR для покрытия 95% при EIRP 2 кВт и радиусах сотовых ячеек 2 км, 3 км и 5 км, соответственно. Столбиковые диаграммы на этих чертежах показывают, что (1) большая длина циклического префикса повышает эффективность для радиусов сотовых ячеек 4 км и 5 км и (2) 2-кратное или 3-кратное смещение каналов должно быть использовано для достижения

.FIG. 6A, 6B, and 6C show SNRs for 95% coverage with an EIRP of 2 kW and cell radii of 2 km, 3 km, and 5 km, respectively. The bar charts in these figures show that (1) a longer cyclic prefix length improves efficiency for cell radii of 4 km and 5 km, and (2) 2x or 3x channel offset should be used to achieve

.

Фиг. 6D и 6E показывают SNR для покрытия 95% при EIRP в 10 кВт и радиуса сотовых ячеек 3 км и 6 км, соответственно. Столбиковые диаграммы на этих чертежах указывают, что (1) циклический префикс может быть увеличен примерно со 108 выборок (20 мкс) до 151 выборки (29 мкс) при радиусе сотовой ячейки примерно 3 км, и (2) длина циклического префикса в 108 выборок имеет определенные потери относительно

даже при 3-кратном смещении.FIG. 6D and 6E show SNR for coverage of 95% with an EIRP of 10 kW and a cell radius of 3 km and 6 km, respectively. The bar charts in these figures indicate that (1) the cyclic prefix can be increased from approximately 108 samples (20 μs) to 151 samples (29 μs) with a cell radius of about 3 km, and (2) the length of the cyclic prefix of 108 samples has certain losses regarding

even at 3x shift.

Результаты моделирования, показанные на фиг. 6A-6E, приведены для конкретной структуры системы, конкретной модели распространения и конкретной структуры приемного устройства. Различные результаты могут быть получены при различных структурах и различных моделях. В общем, разброс задержек возрастает по мере увеличения радиуса сотовой ячейки, и большая длина циклического префикса может использоваться для большего разброса задержек, чтобы улучшать SNR. Смещение пилот-сигнала повышает эффективность во многих случаях.The simulation results shown in FIG. 6A-6E are provided for a specific system structure, a specific propagation model, and a specific receiver structure. Different results can be obtained with different structures and different models. In general, the delay spread increases as the radius of the cell increases, and a longer cyclic prefix length can be used to increase the delay spread to improve SNR. Pilot bias improves efficiency in many cases.

Фиг. 7 иллюстрирует примерную 4-уровневую структуру 700 суперкадра, который может использоваться для передачи данных, пилот-сигналов и служебных сигналов. Ось времени передачи делится на суперкадры, причем каждый суперкадр имеет заранее определенную длительность, например, одну секунду. Для показанного на фиг. 7 варианта осуществления каждый суперкадр включает в себя (1) поле заголовка пилот-сигналов TDM и служебной/управляющей информации и (2) поле данных для данных трафика и пилот-сигналов FDM. Пилот-сигнал TDM может использоваться для синхронизации (к примеру, обнаружения суперкадров, оценки частоты ошибок и достижения синхронизации). Пилот-сигналы TDM и FDM могут использоваться для оценки канала. Служебная информация для каждого суперкадра позволяет передавать различные параметры передач в этом суперкадре (к примеру, длины циклических префиксов, используемые при различных передачах, таких как локальные передачи и передачи широкого охвата). Поле данных каждого суперкадра разделяется на K внешних кадров равного размера для упрощения передачи данных, при этом K>1. Каждый внешний кадр разделяется на N кадров, и каждый кадр дополнительно разделяется на T временных интервалов, где N>1 и T>1. Суперкадр, внешний кадр и временной интервал также могут обозначаться другими терминами.FIG. 7 illustrates an exemplary 4-tier superframe structure 700 that can be used to transmit data, pilots, and overheads. The axis of the transmission time is divided into superframes, with each superframe having a predetermined duration, for example, one second. For the one shown in FIG. 7 of an embodiment, each superframe includes (1) a TDM pilot header field and overhead / control information, and (2) a data field for traffic data and FDM pilots. A TDM pilot may be used for synchronization (for example, detecting superframes, estimating error rates, and achieving synchronization). TDM and FDM pilots can be used for channel estimation. The overhead information for each superframe allows the transmission of various transmission parameters in that superframe (for example, cyclic prefix lengths used in various transmissions, such as local transmissions and wide transmission transmissions). The data field of each superframe is divided into K external frames of equal size to simplify data transfer, with K> 1. Each outer frame is divided into N frames, and each frame is further divided into T time slots, where N> 1 and T> 1. A superframe, an external frame, and a time interval may also be referred to in other terms.

