Система и способ адаптивной модуляции
Формула / Реферат
1. Способ модуляции с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), включающий в себя
генерирование символа с применением выбранного одного из множества способов модуляции;
вложение множества пилот-сигналов, распределяемых в символе с предварительно определенным интервалом; и
кодирование пилот-сигналов таким образом, что сочетание пилот-сигналов однозначно определяет выбранный один из множества способов модуляции.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пилот-сигнал вложен в символе в каждом шестом интервале.
3. Способ по любому из предыдущих пп.1-2, отличающийся тем, что каждый из вложенных пилот-сигналов имеет связанную с ним фазу, присвоенную детерминистическим образом, так что связанные с пилот-сигналами фазы однозначно определяют выбранный один из множества способов модуляции.
4. Способ по любому из предыдущих пп.1-3, отличающийся тем, что каждый из вложенных пилот-сигналов имеет связанную с ним фазу, присвоенную с использованием последовательности псевдослучайных чисел (PN), так что связанные с пилот-сигналами фазы однозначно определяют выбранный один из множества способов модуляции.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что связанные с вложенными пилот-сигналами фазы принимают значение 0 или 180ш на основе последовательности PN.
6. Способ по любому из предыдущих пп.1-5, отличающийся тем, что генерирование символа также включает в себя кодирование символа с применением выбранного одного из множества способов кодирования, а сочетание пилот-сигналов однозначно определяет выбранный один из множества способов модуляции и выбранный один из множества способов кодирования.
7. Способ по любому из предыдущих пп.1-6, отличающийся тем, что модулированный символ передается, а способ дополнительно включает в себя
прием символа;
обнаружение по меньшей мере части пилот-сигналов, вложенных в символе; и
определение использованного выбранного одного из множества способов модуляции на основании обнаруженных пилот-сигналов.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что расположение обнаруженных пилот-сигналов, вложенных в символе, обеспечивает грубую частотную синхронизацию.
9. Способ по любому из предыдущих пп.7-8, также включающий в себя определение среднего фазового сдвига между пилот-сигналами и использование этого значения для оценки ошибки временной синхронизации.
10. Способ по любому из предыдущих пп.7-9, также включающий в себя использование амплитуды и фазы выбранного пилот-сигнала для определения уровня сигнала в канале и шума в месте расположения выбранного пилот-сигнала.
11. Способ идентификации типа модуляции для принятого символа, включающий в себя
анализ символа для определения множества пилот-сигналов, вложенных в символе;
анализ пилот-сигналов и
однозначное определение типа модуляции принятого символа на основании результатов анализа пилот-сигналов.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что каждый из вложенных пилот-сигналов имеет связанную с ним фазу, присвоенную детерминистическим образом, а анализ пилот-сигналов включает в себя анализ связанных с пилот-сигналами фаз для однозначного определения типа модуляции.
13. Способ по любому из предыдущих пп.11-12, отличающийся тем, что каждый из вложенных пилот-сигналов имеет связанную с ним фазу, присвоенную с использованием последовательности псевдослучайных чисел (PN), а анализ пилот-сигналов включает в себя анализ связанных с пилот-сигналами фаз для однозначного определения типа модуляции.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что связанные с пилот-сигналами фазы принимают значение 0 или 180ш на основе последовательности PN.
15. Способ по любому из предыдущих пп.11-14, отличающийся тем, что пилот-сигнал вкладывается в символ в каждом шестом интервале.
16. Способ по любому из предыдущих пп.11-15, отличающийся тем, что анализ символа включает в себя проведение корреляционного анализа принятого символа.
17. Способ по п.16, отличающийся тем, что корреляционный анализ принятого символа включает в себя корреляционный анализ с использованием образцов, соответствующих типам модуляции.
18. Способ по любому из предыдущих пп.11-17, отличающийся тем, что символ кодируется с использованием выбранного одного из множества способов кодирования, а анализ пилот-сигналов однозначно определяет выбранный один из множества способов модуляции и выбранный один из множества способов кодирования.
19. Система модуляции, включающая в себя
процессор выбора модуляции для выбора типа модуляции из множества типов модуляции и
модулятор для модулирования данных и генерирования, таким образом, символа для передачи, причем указанный модулятор сконфигурирован для вложения множества пилот-сигналов в символ в предварительно определенных интервалах, отличающаяся тем, что пилот-сигналы кодируются таким образом, что сочетание пилот-сигналов однозначно определяет выбранный один из множества способов модуляции.
20. Система по п.19, отличающаяся тем, что пилот-сигнал вложен в символе в периодических интервалах.
21. Система по любому из предыдущих пп.19-20, отличающаяся тем, что модулятор дополнительно сконфигурирован для присвоения фазы каждому из вложенных пилот-сигналов детерминистическим образом, так что присвоенные пилот-сигналам фазы однозначно определяют выбранный один из множества способов модуляции.
22. Система по любому из предыдущих пп.19-21, отличающаяся тем, что модулятор дополнительно сконфигурирован для присвоения фазы каждому из вложенных пилот-сигналов с использованием последовательности псевдослучайных чисел (PN), так что присвоенные пилот-сигналам фазы однозначно определяют выбранный один из множества типов модуляции.
23. Система по п.22, отличающаяся тем, что модулятор сконфигурирован для присвоения фазы 0 или 180ш вложенным пилот-сигналам на основе последовательности PN.
24. Система по любому из предыдущих пп.19-23, дополнительно включающая в себя кодирующее устройство для кодирования модулированного символа с использованием выбранного одного из множества типов кодирования, а сочетание пилот-сигналов однозначно определяет выбранный один из множества способов модуляции и выбранный один из множества способов кодирования.
25. Система по любому из предыдущих пп.19-24, отличающаяся тем, что модулированный символ передается, а система дополнительно включает в себя
приемник для приема символа и обнаружения по меньшей мере части пилот-сигналов, вложенных в символе, причем приемник сконфигурирован для определения выбранного одного из множества типов модуляции на основании обнаруженных пилот-сигналов.
