RU2640030C1 - Method of adaptive distribution of bandwidth-time resource - Google Patents
Method of adaptive distribution of bandwidth-time resource Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640030C1 RU2640030C1 RU2017112131A RU2017112131A RU2640030C1 RU 2640030 C1 RU2640030 C1 RU 2640030C1 RU 2017112131 A RU2017112131 A RU 2017112131A RU 2017112131 A RU2017112131 A RU 2017112131A RU 2640030 C1 RU2640030 C1 RU 2640030C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- time
- schedule
- generated
- base station
- frame
- Prior art date
Links
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004040 coloring Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 12
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 18
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000013468 resource allocation Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000010267 cellular communication Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000010187 selection method Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам передачи и приема радиосигнала с применением адаптивной антенной решетки, и может использоваться в сотовых системах связи.The invention relates to the field of radio engineering, in particular to methods for transmitting and receiving a radio signal using an adaptive antenna array, and can be used in cellular communication systems.
Известен способ адаптивного распределения частотно-временного ресурса [1], включающий определение для каждого формируемого кадра прямого и обратного каналов для каждой абонентской станции требуемых значений энергетических параметров для различных видов кодирования и модуляции в зависимости от заданного качества, измерение значения энергетических параметров в текущем кадре прямого и обратного каналов, передачу на базовую станцию значения энергетических параметров, измеренных в прямом канале и назначение на базовой станции каждой абонентской станции вида кодирования и модуляции, а также участка частотно-временного ресурса в формируемых кадрах прямого и обратного каналов.A known method of adaptive distribution of the time-frequency resource [1], including determining for each generated frame the forward and reverse channels for each subscriber station, the required values of energy parameters for various types of coding and modulation depending on a given quality, measuring the value of energy parameters in the current frame direct and return channels, transmitting to the base station the values of energy parameters measured in the forward channel and the assignment at the base station of each ab a subscriber station of the type of coding and modulation, as well as a portion of the time-frequency resource in the generated frames of the forward and reverse channels.
Недостатками известного способа являются недостаточно высокие пропускная способность радиоканала и эффективность использования частотно-временного ресурса.The disadvantages of this method are not high enough bandwidth of the radio channel and the efficiency of using the time-frequency resource.
Наиболее близким к предлагаемому является способ адаптивного распределения частотно-временного ресурса [2], заключающийся в том, что на базовой станции, включающей адаптивную антенную систему, для каждого формируемого кадра прямого и обратного каналов для каждой абонентской станции определяют требуемые значения энергетических параметров для различных видов кодирования и модуляции в зависимости от заданного качества, измеряют значения энергетических параметров в текущем кадре прямого и обратного каналов, для каждой абонентской станции определяют величину частотно-временного ресурса, необходимого для передачи требуемого объема данных в формируемом кадре прямого и обратного каналов, и назначают каждой абонентской станции вид модуляции и кодирования, а также величину частотно-временного ресурса, при этом для каждой абонентской станции определяют требуемые значения энергетических параметров для различных видов кодирования и модуляции в зависимости от заданного объема данных, прогнозируют величину энергетических параметров формируемого кадра прямого и обратного каналов по значениям мощностей передачи и измеренным энергетическим параметрам предыдущих кадров, определяют требуемые значения мощностей передачи для различных видов кодирования и модуляции в зависимости от требуемых значений и прогнозируемой величины энергетических параметров, исключают из дальнейшего рассмотрения виды кодирования и модуляции, для которых требуемое значение мощностей передачи недостижимо вследствие ограничений на диапазон регулировки мощности, для всех оставшихся видов кодирования и модуляции определяют величину частотно-временного ресурса, необходимого для передачи требуемого объема данных в формируемом кадре прямого и обратного каналов, суммируют необходимые величины частотно-временного ресурса N абонентских станций, соответствующие оставшимся видам кодирования и модуляции с максимальной скоростью передачи данных, и сравнивают полученную сумму с доступным частотно-временным ресурсом формируемого кадра, в случае непревышения назначают каждой абонентской станции вид модуляции и кодирования, а также соответствующие им мощность передачи и величину частотно-временного ресурса таким образом, чтобы минимизировать среднюю мощность формируемого кадра при условии передачи всех необходимых данных, в случае превышения величину частотно-временного ресурса распределяют между абонентскими станциями в соответствии с их приоритетом и назначают каждой абонентской станции вид модуляции и кодирования с максимальной скоростью передачи данных и соответствующую им мощность передачи.Closest to the proposed method is the adaptive distribution of the time-frequency resource [2], which consists in the fact that for each generated frame of the forward and reverse channels for each subscriber station, the required values of energy parameters for various types are determined coding and modulation, depending on the specified quality, measure the energy parameters in the current frame of the forward and reverse channels, for each subscriber station AI determine the value of the time-frequency resource necessary for transmitting the required amount of data in the generated frame of the forward and reverse channels, and assign each type of modulation and coding to each subscriber station, as well as the value of the time-frequency resource, while the required energy values are determined for each subscriber station parameters for various types of coding and modulation, depending on a given amount of data, predict the magnitude of the energy parameters of the generated frame forward and reverse data on the values of transmission powers and measured energy parameters of previous frames, determine the required values of transmission powers for various types of coding and modulation depending on the required values and the predicted value of energy parameters, exclude from further consideration the types of coding and modulation for which the required value of transmission powers is unattainable due to restrictions on the range of power adjustment, for all remaining types of coding and modulation, the values the other time-frequency resource necessary for transmitting the required amount of data in the generated frame of the forward and reverse channels, the necessary values of the time-frequency resource N of the subscriber stations, corresponding to the remaining types of encoding and modulation with the maximum data transfer rate, are summarized and the resulting amount is compared with the available frequency - a temporary resource of the generated frame, in case of non-exceeding, each subscriber station is assigned a type of modulation and coding, as well as the corresponding transmit power and the value of the time-frequency resource in such a way as to minimize the average power of the generated frame subject to the transfer of all necessary data, in case of exceeding the value of the time-frequency resource is distributed between subscriber stations in accordance with their priority and assign each subscriber station a modulation and coding mode with the maximum data rate and the corresponding transmit power.
Недостатками известного способа являются недостаточно высокие пропускная способность радиоканала и эффективность использования частотно-временного ресурса из-за того, что не учитываются пространственно-угловое распределение абонентских станций и возможности пространственно-угловой селекции сигналов в антенной системе базовой станции.The disadvantages of this method are the insufficiently high bandwidth of the radio channel and the efficiency of using the time-frequency resource due to the fact that the spatial-angular distribution of subscriber stations and the possibility of spatial-angular selection of signals in the antenna system of the base station are not taken into account.
Технический результат заключается в повышении пропускной способности радиоканала и эффективности использования частотно-временного ресурса за счет использования метода графов для формирования расписания распределения частотно-временного ресурса, обладающего максимальной плотностью для наблюдаемого пространственно-углового распределения абонентских станций.The technical result consists in increasing the bandwidth of the radio channel and the efficiency of using the time-frequency resource by using the graph method to formulate a distribution schedule of the time-frequency resource having the maximum density for the observed spatial-angular distribution of subscriber stations.