Описанные в данном документе способы передачи также могут применяться в системах, которые используют множество методов радиосвязи. Например, эти способы могут применяться в системе, которая использует (1) метод радиосвязи с расширенным спектром, такой как W-CDMA, cdma2000 или какой-либо другой вариант множественного доступа с кодовым разделением каналов и прямым расширением спектра (DS-CDMA) для речевых и пакетных данных (2) и метод радиосвязи с множеством несущих, такой как OFDM для данных широковещательной передачи.The transmission methods described herein can also be applied to systems that use a variety of radio communication methods. For example, these methods can be applied to a system that uses (1) a spread spectrum radio technique such as W-CDMA, cdma2000, or some other code division multiple access and direct spread spectrum (DS-CDMA) multiple access option for speech and packet data (2) and a multi-carrier radio communication method, such as OFDM for broadcast data.

Фиг. 8 иллюстрирует примерную структуру 800 кадра для системы дуплекса с временным разделением каналов (TDD), которая поддерживает W-CDMA и OFDM. Временная линия передачи делится на кадры. Каждый кадр имеет длительность 10 и дополнительно делится на 15 временных интервалов, которым назначаются индексы от 1 до 15. Каждый временной интервал имеет длительность 0,667 мс и включает в себя 2560 кодовых элементов. Каждый кодовый элемент имеет длительность 0,26 мкс при ширине полосы системы 3,84 МГц.FIG. 8 illustrates an example frame structure 800 for a time division duplex (TDD) system that supports W-CDMA and OFDM. The temporary transmission line is divided into frames. Each frame has a duration of 10 and is further divided into 15 time intervals, which are assigned indices from 1 to 15. Each time interval has a duration of 0.667 ms and includes 2560 code elements. Each code element has a duration of 0.26 μs with a system bandwidth of 3.84 MHz.

В примере, показанном на фиг. 8, временной интервал 1 используется для интервала W-CDMA нисходящей линии связи, временные интервалы 2-6 используются для интервалов OFDM нисходящей линии связи, временной интервал 7 используется для интервала W-CDMA восходящей линии связи, а временные интервалы 8-15 используются для интервалов OFDM нисходящей линии связи. Для каждого интервала W-CDMA данные одного или более физических каналов могут разделяться по каналам с различными ортогональными (к примеру, OVSF) последовательностями, спектрально расширяться с помощью кодов скремблирования, объединяться во временной области и передаваться во всем временном интервале. Для каждого интервала OFDM нисходящей линии связи L OFDM-символов могут генерироваться для данных, которые должны передаваться в этом временном интервале, при этом L>1. Например, L=3 OFDM-символов могут передаваться в каждом интервале OFDM нисходящей линии связи, и каждый OFDM-символ может генерироваться на основе параметров структуры, показанных в табл. 1, и выбранной длины циклического префикса.In the example shown in FIG. 8, time slot 1 is used for the downlink W-CDMA interval, time slots 2-6 are used for the downlink OFDM intervals, time slot 7 is used for the uplink W-CDMA interval, and time intervals 8-15 are used for the intervals Downlink OFDM. For each W-CDMA interval, the data of one or more physical channels can be separated on channels with different orthogonal (for example, OVSF) sequences, spectrally expanded using scrambling codes, combined in the time domain, and transmitted over the entire time interval. For each downlink OFDM slot, L OFDM symbols may be generated for data to be transmitted in this slot, with L> 1. For example, L = 3 OFDM symbols may be transmitted in each downlink OFDM interval, and each OFDM symbol may be generated based on the structure parameters shown in the table. 1, and the selected cyclic prefix length.