26. Система по п.25, отличающаяся тем, что приемник сконфигурирован для осуществления грубой частотной синхронизации на основании места расположения обнаруженных пилот-сигналов, вложенных в символе.
27. Система по п.25, отличающаяся тем, что приемник сконфигурирован для определения среднего фазового сдвига между пилот-сигналами и использования этого значения для оценки ошибки временной синхронизации.
28. Система по п.25, отличающаяся тем, что приемник дополнительно сконфигурирован для определения уровня сигнала в канале и шума в месте расположения выбранного пилот-сигнала, используя амплитуду и фазу выбранного пилот-сигнала.
29. Модулированный символ, модулированный с использованием выбранного одного из множества типов модуляции, включающий в себя
множество тонов, указывающих данные, и
множества пилот-сигналов, распределенных в символе в предварительно определенных интервалах, отличающийся тем, что пилот-сигналы кодируются таким образом, что сочетание пилот-сигналов однозначно определяет выбранный один из множества способов модуляции.
30. Символ по п.29, отличающийся тем, что каждый из пилот-сигналов имеет связанную с ним фазу, присвоенную детерминистическим образом, так что связанные с пилот-сигналами фазы однозначно определяют выбранный один из множества способов модуляции.
31. Символ по любому из предыдущих пп.29-30, отличающийся тем, что каждый из вложенных пилот-сигналов имеет связанную с эшь фазу, присвоенную с использованием последовательности псевдослучайных чисел (PN), так что связанные с пилот-сигналами фазы однозначно определяют тип модуляции.
32. Символ по любому из предыдущих пп.29-31, отличающийся тем, что символ кодируется с использованием выбранного одного из множества способов кодирования, а пилот-сигналы однозначно определяют выбранный один из множества типов модуляции и выбранный один из множества типов кодирования.
33. Устройство для определения типа модуляции, включающее в себя
приемник для приема символа и
схему предварительного анализа, сконфигурированную для анализа символа с целью определения множества вложенных в нем пилот-сигналов, анализа пилот-сигналов и однозначного определения типа модуляции принятого символа на основании результатов анализа пилот-сигналов.
34. Устройство по п.33, отличающееся тем, что каждый из вложенных пилот-сигналов имеет связанную с ним фазу, присвоенную детерминистическим образом, а схема предварительного анализа дополнительно сконфигурирована для анализа связанных с пилот-сигналами фаз с целью однозначного определения типа модуляции.
35. Устройство по любому из предыдущих пп.33-34, отличающееся тем, что каждый из вложенных пилот-сигналов имеет связанную с ним фазу, присвоенную с использованием последовательности псевдослучайных чисел (PN), а схема предварительного анализа дополнительно сконфигурирована для анализа связанных с пилот-сигналами фаз, используя последовательность псевдослучайных чисел (PN), с целью однозначного определения типа модуляции.
36. Устройство по любому из предыдущих пп.33-35, отличающееся тем, что пилот-сигналы вложены с периодическим интервалом в символе, а схема предварительного анализа дополнительно сконфигурирована для идентификации множества вложенных пилот-сигналов.
37. Устройство по любому из предыдущих пп.33-36, отличающееся тем, что схема предварительного анализа дополнительно сконфигурирована для проведения корреляционного анализа принятого символа.
38. Устройство по п.37, отличающееся тем, что схема предварительного анализа выполняет корреляционный анализ с использованием образцов, соответствующих типам модуляции.
39. Устройство по любому из предыдущих пп.33-38, отличающееся тем, что символ кодируется с использованием выбранного одного из множества типов кодирования, а схема предварительного анализа дополнительно сконфигурирована для анализа пилот-сигналов с целью однозначного определения выбранного одного из множества типов модуляции и выбранного одного из множества типов кодирования.
Текст
009631 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к системам связи в целом, а в частности к системе и способу адаптивной модуляции. Описание уровня техники В идеальном случае система беспроводной передачи данных выбирает вид модуляции и кодирования для достижения наиболее эффективного использования радиоканала. Качество линии радиосвязи между передатчиком и приемником определяет, какие сочетания модуляции и кодирования могут использоваться для передачи данных. В фиксированных линиях на начальном этапе могут выполняться измерения характеристик канала для определения наиболее эффективной модуляции. Например, в технологии абонентских цифровых линий (DSL) применяется битовая нагрузка и мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM) для передачи по телефонным линиям. Частотная характеристика канала измеряется при запуске и для той или иной частоты применяется модуляция, позволяющая максимизировать общую пропускную способность. На каждом терминале должна быть известна модуляция, используемая для каждого тона. После завершения испытаний линии выбирается конкретный вид модуляции и кодирования, позволяющий достигнуть максимальных скоростей передачи данных. Хотя такой подход является комплексным, он требует много времени для осуществления и полагается на достаточную статичность канала и отсутствие изменений в нем с течением времени. Это, в принципе, неприменимо в беспроводной сети. В отличие от проводных систем, радиоканал очень динамичен. Специалистам в данной области техники будет понятно, что на линию радиосвязи влияет множество факторов как прогнозируемых, так и непредсказуемых. Например, радиочастотные помехи, перемещение передатчика и приемника друг относительно друга, а также другие факторы влияют в долгосрочной перспективе на правильность определенных характеристик канала, используемых для проводных систем. Из уровня техники известно описание специальных символов для временной синхронизации и определения характеристик канала. В таких системах специальный символ должен предшествовать передаваемому по радиоканалу пакету, содержащему один или несколько символов OFDM. Поскольку такая система уровня техники использует один или несколько передаваемых контрольных символов (пилотсимволов) OFDM, она оказывается менее эффективной для коротких последовательностей и в среде, где несколько пользователей конкурируют за радиоканал. Поэтому