Требуемый технический результат достигается тем, что в способе адаптивного распределения частотно-временного ресурса, заключающемся в том, что на базовой станции, включающей адаптивную антенную систему, для каждого формируемого кадра прямого и обратного каналов для каждой абонентской станции определяют требуемые значения энергетических параметров для различных видов кодирования и модуляции в зависимости от заданного качества, измеряют значения энергетических параметров в текущем кадре прямого и обратного каналов, для каждой абонентской станции определяют величину частотно-временного ресурса, необходимого для передачи требуемого объема данных в формируемом кадре прямого и обратного каналов, и назначают каждой абонентской станции вид модуляции и кодирования, а также величину частотно-временного ресурса, согласно изобретению, для каждой абонентской станции оценивают угловой параметр прихода сигнала обратного канала путем обработки в адаптивной антенной системе, для набора указанных угловых параметров на базовой станции формируют запрещающий граф, показывающий, для каких абонентских станций невозможно осуществить пространственную селекцию сигналов в адаптивной антенной системе с заданным качеством, для полученного запрещающего графа методом правильной раскраски вершин вырабатывают для кадра, следующего за формируемым, расписание распределения частотно-временного ресурса для прямого и обратного каналов с максимальной плотностью для наблюдаемого пространственно-углового распределения абонентских станций, после чего в служебную информацию управления, подготавливаемую для передачи в текущем кадре, вносят данные о назначаемом для формируемого кадра расписании распределения частотно-временного ресурса, далее генерируют в прямом канале групповые сигналы текущего кадра для каждого антенного элемента адаптивной антенной системы путем взвешенного суммирования сигналов, сформированных для каждой из абонентских станций, с весами, задаваемыми векторами весовой обработки, прописанными в расписании для прямого канала в частотно-временных позициях текущего кадра, а также на базовой станции выделяют парциальные абонентские сигналы текущего кадра путем весовой обработки сигналов выходов антенных элементов адаптивной антенной системы с использованием векторов весовой обработки, прописанных в расписании для обратного канала в частотно-временных позициях текущего кадра, после чего на базовой станции для каждого частотно-временного фрагмента формируемого кадра составляют список работающих абонентских станций, для каждой из них вычисляют вектор весовой обработки для прямого канала в формируемом кадре и вектор весовой обработки для обратного канала в формируемом кадре, и затем на базовой станции дополняют расписание распределения частотно-временного ресурса прямого и обратного каналов формируемого кадра позициями упомянутых векторов весовой обработки.The required technical result is achieved by the fact that in the method of adaptive distribution of the time-frequency resource, which consists in the fact that for each generated frame of the forward and reverse channels for each subscriber station, the required values of energy parameters for various types are determined coding and modulation, depending on a given quality, measure the values of energy parameters in the current frame of the forward and reverse channels, for each subscriber stations determine the value of the time-frequency resource necessary for transmitting the required amount of data in the generated frame of the forward and reverse channels, and assign each type of modulation and coding to each subscriber station, as well as the value of the time-frequency resource, according to the invention , for each subscriber station, evaluate the angular the parameter of the arrival of the signal of the return channel by processing in an adaptive antenna system, for a set of the indicated angular parameters at the base station, a prohibitory graph is generated showing for which subscriber stations it is impossible to perform spatial selection of signals in an adaptive antenna system with a given quality, for the obtained forbidding graph by the correct vertex coloring method, for the frame following the generated one, a time-frequency resource distribution schedule for the forward and reverse channels with the maximum density for the observed spatial-angular distribution of subscriber stations, after which, into the service control information, prepared for transmission to the tech In the frame, enter data on the time-frequency resource allocation schedule assigned for the generated frame, then group signals of the current frame for each antenna element of the adaptive antenna system are generated in the direct channel by weighted summation of the signals generated for each of the subscriber stations with weights specified by vectors Partial subscriber subscriber units are allocated in the schedule for the direct channel in the time-frequency positions of the current frame, as well as at the base station the signals of the current frame by weighting the output signals of the antenna elements of the adaptive antenna system using the weighting vectors specified in the schedule for the return channel in the time-frequency positions of the current frame, after which at the base station for each time-frequency fragment of the generated frame make a list of operating subscriber stations, for each of them the weighting vector for the forward channel in the generated frame and the weighting vector for the return channel in the forming emom frame and then to the base station schedules allocation complementary frequency-time resource forward and reverse channels formed by the frame positions of said weighting vectors.
На фиг. 1 приведена структурная схема варианта реализации устройства, с помощью которого осуществляют заявляемый способ.In FIG. 1 is a structural diagram of an embodiment of a device by which the inventive method is carried out.
На фиг. 2 показана кадровая структура организации распределения временного ресурса и элементарных временных интервалов (ЭВИ).In FIG. 2 shows the personnel structure of the organization of the distribution of the time resource and elementary time intervals (EVI).
На фиг. 3 показан пример организации пространственно-частотно-временного расписания.In FIG. Figure 3 shows an example of the organization of a spatial-frequency-time schedule.
На фиг. 4 приведен пример построения «запрещающего графа» на множестве из N абонентских станций (АС), обслуживаемых базовой станцией (БС), на первом этапе (без учета различий в запросах на ресурс радиоканала).In FIG. Figure 4 shows an example of constructing a “forbidding graph” on a set of N subscriber stations (AS) served by a base station (BS) at the first stage (without taking into account differences in requests for a radio channel resource).
На фиг. 5 показан пример построения «запрещающего конуса» в направлении на заданного абонента, с помощью которого формируют ребра в «запрещающем графе».In FIG. 5 shows an example of constructing a “prohibitory cone” in the direction of a given subscriber, with which ribs are formed in the “prohibitory graph”.
На фиг. 6 приведен пример построения «запрещающего графа» на последнем этапе (внесение коррекций, связанных с учетом различных запросов на ресурс радиоканала)In FIG. Figure 6 shows an example of constructing a “prohibitory graph” at the last stage (making corrections related to various requests for a radio channel resource)
На фиг. 7(а-г) показан пошаговый пример работы алгоритма правильной «раскраски узлов» «запрещающего графа», построенного на базе операции «стягивания» узлов.In FIG. 7 (a-d) shows a step-by-step example of the operation of the algorithm for the correct “coloring of nodes” of the “forbidding graph” constructed on the basis of the operation of “contracting” the nodes.
На фиг. 8 приведен конечный результат, полученный алгоритмом правильной «раскраски узлов» «запрещающего графа» для примера, показанного на фиг. 6.In FIG. 8 shows the final result obtained by the algorithm of the correct “coloring of nodes” of the “forbidding graph” for the example shown in FIG. 6.
На фиг. 9 показано оптимальное расписание распределения частотно-временного ресурса, составленное в соответствии с полученным решением задачи «раскраски узлов» «запрещающего графа».In FIG. Figure 9 shows the optimal time-frequency resource allocation schedule, compiled in accordance with the obtained solution to the "coloring of nodes" task of the "prohibit graph".
Рассмотрим реализацию предлагаемого способа на примере передачи данных в прямом канале с базовой станции на одну из N абонентских станций и в обратном канале с абонентской станции на базовую станцию.Consider the implementation of the proposed method by the example of data transmission in a direct channel from a base station to one of N subscriber stations and in a reverse channel from a subscriber station to a base station.
