Обработка сигналов с разложением на собственные моды канала и инверсией канала для мвмв-систем

Обработка сигналов с разложением на собственные моды канала и инверсией канала для мвмв-систем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в основном к передаче данных, а более конкретно к способам проведения обработки сигналов с разложением на собственные моды канала и инверсией канала для систем связи со многими входами и многими выходами (МВМВ).

Уровень техники

В системе связи со многими входами и многими выходами (МВМВ) используются множество (N_T) передающих антенн и множество (N_R) принимающих антенн для передачи данных. Канал со многими входами и многими выходами (МВМВ-канал), образованный N_T передающими антеннами и N_R принимающими антеннами, можно разложить на N_S независимых каналов, при этом N_S ≤ min{N_T, N_R}. Каждый из N_S независимых каналов также называется пространственным подканалом МВМВ-канала и соответствует некоторому размеру. МВМВ-система может обеспечить улучшенные эксплуатационные параметры (например, увеличенную емкость передачи), если используются дополнительные размерности, создаваемые множествами передающих и принимающих антенн.

В пространственных подканалах широкополосной МВМВ-системы возможны различные условия каналов, обуславливаемые различными факторами, такими, как замирание и многолучевое распространение. Таким образом, каждый пространственный подканал может испытывать частотно-избирательное замирание, которое характеризуется разными коэффициентами усиления канала на разных частотах (т.е. разных интервалах дискретизации по частоте или поддиапазонах) общей полосы пропускания системы. При частотно-избирательном замирании каждый пространственный подканал может достигать разных отношений «сигнал - шум и помехи» (ОСШП (SNRs)) для разных интервалов дискретизации по частоте. Следовательно, количество битов информации на символ модуляции (или скорость передачи данных), которые могут передаваться на различных интервалах дискретизации по частоте каждого пространственного подканала для конкретного уровня эксплуатационных параметров (например, частоты ошибок в пакетах, составляющей 1%) могут отличаться от интервала дискретизации к интервалу дискретизации. Кроме того, поскольку условия каналов в типичном случае изменяются со временем, поддерживаемые скорости передачи данных для интервалов дискретизации пространственных подканалов также изменяются со временем.

Для борьбы с частотно-избирательным замиранием в широкополосном канале можно использовать ортогональное мультиплексирование с разделением частот (ОМРЧ (OFDM)) с целью эффективного разделения полосы пропускания системы на некоторое количество (N_F) поддиапазонов (которые также можно назвать интервалами дискретизации по частоте или подканалами). В случае ОМЧР каждый частотный подканал связан с соответствующей поднесущей, на которой можно модулировать данные. Для МВМВ-системы, в которой используется ОМРЧ (т.е. для МВМВ-ОМРЧ-системы), каждый частотный подканал каждого пространственного подканала можно рассматривать как независимый канал передачи.

Ключевой проблемой в системе кодированной связи является выбор подходящих скоростей передачи данных и схем модуляции, используемых для передачи данных, на основании условий каналов. Целью этого процесса выбора является максимизация пропускной способности при одновременном удовлетворении целевых требований качества, количественными характеристиками которых могут служить конкретная частота ошибок в пакетах (ЧОП (PER)), некоторые критерии задержки, и т.п.

Один прямой способ выбора скоростей передачи данных, а также схем кодирования и модуляции, заключается в приложении «битовой нагрузки» к каждому каналу передачи в МВМВ-ОМРЧ-системе в соответствии с ее передаточной способностью (возможностью), которую можно количественно охарактеризовать средним ОСШП канала за короткий период времени. Однако этот способ имеет несколько серьезных недостатков. Во-первых, кодирование и модулирование по отдельности для каждого канала передачи может значительно увеличить сложность обработки как в передатчике, так и в приемнике. Во-вторых, кодирование по отдельности для каждого канала передачи может значительно увеличить задержку кодирования и декодирования. А в-третьих, понадобилась бы увеличенная скорость обратной связи для посылки информации о состоянии канала (ИСК), характеризующей условия канала (например, коэффициент усиления, фазу и ОСШП) для каждого канала передачи.

