Выбор режима и скорости передачи в системе беспроводной связи

Выбор режима и скорости передачи в системе беспроводной связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Заявление приоритета в соответствии с 35 U.S.C. §119

Настоящая Заявка на патент притязает на приоритет Предварительной заявки серийный номер 60/569201, озаглавленной "Transmission Mode Selection and Rate Selection for a Wireless Communication System", зарегистрированной 7 мая 2004 года и назначенной правопреемнику этой заявки, и таким образом явно содержится в данном документе по ссылке.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в общем, к обмену данными, и более конкретно, к выбору режима и скорости передачи в системе беспроводной связи.

Предшествующий уровень техники

Беспроводная система с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO) использует несколько (N_T) передающих антенн в передающем объекте и несколько (N_R) принимающих антенн в принимающем объекте для передачи данных. MIMO-канал, сформированный N_T передающими и N_R принимающими антеннами, может быть разложен на N_S пространственных каналов, где N_S min {N_T, N_R}. N_S пространственных каналов может быть использовано, чтобы передавать данные параллельно, чтобы достичь более высокой пропускной способности, и/или дополнительно, чтобы достичь большей надежности.

Каждый пространственный канал может сталкиваться с различными разрушительными состояниями канала, такими как, к примеру, эффекты затухания, многолучевого распространения и помех. N_S пространственных каналов могут сталкиваться с различными состояниями канала и могут достигать различных соотношений "сигнал-помехи-и-шум" (SNR). SNR каждого пространственного канала определяет его пропускную способность, которая типично количественно оценивается конкретной скоростью передачи данных, которая может надежно обеспечиваться в пространственном канале. Для изменяющегося во времени MIMO-канала характеристики канала изменяются во времени, и SNR каждого пространственного канала также изменяется во времени. Различные SNR для различных пространственных каналов плюс изменяющийся во времени характер SNR для каждого пространственного канала затрудняет эффективную передачу данных в MIMO-системе.

Следовательно, в данной области техники существует потребность в методиках эффективной передачи данных в изменяющейся во времени беспроводной системе.

Сущность изобретения

В данном документе описываются методики выбора надлежащего режима передачи и одной или более надлежащих скоростей передачи данных в системе беспроводной связи (к примеру, MIMO). Согласно варианту осуществления изобретения, предусмотрен способ, в котором определяется "возраст" информации канала, доступной для использования при передаче данных посредством беспроводного канала. Режим передачи выбирается из нескольких режимов передачи на основе "возраста" информации канала. Данные передаются посредством беспроводного канала в соответствии с выбранным режимом передачи.

Согласно еще одному другому варианту осуществления, описано устройство, которое включает в себя контроллер и пространственный процессор. Контроллер определяет "возраст" информации канала, доступной для использования при передаче данных посредством беспроводного канала, и выбирает режим передачи из нескольких режимов передачи на основе "возраста" информации канала. Пространственный процессор выполняет пространственную обработку данных в соответствии с выбранным режимом передачи.

Согласно еще одному варианту осуществления, описано устройство, которое включает в себя средство определения "возраста" информации канала, доступной для использования при передаче данных посредством беспроводного канала, и средство для выбора режима передачи из нескольких режимов передачи на основе "возраста" информации канала.

Согласно еще одному другому варианту осуществления изобретения, предусмотрен способ, в котором получается информация состояния канала, указывающая качество принимаемого сигнала беспроводного канала, используемого для передачи данных. Определяется "возраст" информации состояния канала. По меньшей мере, одна скорость выбирается для передачи данных посредством беспроводного канала на основе информации состояния канала и "возраста" информации состояния канала.

Согласно еще одному другому варианту осуществления, описано устройство, которое включает в себя контроллер и процессор данных. Контроллер получает информацию состояния канала, указывающую качество принимаемого сигнала беспроводного канала, используемого для передачи данных, определяет "возраст" информации состояния канала и выбирает, по меньшей мере, одну скорость для передачи данных посредством беспроводного канала на основе информации состояния канала и "возраста" информации состояния канала. Процессор данных обрабатывает данные в соответствии с, по меньшей мере, одной скоростью, выбранной контроллером.