Базовая станция 1 содержит адаптивную антенную систему 2, первый блок 3 кодирования и модуляции, блок 5 адаптации, блок 6 оценки направлений, блок 7 пространственно-частотно-временного расписания и первый блок 4 демодуляции и декодирования, первый выход которого соединен с соответствующим управляющим входом блока 5 адаптации, информационный вход соединен с соответствующим выходом адаптивной антенной системы 2 и с соответствующим входом блока 6 оценки направлений, управляющий вход соединен с соответствующим первым выходом блока 5 адаптации, а с информационного выхода сигнал подается на высшие уровни базовой станции. Групповой вход блока 6 оценки направлений подключен к соответствующим выходам антенных элементов, входящих в состав адаптивной антенной системы 2, выход блока 6 оценки направлений подключен ко входу блока 7 пространственно-частотно-временного расписания, групповой выход которого соединен с групповым управляющим входом адаптивной антенной системы 2, а выход соединен со входом блока 5 адаптации, при этом управляющий вход блока 7 пространственно-частотно-временного расписания подключен ко второму выходу блока 5 адаптации. На групповой информационный вход блока 5 адаптации поступает информация от высших уровней базовой станции, а групповой информационный выход соединен с групповым входом блока 3 кодирования и модуляции, групповой выход которого подключен к групповому информационному входу адаптивной антенной системы 2, с эфирного выхода которой сигнал передается через выход базовой станции 1 на вход абонентской станции 8. Абонентская станция 8 включает второй блок 9 демодуляции и декодирования, информационный вход которого является эфирным входом абонентской станции 8, а выход соединен со входом блока 10 поддержки распорядка расписания, управляющий вход второго блока 9 демодуляции и декодирования соединен с первым выходом блока 10 поддержки распорядка расписания, второй выход блока 10 поддержки распорядка расписания соединен с управляющим входом второго блока 11 кодирования и модуляции. На информационный вход второго блока 11 кодирования и модуляции подается информация от высших уровней абонентской станции 8, с выхода второго блока 11 кодирования и модуляции через выход абонентской станции 8 сигнал транслируется по эфиру от абонентской станции на вход базовой станции 1, являющийся также эфирным входом адаптивной антенной системы 2, а с информационного выхода второго блока 9 демодуляции и декодирования информационный сигнал передается на высшие уровни абонентской станции 8.
Система связи включает, как минимум, одну базовую станцию и N абонентских станций, обслуживаемых данной базовой станцией, где N принимает значения 1, 2 и т.д.A communication system includes at least one base station and N subscriber stations served by a given base station, where N takes
Базовая станция передает данные на абонентские станции по прямому каналу, а абонентские станции передают данные на базовую станцию по обратному каналу.The base station transmits data to subscriber stations on the forward channel, and subscriber stations transmit data to the base station on the reverse channel.
Прямые каналы разных базовых станций используют один и тот же частотный ресурс (полосу частот). Обратные каналы разных абонентских станций также используют один и тот же частотный ресурс.Direct channels of different base stations use the same frequency resource (frequency band). The return channels of different subscriber stations also use the same frequency resource.
Прямой и обратный каналы могут использовать один и тот же частотный ресурс при временном дуплексе или разные частотные ресурсы при частотном дуплексе.The forward and reverse channels can use the same frequency resource for time duplex or different frequency resources for frequency duplex.
Данные, передаваемые в прямом канале и предназначенные разным абонентским станциям, в рассматриваемом примере реализации заявляемого способа разделяются между собой в пространстве направлений (с помощью обработки в адаптивной антенной системе), и могут также разделяться по времени и также по времени и по частоте.Data transmitted in a direct channel and intended for different subscriber stations, in the example of implementation of the proposed method, are divided among themselves in the direction space (using processing in an adaptive antenna system), and can also be divided in time and also in time and frequency.
Данные, предаваемые в обратном канале от разных абонентских станций, в рассматриваемом примере реализации заявляемого способа разделяются между собой в пространстве направлений (с помощью обработки в адаптивной антенной системе), и могут также разделяться по времени и также по времени и по частоте.The data transmitted in the return channel from different subscriber stations, in the example of the implementation of the proposed method, are divided among themselves in the direction space (using processing in an adaptive antenna system), and can also be separated in time and also in time and frequency.
Передатчик базовой станции системы имеет возможность раз в кадр менять вид кодирования и модуляции передаваемых данных, предназначенных отдельным абонентским станциям, а также перераспределять частотно-временной ресурс прямого канала между ними.The transmitter of the base station of the system has the ability to change the encoding and modulation of the transmitted data intended for individual subscriber stations once per frame, as well as redistribute the time-frequency resource of the direct channel between them.
Адаптивная антенная система базовой станции имеет возможность раз в кадр менять наборы векторов весовой обработки, предназначенных для реализации пространственной селекции в режиме передачи сигналов отдельным абонентским станциям и предназначенных для реализации пространственной селекции в режиме приема сигналов, передаваемых отдельными абонентскими станциями.The adaptive antenna system of the base station has the ability to change sets of weight processing vectors once a frame, designed to implement spatial selection in the transmission mode of signals to individual subscriber stations and designed to implement spatial selection in the reception mode of signals transmitted by individual subscriber stations.
Передатчик любой абонентской станции системы имеет возможность раз в кадр менять вид кодирования и модуляции передаваемых данных, а также передавать данные в любой части частотно-временного ресурса кадра обратного канала.The transmitter of any subscriber station in the system has the ability to change the encoding and modulation of the transmitted data once per frame, as well as transmit data in any part of the time-frequency resource of the reverse channel frame.
Система работает с использованием разбивки времени на кадры, как показано на фиг. 2. Будем называть текущим тот кадр, в котором в настоящий момент происходит работа системы, а формируемым - кадр, следующий непосредственно за текущим кадром. На каждом кадре установлены и остаются неизменными для каждого из N абонентов методы кодирования/модуляции, распределение частотно-временного ресурса, вектора весовой обработки для прямого и обратного каналов. Каждый кадр разделен на элементарные временные интервалы, на которых, согласно расписанию, происходит информационный обмен по эфиру с фиксированным активным подмножеством абонентов. За период одного кадра, каждый из N абонентов получает хоть один элементарный временной интервал для передачи и для приема. Это означает, что активные абонентские подмножества приема и активные абонентские подмножества передачи составляют полные группы. На интервале текущего кадра базовая станция 1 готовит для кадра, следующего за формируемым, и передает уже подготовленную для формируемого кадра информацию управления, содержащую данные о назначаемом расписании распределения частотно-временного ресурса, применяемых способах кодирования и модуляции, а также об энергетических параметрах в виде уровней трансляции в прямом и обратном каналах.The system operates using time division into frames, as shown in FIG. 2. We will call the current frame in which the system is currently operating, and the frame immediately following the current frame to be formed. Each frame set and remain unchanged for each of the N subscribers Methods encoding / modulation allocation of time-frequency resource, weighting vector for the forward and reverse channels. Each frame is divided into elementary time intervals, on which, according to the schedule, there is information exchange over the air with a fixed active subset of subscribers. For the period of one frame, each of N subscribers receives at least one elementary time interval for transmission and reception. This means that active subscriber reception subsets and active subscriber transmission subsets are complete groups. On the interval of the current frame, the
Адаптивная антенная система 2, включающая М антенных элементов, может быть реализована с помощью стандартных методов, описанных в [3].
Адаптивная антенная система 2 излучает/принимает сигналы на/от разделенного на группы множества абонентов-источников. При этом используется расписание работы, составленное для текущего кадра, исходя из информации, содержащейся в служебном сообщении одного из предыдущих кадров. Оно показано на фиг. 3. Конкретно, на групповой информационный вход блока 5 адаптации поступает информация от высших уровней базовой станции. По каждой линии группового информационного входа поступает поток данных, предназначенных одному из абонентов. На каждом элементарном временном интервале в блоке 5 адаптации считываются данные из расписания распределения частотно-временного ресурса режима трансляции, показанного на фиг. 3. На их основе определяются:
1. Активные позиции частотно-временного ресурса, используемые для трансляции в прямом канале в данном элементарном временном интервале (в примере, показанном на фиг. 3, они отображены как заштрихованные ячейки).1. The active positions of the time-frequency resource used for broadcast in a direct channel in a given elementary time interval (in the example shown in Fig. 3, they are displayed as shaded cells).