Для МВМВ-системы мощность передачи является еще одним параметром, которым можно манипулировать для максимизации пропускной способности. Вообще говоря, общую пропускную способность МВМВ-системы можно увеличить путем распределения большей мощности передачи по тем каналам связи, у которых больше передаточные возможности. Однако распределение разных величин мощности передачи разным интервалам дискретизации по частоте некоторого заданного пространственного подканала создает тенденцию к усилению частотно-избирательной природы пространственного подканала. Хорошо известно, что частотно-избирательное замирание вызывает межсимвольные помехи (МСП (ISI)), представляющие собой явление, вследствие которого каждый символ в принимаемом сигнале действует как искажение последующих символов в принимаемом сигнале. Искажения, вносимые МСП, ухудшают эксплуатационные параметры, негативно влияя на способность к точному обнаружению принятых символов. Чтобы смягчить вредные воздействия МСП, пришлось бы проводить коррекцию принятых символов в приемнике. Таким образом, основным недостатком распределения мощности в частотной области является дополнительное усложнение приемника для борьбы с возникающими дополнительными искажениями, вносимыми МСП.

Следовательно, в данной области техники существует потребность в способах, которые предназначены для достижения высокой общей пропускной способности в МВМВ-системе без необходимости кодирования по отдельности каждого канала передачи и смягчают вредные воздействия МСП.

Сущность изобретения

В данном изобретении предложены способы обработки передачи данных в передатчике и приемнике МВМВ-системы таким образом, что обеспечиваются высокие эксплуатационные параметры (т.е. высокая общая пропускная способность). В одном аспекте предложена реализация во временной области, которая предусматривает использование собственного разложения канала в частотной области, инверсии канала и (по выбору) результатов «заливки воды» для получения решений по формированию импульсов и управлению лучом для передатчика и приемника.

Собственное разложение канала проводят в передатчике для определения собственных мод (т.е. пространственных подканалов) МВМВ-канала и для получения первого множества векторов управления, которые используются для предварительного приведения к требуемым условиям символов модуляции перед передачей по МВМВ-каналу. Собственное разложение канала можно провести на основании матрицы оцененного канального отклика, которая представляет собой оценку канального отклика (во временной области или частотной области) МВМВ-канала. Собственное разложение канала также проводят в приемнике, чтобы получить второе множество векторов управления, которые используются для приведения к требуемым условиям принятых символов таким образом, что в приемнике восстанавливаются ортогональные потоки символов.

Инверсию канала проводят в передатчике для получения весовых коэффициентов, которые используются для минимизации или уменьшения величины искажений, вносимых МСП, в приемнике. В частности, инверсию канала можно проводить для каждой собственной моды, используемой для передачи данных. Для каждой собственной моды можно получить одно множество весовых коэффициентов на основании матрицы оцененного канального отклика для МВМВ-канала и использовать это множество для инвертирования частотного отклика собственной моды.

Можно (по выбору) использовать анализ методом «заливки воды» для более оптимального распределения имеющейся мощности передачи по собственным модам МВМВ-канала. В частности, по собственным модам, на которых передаточные возможности больше, можно распределять и большие мощности передачи, а собственные моды, на которых передаточные возможности меньше, можно исключить из использования (т.е. распределить нулевую мощность передачи этим «плохим» собственным модам). Тогда мощность передачи, распределенная каждой собственной моде, определяет скорость передачи данных и, возможно, схему кодирования и модуляции, которую следует использовать для этой собственной моды.