очевидной становится насущная потребность в системе и способе адаптации модуляции к изменяющимся условиям радиоканала. Настоящее изобретение предлагает их, а также другие преимущества, которые станут понятны из дальнейшего подробного описания и прилагаемых чертежей. Краткое описание чертежей На фиг. 1 изображена функциональная блок-схема системы беспроводной связи; На фиг. 2 - функциональная блок-схема беспроводной станции в беспроводной системе, показанной на фиг. 1; На фиг. 3 - схема предварительного анализа для беспроводной станции, показанной на фиг. 2. Подробное описание изобретения Как будет объяснено более подробно в настоящем описании, раскрытые здесь система и способ могут конфигурироваться для обеспечения адаптивной модуляции, способной быстро изменяться в соответствии с динамически меняющимися условиями в радиоканале. В системах, где один терминал (например, базовая станция) используется для осуществления связи с множеством терминалов (например,абонентами), сочетания модуляции/кодирования, которые могут применяться для передачи данных, обусловлены качеством радиоканала между базовой станцией и каждым из абонентов. Система OFDM с адаптивной модуляцией использует вложенную управляющую информацию внутри каждого символа OFDM для определения модуляции и кодирования, которые применялись для данных в этом символе. В принципе, модуляция/кодирование могут изменяться от символа к символу. Такая вложенная информация обладает достаточной избыточностью. Поэтому она может быть легко декодирована, даже если сами вложенные данные не удается получить. Применение вложенных сигналов для определения модуляции и кодирования, примененных для символа OFDM, способствует реализации сети с коммутацией пакетов и высокой эффективности использования линии радиосвязи. Это оказывается особенно важным для радиоканала, за доступ к которому конкурируют несколько пользователей. Вариантом осуществления настоящего изобретения является изображенная на фиг. 1 система 100,реализованная в виде сети 102 беспроводной связи. Сеть 102 беспроводной связи содержит базовую станцию 104, соединенную с антенной системой 106. Антенная система 106 реализована в соответствии с известными принципами, поэтому обсуждать ее более подробно в данном описании не нужно. Хотя общие принципы работы базовой станции хорошо известны, ниже будут более подробно объяснены некоторые дополнительные функции, используемые для реализации системы 100. Сеть 102 беспроводной связи также включает в себя множество расположенного на территории клиента оборудования (CPE) 108-112, осуществляющего связь с основной станцией 104 по каналам 114118 беспроводной связи соответственно. Каналы 114-118 связи показаны на фиг. 1 как связывающие ба-1 009631 зовую станцию 104 с отдельными CPE 108-112 соответственно. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что каналы 114-118 беспроводной связи могут считаться одним каналом связи с конкуренцией в случае, если CPE 108-112 осуществляют связь с базовой станцией по одному частотному каналу. Это изображено на фиг. 1 как канал 120 с конкуренцией. В типичном варианте осуществления одна базовая станция 104 может осуществлять связь со 100 и более CPE. Передачи от базовой станции 104 называются "нисходящей линией связи", а передачи на базовую станцию 104 - "восходящей линией связи". CPE 108-112 осуществляют мониторинг нисходящей линии связи для определения того, какие сочетания модуляции/кодирования поддерживает радиоканал. Пакеты,передаваемые по восходящей линии связи от каждого из CPE, могут модулироваться/кодироваться таким образом, чтобы обеспечить наиболее эффективное использование радиоканала. После начального включения и в ходе работы CPE регистрируется на базовой станции 104. Выбор базовой станции для связи, а также сам процесс регистрации хорошо известны специалистам в данной области техники, и нет необходимости в их более подробном изложении в настоящем описании. В рамках процесса регистрации CPE может указать, с какими типами модуляции/кодирования оно может работать. Кроме того, CPE может указать один или несколько предпочтительных способов модуляции/кодирования. В системе 100 можно избежать опроса абонентов и можно использовать короткие передачи пакетов по восходящей линии 120 связи с конкуренцией для повышения эффективности этого канала. Система 100 позволяет передающей станции использовать наиболее эффективную модуляцию/кодирование из возможных для данного радиоканала. Следует отметить, что термин "передающая станция" одинаково применим к базовой станции 104 или любому CPE 108-112. Таким образом, базовая станция 104 считается передающей станцией, когда она передает данные одному или нескольким CPE. И, наоборот, CPE 110 считается передающей станцией, когда оно передает данные базовой станции 104. Принимающая станция может распознать контрольные сигналы (пилот-сигналы), вложенные в символе OFDM, и, таким образом, точно определить, какое сочетание модуляции/кодирования применялось для передачи данного конкретного символа. Термин "принимающая станция" одинаково применим к базовой станции 104 и CPE 108-112. Таким образом, базовая станция 104 считается принимающей станцией, когда она принимает данные, переданные одним из CPE. И, наоборот, одно или несколько CPE считаются принимающими станциями, когда они принимают данные, переданные базовой станцией 104. Поэтому для целей настоящего изобретения базовая станция 104 и CPE 108-112, по существу, равнозначны. На фиг. 2 изображена функциональная блок-схема беспроводной станции 140. Как указывалось выше, беспроводная станция 140 может быть реализована как базовая станция 104 или любое из CPE 108-112. Беспроводная станция 140 включает в себя передатчик 142 и приемник 144. Специалистам в данной области техники будет понятно, что части передатчика 142 и приемника 144 могут быть объединены в общий блок - приемопередатчик 146. Работа таких компонентов известна из уровня техники, и потому нет необходимости в ее более подробном описании. Передатчик и приемник соединены с антенной 148. Антенна 148 может устанавливаться снаружи,как антенна 106, если беспроводная станция 140 реализована в виде базовой станции 104 на фиг. 1. Однако, если беспроводная станция 140 является CPE (например, CPE 108 на фиг. 1), антенна 148 может устанавливаться снаружи или внутри. Пример беспроводной связи с применением CPE с OFDM вне пределов прямой видимости с внутренней антенной приведен в патентной заявке США 09/694766, поданной 23 октября 2000 г. и озаглавленной "Фиксированная беспроводная PBC с применением OFDM И CPE с внутренней антенной". Данная заявка, права на которую переданы правопреемнику настоящего изобретения, включена в данное описание путем ссылки во всей ее полноте. В типичном варианте осуществления беспроводная станция 140 также включает в себя центральный процессор (CPU) 150 и память 152. Удовлетворительные варианты реализации CPU 150 включают в себя обычный микропроцессор, микроконтроллер, устройство обработки цифровых сигналов, программируемую вентильную матрицу и т.