Согласно еще одному варианту осуществления, описано устройство, которое включает в себя средство получения информации состояния канала, указывающей качество принимаемого сигнала беспроводного канала, используемого для передачи данных, средство определения "возраста" информации состояния канала и средство выбора, по меньшей мере, одной скорости для передачи данных посредством беспроводного канала на основе информации состояния канала и "возраста" информации состояния канала.

Согласно еще одному варианту осуществления, предусмотрен способ, в котором определяется "возраст" информации канала, доступной для использования при передаче данных посредством беспроводного канала. Режим передачи выбирается из нескольких режимов передачи на основе "возраста" информации канала. Получается информация состояния канала, указывающая качество принимаемого сигнала беспроводного канала. Определяется "возраст" информации состояния канала. По меньшей мере, одна скорость выбирается для передачи данных на основе информации состояния канала и "возраста" информации состояния канала. Данные передаются посредством беспроводного канала в соответствии с режимом передачи и, по меньшей мере, одной скоростью, выбранной для передачи данных.

Далее подробно описаны различные аспекты и варианты осуществления изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1A и 1B иллюстрирует две примерные схемы передачи пилот-сигналов (контрольных сигналов) и данных.

Фиг.2 иллюстрирует структуру кадра, которая может использоваться для MIMO-системы.

Фиг.3 иллюстрирует процесс выбора режима передачи данных.

Фиг.4 иллюстрирует процесс выбора скорости(ей) передачи данных.

Фиг.5 иллюстрирует блок-схему станций A и B.

Подробное описание изобретения

Слово "примерный" используется в данном документе, чтобы обозначать "служащий в качестве примера, отдельного случая или иллюстрации". Любой вариант осуществления, описанный в данном документе как "примерный", необязательно должен быть истолкован как предпочтительный или выгодный по сравнению с другими вариантами осуществления.

Описанные в данном документе методики выбора режима и скорости передачи могут использоваться в различных системах беспроводной связи. Эти методики могут использоваться в системах как с одной несущей, так и с несколькими несущими. Эти методики также могут использовать в системах дуплекса с временным разделением каналов (TDD) и системах дуплекса с частотным разделением каналов (FDD). В FDD-системе нисходящей линии связи (или прямой линии связи) и восходящей линии связи (или обратной линии связи) выделяются различные частотные диапазоны, и характеристики канала одной линии связи могут не коррелировать в достаточной степени с характеристиками канала другой линии связи. В TDD-системе нисходящая и восходящая линия связи совместно используют один частотный диапазон, и обычно существует определенная степень корреляции между характеристиками канала нисходящей и восходящей линии связи. Передача контрольных сигналов, оценка канала и пространственная обработка может выполняться таким образом, чтобы использовать преимущество этой корреляции. Для простоты режим и скорость передачи описываются далее для примерной TDD MIMO-системы с одной несущей. Также для простоты станция A является передающим объектом, а станция B является принимающим объектом для передачи данных от станции A к станции B. Каждая станция может быть точкой доступа (которая также упоминается как базовая станция) или абонентским терминалом (который также упоминается как мобильная станция, абонентское оборудование, беспроводное устройство и т.д.).

Примерная MIMO-система поддерживает несколько режимов передачи для повышения производительности и большей гибкости. Каждый режим передачи позволяет выполнять пространственную обработку (если выполняет) различными способами и может требовать (а может и не требовать) информации состояния канала для пространственной обработки. В табл.1 приведены некоторые примерные режимы передачи и их краткие описания.

Таблица 1
Режим передачи	Описание
Управляемый режим	Несколько потоков данных передаются по нескольким ортогональным пространственным каналам MIMO-канала.
Неуправляемый режим	Несколько потоков данных передаются по нескольким пространственным каналам MIMO-канала.

Управляемый режим использует информацию канала (к примеру, собственные векторы) для передачи данных по ортогональным пространственным каналам (или "собственным модам") MIMO-канала. Неуправляемый режим не требует какой-либо информации канала для передачи данных по пространственным каналам MIMO-канала.