Для системы дуплекса с частотным разделением каналов (FDD), которая поддерживает W-CDMA и OFDM, нисходящая и восходящая линия связи передаются одновременно по отдельным полосам частот. Каждый временной интервал в нисходящей линии связи может использоваться для W-CDMA или OFDM.For a frequency division duplex (FDD) system that supports W-CDMA and OFDM, the downlink and uplink are transmitted simultaneously on separate frequency bands. Each downlink time slot may be used for W-CDMA or OFDM.

Структура 800 кадра на фиг. 8 может быть встроена в структуру 700 суперкадра на фиг. 7. Например, каждый суперкадр может включать в себя четыре внешних кадра (K=4), каждый внешний кадр может включать в себя 32 кадра (N=32), а каждый кадр может включать в себя 15 временных интервалов (T=15). Если каждый кадр имеет длительность 10 мс, то каждый внешний кадр имеет длительность 320 мс, а каждый суперкадр имеет длительность примерно 1,28 секунды.The frame structure 800 in FIG. 8 may be integrated into the superframe structure 700 of FIG. 7. For example, each superframe may include four external frames (K = 4), each external frame may include 32 frames (N = 32), and each frame may include 15 time slots (T = 15). If each frame has a duration of 10 ms, then each external frame has a duration of 320 ms, and each super-frame has a duration of approximately 1.28 seconds.

Фиг. 7 и 8 иллюстрируют примерные структуры суперкадра и кадра. Описанные способы могут использоваться для других систем и структур суперкадра и кадра.FIG. 7 and 8 illustrate exemplary structures of a superframe and frame. The described methods can be used for other systems and structures superquadra and frame.

Для каждого временного интервала, используемого при широковещательной передаче, зона покрытия передачи, осуществляемой в этом временном интервале, зависит от числа соседних базовых станций, осуществляющих ту же передачу. Если множество соседних станций выполняют одну передачу, то передача может считаться предназначенной для одночастотной сети (SFN), терминал может принимать передачу от множества базовых станций и зона покрытия для передачи будет большой. В отличие от этого, если одна или несколько базовых станций осуществляют данную передачу, то зона покрытия передачи будет небольшой.For each time slot used in broadcasting, the coverage area of a transmission in that time interval depends on the number of neighboring base stations performing the same transmission. If multiple neighboring stations perform one transmission, then the transmission can be considered as intended for a single frequency network (SFN), the terminal can receive transmission from many base stations and the coverage area for the transmission will be large. In contrast, if one or more base stations perform this transmission, then the coverage area of the transmission will be small.

Конфигурируемая длина циклического префикса может выбираться несколькими способами. В варианте осуществления длины циклического префикса для различных передач выбираются на основе ожидаемых зон покрытия этих передач. Ожидаемая зона покрытия передачи - это зона, в которой терминал может принимать данную передачу при определенном минимальном качестве сигнала или выше. Ожидаемая зона покрытия и максимальный ожидаемый разброс задержек связаны так, что большая ожидаемая зона покрытия соответствует большему максимальному ожидаемому разбросу задержек. Большая длина циклического префикса может выбираться для (1) широковещательной передачи, осуществляемой множеством соседних базовых станций, или (2) передачи, предназначенной для конкретного пользователя передаваемой базовой станцией с большой зоной покрытия. Длины циклического префикса могут выбираться на основе доступной информации о развертывании базовых станций в системе и информации о диспетчеризации осуществляемых передач. В другом варианте осуществления длина циклического префикса может выбираться для каждой отдельной передачи на основе ожидаемой зоны покрытия этой передачи. Во всех вариантах осуществления выбранные длины циклического префикса могут передаваться терминалам посредством служебных сигналов или какого-либо другого средства.The configurable cyclic prefix length can be selected in several ways. In an embodiment, cyclic prefix lengths for different gears are selected based on the expected coverage areas of these gears. The expected transmission coverage area is the area in which the terminal can receive the transmission with a certain minimum signal quality or higher. The expected coverage area and the maximum expected delay spread are related so that a large expected coverage area corresponds to a larger maximum expected delay spread. A large cyclic prefix length can be selected for (1) broadcast transmission by a plurality of neighboring base stations, or (2) transmission intended for a particular user by a transmitted base station with a large coverage area. The cyclic prefix lengths can be selected based on the available information about the deployment of base stations in the system and information about the scheduling of ongoing transfers. In another embodiment, the cyclic prefix length may be selected for each individual transmission based on the expected coverage area of that transmission. In all embodiments, the selected cyclic prefix lengths may be transmitted to the terminals by means of overhead signals or some other means.