п. Настоящее изобретение не ограничивается конкретными вариантами реализации CPU 150. Аналогично, память 152 может включать в себя один или несколько обычных компонентов хранения данных, таких как оперативное ЗУ, постоянное ЗУ, флэш-память или аналогичные, а также может включать в себя сочетания данных элементов. Как правило, CPU выполняет команды, записанные в памяти 152. Беспроводная станция 140 может включать в себя ряд различных устройств 154 ввода/вывода, таких как клавиатура, устройство управления курсором на дисплее, внешние ЗУ большой емкости и т.п. Для краткости изложения эти различные компоненты, работа которых хорошо известна, называются устройствами 154 ввода/вывода. Различные компоненты беспроводной станции 140 соединены между собой системой 156 шин. Система 156 шин может включать в себя адресную шину, шину данных, шину управления, шину питания и т.д. Для удобства различные шины изображены на фиг. 2 как система 156 шин. Беспроводная станция 140 также включает в себя процессор 158 выбора модулятора и кодирующее устройство 159. Процессор 158 выбора модулятора определяет, какой из множества имеющихся типов модуляции будет использован в передатчике 142. Кодирующее устройство 159 может по выбору использоваться для кодирования модулированного сигнала.-2 009631 Помимо перечисленных выше компонентов, беспроводная станция 140 содержит схему 160 предварительного анализа, которая будет подробнее описана далее. Схема 160 предварительного анализа анализирует принятый символ, идентифицирует вложенные в него контрольные сигналы и определяет, какие модуляция/кодирование применялись для данного конкретного символа. Специалистам в данной области техники будет понятно, что символы OFDM могут передаваться с применением различных способов модуляции. Такие способы включают в себя (без ограничения общего списка перечисленным) двоичную фазовую манипуляцию (BPSK) и виды квадратурной амплитудной модуляции (QAM), которые часто называют 4QAM (иногда еще QPSK - "фазовая манипуляция с четвертичными фазовыми сигналами"), 16QAM и 64QAM. Описанные выше различные формы модуляции способны доставлять большее или меньшее число байтов данных в символе OFDM. Например, BPSK обеспечивает 1 бит данных на тон OFDM, a 4QAM - 2 бита данных на тон, т.е. имеет в 2 раза большую полезную нагрузку, чем BPSK. При переходе от 4QAM к 16QAM полезная нагрузка удваивается (4 бита данных на тон). И, наконец, модуляция 64QAM обеспечивает 6 битов данных на тон, что дает в результате в 3 раза большую полезную нагрузку, чем в случае 4QAM. Специалистам в данной области техники будет понятно, что динамические условия радиоканала могут не позволять использовать столь высокую скорость передачи данных, как 64QAM. Кроме того,использование некоторых видов модуляции может исключаться в связи с ограничениями, обусловленными аппаратными средствами. Например, CPE 108 (см. фиг. 1) может включать в себя недорогой передатчик 142 (см. фиг. 2), который не поддерживает модуляцию 64QAM. В этом примере CPE 108 не сможет работать с модуляцией 64QAM при осуществлении связи с базовой станцией 104, несмотря на то,что базовая станция 104 способна использовать этот вид модуляции. Процессор 158 выбора модулятора определяет, какие процессы модуляции доступны и какой из них будет наиболее эффективным с учетом конкретных условий в радиоканале. Специалистам в данной области техники будет понятно, что процессор 158 выбора модулятора может быть реализован как набор команд в памяти 152, выполняемый CPU 150. Однако на фиг. 3 процессор 158 выбора модулятора изображен как отдельный блок, поскольку он выполняет отдельную функцию. Кодирующее устройство 159 кодирует модулированный сигнал, если это позволяют имеющиеся условия. Кодирование, например блочное или сверточное, используется для обеспечения возможности исправления ошибок в случае, если условия радиоканала не являются идеальными. Хотя кодирующее устройство 159 обеспечивает надежное выявление и исправление ошибок, оно также снижает пропускную способность. Специалистам в данной области техники будет понятно, что процесс кодирования приводит к увеличению числа передаваемых битов данных для каждого бита данных OFDM, поступающего на вход кодирующего устройства. Если имеется возможность обеспечить низкую частоту ошибок в радиоканале и без кодирования, кодирующее устройство 159 можно обойти для повышения скорости передачи данных. После выбора конкретного вида модуляции и, возможно, кодирования происходит детерминистическое присвоение пилот-сигналов, исходя из выбранного сочетания модуляции/кодирования, и распределение их внутри символа OFDM с целью обеспечения указания выбранного сочетания модуляции и кодирования. В примере варианта осуществления изобретения для определения фазы каждого пилотсигнала используется последовательность псевдослучайных чисел (PN). Фазовое скремблирование может выполняться с применением другой последовательности PN или различных фаз в той же последовательности PN для каждого сочетания модуляции/кодирования данных. Выборка OFDM передается одному или нескольким приемникам. Когда беспроводный блок 140(см. фиг. 2) принимает символ OFDM, схема 160 предварительного анализа обнаруживает и анализирует пилот-сигналы для определения того, какое сочетание модуляции/кодирования применялось для данного конкретного символа. Для того чтобы лучше понять использование пилот-сигналов и работу схемы 160 предварительного анализа по определению модуляции/кодирования, рассмотрим пример, в котором каждая шестая выборка в символе OFDM является пилот-сигналом. Также предположим, что в символе OFDM 136 пилот-сигналов и каждый символ модулируется последовательностью псевдослучайного шума (PN) в соответствии с сочетанием модуляции/кодирования, применяемым для этого символа OFDM. Приемник 144 принимает символ OFDM, однако, обладает некоторой присущей неточностью частоты, вследствие чего необходимо выполнять поиск пилот-сигналов, вложенных в символ OFDM. Генератор частоты (не показан) в приемнике 144 обладает достаточной точностью, чтобы ограничить диапазон поиска пределами 4 OFDM тона (элементов разрешения по частоте). Таким образом, можно считать, что принятый символ OFDM имеет ограниченный сдвиг по частоте в диапазоне -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2,3, 4 элементов разрешения по частоте. Задача схемы 160 предварительного анализа состоит в том, чтобы дескремблировать принятый символ и рассчитать корреляцию его 136 пилот-сигналов с каждым из 9 возможных сдвигов на входе (т.