MIMO-система может использовать пространственное кодирование с расширением спектра для неуправляемого режима, чтобы повысить производительность. При пространственном кодировании с расширением спектра станция A выполняет пространственную обработку с помощью различных матриц управления так, чтобы передача данных обнаруживала множество эффективных каналов и не "застревала" на реализации с одним каналом плохого качества в течение долгого периода времени. Следовательно, производительность не задается состоянием канала в наихудшем случае.

Каждый режим передачи имеет различные технические характеристики и требования. Управляемый режим типично позволяет достигать более высокой производительности и может использоваться в том случае, если станция A имеет достаточно информации канала для передачи данных по ортогональным пространственным каналам. Неуправляемый режим не требует информации канала, но производительность его не может достигать производительности управляемого режима. Надлежащий режим передачи может выбираться для использования в зависимости от доступной информации канала, технических характеристик станций A и B, системных требований и т.п.

В управляемом режиме данные передаются по N_S собственных мод MIMO-канала, сформированного посредством N_T передающих антенн в станции A и N_R принимающих антенн в станции B. MIMO-канал может характеризоваться посредством матрицы H характеристик канала N_RxN_T, которая может быть "диагонализируема" для получения N_S собственных мод MIMO-канала. Эта диагонализация может достигаться посредством выполнения либо разложения по сингулярным числам матрицы H, либо разложения по собственным значениям корреляционной матрицы H, которая равна R=H^HH, где H^H означает транспонирование сопряженных величин H. Разложение по сингулярным числам матрицы может быть выражено следующим образом:

H = U · Σ · VH,

уравнение (1)

где

U - это унитарная матрица N_RxN_R левых собственных векторов H;

Σ - это диагональная матрица N_RxN_T сингулярных чисел H; и

V - это унитарная матрица N_TxN_T правых собственных векторов H.

Унитарная матрица M характеризуется свойством M^HM = I, где I - это единичная матрица. Столбцы унитарной матрицы являются ортогональными относительно друг друга. Правые собственные векторы в V могут использоваться при пространственной обработке посредством станции A для передачи данных по N_S собственных мод H. Левые собственные векторы в U могут использоваться при пространственной обработке в принимающем устройстве посредством станции B для восстановления данных, передаваемых по N_S собственных мод. Диагональная матрица Σ содержит неотрицательные действительные значения вдоль диагонали и нули - в остальной части. Эти диагональные записи известны как сингулярные числа H и представляют усиления передачи канала для N_S собственных мод. Диагональные элементы Σ могут упорядочиваться от наибольшего к наименьшему, и столбцы V и U могут упорядочиваться соответствующим образом, как описано ниже. Разложение по сингулярным числам матрицы описано автором Gilbert Strang в "Linear Algebra and Its Applications", вторая редакция, Academic Press, 1980. Станция A выполняет пространственную обработку для управляемого режима следующим образом:

xs =V· s,

уравнение (2)

где

s - это вектор с максимум N_S символами данных, которые должны отправляться по N_S собственных мод; и

x^s - это вектор с N_T передаваемыми символами, которые должны отправляться из N_T передающих антенн.

При использовании в данном документе "символ данных" - это символ модуляции данных, "контрольный символ" ("пилот-символ") - это символ модуляции контрольного сигнала (пилот-сигнала) (т.е. данные, известные заранее обеим станциям A и B), "передаваемый символ" - это символ для отправки от передающей антенны, а "принимаемый символ" - это символ, получаемый от принимающей антенны.

Принимаемые символы в станции B могут быть выражены следующим образом:

rs= H·xs+ n = H·V·s + n = Hs eff·s + n,

уравнение (3)

где

r^s- это вектор с N_R принимаемыми символами для N_R принимающих антенн;

H^s _eff = H · V- это эффективная матрица характеристик MIMO-канала, обнаруживаемая посредством s для управляемого режима; и

n - это вектор шума.

Для простоты пусть шумом будет аддитивный белый гауссов шум (AWGN) с вектором нулевого среднего и ковариационной матрицей φ_nn = σ² _noise · I, где σ² _noise - это дисперсия шума. Станция B может восстанавливать символы данных в s с помощью различных методик обработки принимающего устройства.