В передатчике данные сначала обрабатываются (т.е. кодируются и модулируются) в соответствии с некоторой конкретной схемой обработки, чтобы обеспечить некоторое количество потоков символов модуляции (например, один поток символов модуляции для каждой собственной моды). Получают (например, из приемника) матрицу оцененного канального отклика для МВМВ-канала и осуществляют ее разложение (например, в частотной области с использованием собственного разложения канала), чтобы получить множество матриц правых собственных векторов и множество матриц сингулярных значений. Затем получают некоторое количество множеств весовых коэффициентов на основании матриц сингулярных значений, причем каждое множество весовых коэффициентов используют для инвертирования частотного отклика соответствующей собственной моды, используемой для передачи данных. На основании матриц сингулярных значений можно также провести анализ методом «заливки воды», чтобы получить множество масштабирующих значений, характеризующих мощности передачи, распределенные собственным модам. Затем получают матрицу формирования импульсов для передатчика на основании матриц правых собственных векторов, весовых коэффициентов и масштабирующих значений (если они есть). Матрица формирования импульсов содержит векторы управления, которые используются для предварительного приведения к требуемым условиям потоков символов модуляции с целью получения приведенных к требуемым условиям символов, передаваемых по МВМВ-каналу.

В приемнике также получают матрицу оцененного канального отклика (например, на основании символов пилот-сигнала, посылаемых из передатчика) и разлагают их, чтобы получить множество матриц левых собственных векторов. Затем получают матрицу формирования импульсов для приемника на основании матриц левых собственных векторов и используют ее для приведения к требуемым условиям некоторого количества потоков принятых символов импульсов для получения некоторого количества потоков восстановленных импульсов. Восстановленные символы затем обрабатывают (например, демодулируют и декодируют), чтобы восстановить переданные данные.

Ниже приводится более подробное описание различных аспектов и вариантов осуществления изобретения. В изобретении также предложены способы, цифровые процессоры сигналов, блоки передатчика и приемника, а также другие устройства и элементы, которые воплощают различные аспекты, варианты осуществления и признаки изобретения, подробнее описываемые ниже.

Краткое описание чертежей

Признаки, сущность и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из подробного описания, приводимого ниже, если изучить его совместно с чертежами, на которых одинаковые позиции везде обозначают соответственно одинаковые элементы, при этом:

на фиг.1 представлена блок-схема варианта осуществления передающей системы и принимающей системы в МВМВ-системе;

на фиг.2 представлена блок-схема передатчика в передающей системе;

на фиг.3А и 3В представлены схемы, которые графически иллюстрируют получение весовых коэффициентов, используемых для инвертирования частотного отклика каждой собственной моды МВМВ-канала;

на фиг.4 представлена блок-схема последовательности операций процесса распределения суммарной доступной мощности передачи по собственным модам МВМВ-канала;

на фиг.5А и 5В представлены схемы, которые графически иллюстрируют распределение суммарной мощности передачи по трем собственным модам в возможной МВМВ-системе;

на фиг.6 представлена блок-схема последовательности операций варианта осуществления обработки сигналов в блоке передатчика;

на фиг.7 представлена блок-схема приемника в принимающей системе; и

на фиг.8 представлена блок-схема последовательности операций варианта осуществления обработки сигналов в принимающем блоке.

Подробное описание

Описываемые здесь способы обработки передачи данных в передатчике и приемнике можно использовать для различных систем беспроводной связи. Для ясности отметим, что различные аспекты и варианты осуществления изобретения описаны специально для системы связи со многими входами и многими выходами (МВМВ).

В МВМВ-системе используются множество (N_T) передающих антенн и множество (N_R) принимающих антенн для передачи данных. МВМВ-канал, образованный N_T передающими антеннами и N_R принимающими антеннами, можно разложить на N_S независимых каналов, при этом N_S ≤ min{N_T, N_R}. Каждый из N_S независимых каналов также называется пространственным подканалом МВМВ-канала. Количество пространственных подканалов определяется количеством собственных мод для МВМВ-канала, которое в свою очередь зависит от матрицы канального отклика, описывающей отклик между N_T передающими и N_R принимающими антеннами.