Конфигурируемая длина циклического префикса может быть статической, полустатической или динамической. Длина циклического префикса для локальных передач и передач широкого охвата может быть статической или полустатической, к примеру, если эти передачи осуществляются в стационарные или относительно статические временные интервалы. Длина циклического префикса также может выбираться динамически на основе изменений в локальной передаче широкого охвата. Например, в каждом суперкадре длина циклического префикса может выбираться для каждого временного интервала суперкадра на основе зоны покрытия передачи, осуществляемой в этом временном интервале. Большая длина циклического префикса может выбираться для каждого временного интервала с передачей, имеющей большую зону покрытия. Меньшая длина циклического префикса может выбираться для каждого временного интервала с передачей, имеющей меньшую зону покрытия.The configurable cyclic prefix length can be static, semi-static, or dynamic. The length of the cyclic prefix for local transmissions and transmissions of wide coverage can be static or semi-static, for example, if these transmissions are carried out in stationary or relatively static time intervals. The length of the cyclic prefix can also be selected dynamically based on changes in the local transmission of wide coverage. For example, in each superframe, a cyclic prefix length may be selected for each time slot of the superframe based on the transmission coverage area carried out in that time interval. A long cyclic prefix length can be selected for each time slot with a transmission having a large coverage area. A shorter cyclic prefix length may be selected for each time slot with a transmission having a smaller coverage area.

В системе может использоваться стационарный или конфигурируемый пилот-сигнал со смещением. Стационарный пилот-сигнал со смещением может выбираться на основе структуры системы и предполагаемых рабочих характеристик. Конфигурируемый пилот-сигнал со смещением может выбираться из нескольких пилот-сигналов со смещением (к примеру, 1-, 2-, 3-кратного и т.д.) на основе предполагаемых зон покрытия или максимальных ожидаемых разбросов задержек для осуществляемых передач. Например, меньшее смещение пилот-сигнала может использоваться для локальной передачи с меньшей зоной покрытия, и большее смещение пилот-сигнала может использоваться для передачи широкого охвата с большей зоной покрытия.The system can use a fixed or configurable offset pilot. A stationary pilot with offset can be selected based on the structure of the system and the expected performance. A configurable offset pilot can be selected from multiple offset pilots (e.g., 1-, 2-, 3-fold, etc.) based on estimated coverage areas or maximum expected delay spreads for transmissions. For example, a smaller pilot offset can be used for local transmission with a smaller coverage area, and a larger pilot offset can be used to transmit wide coverage with a larger coverage area.

Фиг. 9 иллюстрирует процесс 900 передачи данных таким образом, чтобы снизить отрицательное воздействие разброса задержек. Сначала оценивается максимальный ожидаемый разброс задержек для передачи данных на основе типа передачи данных, размера зоны покрытия передачи данных и/или других факторов (этап 912). Передача данных может быть широковещательной передачей, передачей для конкретного пользователя или какой-либо другой передачей. Тип передачи может быть локальным, широкого охвата и т.д.FIG. 9 illustrates a process 900 for transmitting data in such a way as to reduce the negative impact of delay spread. First, the maximum expected delay spread for data transmission is estimated based on the type of data transmission, the size of the data transmission coverage area and / or other factors (step 912). The data transmission may be broadcast, a transmission for a particular user, or some other transmission. The type of transmission may be local, wide, etc.

Длина циклического префикса выбирается из нескольких возможных длин циклического префикса на основе максимального ожидаемого разброса задержек для передачи данных (этап 914). Например, меньшая длина циклического префикса может выбираться, если передача данных является локальной передачей, и большая длина циклического префикса может выбираться, если передача данных является передачей широкого охвата. Меньшая длина циклического префикса также может выбираться, если передача данных имеет меньшую зону покрытия, и большая длина циклического префикса может выбираться, если передача данных имеет большую зону покрытия. Выбранная длина циклического префикса может передаваться терминалам, принимающим передачу данных (этап 916). Передача данных обрабатывается на основе выбранной длины циклического префикса (этап 918). Каждый OFDM-символ, сформированный для передачи данных, включает в себя циклический префикс выбранной длины.The cyclic prefix length is selected from several possible cyclic prefix lengths based on the maximum expected delay spread for data transmission (block 914). For example, a shorter cyclic prefix length may be selected if the data transmission is a local transmission, and a longer cyclic prefix length may be selected if the data transmission is a wide transmission. A shorter cyclic prefix length may also be selected if the data transmission has a smaller coverage area, and a longer cyclic prefix length may be selected if the data transmission has a larger coverage area. The selected cyclic prefix length may be transmitted to terminals receiving data transmission (block 916). Data transmission is processed based on the selected cyclic prefix length (block 918). Each OFDM symbol generated for data transmission includes a cyclic prefix of a selected length.