Станция B может выполнять полностью-CSI пространственную обработку для управляемого режима следующим образом:

ss fcsi= Σ-1·UH·rs= Σ-1·UH·H·xs + nfcsi = s + nfcsi,

уравнение (4)

где

s^s _fcsi- это вектор с максимум N_S "обнаруженных" символов данных, которые являются оценками максимум N_S символов данных в s; и

n_fcsi- это шум после пространственной обработки принимающего устройства.

Альтернативно, станция B может выполнять пространственную обработку по методике минимальной среднеквадратической ошибки (MMSE) следующим образом:

ss mmse = Ds mmse·Ms mmse·rs= Ds mmse·Qs mmse·s+ ns mmse,

уравнение (5)

где

M^s _mmse = [H^s _eff ^H · H^s _eff + σ² _noise · I]^-1 · H^s _eff ^H - это матрица пространственного MMSE-фильтра;

Q^s _mmse = M^s _mmse · H^s _eff;

D^s _mmse = [diag [Q^s _mmse]]^-1 - это диагональная матрица; и

n^s _mmse- это MMSE-фильтрованный шум для управляемого режима.

Матрица пространственного фильтра M^s _mmseминимизирует среднеквадратическую ошибку между оценками символов из пространственного фильтра и символами данных в s. Оценки символов из пространственного фильтра являются ненормализованными оценками символов данных. Умножение с матрицей масштабирования D^s _mmse предоставляет нормализованные оценки символов данных.

Для неуправляемого режима с пространственным кодированием с расширением спектра станция A выполняет пространственную обработку следующим образом:

xu = Vss · s,

уравнение (6)

где

V_ss - это матрица управления N_TxN_T для пространственного кодирования с расширением спектра; и

x^u - это вектор с N_T передаваемыми символами для неуправляемого режима.

При пространственном кодировании с расширением спектра каждый символ данных в s пространственно кодируется с расширением спектра с помощью соответствующего столбца V_ss. Матрица V_ss типично изменяется по времени и/или частоте, но известна обеим станциям A и B. Каждый передаваемый символ в x^u включает в себя компонент каждого из N_S символов данных в s.

Принимаемые символы в станции B для неуправляемого режима могут быть выражены следующим образом:

ru = H·xu + n = H·Vss·s + n = Hu eff ·s + n,

уравнение (7)

где

r^u - это вектор с N_R принимаемыми символами для N_R принимающих антенн; и

H^u _eff = H · V_ss- это эффективная матрица характеристик MIMO-канала, обнаруживаемая посредством s для неуправляемого режима с пространственным кодированием с расширением спектра.

Станция B может выполнять пространственную обработку по методике обращения корреляционной матрицы канала (CCMI), которая также зачастую упоминается как форсирование нуля, следующим образом:

su ccmi = Mu ccmi · ru = s + nu ccmi,

уравнение (8)

где

M^u _ccmi = [H^u _eff ^H · H^u _eff]^-1 · H^u _eff ^H - это матрица пространственного CCMI-фильтра; и

n^u _ccmi- это CCMI-фильтрованный шум для неуправляемого режима.

Альтернативно, станция B может выполнять пространственную обработку MMSE следующим образом:

su mmse = Du mmse·Mu mmse·ru= Du mmse·Qu mmse·s+ nu mmse,

уравнение (9)

где

M^u _mmse = [H^u _eff ^H·H^u _eff + σ² _noise·I]^-1H^u _eff ^H - это матрица пространственного MMSE-фильтра;

Q^u _mmse = M^u _mmse·H^u _eff;

D^u _mmse = [diag [Q^u _mmse]]^-1; и

n^u _mmse- это MMSE-фильтрованный шум для неуправляемого режима.

Как показано в уравнениях (5) и (8), станция B может выполнять пространственную обработку MMSE в управляемом и неуправляемом режиме. Тем не менее, для управляемого и неуправляемого режима используются различные матрицы H^s _eff и H^u _eff, соответственно.

Если пространственное кодирование с расширением спектра не используется в неуправляемом режиме, то вектор передачи может быть выражен следующим образом: x^u = s. Станция B может восстанавливать символы данных в s с помощью пространственной обработки принимающего устройства CCMI или MMSE. Тем не менее, матрица пространственного фильтра должна выводиться на основе H вместо H^u _eff.