2. Номера информационных потоков, которые должны транслироваться в прямом канале в каждой активной частотно-временной позиции. На фиг. 3 они показаны в виде последовательности ячеек расписания , где i - номер элементарного временного интервала (i=1,2, …, k), k - число элементарных временных интервалов в одном кадре, j - номер ячейки из диапазона частотного ресурса (j=1,2, …, l), l - число частотных ячеек, составляющих частотный ресурс радиоканала, - число информационных потоков, которые должны предаваться в ресурсной ячейке (i, j) в прямом канале.2. The numbers of information flows that should be broadcast in a direct channel in each active time-frequency position. In FIG. 3 they are shown as a sequence of schedule cells where i is the number of the elementary time interval (i = 1,2 , ..., k), k is the number of elementary time intervals in one frame, j is the number of the cell from the frequency resource range ( j = 1,2, ..., l ), l is the number of frequency cells making up the frequency resource of the radio channel, - the number of information flows that must be transmitted in the resource cell ( i, j ) in the direct channel.
3. Виды модуляции и кодирования, применяемые при трансляции в прямом канале каждого из потоков через ресурсную ячейку (i, j). На фиг. 3 они показаны в виде последовательности ячеек расписания соответственно.3. The types of modulation and coding used in the broadcast in the direct channel of each of resource flows through the cell (i, j). In FIG. 3 they are shown as a sequence of schedule cells respectively.
Блок 5 адаптации может быть реализован на основе программы цифровой обработки, работающей на базе обычного процессора или специализированного вычислительного модуля.The
Блок 5 адаптации дополняет информационные потоки, предаваемые на элементарном временном интервале, служебной информацией управления и, в соответствии данными расписания, подает их на соответствующие линии группового входа блока 3 кодирования и модуляции. Также блок 5 адаптации через групповой выход передает на блок 3 кодирования и модуляции команды управления, предназначенные для активации процедур модуляции и кодирования, увязанных с частотно-временным распределением ресурса прямого канала, прописанных в расписании текущего кадра.The
С соответствующего первого выхода блока 5 адаптации на управляющий вход первого блока 4 демодуляции и декодирования передаются команды активации процедур демодуляции и декодирования, увязанные с частотно-временным распределением ресурса обратного канала, прописанных в расписании текущего кадра для абонентской станции 8.From the corresponding first output of
Блок 5 адаптации на основе данных, полученных в текущем кадре, производит расчет энергетических параметров, а также видов модуляции и кодирования, которые будут применяться в кадре, следующем за формируемым. Методы расчета указанных параметров известны и описаны в [2].The
Со второго выхода блока 5 адаптации на управляющий вход блока 7 пространственно-частотно-временного расписания передается информация об энергетических параметрах в виде уровней трансляций в прямом и обратном каналах в текущем, формируемом и следующим за формируемым кадрах для базовой станции и для N абонентских станций. Также передаются данные об энергетических параметрах в виде результатов измерений уровней принимаемых сигналов базовой станцией 1 в обратном канале и N абонентскими станциями в прямом канале, снимаемые в текущем кадре. Кроме этого передается информация о запросах N абонентских станций на ресурсы прямого и обратного каналов для кадра, следующего за формируемым.From the second output of
Блок 3 кодирования и модуляции может быть реализован на основе программы цифровой обработки, работающей на базе обычного процессора или специализированного вычислительного модуля.
В блоке 3 кодирования и модуляции каждый из предаваемых в прямом канале потоков претерпевает преобразования кодирования и модуляции, заданные в расписании распределения частотно-временного ресурса. В результате с группового выхода блока кодирования и модуляции на групповой информационный вход адаптивной антенной системы 2 в элементарном временном интервале i (i=1,2, …, k) подаетсяIn coding and
закодированных и модулированных сигналов. Адаптивная антенная система 2 в начале каждого элементарного интервала (для определенности будем его обозначать номером i) через групповой управляющий вход считывает с группового выхода блока 7 пространственно-частотно-временного расписания множество значений векторов весовой обработки размерности М, прописанных в расписании текущего кадра для прямого канала на данном элементарном интервале. Эти вектора для каждого из сигналов ресурсной ячейки (i, j), j=1,2, …, l, задают квадратурные уровни, назначенные для трансляции через антенные элементы (m=1…М). На фиг. 3 указанные вектора показаны в виде множества последовательностей столбцов encoded and modulated signals.
В процессе работы адаптивная антенная система 2 формирует квадратуры , для каждого из сигналов. Далее для каждого антенного элемента m (m=1, …, М) адаптивная антенная система 2 выполняет взвешенное суммированиеIn the process, the
после чего сформированный групповой сигнал Si(m) подается на вход соответствующего антенного элемента с номером m. Заметим, что поскольку индекс суммирования г однозначно связан с индексом частотной ячейки j, то суммирование в (2) приводит к тому, что результат Si(m) от j не зависит.after which the generated group signal Si (m) is supplied to the input of the corresponding antenna element with the number m . Note that since the summation index r is uniquely related to the index of the frequency cell j , the summation in (2) leads to the fact that the result Si (m) does not depend on j .
В результате с эфирного выхода адаптивной антенной системы 2 на каждом элементарном временном интервале (i) будет производиться трансляция множества сигналов, для каждого из которых будет сформирована индивидуальная диаграмма направленности с областью максимума в направлении на соответствующего абонента, и с зонами минимумов в направлениях других абонентов.As a result, broadcasting output
Адаптивная антенная система 2, работая в режиме приема, в начале каждого элементарного временного интервала (i), считывает с группового управляющего входа, подключенного к групповому выходу блока 7 пространственно-частотно-временного расписания, данные распределения частотно-временного ресурса режима обратного канала текущего кадра, показанного на фиг. 3. На их основе определяются:
1. Активные позиции частотно-временного ресурса, используемые для приема сигналов обратного канала в данном элементарном временном интервале (в примере, показанном на фиг. 3, они отображены как заштрихованные ячейки).1. The active positions of the time-frequency resource used to receive signals of the reverse channel in this elementary time interval (in the example shown in Fig. 3, they are displayed as shaded cells).
2. Номера информационных потоков, которые должны приниматься в каждой активной частотно-временной позиции. На фиг. 3 они показаны в виде последовательности ячеек расписания , где i - номер элементарного временного интервала (i=1,2, …, k), j - номер ячейки из диапазона частотного ресурса (j=1,2, …, l), - число информационных потоков, которые должны быть приняты в ресурсной ячейке (i, j) обратного канала.2. The numbers of information flows that must be received at each active time-frequency position. In FIG. 3 they are shown as a sequence of schedule cells where i is the number of the elementary time interval ( i = 1,2, ..., k ), j is the cell number from the frequency resource range ( j = 1,2, ..., l ), - the number of information flows that must be received in the resource cell ( i, j ) of the reverse channel.
3. Вектора весовой обработки размерности М, применяемые для адаптивной пространственной обработки на приеме в ресурсной ячейке (i, j) обратного канала для каждого из сигналов. На фиг 3 они показаны в виде множества последовательностей столбцов с комплексными значениями.3. The vectors of weight processing of dimension M , used for adaptive spatial processing at the reception in the resource cell ( i, j ) of the return channel for each of signals. In Fig. 3, they are shown as a plurality of column sequences. with complex values.