е. 4 элемента). Схема 160 предварительного анализа должна рассчитать контрольную корреляцию для каждого из 9 возможных сдвигов на входе для одной последовательности скремблирования PN. При изменении последовательности PN данная функция может выполняться для любого сочетания модуляции/кодирования.-3 009631 Для проведения корреляционного анализа схема 160 предварительного анализа должна выполнить ряд сложных расчетов корреляции. Корреляция задержанных значений, соответствующих пилот-сигналам, будет иметь большое значение, в то время как корреляция с другими сигналами будет малой. Таким образом, схема 160 предварительного анализа обнаруживает пилот-сигналы. Следует отметить, что употребляемый здесь термин "задержка" соответствует интегральному сдвигу в элементах разрешения по частоте. Функция корреляции, рассчитываемая схемой 160 предварительного анализа, представлена формулой (1) где x - принятый символ (обратите внимание на существующий в номинальном случае сдвиг на 106 выборок, обусловленный защитной полосой; для простоты описания системы 100 он не рассматривается подробно),n - контрольный указатель,l - задержка (смещение в элементах разрешения по частоте), l-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4,PN - последовательность псевдослучайного шума для скремблирования символа в модуляторе. Последовательность PN обуславливает умножение переданных данных и контрольных значений на(1+j0) или (-1+j0). Хотя формула 1 достаточно сложная, расшифровка двух первых элементов корреляции с пилот-сигналом, показанная ниже в таблице, показывает, что выборки данных вводятся последовательно с пилотсигналами, разделенными шестью выборками. Для этого в схеме 160 предварительного анализа в любой момент времени необходимо хранить только три различных числа PN, что значительно упрощает структуру устройства. Примечание. Для упрощения индексирования обусловленное защитной полосой смещение (106 выборок) не учитывается. Как видно из приведенного выше наглядного представления, выборки данных вводятся последовательно с пилот-сигналами, разделенными 6 выборками. В схеме 160 предварительного анализа в любой момент времени необходимо хранить только три различных числа PN, что значительно уменьшает размер блока. При приведенном в таблице примере лишь PN(0), PN(6) и PN(12) необходимы для анализа-4 009631 первого и второго элементов суммы. Формулу можно дополнительно упростить, если обратить внимание на то, что операция транспонирования не изменяет значение элементов PN, поскольку они являются вещественными числами. Произведение PN(6n+6) и PN(6n) сводится к коэффициенту 1, что дает возможность преобразовать формулу 1 следующим образом: Следует отметить, что формулы 1 и 2 иллюстрируют корреляционный анализ в случае, когда каждый шестой тон является пилот-сигналом. Однако идея настоящего изобретения не ограничивается подобным расположением пилот-сигналов. Могут применяться и другие расположения вложенных пилотсигналов. Например, если каждый седьмой тон является пилот-сигналом, формулы 1 и 2 следует изменить таким образом, который будет очевиден для специалистов в данной области техники, для определения корреляции с каждым седьмым сигналом. Кроме того, формулы 1 и 2 представляют собой лишь один из примеров корреляционного анализа. Однако настоящее изобретение не ограничивается конкретными формами анализа, используемыми для определения пилот-сигналов. На фиг. 3 изображен пример реализации схемы 160 предварительного анализа. На фиг. 3 схема 162 расчета произведения получает последовательные данные и рассчитывает значение х(6n+106+l)х(6n+106+6+l). Следует отметить, что задержка на шесть выборок в схеме 162 расчета произведения основана на техническом решении о расположении пилот-сигналов через каждые шесть выборок. Специалистам в данной области техники будет понятно, что изменения в системе 100 (например,расположение пилот-сигналов через каждые семь выборок) потребуют внесения изменений в схему на фиг. 3. Результат, полученный схемой 162 расчета произведения, добавляется к текущей сумме или вычитается из нее. Схема 164 произведения PN на фиг. 3 генерирует произведения PN и управляет мультиплексорами для определения того, следует ли результат, полученный схемой 162 расчета произведения, добавить к текущей сумме или вычесть из нее. Схема 164 произведения PN на фиг. 1 рассчитывает произведенияPN(n)PN(n+6) и PN(n+6)PN(n+12). Схема 166 суммирования добавляет текущее значение произведения, полученное схемой 162 расчета произведения, к текущей сумме или вычитает из нее. Схема 168 отрицания дает в результате положительное и отрицательное значения произведения, определенного схемой 162 расчета произведения. Выбором положительного или отрицательного значения управляет схема 164 произведения PN. Это значение (положительное или отрицательное) прибавляется к текущему в схеме 166 суммирования. Схема 166 суммирования генерирует отдельные выходные сигналы для каждого из 9 возможных времен задержки. Возвращаясь к таблице, в момент времени t=2 первый элемент суммы rxx(-4) рассчитывается с применением сумматора Sum0 и мультиплексора Mux0 и записывается в регистр lag4n0i,q. B момент времениt=5 первый элемент суммы rxx(-3) рассчитывается и записывается в регистр lag3n0i,q (не показан). Этот процесс повторяется до момента времени t=8, когда будут рассчитаны оба произведения. Элемент х(2)х(8)PN(6)PN(0) рассчитывается в нижнем контуре схемы 166 суммирования с использованием сумматора Sum1 и мультиплексора Mux1 и добавляется к содержимому регистра lag2pli,q. Второе произведение х(2)х(8)PN(12)PN(6) рассчитывается в верхнем контуре схемы 166 суммирования с использованием сумматора Sum0 и мультиплексора Mux0 и добавляется к содержимому регистра lag4n0i,q. Процесс продолжается до тех пор, пока все полученные данные не пройдут через схему. В конце данного процесса регистр lag4n0i,q содержит значение rxx(-4), регистр lag3n0i,q - значение rxx(-3) и т.