Фиг. 10 иллюстрирует процесс 1000 передачи данных таким образом, чтобы снизить отрицательное вредное воздействие разброса задержек. Процесс 1000 может использоваться, к примеру, со структурами суперкадра и кадра, показанными на фиг. 7 и 8.FIG. 10 illustrates a process for transmitting data 1000 in such a way as to reduce the negative adverse effects of delay spread. Process 1000 may be used, for example, with the super-frame and frame structures shown in FIG. 7 and 8.

Сначала определяются ожидаемые зоны покрытия для множества передач, которые должны осуществляться в нескольких временных интервалах суперкадра (этап 1012). Длина циклического префикса для этих передач выбирается на основе ожидаемых зон покрытия (этап 1014). Длина циклического префикса для каждой передачи может выбираться из набора разрешенных длин циклического префикса на основе ожидаемой зоны покрытия этой передачи смещения пилот-сигнала, используемого для передачи, и т.д. Например, меньшая длина циклического префикса может выбираться для каждой локальной передачи, и большая длина префикса может выбираться для каждой передачи широкого охвата. Выбранные длины циклического префикса могут передаваться терминалам, к примеру, в блоке служебных сигналов суперкадра (этап 1016). Передачи обрабатываются на основе выбранной длины циклического префикса (этап 1018). OFDM-символы генерируются для каждой передачи на основе длины циклического префикса, выбранной для этой передачи.First, the expected coverage areas for a plurality of transmissions to be performed at multiple time slots of the superframe are determined (block 1012). The cyclic prefix length for these transmissions is selected based on the expected coverage areas (block 1014). The cyclic prefix length for each transmission may be selected from a set of allowed cyclic prefix lengths based on the expected coverage area of this transmission of the pilot offset used for transmission, etc. For example, a shorter cyclic prefix length may be selected for each local transmission, and a larger prefix length may be selected for each wide transmission. The selected cyclic prefix lengths may be transmitted to the terminals, for example, in a superframe overhead block (block 1016). Transmissions are processed based on the selected cyclic prefix length (block 1018). OFDM symbols are generated for each transmission based on the cyclic prefix length selected for that transmission.

Процесс 1000 может выполняться периодически, к примеру, в каждом суперкадре. В этом случае выполняется определение того, был ли начат новый суперкадр (этап 1020). Если ответ "Да", то процесс возвращается к этапу 1012, чтобы выбрать длины циклического префикса для передач, которые должны передаваться в новом суперкадре. Длины циклического префикса также могут выбираться во временных интервалах, отличных от каждого суперкадра.Process 1000 may be performed periodically, for example, in each superframe. In this case, a determination is made whether a new superframe has been started (block 1020). If the answer is “Yes”, then the process returns to step 1012 to select cyclic prefix lengths for transmissions to be transmitted in the new superframe. Cyclic prefix lengths can also be selected at time intervals different from each superframe.