После чего адаптивная антенная система 2 производит расчет общего числа сигналов, принимаемых на элементарном временном интервале (i) обратного канала по формулеAfter that, the
Далее для каждого вектора весовой обработки из набора адаптивная антенная система 2 формирует соответствующий сигнал выхода на основе операции взвешенного суммирования квадратурных сигналов и , присутствующих на выходах М антенных элементов:Next, for each weighting vector from the set
Индексы r, задающие номера сигналов выхода Si(r, t), формируемых на выходе приемного тракта адаптивной антенной системы 2, однозначно связаны с набором индексов i, j и q (q=1, 2, …, ) - номер информационного потока, передаваемого в ячейке обратного канала. Сигнал выхода Si(r, t) с индексом r, соответствующим абонентской станции 8, адаптивная антенная система 2 подключает к информационному входу первого блока 4 демодуляции и декодирования. Также сигнал выхода Si(r,t) с выхода адаптивной антенной системы 2 подается на соответствующий управляющий вход блока 6 оценки направлений, где используется в качестве обучающего, или эталонного, при работе в режиме слежения за угловыми перемещениями абонентской станции 8. Алгоритмы оценки и слежения за угловыми параметрами источников известны и описаны в [3], [4], [5]. Сформированные оценки направлений прихода абонентских сигналов через выход блока 6 оценки направлений передаются на вход блока 7 пространственно-частотно-временного расписания. Блок 6 оценки направлений может быть реализован с помощью программы, работающей на базе обычного процессора или специализированного вычислительного модуля.The indices r that specify the numbers of the output signals Si (r, t) generated at the output of the receive path of the
Блок 7 пространственно-частотно-временного расписания также может быть реализован с помощью программы, работающей на базе обычного процессора или специализированного вычислительного модуля.
Блок 7 пространственно-частотно-временного расписания считывает со входа информацию о реализовавшемся угловом распределении направлений прихода абонентских сигналов. На основе этой информации блок 7 пространственно-частотно-временного расписания строит «запрещающий граф». Для пояснения на фиг. 4 приведен пример такого «запрещающего графа». Процесс построения «запрещающего графа» состоит в следующем. Позицию базовой станции 1 помещаем в условное начало координат. Каждому направлению прихода абонентского сигнала ставим в соответствие узел «запрещающего графа». Позицию расположения указанного узла в пространстве формируем в два этапа:
1) проводим из условного начала координат луч, направление которого совпадает с указанным выше направлением прихода абонентского сигнала;1) draw from a conditional coordinate origin a ray whose direction coincides with the direction of arrival of the subscriber signal indicated above;
2) отмечаем на полученном луче точку, отстоящую от условного начала координат на расстоянии в близких пределах некоторой заданной величины. (Выбор расстояния произволен, так как на дальнейших операциях и расчетах не сказывается. Его выбор служит только для наглядности работы режима формирования «запрещающего графа», чтобы узлы близких направлений не сливались).2) we mark on the received ray a point that is distant from the conventional origin at a distance in the close range of a given value. (The choice of distance is arbitrary, since it does not affect further operations and calculations. Its choice serves only to illustrate the operation of the “prohibit graph” formation mode so that nodes of close directions do not merge).
Далее осуществляется перебор всех направлений приходов сигналов абонентов. При этом для каждого выбранного направления прихода сигнала абонента строим «запрещающий конус» с угловым размером в вершине 2⋅As (см. Фиг. 5). И все узлы «запрещающего графа», попавшие внутрь указанного «запрещающего конуса», соединяем ребрами с узлом, связанным с выбранным направлением прихода сигнала абонента. Размер запрещающего сектора 2⋅As, как показали результаты экспериментальной проверки, следует выбирать в пределах диапазона, [0.75-0.85]⋅(Ф°/М), где Ф° - общий размер углового сектора работы адаптивной антенной системы 2, М - число антенных элементов в адаптивной антенной системе 2. При выборе 2⋅As из такого диапазона пропускная способность радиоканала в итоге оказывается либо совпадающей, либо мало отличающейся от максимума. После этого блок 7 пространственно-частотно-временного расписания считывает с управляющего входа информацию о запрашиваемых абонентскими станциями ресурсах канала связи в кадре, следующем за формируемым. Значения запрошенных ресурсов подвергаются процедуре дискретизации, в результате чего получаются целые значения Da1, Da2, …, Da N , показывающие, сколько «минимальных порций» ресурса следует распределять абонентским станциям при составлении расписания. Опыт практической работы сетей сотовой связи показал, что для решения задач максимизации пропускной способности радиоканала при составлении расписаний достаточно использовать от 3 до 6 уровней дискретизации запрашиваемых ресурсов. Далее, в соответствии с полученными значениями Da1, Da2, …, Da N , в «запрещающем графе» выполняется операция Da n -кратного дублирования (n=1,2, …, N) узлов, сопоставляемых абонентским станциям. На фиг. 6 для примера показана ситуация операций 2-кратного и 3-кратного дублирования узлов в «запрещающем графе». Указанная операция дублирования узлов графа известна и описана в [6]. Заключается она во введении в граф дополнительного узла, копирующего все ребра своего узла-прообраза и введении ребра между дополнительным узлом и узлом-прообразом. На этом формирование «запрещающего графа» заканчивается.Next, iterates over all directions of the arrival of subscribers' signals. At the same time, for each selected direction of the subscriber’s signal arrival, we construct a “prohibiting cone” with an angular size at the top of 2⋅As (see Fig. 5). And all the nodes of the “forbidding graph” that fall inside the specified “forbidding cone” are connected by edges with the node associated with the selected direction of the subscriber's signal arrival. The size of the
После этого в блоке 7 пространственно-частотно-временного расписания выполняется три шага обработки, в результате чего составляется пространственно-частотно-временное расписание для кадра, следующего за формируемым.After that, in
На первом шаге обработки выполняется «правильная раскраска» узлов «запрещающего графа». Правильная раскраска узлов графа минимальным числом цветов - классическая задача теории графов, которая подробно описана в [6], [7]. Она предполагает, раскраску всех узлов графа так, что не существует двух узлов, выкрашенных в один цвет и соединенных ребром. В нашем случае каждый цвет можно трактовать как номер фрагмента частотно-временного ресурса канала. «Правильная раскраска» «запрещающего графа» гарантирует, что для всех пар, составленных из абонентов, для которых угловое расстояние направлений прихода сигналов не позволяет произвести адаптивной антенной системе 2 пространственную селекцию сигналов с заданным уровнем качества, не будет ни одной пары абонентов «выкрашенных в один цвет», или (что эквивалентно) не будет пары, в которой абонентам выделен общий частотно-временной ресурс в формируемом расписании. Каждая группа абонентов, связанная с конкретным цветом раскраски, может использовать общий частотно-временной ресурс канала, так как все сигналы абонентов, составляющих данную группу, могут быть разделены с заданным уровнем качества исключительно на основе методов пространственной селекции в адаптивной антенной системе 2. Каждой группе абонентов, связанной с отдельным цветом раскраски, необходимо выделять отдельный частотно-временной ресурс в формируемом расписании, так как в противном случае может оказаться, что в совмещенном частотно-временном ресурсе будут работать абоненты, сигналы которых нельзя разделить с заданным уровнем качества в адаптивной антенной системе 2. Минимум числа цветов «правильной раскраски» обеспечивает максимум частотно-временного ресурса радиоканала, распределяемого на каждую группу абонентов, связанную с отдельным цветом раскраски.At the first processing step, the “correct coloring” of the nodes of the “forbidden graph” is performed. The correct coloring of graph nodes by the minimum number of colors is a classical problem of graph theory, which is described in detail in [6], [7]. It involves coloring all nodes of the graph so that there are no two nodes painted in the same color and connected by an edge. In our case, each color can be interpreted as the fragment number of the time-frequency channel resource. The “correct coloring” of the “prohibitory graph” ensures that for all pairs composed of subscribers for which the angular distance of the directions of arrival of the signals does not allow the