д. до регистра lag4pli,q, содержащего значение rxx(4). После завершения данного процесса выход одного из девяти регистров в схеме 166 суммирования будет содержать значение, превышающее значения в других регистрах, указывая, какое время задержки является правильным для данной конкретной последовательности PN. Изменение последовательностиPN в схеме 164 произведения PN позволяет схеме 160 предварительного анализа выполнить такой же процесс расчетов для последовательности PN, соответствующей каждому из возможных сочетаний модуляции/кодирования. В примере варианта осуществления схема на фиг. 3 воспроизводится для каждого возможного сочетания модуляции/кодирования. Например, были описаны несколько возможных (по выбору) видов модуляции (BPSK, 4QAM, 16QAM и 64QAM), а также три примера кодирования (отсутствует, блочное, сверточное). В этих примерах предлагаются четыре возможные модуляции и три возможных кодирования, что в результате дает 12 различных сочетаний. В этом примере схема фиг. 3 будет воспроизведена 12 раз. Следует отметить, что нет необходимости в многократном воспроизведении схемы 162 расчета произведения, поскольку она одинакова для всех расчетов. В приведенных выше примерах модуляции/кодирования каждый из 12 "экземпляров" схемы 160 предварительного анализа на фиг. 3 выдает девять выходных значений, соответствующих величинам времени задержки в ограниченном диапазоне (т.е. 4 элемента разрешения по частоте). Таким образом,всего генерируется 108 выходов. Один из этих 108 выходных сигналов будет иметь большую величину,чем остальные. Нахождение корреляционной суммы с наибольшей величиной идентифицирует последо-5 009631 вательность PN, используемую передатчиком, и смещение частоты в приемнике. По замыслу последовательность PN уникальная для каждого сочетания модуляции/кодирования, используемого передатчиком. Следовательно, определение правильной последовательности PN однозначно идентифицирует модуляцию/кодирование, которые использовались для данного конкретного символа OFDM. Подробная организация пилот-сигналов и кодирования позволяет изменять модуляцию/кодирование от символа к символу и, таким образом, эффективно использовать радиоканал. Схема 160 предварительного анализа эффективно анализирует принятый символ OFDM и определяет, какие модуляция/кодирование применялись для данного конкретного символа OFDM. Хотя система 100 была описана для случая применения последовательности PN для однозначной идентификации модуляции/кодирования, специалистам в данной области техники будет понятно, что для однозначного шифрования сочетаний модуляции/кодирования может применяться любая детерминистическая система скремблирования. Система 100 также позволяет осуществлять простое измерение частотной характеристики канала. Соответствующее переданному принятое значение будет зависеть от частотной характеристики канала. Ее можно определить путем простой регистрации амплитуды и фазы обнаруженных пилот-сигналов. Поскольку амплитуда и фаза в передатчике известны (т.е. амплитуда 1 при 0 или 180), частотная характеристика канала замеряется непосредственно в элементах, содержащих пилот-сигналы. Система 100 также позволяет оценить ошибку временной синхронизации путем определения среднего фазового сдвига между пилот-сигналами. Использование среднего фазового сдвига для определения ошибки временной синхронизации известно. Вновь возвращаясь к фиг. 1, отметим, что одна базовая станция 104 может осуществлять связь с отдельными CPE 108-112, используя различные сочетания модуляции/кодирования для каждого из них, в зависимости от конкретных условий в каналах 114-118 связи между базовой станцией и соответствующими CPE. Это позволяет достичь значительно более высокой эффективности использования канала 120 с конкуренцией. Приведенные выше описания вариантов осуществления содержат различные компоненты, расположенные внутри других компонентов или связанные с ними. Следует понимать, что приведенные архитектуры являются только примерами и на самом деле можно реализовать множество других архитектур,которые обеспечат те же самые функции. Например, система 100 была проиллюстрирована примером варианта реализации в виде сети 102 беспроводной связи. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что способы адаптивной модуляции также применимы и для проводной системы. Как отмечалось выше, в системах DSL системы OFDM реализуются с применением телефонной линии. Описанные здесь способы адаптивной модуляции применимы к таким проводным системам. Кроме того,способы адаптивной модуляции с использованием OFDM применимы и к другим видам модуляции. Соответственно, изобретение не ограничивается адаптивной модуляцией с использованием только лишь OFDM. В концептуальном смысле любое расположение компонентов для достижения одной и той же функциональности является "связанным" с достижением требуемых функций. Поэтому соединение любых двух указанных здесь компонентов для обеспечения определенной функциональности может рассматриваться как "связь компонентов между собой", обеспечивающая требуемую функциональность,независимо от архитектуры или промежуточных компонентов. Аналогично, любых два компонента, связанных таким образом, могут рассматриваться как "имеющие рабочее соединение" друг с другом для достижения требуемой функциональности. Хотя здесь были показаны и описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники будет понятно, что, основываясь на приведенных здесь принципах, можно внести различные изменения и модификации без выхода за пределы настоящего изобретения и его более широких аспектов. Поэтому пункты прилагаемой формулы изобретения будут охватывать и все указанные изменения и модификации, отвечающие сущности и объему изобретения. Более того, следует понимать, что лишь формула изобретения определяет данное изобретение. Специалистам в области техники будет понятно, что, как правило, употребляемые в описании, а особенно в формуле изобретения термины (например, основной части пунктов формулы изобретения) являются "открытыми"(например, термин "включая в себя" следует понимать как "включая в себя, но не ограничиваясь перечисленным", термин "имеющий" следует понимать как "имеющий, по меньше мере", термин "включает в себя" следует понимать как "включает в себя, но не ограничивается перечисленным" и т.