Фиг. 11 иллюстрирует блок-схему одной базовой станции 110 и одного терминала 120. В базовой станции 110 процессор 1110 пилот-сигналов передачи (TX) генерирует пилот-сигнал TDM и пилот-сигнал FDM на основе выбранного смещения пилот-сигнала. Процессор 1120 TX-данных обрабатывает (к примеру, кодирует, перемежает и выполняет символьное преобразование) данных трафика и генерирует символы данных, которые являются символами модуляции данных трафика. OFDM-модулятор 1122 выполняет OFDM-модуляцию данных и символов пилот-сигнала (к примеру, как показано на фиг. 3) и генерирует OFDM-символы, имеющие выбранные длины циклического префикса. Передающее устройство (TMTR) 1126 преобразует (к примеру, преобразует в аналоговую форму, фильтрует, усиливает и преобразует с повышением частоты) OFDM-символы и генерирует модулированный сигнал, который передается антенной 1128.FIG. 11 illustrates a block diagram of one base station 110 and one terminal 120. At base station 110, a transmit pilot (TX) processor 1110 generates a TDM pilot and an FDM pilot based on a selected pilot offset. TX data processor 1120 processes (e.g., encodes, interleaves, and symbol-converts) the traffic data and generates data symbols, which are modulation symbols of the traffic data. OFDM modulator 1122 performs OFDM modulation of data and pilot symbols (eg, as shown in FIG. 3) and generates OFDM symbols having selected cyclic prefix lengths. A transmitting device (TMTR) 1126 converts (for example, converts to analog form, filters, amplifies, and upconverts) OFDM symbols and generates a modulated signal that is transmitted by antenna 1128.

В терминале 120 антенна 1152 принимает модулированные сигналы, передаваемые базовой станцией 110 и другими базовыми станциями в системе. Приемное устройство (RCVR) 1154 преобразует, оцифровывает и обрабатывает принимаемый сигнал из антенны 1152 и обеспечивает поток входных выборок. OFDM-демодулятор 1160 выполняет OFDM-демодуляцию входных выборок (к примеру, комплементарную к OFDM-модуляции, показанной на фиг. 3), и выдает принятые символы пилот-сигнала в блок 1162 оценки канала и символы данных - в детектор 1164. Блок 1162 оценки канала получает оценку канальной импульсной характеристики и/или оценку канальной частотной характеристики на основе принятых символов пилот-сигнала. Детектор 1164 выполняет обнаружение (к примеру, выравнивание) принимаемых символов данных с помощью оценки канала из блока 1162 оценки канала и выдает оценки символов данных, которые являются оценками передаваемых символов данных. Процессор 1170 данных приема (RX) обрабатывает (к примеру, выполняет обратное символьное преобразование, обратное перемежение и декодирование) оценки символов данных и выдает декодированные данные. В общем, обработка в терминале 120 является комплементарной по отношению к обработке в базовой станции 110.At terminal 120, an antenna 1152 receives modulated signals transmitted by base station 110 and other base stations in the system. A receiver (RCVR) 1154 converts, digitizes, and processes the received signal from antenna 1152 and provides a stream of input samples. An OFDM demodulator 1160 performs OFDM demodulation of the input samples (eg, complementary to the OFDM modulation shown in FIG. 3) and provides received pilot symbols to a channel estimator 1162 and data symbols to a detector 1164. An estimator 1162 the channel receives an estimate of the channel impulse response and / or an estimate of the channel frequency response based on the received pilot symbols. The detector 1164 detects (eg, aligns) the received data symbols using the channel estimate from the channel estimator 1162 and provides estimates of the data symbols, which are estimates of the transmitted data symbols. A receive (RX) data processor 1170 processes (for example, performs symbolic inverse transform, deinterleaving, and decoding) estimates of the data symbols and provides decoded data. In general, the processing at terminal 120 is complementary to that at the base station 110.

Контроллеры 1130 и 1180 управляют работой базовой станции 110 и терминала 120, соответственно. Запоминающие устройства 1132 и 1182 сохраняют программный код и данные, используемые контроллерами 1130 и 1180, соответственно. Контроллер 1130 и/или блок 1134 диспетчеризации выполняет диспетчеризацию передачи по нисходящей линии связи и выделяет системные ресурсы (к примеру, временные интервалы) назначенным передачам.Controllers 1130 and 1180 control the operation of base station 110 and terminal 120, respectively. Storage devices 1132 and 1182 store program code and data used by controllers 1130 and 1180, respectively. A controller 1130 and / or a scheduling unit 1134 scheduling a downlink transmission and allocates system resources (e.g., time slots) to the assigned transmissions.

Описанные в данном документе способы передачи могут использоваться для передачи по нисходящей линии связи, как описано выше. Эти способы также могут использоваться для передачи по восходящей линии связи.The transmission methods described herein can be used for downlink transmission, as described above. These methods can also be used for uplink transmission.