Алгоритм «правильной раскраски» узлов графа известен и описан в [6], [7]. Он основан на последовательном выполнении операции «стягивания узлов». Указанная операция предполагает произвольный выбор пары узлов графа, не соединенных ребром, и последующую замену выбранной пары одним узлом, который имеет соединительные ребра, которыми обладал хоть один из узлов стягиваемой пары. Фиг. 7а-7г поясняют указанную операцию «стягивания». Процесс заканчивается тогда, когда для графа достигается состояния полной связанности (Фиг. 7г). Решение задачи раскраски определяется результирующим полносвязанным графом с минимальным числом узлов. Так как на каждом шаге работы алгоритма необходимо рассматривать всевозможные пары «стягиваемых узлов», то число обрабатываемых графов с увеличением числа шагов возрастает экспоненциально. Поэтому точное решение задачи раскраски узлов за приемлемое время удается получить только для графов с небольшим числом узлов (до 8-12). Так как число абонентов, обслуживаемых базовой станцией 1, может оказаться больше, то для решения задачи раскраски требуется использовать другие алгоритмы, обладающие менее высокой сложностью. В теории графов разработан целый класс таких алгоритмов, называемых «жадными», которые на каждом шаге используют сокращенный перебор комбинаций узлов для «стягивания», и в следствии чего имеют полиномиальную сложность. При этом они с вероятностью близкой к 1 дают точное решение задачи «правильной раскраски» узлов и лишь в отдельных случаях ошибаются в сторону увеличения минимального числа цветов (как правило, на 1 позицию). Эти алгоритмы известны и их описание можно найти в [8], [9]. Конкретно, были проведены тестовые испытания работы «жадных алгоритмов», использующих на каждом шаге выбор единственной пары «стягиваемых узлов» с помощью прогнозных оценок Турана, описание которых дано в [6], и на основе методики Муллата, описанной в работах [10], [11]. В обоих случаях на выборках более 2000 испытаний не было обнаружено ни одной ошибки решения задачи «правильной раскраски» узлов графа минимальным числом цветов. Особенно простой и наглядный вид алгоритм «раскраски» приобретает в случае использования прогнозных оценок Турана. Указанные оценки позволяют находить верхнюю и нижнюю границы минимального числа цветов на основе аналитических соотношений от числа узлов и числа ребер графа. Согласно им, при заданном числе узлов, с ростом числа ребер может происходить только рост указанных границ. Поэтому на каждом шаге для операции «стягивания» следует выбирать пару несвязанных узлов, которые имеют максимальное число общих «соседей» (соседними являются узлы графа, связанные ребром), так как при таком выборе после «стягивания» число ребер в графе сократиться максимально. Пример, показанный на фиг. 7а - фиг. 7г, демонстрирует такой метод выбора пар для «стягивания». На фиг. 8 приведен конечный результат решения задачи правильной «раскраски узлов» «запрещающего графа». Цвета «раскраски» условно обозначены римскими цифрами.The algorithm of “correct coloring” of graph nodes is known and described in [6], [7]. It is based on the sequential execution of the operation of "tightening nodes". This operation involves the arbitrary selection of a pair of nodes in the graph that are not connected by an edge, and the subsequent replacement of the selected pair with one node that has connecting edges that at least one of the nodes of the contracted pair had. FIG. 7a-7g explain the indicated “contraction” operation. The process ends when the graph reaches a state of complete connectedness (Fig. 7d). The solution to the coloring problem is determined by the resulting fully connected graph with a minimum number of nodes. Since at each step of the algorithm it is necessary to consider all kinds of pairs of “contractible nodes”, the number of processed graphs increases exponentially with an increase in the number of steps. Therefore, the exact solution to the problem of coloring nodes in an acceptable time can only be obtained for graphs with a small number of nodes (up to 8-12). Since the number of subscribers served by
Также на фиг. 8 показана секторная структура, отвечающая определенной конфигурации базовой станции с обычными (не адаптивными) антеннами, с помощью которой можно объяснить физический смысл работы алгоритма составления пространственно-частотно-временного расписания, построенного на базе «раскраски узлов» «запрещающего графа». Размер отдельного сектора на фиг. 8 задан по угловой разрешающей способности адаптивной антенной системы 2. Как можно видеть, работу алгоритма можно трактовать как настройку азимутов секторов так, что «плотные» скопления абонентов попадают в окрестности центральных зон секторов (т.е. выводятся за зоны перекрытий секторов). Для остальных абонентов, попавших в окрестности зон перекрытий, алгоритм при формировании расписания учитывает возможность работы в режиме с совмещением частотно-временных ресурсов с теми абонентами, которые находятся на противоположном крае сектора.Also in FIG. Figure 8 shows a sector structure corresponding to a certain configuration of a base station with conventional (non-adaptive) antennas, with the help of which one can explain the physical meaning of the algorithm for compiling a spatial-frequency-time schedule constructed on the basis of the “coloring of nodes” of the “forbidden graph”. The size of an individual sector in FIG. 8 is given by the angular resolution of the
На фиг. 9 показан пример оптимального расписания распределения частотно-временного ресурса, составленного в соответствии с полученным решением задачи «раскраски узлов» «запрещающего графа».In FIG. Figure 9 shows an example of an optimal time-frequency resource allocation schedule, compiled in accordance with the obtained solution to the “coloring of nodes” task of a “forbidding graph”.
На втором шаге частотно-временные ресурсы радиоканала, выделенные базовой станции 1 для трансляции и приема, разделяются на равные по объему фрагменты, числом равным числу цветов, полученному при решении задачи «правильной раскраски» узлов «запрещающего графа». После этого составляется распределение частотно-временного ресурса радиоканала для расписаний прямого и обратного каналов в кадре, следующем за формируемым. При этом каждый абонент получает именно тот фрагмент частотно-временного ресурса, который соответствует группе, в которую он попал при решении задачи «правильной раскраски» узлов «запрещающего графа». Затем полученное расписание для каждого абонента дополняется информацией о применяемой модуляции, кодировании и необходимом уровне передачи. После чего информация о составленном расписании кадра, следующем за формируемым, через выход передается на вход блока 5 адаптации, в котором производится дополнение информационных потоков высших уровней базовой станции 1, служебной информацией управления, содержащей данные о сформированном расписании. Далее, в формируемом кадре будет последовательно через блок 3 кодирования и модуляции, через блок адаптивной антенной системы 2 и через эфир прямого канала произведена трансляция составленного расписания на N абонентских станций (и на абонентскую станцию 8, в частности).At the second step, the time-frequency resources of the radio channel allocated to
На третьем шаге расписание распределения частотно-временного ресурса, составленное для формируемого кадра, дополняется информацией о векторах весовой обработки, которые должны применяться в режимах трансляции по прямому и приема по обратным каналам на базовой станции 1. С этой целью для каждой ресурсной ячейки (i, j) расписания формируемого кадра составляются списки номеров абонентских станций:At the third step, the time-frequency resource distribution schedule compiled for the generated frame is supplemented with information about the weight processing vectors that should be used in the forward and receive transmission modes on the return channels at
А) которым базовая станция 1 будет по прямому каналу передавать сигнал:A) which
, ,
Б) от которых базовая станция 1 будет по обратному каналу принимать сигнал:B) from which
После этого для каждой ресурсной ячейки (i, j) расписания формируемого кадра вычисляются вектора весовой обработки, которые будут применяться на базовой станции 1 при трансляции и при приеме , k - значение из списка, однозначно определяющее номер абонентской станции, с которой осуществляется радиосвязь.After that, for each resource cell ( i, j ) of the schedule of the generated frame, weight processing vectors are calculated, which will be used at
Алгоритмы расчета векторов весовой обработки известны и приведены в работах [3], [12], [13].Algorithms for calculating weight processing vectors are known and are given in [3], [12], [13].