На фиг.1 представлена блок-схема варианта осуществления передающей системы 110 и принимающей системы 150, которые выполнены с возможностью реализации различных способов обработки сигналов, описываемых здесь.

В передающей системе 110 данные трафика выдаются из источника 112 данных в процессор 114 данных передачи (ПЕР), который форматирует, кодирует и перемежает данные трафика на основании одной или нескольких схем кодирования для обеспечения кодированных данных. После этого кодированные данные трафика можно мультиплексировать с помощью данных пилот-сигнала, используя, например, мультиплексирование с временным разделением каналов (МВР (TDM)) или мультиплексирование с кодовым разделением каналов (МКР (CDM)) во всех потоках данных или в подмножестве потоков данных, предназначенных для передачи. Данные пилот-сигнала обычно являются известным набором данных, обработанных известным образом, если обработка вообще применяется. Осуществляют перемежение мультиплексированных данных пилот-сигнала и кодированных данных трафика, а затем - их модулирование (например, путем посимвольного отображения) на основании одной или нескольких схем модуляции, чтобы обеспечить символы модуляции. В одном варианте осуществления, процессор 114 данных ПЕР обеспечивает один поток символов модуляции для каждого пространственного подканала, используемого для передачи данных. С помощью сигналов управления, обеспечиваемых контроллером 130, можно определять скорость передачи данных, кодирование, перемежение и модуляцию для каждого потока символов модуляции.

Затем символы модуляции выдаются в МВМВ-процессор 120 ПЕР и подвергаются дальнейшей обработке. В конкретном варианте осуществления, обработка посредством МВМВ-процессора 120 ПЕР включает в себя: (1) определение матрицы оцененного частотного канального отклика МВМВ-канала; (2) разложение этой матрицы для определения собственных мод МВМВ-канала и получение множества векторов «управления» для передатчика, по одному вектору для потока символов модуляции, передаваемого по каждому пространственному подканалу; (3) получение матрицы формирования пространственно-временных импульсов передачи на основании векторов управления, а также весовой матрицы, характеризующей мощности передачи, распределенные интервалам дискретизации по частоте собственных мод; и (4) предварительное приведение символов модуляции к требуемым условиям с помощью матрицы формирования импульсов, чтобы обеспечить предварительно приведенные к требуемым условиям символы модуляции. Обработка посредством МВМВ-процессора 120 ПЕР подробнее описана ниже. Затем в передатчики ПЕР, обозначенные позициями 122а - 122t, выдают до N_T потоков символов, предварительно приведенных к требуемым условиям.

Каждый передатчик 122 преобразует соответствующий поток символов, предварительно приведенных к требуемым условиям, в один или несколько аналоговых сигналов и проводит дополнительное приведение этих аналоговых сигналов к требуемым условиям (т.е. усиливает, фильтрует и преобразует эти сигналы с повышением частоты), чтобы сформировать модулированный сигнал, подходящий для передачи по МВМВ-каналу. Модулированный сигнал из каждого передатчика 122 затем передается посредством соответствующей антенны 124 в принимающую систему.

В принимающей системе 150 переданные модулированные сигналы принимаются N_R антеннами 152а-152r, и принятый сигнал с каждой антенны выдается в соответствующий приемник (ПРИЕМ) 154. Каждый приемник 154 приводит принятый сигнал к требуемым условиям (т.е. фильтрует, усиливает и преобразует этот сигнал с понижением частоты), преобразует приведенный к требуемым условиям сигнал в цифровую форму для обеспечения потока выборок, а также обрабатывает поток выборок для обеспечения потока принятых символов. После этого, МВМВ-процессор 160 приема (ПРИ) принимает и обрабатывает N_R потоков принятых сигналов для обеспечения N_T потоков восстановленных символов, которые являются оценками символов модуляции, переданных из передающей системы. В одном варианте осуществления, обработка посредством МВМВ-процессора 160 ПРИ может включать в себя: (1) определение матрицы оцененного частотного канального отклика МВМВ-канала; (2) разложение этой матрицы для определения множества векторов управления для приемника; (3) получение матрицы формирования пространственно-временных импульсов приема на основании векторов управления; и (4) приведение принятых символов к требуемым условиям с помощью матрицы формирования импульсов, чтобы обеспечить восстановленные символы. Обработка посредством МВМВ-процессора 160 ПРИ подробнее описана ниже.