Описанные в данном документе способы передачи могут быть реализованы различными средствами. Например, эти способы могут быть реализованы в аппаратных средствах, программном обеспечении или их сочетании. При реализации в аппаратных средствах процессоры, используемые для выбора конфигурируемых параметров (к примеру, длины циклического префикса и/или смещения пилот-сигналов), и процессоры, используемые для обработки передаваемых данных, могут быть реализованы в одной или более специализированных интегральных схемах (ASIC), процессорах цифровых сигналов (DSP), устройствах цифровой обработки сигналов (DSPD), программируемых логических устройствах (PLD), программируемых пользователем матричных БИС (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, электронных устройствах, других электронных блоках, предназначенных для выполнения описанных функций, или их сочетании. Процессоры, используемые для приема передачи, также могут быть реализованы в одной или более ASIC, DSP, процессорах, электронных устройствах и т.д.The transmission methods described herein may be implemented by various means. For example, these methods may be implemented in hardware, software, or a combination thereof. When implemented in hardware, the processors used to select configurable parameters (for example, cyclic prefix lengths and / or pilot offsets) and processors used to process the transmitted data can be implemented in one or more specialized integrated circuits (ASICs) , digital signal processors (DSP), digital signal processing devices (DSPD), programmable logic devices (PLD), user programmable matrix LSI (FPGA), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, other electronic units designed to perform the described functions, or a combination thereof. The processors used to receive the transmission can also be implemented in one or more ASICs, DSPs, processors, electronic devices, etc.

При реализации в программном обеспечении способы могут быть реализованы с помощью модулей (к примеру, процедур, функций и т.п.), которые выполняют описанные в данном документе функции. Программные коды могут быть сохранены в запоминающем устройстве (к примеру, в запоминающем устройстве 1132 или 1182 на фиг. 11) и исполняться процессором (к примеру, контроллером 1130 и 1180). Запоминающее устройство может быть реализовано в процессоре или внешним образом по отношению к процессору, причем во втором случае оно может быть связано с процессором с помощью различных средств, известных в данной области техники.When implemented in software, the methods can be implemented using modules (for example, procedures, functions, etc.) that perform the functions described in this document. Software codes can be stored in a storage device (for example, in a storage device 1132 or 1182 in FIG. 11) and executed by a processor (for example, a controller 1130 and 1180). The storage device can be implemented in the processor or externally with respect to the processor, and in the second case, it can be connected to the processor using various means known in the art.

Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления предоставлено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники создавать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации в этих вариантах осуществления должны быть очевидными для специалистов в данной области техники, а описанные в данном документе общие принципы могут быть применены к другим вариантам осуществления без отступления от сущности и объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления, а должно соответствовать самому широкому объему, согласованному с раскрытыми принципами и новыми признаками.The foregoing description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications in these embodiments should be apparent to those skilled in the art, and the general principles described herein may be applied to other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention. Thus, the present invention is not limited to the described embodiments, but should correspond to the widest scope consistent with the disclosed principles and new features.

Claims

1. A wireless communication device comprising
a controller for determining expected coverage areas for a plurality of transmissions to be transmitted in a plurality of time slots, and for selecting cyclic prefix lengths for a plurality of transmissions based on a performance metric that indicates signal quality; and
a modulator for processing multiple transmissions based on the selected cyclic prefix lengths.

2. The device according to claim 1, in which the controller determines the efficiency metric and selects the length of the cyclic prefix in each time interval of a predetermined duration.

3. The device according to claim 1, wherein said efficiency metric is a signal to noise and interference ratio.

4. The device according to claim 1, wherein the controller selects a cyclic prefix length from a plurality of cyclic prefix lengths for each of a plurality of transmissions based on a performance metric for the transmission.

5. The device according to claim 1, wherein the controller selects cyclic prefix lengths for the plurality of transmissions further based on a frequency division multiplexed (FDM) pilot signal transmitted with the plurality of transmissions.

6. The device according to claim 1, in which the controller selects a pilot signal with an offset from a plurality of pilot signals with offsets, the modulator further processing the selected pilot signal with an offset.

7. The device according to claim 6, in which the pilot signal with an offset cyclically varies across multiple subbands.

8. The device according to claim 6, in which the offset pilot is selected based on the metric.

9. The device according to claim 6, in which the offset pilot signal is selected based on the expected coverage areas.

10. The device according to claim 7, in which many subbands are evenly distributed.

11. A wireless communication device comprising
means for determining expected coverage areas for multiple transmissions to be transmitted in multiple time slots, and for selecting cyclic prefix lengths for multiple transmissions based on an efficiency metric that indicates signal quality; and
means for processing multiple transmissions based on selected cyclic prefix lengths.