д.). Специалистам в области техники также будет понятно, что, если в пункте формулы изобретения подразумевается перечисление определенного количества элементов, это количество указывается явным образом. При отсутствии такого указания намерение точного определения количества элементов, на которые выполняется ссылка, отсутствует. Для пояснения этого положения приведем пример. Пункты формулы изобретения могут содержать вводные фразы, такие как "по меньшей мере один" или "один или несколько",предшествующие ссылке на элементы. Поэтому употребление таких фраз нельзя толковать таким образом, что ссылка в пункте формулы изобретения без указания конкретного числа ограничивает объем ссылки только одним объектом, даже если пункт формулы изобретения содержит вводные фразы "один или несколько" или "по меньшей мере один" и не содержит определенного числа (т.е. это следует пони-6 009631 мать как "по меньшей мере один" или "один или несколько"); то же самое применимо и в случае более точной ссылки на элемент ("указанный", "названный"). Кроме того, даже в случае точного указания количества элементов специалистам в области техники будет понятно, что такая ссылка должна, как правило, пониматься как означающая по меньшей мере указанное число (например, простая ссылка в виде"двух элементов" без иных модификаторов обычно означает по меньшей мере два элемента или два или более элементов). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ модуляции с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением сигналов(OFDM), включающий в себя генерирование символа с применением выбранного одного из множества способов модуляции; вложение множества пилот-сигналов, распределяемых в символе с предварительно определенным интервалом; и кодирование пилот-сигналов таким образом, что сочетание пилот-сигналов однозначно определяет выбранный один из множества способов модуляции. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пилот-сигнал вложен в символе в каждом шестом интервале. 3. Способ по любому из предыдущих пп.1-2, отличающийся тем, что каждый из вложенных пилотсигналов имеет связанную с ним фазу, присвоенную детерминистическим образом, так что связанные с пилот-сигналами фазы однозначно определяют выбранный один из множества способов модуляции. 4. Способ по любому из предыдущих пп.1-3, отличающийся тем, что каждый из вложенных пилотсигналов имеет связанную с ним фазу, присвоенную с использованием последовательности псевдослучайных чисел (PN), так что связанные с пилот-сигналами фазы однозначно определяют выбранный один из множества способов модуляции. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что связанные с вложенными пилот-сигналами фазы принимают значение 0 или 180 на основе последовательности PN. 6. Способ по любому из предыдущих пп.1-5, отличающийся тем, что генерирование символа также включает в себя кодирование символа с применением выбранного одного из множества способов кодирования, а сочетание пилот-сигналов однозначно определяет выбранный один из множества способов модуляции и выбранный один из множества способов кодирования. 7. Способ по любому из предыдущих пп.1-6, отличающийся тем, что модулированный символ передается, а способ дополнительно включает в себя прием символа; обнаружение по меньшей мере части пилот-сигналов, вложенных в символе; и определение использованного выбранного одного из множества способов модуляции на основании обнаруженных пилот-сигналов. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что расположение обнаруженных пилот-сигналов, вложенных в символе, обеспечивает грубую частотную синхронизацию. 9. Способ по любому из предыдущих пп.7-8, также включающий в себя определение среднего фазового сдвига между пилот-сигналами и использование этого значения для оценки ошибки временной синхронизации. 10. Способ по любому из предыдущих пп.7-9, также включающий в себя использование амплитуды и фазы выбранного пилот-сигнала для определения уровня сигнала в канале и шума в месте расположения выбранного пилот-сигнала. 11. Способ идентификации типа модуляции для принятого символа, включающий в себя анализ символа для определения множества пилот-сигналов, вложенных в символе; анализ пилот-сигналов и однозначное определение типа модуляции принятого символа на основании результатов анализа пилот-сигналов. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что каждый из вложенных пилот-сигналов имеет связанную с ним фазу, присвоенную детерминистическим образом, а анализ пилот-сигналов включает в себя анализ связанных с пилот-сигналами фаз для однозначного определения типа модуляции. 13. Способ по любому из предыдущих пп.11-12, отличающийся тем, что каждый из вложенных пилот-сигналов имеет связанную с ним фазу, присвоенную с использованием последовательности псевдослучайных чисел (PN), а анализ пилот-сигналов включает в себя анализ связанных с пилот-сигналами фаз для однозначного определения типа модуляции. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что связанные с пилот-сигналами фазы принимают значение 0 или 180 на основе последовательности PN. 15. Способ по любому из предыдущих пп.11-14, отличающийся тем, что пилот-сигнал вкладывается в символ в каждом шестом интервале. 16. Способ по любому из предыдущих пп.11-15, отличающийся тем, что анализ символа включает в себя проведение корреляционного анализа принятого символа.-7 009631 17. Способ по п.16, отличающийся тем, что корреляционный анализ принятого символа включает в себя корреляционный анализ с использованием образцов, соответствующих типам модуляции. 18. Способ по любому из предыдущих пп.11-17, отличающийся тем, что символ кодируется с использованием выбранного одного из множества способов кодирования, а анализ пилот-сигналов однозначно определяет выбранный один из множества способов модуляции и выбранный один из множества способов кодирования. 