Затем процессор 162 данных приема (ПРИ) демодулирует, проводит обращенное перемежение и декодирует восстановленные символы для обеспечения декодированных данных, которые являются оценкой переданных данных трафика. Обработка посредством МВМВ-процессора 160 ПРИ и процессора 162 данных ПРИ является дополняющей по отношению к обработке, проведенной МВМВ-процессором 120 ПЕР и процессором 114 данных ПЕР соответственно в передающей системе 110.

МВМВ-процессор 160 ПРИ также может получать канальные импульсные отклики для МВМВ-канала, принятую мощность шума и/или отношения «сигнал - шум и помехи» (ОСШП) для пространственных подканалов, и т.п. Процессор 162 данных ПРИ также может выдавать состояние каждого принятого пакета или кадра, одну или несколько метрик эксплуатационных параметров, характеризующих декодированные результаты, и - возможно - другую информацию. Затем контроллер 170 получает информацию о состоянии канала (ИСК), которая может содержать всю или некоторую информацию, принятую из МВМВ-процессора 160 ПРИ и процессора 162 данных ПРИ. ИСК обрабатывается процессором 178 данных ПЕР, модулируется модулятором 180, приводится к требуемым условиям передатчиками 154а-154r и посылается обратно в передающую систему 110.

В передающей системе 110 модулированные сигналы из принимающей системы 150 принимаются антеннами 124, приводятся к требуемым условиям приемниками 122 и демодулируются демодулятором 140 для восстановления ИСК, переданной принимающей системой. Затем ИСК выдается в контроллер 130 и используется для генерирования различных сигналов управления для процессора 114 данных ПЕР и МВМВ-процессора 120 ПЕР.

Контроллеры 130 и 170 управляют работой в передающей и принимающей системах соответственно. Памяти 132 и 172 обеспечивают хранение кодов программ и данных, используемых контроллерами 130 и 170 соответственно.

В данной заявке предложены способы достижения высоких эксплуатационных параметров (например, большой общей пропускной способности системы) посредством реализации во временной области, при которой используется собственное разложение канала в частотной области, инверсия канала и (по выбору) результаты «заливки воды» для получения решений по формированию импульсов и управлению лучом во временной области, предназначенных для передатчика и приемника.

Собственное разложение канала проводят в передатчике для определения собственных мод МВМВ-канала и для получения первого множества векторов управления, которые используются для предварительного приведения к требуемым условиям символов модуляции. Собственное разложение канала также проводят в приемнике, чтобы получить второе множество векторов управления, которые используются для приведения к требуемым условиям принятых символов таким образом, что в приемнике восстанавливаются ортогональные потоки символов. Предварительное приведение к требуемым условиям в передатчике и приведение к требуемым условиям в приемнике ортогонализируют потоки символов, переданные по МВМВ-каналу.

Инверсию канала проводят в передатчике, чтобы сделать постоянным частотный отклик каждой собственной моды (или пространственного подканала), используемой для передачи данных. Как отмечалось выше, частотно-избирательное замирание вызывает межсимвольные помехи (МСП), которые могут ухудшить способность к правильному обнаружению принятых символов. Обычно частотно-избирательное замирание можно компенсировать в приемнике путем проведения коррекции потоков принятых символов. Однако коррекция увеличивает сложность обработки в приемнике. С помощью предлагаемых способов, инверсию канала проводят в передатчике, чтобы учесть частотно-избирательное замирание и уменьшить потребность в коррекции в приемнике.