После этого блок 7 пространственно-частотно-временного расписания дополняет каждую ресурсную ячейку (i, j) расписания формируемого кадра полученными значениями векторов весовой обработки. На этом процесс составления расписания пространственно-частотно-временного распределения для формируемого кадра завершается.After that, block 7 of the spatial-frequency-time schedule supplements each resource cell ( i, j ) of the schedule of the generated frame with the obtained values of the weighting vectors. On this, the process of scheduling the spatial-frequency-temporal distribution for the generated frame ends.
На управляющий вход первого блока 4 демодуляции и декодирования с соответствующего первого выхода блока 5 адаптации передается команда установки нужного режима работы с демодуляцией по закону и декодирования по закону , где индексы (i, j) определяются позицией ресурсной ячейки обратного канала в текущем кадре, а r задает номер информационного потока в указанной ресурсной ячейке (i, j), связанного с абонентской станцией 8.To the control input of the
Первый блок 4 демодуляции и декодирования может быть реализован с помощью программы цифровой обработки, работающей на базе обычного процессора или специализированного вычислительного модуля. Базовая станция 1 должна поддерживать работу N таких блоков 4 демодуляции и декодирования, каждый из которых организует обработку сигнала обратного канала для одной из N абонентских станций.The
В результате обработки сигнала выхода Si(r,t), с индексом r, соответствующим сигналу, предаваемому абонентской станцией 8 в ресурсной ячейке (i, j), первый блок 4 демодуляции и декодирования формирует поток данных, из которого выделяется служебная информация (рапорты измерений, выполненных абонентской стацией 8, запросы ресурса прямого и обратного каналов для кадра, следующего за формируемым), и поток данных для высших уровней базовой станции 1. Поток данных для высших уровней базовой станции 1 подается на информационный выход первого блока 4 демодуляции и декодирования.The processing of Si (r, t) output signal with index r, a corresponding signal betray subscriber station 8 in the resource cell (i, j), the
При этом через первый выход первого блока 4 демодуляции и декодирования на управляющий вход блока адаптации 5 передается выделенная служебная информация, дополненная данными об энергетическом параметре в виде измерений уровня принимаемого в обратном канале текущего кадра сигнала абонентской станции 8.In this case, through the first output of the
На абонентской станции 8 в начале каждого элементарного временного интервала блок 10 поддержки распорядка расписания, который можно реализовать с помощью программы, работающей на базе обычного процессора или специализированного вычислительного модуля, через первый выход подает на управляющий вход второго блока 9 демодуляции и декодирования сигнал включения/выключения, в зависимости от того, прописана или нет в расписании на данном элементарном временном интервале (i) трансляция по прямому каналу от базовой станции 1 на абонентскую станцию 8.At the subscriber station 8, at the beginning of each elementary time interval, the schedule
Второй блок 9 демодуляции и декодирования можно реализовать аналогично прототипу [2].The
Работа абонентской станции 8 происходит аналогично [2]. А именно, если по расписанию текущего кадра на элементарном временном интервале i (i=1, …, k) происходит активация работы второго блока 9 демодуляции и декодирования, то блок 10 поддержки расписания через первый выход передает данные о типе используемой модуляции и кодировании , , j=1, …, l, где (i, j) - номера ресурсных ячеек, в которых по расписанию текущего кадра происходит трансляция сигнала от базовой станции 1 на абонентскую станцию 8. Второй блок 9 демодуляции и декодирования производит обработку принятого сигнала, поступающего с информационного входа, в соответствии типами модуляции, кодирования и частотно-временным ресурсом, заданными расписанием прямого канала текущего кадра для абонентской станции 8. В результате второй блок 9 демодуляции и декодирования осуществляет выделение принятых данных и разделяет их на данные высших уровней абонентской станции 8 и служебную информацию. Указанная служебная информация содержит распределение частотно-временного ресурса, виды модуляции/кодирования, энергетические параметры в виде уровней передачи в прямом и обратном каналах формируемого кадра для абонентской станции 8. После этого второй блок 9 демодуляции и декодирования дополняет служебную информацию данными энергетического параметра в виде измерений уровня принятого по прямому каналу сигнала базовой станции 1. Данные высших уровней второй блок 9 демодуляции и декодирования передает на выход абонентской станции 8, а служебную информацию на управляющий выход, с которого она поступает на вход блока 10 поддержки распорядка расписания. Со второго выхода блок 10 поддержки распорядка расписания передает на управляющий вход второго блока 11 кодирования и модуляции данные об измеренном энергетическом параметре в виде уровня принятого в прямом канале текущего кадра сигнала базовой станции 1, а также сигнал включения/выключения, в зависимости от того, прописана или нет в расписании на данном элементарном временном интервале (i) трансляция по обратному каналу от абонентской станции 8 на базовую станцию 1.The work of the subscriber station 8 is similar to [2]. Namely, if according to the schedule of the current frame at an elementary time interval i ( i = 1, ..., k ), the operation of the second demodulation and
Второй блок 11 кодирования и модуляции может быть реализован аналогично прототипу [2].The
Также аналогично [2], если по расписанию текущего кадра на элементарном временном интервале i (i=1, …, k) происходит активация работы второго блока 11 кодирования и модуляции, то блок 10 поддержки расписания через второй выход передает данные о типе используемой модуляции и кодировании , , j=1, …, l, где (i, j) - номера ресурсных ячеек, в которых по расписанию текущего кадра происходит трансляция сигнала по обратному каналу от абонентской станции 8 на базовую станцию 1. Второй блок 11 кодирования и модуляции дополняет данные высших уровней абонентской станции 8 и запрос ресурсов прямого и обратного каналов для кадра, следующего за формируемым, поступающие к нему через информационный вход, данными рапорта произведенных измерений. После чего второй блок 11 кодирования и модуляции производит кодирование и модуляцию в соответствии с правилами, заданными расписанием обратного канала текущего кадра, усиливает полученный сигнал до уровня, заданного соответствующим энергетическим параметром в расписании и транслирует через выход сформированный сигнал по обратному каналу на эфирный вход базовой станции 1.Also similar to [2], if the schedule of the current frame on the elementary timeslot i (i = 1, ..., k) is an activation of the
Таким образом, за счет использования метода графов для формирования расписания распределения частотно-временного ресурса, обладающего максимальной плотностью для наблюдаемого пространственно-углового распределения абонентских станций, в сочетании с пространственной селекцией сигналов, осуществляемой в адаптивной антенной системе базовой станции, повышаются пропускная способность радиоканала и эффективность использования частотно-временного ресурса.Thus, by using the graph method to formulate a time-frequency resource distribution schedule having a maximum density for the observed spatial-angular distribution of subscriber stations, in combination with spatial signal selection performed in the adaptive antenna system of the base station, the radio channel capacity and efficiency are increased use of the time-frequency resource.
Источники информацииInformation sources
1. Заявка на изобретение US 2002/0183010, H04B 17/00. "Wireless communication systems with adaptive channelization and link adaptation".1. Application for invention US 2002/0183010, H04B 17/00. "Wireless communication systems with adaptive channelization and link adaptation".
2. Патент RU №2267863, МПК H04B 17/00, приоритет 21.08.2003 г.2. Patent RU No. 2267863, IPC H04B 17/00, priority 21.08.2003.