19. Система модуляции, включающая в себя процессор выбора модуляции для выбора типа модуляции из множества типов модуляции и модулятор для модулирования данных и генерирования, таким образом, символа для передачи,причем указанный модулятор сконфигурирован для вложения множества пилот-сигналов в символ в предварительно определенных интервалах, отличающаяся тем, что пилот-сигналы кодируются таким образом, что сочетание пилот-сигналов однозначно определяет выбранный один из множества способов модуляции. 20. Система по п.19, отличающаяся тем, что пилот-сигнал вложен в символе в периодических интервалах. 21. Система по любому из предыдущих пп.19-20, отличающаяся тем, что модулятор дополнительно сконфигурирован для присвоения фазы каждому из вложенных пилот-сигналов детерминистическим образом, так что присвоенные пилот-сигналам фазы однозначно определяют выбранный один из множества способов модуляции. 22. Система по любому из предыдущих пп.19-21, отличающаяся тем, что модулятор дополнительно сконфигурирован для присвоения фазы каждому из вложенных пилот-сигналов с использованием последовательности псевдослучайных чисел (PN), так что присвоенные пилот-сигналам фазы однозначно определяют выбранный один из множества типов модуляции. 23. Система по п.22, отличающаяся тем, что модулятор сконфигурирован для присвоения фазы 0 или 180 вложенным пилот-сигналам на основе последовательности PN. 24. Система по любому из предыдущих пп.19-23, дополнительно включающая в себя кодирующее устройство для кодирования модулированного символа с использованием выбранного одного из множества типов кодирования, а сочетание пилот-сигналов однозначно определяет выбранный один из множества способов модуляции и выбранный один из множества способов кодирования. 25. Система по любому из предыдущих пп.19-24, отличающаяся тем, что модулированный символ передается, а система дополнительно включает в себя приемник для приема символа и обнаружения по меньшей мере части пилот-сигналов, вложенных в символе, причем приемник сконфигурирован для определения выбранного одного из множества типов модуляции на основании обнаруженных пилот-сигналов. 26. Система по п.25, отличающаяся тем, что приемник сконфигурирован для осуществления грубой частотной синхронизации на основании места расположения обнаруженных пилот-сигналов, вложенных в символе. 27. Система по п.25, отличающаяся тем, что приемник сконфигурирован для определения среднего фазового сдвига между пилот-сигналами и использования этого значения для оценки ошибки временной синхронизации. 28. Система по п.25, отличающаяся тем, что приемник дополнительно сконфигурирован для определения уровня сигнала в канале и шума в месте расположения выбранного пилот-сигнала, используя амплитуду и фазу выбранного пилот-сигнала. 29. Модулированный символ, модулированный с использованием выбранного одного из множества типов модуляции, включающий в себя множество тонов, указывающих данные, и множества пилот-сигналов, распределенных в символе в предварительно определенных интервалах,отличающийся тем, что пилот-сигналы кодируются таким образом, что сочетание пилот-сигналов однозначно определяет выбранный один из множества способов модуляции. 30. Символ по п.29, отличающийся тем, что каждый из пилот-сигналов имеет связанную с ним фазу, присвоенную детерминистическим образом, так что связанные с пилот-сигналами фазы однозначно определяют выбранный один из множества способов модуляции. 31. Символ по любому из предыдущих пп.29-30, отличающийся тем, что каждый из вложенных пилот-сигналов имеет связанную с ним фазу, присвоенную с использованием последовательности псевдослучайных чисел (PN), так что связанные с пилот-сигналами фазы однозначно определяют тип модуляции. 32. Символ по любому из предыдущих пп.29-31, отличающийся тем, что символ кодируется с использованием выбранного одного из множества способов кодирования, а пилот-сигналы однозначно определяют выбранный один из множества типов модуляции и выбранный один из множества типов кодирования. 33. Устройство для определения типа модуляции, включающее в себя приемник для приема символа и схему предварительного анализа, сконфигурированную для анализа символа с целью определения множества вложенных в нем пилот-сигналов, анализа пилот-сигналов и однозначного определения типа-8 009631 модуляции принятого символа на основании результатов анализа пилот-сигналов. 34. Устройство по п.33, отличающееся тем, что каждый из вложенных пилот-сигналов имеет связанную с ним фазу, присвоенную детерминистическим образом, а схема предварительного анализа дополнительно сконфигурирована для анализа связанных с пилот-сигналами фаз с целью однозначного определения типа модуляции. 35. Устройство по любому из предыдущих пп.33-34, отличающееся тем, что каждый из вложенных пилот-сигналов имеет связанную с ним фазу, присвоенную с использованием последовательности псевдослучайных чисел (PN), а схема предварительного анализа дополнительно сконфигурирована для анализа связанных с пилот-сигналами фаз, используя последовательность псевдослучайных чисел (PN), с целью однозначного определения типа модуляции. 36. Устройство по любому из предыдущих пп.33-35, отличающееся тем, что пилот-сигналы вложены с периодическим интервалом в символе, а схема предварительного анализа дополнительно сконфигурирована для идентификации множества вложенных пилот-сигналов. 37. Устройство по любому из предыдущих пп.33-36, отличающееся тем, что схема предварительного анализа дополнительно сконфигурирована для проведения корреляционного анализа принятого символа. 38. Устройство по п.37, отличающееся тем, что схема предварительного анализа выполняет корреляционный анализ с использованием образцов, соответствующих типам модуляции. 39. Устройство по любому из предыдущих пп.33-38, отличающееся тем, что символ кодируется с использованием выбранного одного из множества типов кодирования, а схема предварительного анализа дополнительно сконфигурирована для анализа пилот-сигналов с целью однозначного определения выбранного одного из множества типов модуляции и выбранного одного из множества типов кодирования.
МПК / Метки
МПК: H04L 27/26, H04L 27/00
Метки: способ, система, модуляции, адаптивной
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/11-9631-sistema-i-sposob-adaptivnojj-modulyacii.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Система и способ адаптивной модуляции</a>
Предыдущий патент: Способ и устройство консервирования пищи
Следующий патент: Коллекторная электрическая машина
Случайный патент: Ингибиторы цистеинпротеазы