Анализ методом «заливки воды» (или «наполнения водой») используют для более оптимального распределения имеющейся мощности передачи собственным модам в МВМВ-системе таким образом, что достигаются улучшенные эксплуатационные параметры. Тогда мощность передачи, распределенная каждой собственной моде, может определять скорость передачи данных, а также схему кодирования и модуляции, которую следует использовать для этой собственной моды.

Более подробное описание этих разных способов обработки приводится ниже.

Способы, описываемые в данной заявке, обеспечивают несколько потенциальных преимуществ. Во-первых, при разложении на собственные моды во временной области максимальное количество собственных мод с разными ОСШП задается выражением min{N_T, N_R}. Если на каждой моде передается один независимый поток данных, и каждый поток данных обрабатывается независимо, то максимальное количество разных схем кодирования и/или модуляции также задается выражением min{N_T, N_R}. Можно также сделать ОСШП для принятых потоков данных, по существу, одинаковыми, тем самым дополнительно упрощая кодирование и/или модуляцию. Таким образом, описываемые в данной заявке способы могут значительно упростить кодирование и/или модуляцию для передачи данных за счет предотвращения поинтервального (на каждый интервал дискретизации) распределения битов, требуемого для достижения некоторой емкости канала в МВМВ-ОМРЧ-системах, в которых используется метод «заливки воды» в частотной области.

Во-вторых, инверсия канала в передатчике приводит к появлению в приемнике потоков восстановленных символов, которые не требуют коррекции. А это, в свою очередь, уменьшает сложность обработки в передатчике. В отличие от этого, другие широкополосные способы, реализуемые во временной области, как правило, требуют сложной пространственно-временной компенсации для восстановления потоков символов.

В-третьих, способы передачи сигналов во временной области, описываемые в данной заявке, можно проще интегрировать в структуры каналов и/или передачи пилот-сигналов, соответствующие различным стандартам множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР (CDMA)), которые также основаны на передаче сигналов во временной области. Реализация этих структур каналов и/или передачи пилот-сигналов в системах на основе ОМРЧ, которые осуществляют передачу сигналов в частотной области, может оказаться более сложной.

На фиг.2 представлена блок-схема варианта осуществления блока 200 передатчика, который выполнен с возможностью реализации различных способов обработки, описываемых здесь. Блок 200 передатчика представляет собой вариант осуществления передающей части передающей системы 110, показанной на фиг.1. Блок 200 передатчика включает в себя: (1) процессор 114а данных ПЕР, который принимает и обрабатывает данные трафика и данные пилот-сигнала для обеспечения N_T потоков символов модуляции; и (2) МВМВ-процессор 120а ПЕР, который осуществляет предварительное приведение к требуемым условиям потоков символов модуляции для обеспечения N_T приведенных к требуемым условиям потоков символов модуляции. Процессор 114а данных ПЕР и МВМВ-процессор 120а ПЕР представляют собой один вариант осуществления процессора 114 данных ПЕР и МВМВ-процессора 120 ПЕР, соответственно показанных на фиг.1.

В конкретном варианте осуществления, показанном на фиг.2, процессор 114а данных ПЕР включает в себя кодер 212, канальный перемежитель 214 и элемент 216 отображения символов. Кодер 212 принимает и кодирует данные трафика (т.е. биты информации, d_i) в соответствии с одной или несколькими схемами кодирования, чтобы обеспечить кодированные биты. Кодирование повышает надежность передачи данных. В одном варианте осуществления, можно использовать отдельную схему кодирования битов информации для каждой собственной моды (или пространственного подканала), выбранной для передачи данных. В альтернативных вариантах осуществления, можно использовать отдельную схему кодирования для каждого подмножества пространственных подканалов, или для всех пространственных подканалов можно использовать общую схему кодирования. Используемая схема (используемые схемы) кодирования может (могут) определяться сигналами управления их контроллера 130 и могут быть выбраны на основании ИСК, принятой из принимающей системы. Каждая выбранная схема кодирования может предусматривать любую комбинацию контроля с использованием циклического избыточного кода (ЦИК), сверточного кодирования, турбокодирования, блочного кодирования и другого кодирования, или отсутствие кодирования вообще.