12. The device according to claim 11, further comprising means for determining an efficiency metric and selecting cyclic prefix lengths in each time interval of a predetermined duration.

13. The device according to claim 11, wherein said performance metric is a signal to noise and interference ratio.

14. The apparatus of claim 11, wherein the means for determining selects a cyclic prefix length from a plurality of cyclic prefix lengths for each of a plurality of transmissions based on a performance metric for the transmission.

15. The apparatus of claim 11, wherein the means for determining selects cyclic prefix lengths for the plurality of transmissions, additionally based on a frequency division multiplexed (FDM) pilot signal transmitted in multiple transmissions.

16. The device according to claim 11, in which the means for determining selects a pilot signal with an offset from the set of pilot signals with offsets, the modulator further processing the selected pilot signal with an offset.

17. The device according to clause 16, in which the pilot signal with the offset cyclically varies across multiple subbands.

18. The device according to clause 16, in which the offset pilot is selected based on the metric.

19. The device according to clause 16, in which the offset pilot signal is selected based on the expected coverage areas.

20. The device according to 17, in which many subbands are evenly distributed.

21. A wireless communication method, comprising:
determining expected coverage areas for multiple transmissions to be transmitted in multiple time slots, and for selecting cyclic prefix lengths for multiple transmissions based on an efficiency metric that indicates signal quality; and
processing multiple transmissions based on selected cyclic prefix lengths.

22. The method according to item 21, further comprising determining a performance metric and selecting cyclic prefix lengths at each time interval of a predetermined duration.

23. The method according to item 21, in which said performance metric is the ratio of signal to noise and interference.

24. The method of claim 21, further comprising selecting a cyclic prefix length from the plurality of cyclic prefix lengths for each of the plurality of transmissions based on the performance metric for the transmission.

25. The method of claim 21, further comprising selecting cyclic prefix lengths for the plurality of transmissions, further based on a frequency division multiplexed (FDM) pilot signal transmitted with the plurality of transmissions.

26. The method according to item 21, further comprising selecting a pilot signal with an offset from the plurality of pilot signals with offsets, the modulator further processing the selected pilot signal with an offset.

27. The method according to p, in which the pilot signal with the offset cyclically varies across multiple subbands.

28. The method of claim 26, wherein the offset pilot is selected based on the metric.

29. The method of claim 26, wherein the offset pilot is selected based on expected coverage areas.

30. The method of claim 27, wherein the plurality of subbands are uniformly distributed.

31. A computer-readable medium containing computer-executable codes stored therein, said codes including
code for prompting the computer to determine expected coverage areas for multiple transmissions to be transmitted in multiple time slots and to select cyclic prefix lengths for multiple transmissions based on a performance metric that indicates signal quality; and
code to encourage the computer to process multiple transmissions based on the selected cyclic prefix lengths.

32. The computer-readable medium of claim 31, further comprising a code for determining a performance metric and selecting cyclic prefix lengths at each time interval of a predetermined duration.

33. The computer readable medium of claim 31, wherein said performance metric is a signal to noise and interference ratio.

34. The computer-readable medium of claim 31, further comprising a code for selecting a cyclic prefix length from a plurality of cyclic prefix lengths for each of a plurality of transmissions based on a performance metric for the transmission.

35. The computer readable medium of claim 31, further comprising a code for selecting cyclic prefix lengths for multiple transmissions, further based on a frequency division multiplexed (FDM) pilot transmitted with multiple transmissions.

36. The computer-readable medium of claim 31, further comprising a code for selecting a pilot signal with an offset from the plurality of pilot signals with offsets, the modulator further processing the selected pilot signal with an offset.

37. The computer-readable medium of claim 36, wherein the offset biased pilot cyclically varies across a plurality of subbands.

38. The computer-readable medium of claim 36, wherein the offset pilot is selected based on a metric.

39. The computer readable medium of claim 36, wherein the offset pilot is selected based on expected coverage areas.

40. The computer-readable medium of claim 37, wherein the plurality of subbands are uniformly distributed.