3. Monzingo R.A., Haupt R.L., Miller T.W. Introduction to Adaptive Arrays. - 2nd Edition/ Published by SciTech Publishing, Inc., 2011. - 510 p.3. Monzingo RA, Haupt RL, Miller TW Introduction to Adaptive Arrays. - 2 nd Edition / Published by SciTech Publishing, Inc., 2011 .-- 510 p.
4. Абрамович Ю.И., Спенсер H.K., Горохов А.Ю. Выделение независимых источников излучения на неэквидистантных антенных решетках // Успехи современной радиоэлектроники, 2001. - №12. - С. 3-17.4. Abramovich Yu.I., Spencer H.K., Gorokhov A.Yu. Isolation of independent radiation sources on non-equidistant antenna arrays // Advances in modern radio electronics, 2001. - No. 12. - S. 3-17.
5. Roy R., Kailath Т. ESPRIT - Estimation of Signal Parameters Via Rotational Invariance Techniques // IEEE Transaction on Acoustics Speech and Signal Processing, Vol. 37, No 7, May 1989, p. 984-995.5. Roy R., Kailath T. ESPRIT - Estimation of Signal Parameters Via Rotational Invariance Techniques // IEEE Transaction on Acoustics Speech and Signal Processing, Vol. 37, No. 7, May 1989, p. 984-995.
6. Зыков А.А. Основы теории графов. - M.: Наука, 1987. - 384 с.6. Zykov A.A. Fundamentals of graph theory. - M .: Nauka, 1987 .-- 384 p.
7. Оре О. Теория графов. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1980. - 336 с.7. Ore O. Graph theory. - M.: Nauka, Main Edition of Physics and Mathematics, 1980. - 336 p.
8. Curtis S.A. The Classification of Greedy Algorithms // Science of Computer Programming 49 (2003), p. 125-157, Elsevier.8. Curtis S.A. The Classification of Greedy Algorithms // Science of Computer Programming 49 (2003), p. 125-157, Elsevier.
9. Halldorsson M., Szegedy M. Lower bounds for on-line graph coloring// Theoretical Computer Science 130 (1994), p. 163-174, Elsevier.9. Halldorsson M., Szegedy M. Lower bounds for on-line graph coloring // Theoretical Computer Science 130 (1994), p. 163-174, Elsevier.
10. Муллат И.Э. Экстремальные подсистемы монотонных систем. 1 // Автоматика и телемеханика, 1976. - №5. - С. 130.10. Mullat I.E. Extreme subsystems of monotone systems. 1 // Automation and telemechanics, 1976. -
11. Муллат И.Э. Экстремальные подсистемы монотонных систем. 2 // Автоматика и телемеханика, 1976. - №8. - С. 169.11. Mullat I.E. Extreme subsystems of monotone systems. 2 // Automation and telemechanics, 1976. - No. 8. - S. 169.
12. Журавлев А.К., Лукошкин А.П., Поддубный С.С. Обработка сигналов в адаптивных антенных решетках. - Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1983. - 240 с.12. Zhuravlev A.K., Lukoshkin A.P., Poddubny S.S. Signal processing in adaptive antenna arrays. - L.: Publishing House of Leningrad University, 1983. - 240 p.
13. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов. - М.: Мир, 1989. - 440 с.13. Widrow B., Stearns S. Adaptive signal processing. - M .: Mir, 1989 .-- 440 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112131A RU2640030C1 (en) | 2017-04-11 | 2017-04-11 | Method of adaptive distribution of bandwidth-time resource |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112131A RU2640030C1 (en) | 2017-04-11 | 2017-04-11 | Method of adaptive distribution of bandwidth-time resource |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2640030C1 true RU2640030C1 (en) | 2017-12-26 |
Family
ID=63857380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017112131A RU2640030C1 (en) | 2017-04-11 | 2017-04-11 | Method of adaptive distribution of bandwidth-time resource |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2640030C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2267863C2 (en) * | 2003-08-21 | 2006-01-10 | Корпорация "Самсунг Электроникс" | Method for adaptive distribution of temporal-frequency resource, adaptive modulation, encoding and power adjustment in communication system |
WO2007025133A2 (en) * | 2005-08-26 | 2007-03-01 | Qualcomm Incorporated | Uplink soft handoff support in umts tdd systems for efficient uplink power and rate control |
WO2011074807A2 (en) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Systems and methods for transmitting channel quality information in wireless communication systems |
WO2012177203A1 (en) * | 2011-06-21 | 2012-12-27 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Methods and apparatuses for performing measurements in a wireless network |
-
2017
- 2017-04-11 RU RU2017112131A patent/RU2640030C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2267863C2 (en) * | 2003-08-21 | 2006-01-10 | Корпорация "Самсунг Электроникс" | Method for adaptive distribution of temporal-frequency resource, adaptive modulation, encoding and power adjustment in communication system |
WO2007025133A2 (en) * | 2005-08-26 | 2007-03-01 | Qualcomm Incorporated | Uplink soft handoff support in umts tdd systems for efficient uplink power and rate control |
WO2011074807A2 (en) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Systems and methods for transmitting channel quality information in wireless communication systems |
WO2012177203A1 (en) * | 2011-06-21 | 2012-12-27 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Methods and apparatuses for performing measurements in a wireless network |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101310548B (en) | Method of clustering devices in wireless communication network | |
US10485004B2 (en) | Optimizing network resources in a telecommunications system | |
US8472339B2 (en) | Apparatus and method for controlling a wireless feeder network | |
US8934931B2 (en) | Apparatus and method for allocating resources to nodes in a communication system using an update of iteration resource weights | |
CN110518956A (en) | Time slot allocation algorithm-based hopping pattern optimization method and device, and storage medium | |
CN108631891B (en) | Method and device for measuring link between communication nodes | |
Potdar et al. | Efficient spectrum handoff in CR network based on mobility, QoS and priority using fuzzy logic and neural network | |
KR20190115817A (en) | Beamforming Device and Method for Non-orthogonal Multiple Acecess | |
TW201004395A (en) | Fixed null-steering beamforming method | |
CN102227145B (en) | Method of clustering devices in wireless communication nework | |
CN108631830B (en) | Method for determining transmitted beam, transmitting end and receiving end | |
CN107278382B (en) | Method and system for wireless communication between an access network and a plurality of terminals | |
Lee et al. | User scheduling and beam alignment in mmWave networks with a large number of mobile users | |
RU2640030C1 (en) | Method of adaptive distribution of bandwidth-time resource | |
CN110445518A (en) | Pilot distribution method based on Microcell sub-clustering under extensive MIMO heterogeneous network system | |
US20180115977A1 (en) | Wireless communication system, base station device, wireless communication control device, and wireless communication control method | |
Nguyen et al. | Joint Rate Allocation and Power Control for RSMA-Based Communication and Radar Coexistence Systems | |
Pejovic et al. | VillageLink: Wide-area wireless coverage | |
KR20110052154A (en) | Dynamic frequency selection system and method based on genetic algorithm for cognitive radio system | |
CN117796092A (en) | System and method for uplink transmission in multiple transmit receive points and multi-panel scenarios | |
CN108112047B (en) | User-centered semi-dynamic clustering method | |
CN110831205A (en) | Wireless network channel allocation method, device and system | |
CN115134841B (en) | Uplink simulation method, device and equipment for flexible frame structure system | |
Balina et al. | Spectrum occupancy measurements and analysis in a rural area setting | |
KR102329454B1 (en) | Method and Apparatus for Interference Alignment and Multi-Antenna Signal Process in Wireless Network |