Канальный перемежитель 214 перемежает кодированные биты на основании одной или нескольких схем перемежения. В типичном случае, каждая выбранная схема кодирования связана с соответствующей схемой перемежения. Перемежение обеспечивает разнесение во времени для кодированных битов, позволяет передавать данные на основании среднего ОСШП каждого пространственного подканала, используемого для передачи данных, борется с замиранием, а также устраняет корреляцию между кодированными битами, используемыми для формирования каждого символа модуляции.

Затем элемент 216 отображения символов принимает и мультиплексирует данные пилот-сигнала с перемеженными данными, а также отображает мультиплексированные данные в соответствии с одной или несколькими схемами модуляции для обеспечения символов модуляции. Можно применять отдельную схему модуляции для каждого пространственного подканала, выбранного для использования, или для каждого подмножества пространственных подканалов. В альтернативном варианте, можно использовать общую схему модуляции для всех выбранных пространственных подканалов.

Отображения символов для каждого пространственного подканала можно достигать путем группирования множеств битов с целью формирования символов данных (каждый из которых может быть недвоичной величиной) и отображения каждого символа данных в точку в совокупности сигналов, соответствующей схеме модуляции, выбранной к использованию для этого пространственного подканала. Выбранная схема модуляции может быть схемой квадратурной фазовой манипуляции (КФМн (QPSK)), многоуровневой фазовой манипуляции (М-ФМн (M-PSK)), многоуровневой квадратурной амплитудной модуляции (М-КАМ (M-QAM)) или какой-либо другой схемой. Каждая отображенная точка сигнала представляет собой комплексную величину и соответствует символу модуляции. Элемент 216 отображения символов обеспечивает вектор символов модуляции для каждого периода символов, при этом количество символов модуляции в каждом векторе соответствует количеству пространственных подканалов, выбранных к использованию для этого периода символов. Таким образом, элемент 216 отображения символов выдает до N_T потоков символов модуляции. Эти потоки совместно образуют последовательность векторов, которые также называют векторами s(n), при этом каждый вектор включает в себя до N_S символов модуляции, передаваемых по пространственным каналам, количество которых составляет до N_S, в течение n-го периода символов.

В МВМВ-процессоре 120а ПЕР отклик МВМВ-канала оценивается и используется для предварительного приведения к требуемым условиям символов модуляции перед передачей в принимающую систему. В системе дуплексной передачи с частотным разделением каналов (ДПЧР (FDD)-системе) нисходящей линии связи и восходящей линии связи распределяют различные полосы частот, а канальные отклики для нисходящей линии связи и восходящей линии связи не могут коррелировать в достаточной степени. В случае ДПЧР-системы, канальный отклик можно оценивать в приемнике и посылать обратно в передатчик. В системе дуплексной передачи с временным разделением каналов (ДПВР (TDD)-системе) нисходящая линия связи и восходящая линия связи совместно используют одну и ту же полосу частот в режиме мультиплексирования с частотным разделением каналов, и между канальными откликами нисходящей линии связи и восходящей линии связи может иметь место высокая степень корреляции. В случае ДПВР-системы, передающая система может оценивать канальный отклик восходящей линии связи (например, на основании пилот-сигнала, переданного принимающей системой по восходящей линии связи), а затем - получать канальный отклик нисходящей линии связи путем учета любых различий, таких, как различия между многообразиями передающих и принимающих антенных решеток.

В одном варианте осуществления оценки канального отклика выдаются в МВМВ-процессор 120а ПЕР в виде последовательности N_R×N_R матриц (n) выборок во временной области. Эту последовательность матриц в совокупности называют матрицей канального импульсного отклика. (i, j)-й элемент h_ij матрицы оцененного канального импульсного отклика для i=(1, 2, ..., N_R) и j=(1, 2, ..., N_T) является последовательностью выборок, которая представляет собой выборочный импульсный отклик пути распространения от j-той передающей антенны до i-той принимающей антенны.

Внутри МВМВ-процессора 120а ПЕР, блок 222 быстрого преобразования Фурье принимает (например, из принимающей системы) матрицу оцененного канального импульсного отклика и получает соответствующую матрицу оцененного канального частотного отклика путем проведения быстрого преобразования Фурье (БПФ (FFT)) на матрице Это можно осуществить путем проведения N_F-точечного БПФ на последовательности N_F выборок для каждого элемента матрицы , чтобы получить множество N_F коэффициентов для соответствующего элемента матрицы где N_F соответствует количеству интервалов дискретизации по частоте, характерному для БПФ (т.е. соответствует «длине» БПФ). Таким образом, N_R·N_T элементов матрицы являются N_R·N_T множествами коэффициентов, представляющих частотные отклики путем распространения между N_T передающими антеннами и N_R принимающими антеннами. Каждый элемент матрицы является БПФ соответствующего элемента матрицы . Матрицу оцененного канального частотного отклика также можно рассматривать как множество из N_F матриц для k=(0, 1, ..., N_F-1).

Собственное разложение канала

Затем блок 224 проводит собственное разложение МВМВ-канала, используемого для передачи данных. В одном варианте проведения собственного разложения канала, блок 224 вычисляет разложение на сингулярные значения (РСЗ (SVD)) матрицы оцененного канального частотного отклика. В одном варианте осуществления, разложение на сингулярные значения проводится для каждой матрицы для k=(0, 1, ..., N_F-1). Разложение на сингулярные значения матрицы для интервала k дискретизации по частоте (или для частоты ƒ_k) можно выразить в виде:

где U(k) - унитарная матрица размером N_R×N_R (т.е. U^HU=I, где I - единичная матрица с единицами на диагонали и нулями на всех остальных местах);

Λ(k) - имеющая размер N_R×N_T диагональная матрица сингулярных значений матрицы и

V(k) - унитарная матрица размером N_T×N_T.

Диагональная матрица Λ(k) содержит неотрицательные действительные значения на диагонали (т.е. Λ(k)=diag(λ₁(k), λ₂(k), ..., λ_Nт(k)) и нули на всех остальных местах. Числа λ_i(k) для i=(1, 2, ..., N_T) называются сингулярными значениями матрицы Разложение на сингулярные значения есть матричная операция, известная в данной области техники и описанная в различных первоисточниках. Одним таким первоисточником является книга Гильберта Стренга «Линейная алгебра и ее приложения», издательство «Академик Пресс» (Gilbert Strang, "Linear Algebra and Its Applications", Academic Press), второе издание, 1980, которая упоминается в данном описании для справок.

Результат разложения на сингулярные значения представляет собой три множества по N_F матриц - - где и т.д. При каждом значении k, U(k) является имеющей размер N_R×N_R унитарной матрицей левых собственных векторов матрицы V(k) является имеющей размер N_T×N_T унитарной матрицей правых собственных векторов матрицы а Λ(k) является имеющей размер N_R×N_T диагональной матрицей сингулярных значений матрицы

В еще одном варианте проведения собственного разложения канала, блок 224 сначала получает квадратную матрицу R(k) в виде Собственные значения квадратной матрицы R(k) в таком случае должны быть квадратами сингулярных значений матрицы а собственные векторы матрицы R(k) должны быть правыми собственными векторами матрицы или матрицы V(k). Разложение матрицы R(k) для получения собственных значений и собственных векторов известно в данной области техники и здесь не описывается. Аналогичным образом можно получить еще одну квадратную матрицу R'(k) в виде Собственные значения