Станция A выполняет пространственную обработку с помощью V для управляемого режима. Станция B выполняет пространственно согласованную фильтрацию с помощью U (или с помощью H и V) для управляемого режима и с помощью H и V_ss для неуправляемого режима. Оценка H может быть получена одной станцией на основе "неуправляемого MIMO"-контрольного сигнала, отправленного другой станцией. Неуправляемый MIMO-контрольный сигнал - это контрольный сигнал, состоящий из N передач контрольных сигналов, отправляемых из N передающих антенн, где передача контрольного сигнала от каждой передающей антенны идентифицируется принимающим объектом, N = N_T, если неуправляемый MIMO-контрольный сигнал отправляется станцией A, и N = N_R, если неуправляемый MIMO-контрольный сигнал отправляется станцией B. Это может быть выполнено, например, посредством использования различных ортогональных последовательностей для передачи контрольных сигналов из каждой передающей антенны и/или отправки передачи контрольных сигналов для каждой передающей антенны по отдельному частотному поддиапапазону. Неуправляемый MIMO-контрольный сигнал может быть выражен следующим образом:

где

- это контрольный символ, который должен быть передан в периоде символа i;

- это вектор с N элементарными сигналами для N передающих антенн в периоде символа i; и

- это вектор передачи для неуправляемого MIMO-контрольного сигнала в периоде символа i.

Например, если N = 4, то четыре вектора Уолша w(0) = [1 1 1 1]^T, w(1) = [1 -1 1 -1]^T, w(2) = [1 1 -1 -1]^T и w(3) = [1 -1 -1 1]^T могут использоваться для четырех периодов символа, где "^T" обозначает транспонирование. Полный неуправляемый MIMO-контрольный сигнал может отправляться в N (последовательных или непоследовательных) периодах символа или в одном периоде символа для каждого элементарного сигнала ортогональной последовательности. После приема полного неуправляемого MIMO-контрольного сигнала принимающий объект может выполнять дополнительную обработку с принятым контрольным сигналом для оценки H. Для простоты далее предполагается отсутствие ошибок в оценке канала.

В TDD-системе может быть сделано допущение, что характеристики канала нисходящей и восходящей линии связи являются обратными друг другу. Т.е. если H представляет матрицу характеристик канала от антенной решетки X до антенной решетки Y, то взаимный канал предполагает, что соединение от матрицы Y к матрице X задается посредством H^T. Тем не менее, характеристики цепей передачи и приема в станции A типично отличаются от характеристик цепей передачи и приема в станции B. Можно выполнить калибровку для получения матриц корректировки, которые могут учитывать разницу характеристик цепей передачи и приема двух станций. Применение матриц корректировки в этих двух станциях позволяет выразить характеристику калиброванного канала одной линии связи как транспонирование характеристики калиброванного канала другой линии связи. Для простоты далее в описании предполагается плоская частотная характеристика каналов приема и передачи, H_ab = H - это матица характеристик канала для линии связи от станции A к станции B, а H_ba = H^T - это матрица характеристик канала для линии связи от станции B к станции A.

Разложение по сингулярным числам матриц H_ab и H_baможет быть выражено следующим образом:

Hab = U·Σ·VH и Hba = V*·ΣT·UT,

уравнение (11)

где V* - это комплексно-сопряженная матрица от V. Как показано в уравнении (11), U и V - это матрицы левых и правых собственных векторов H_ab, а V* и U* - это матрицы левых и правых собственных векторов H_ba. Станции A и B могут использовать матрицы V и U*, соответственно, для пространственной обработки с целью передачи данных в управляемом режиме.

Вследствие взаимного канала одна станция может выполнять разложение по сингулярным числам матрицы для получения V или U*. Затем эта станция может передавать "управляемый MIMO-контрольный сигнал", который является контрольным сигналом, отправляемым по собственным модам MIMO-канала. После этого другая станция может оценивать матрицу собственных векторов на основе управляемого MIMO-контрольного сигнала.

Станция A может передавать управляемый MIMO-контрольный сигнал следующим образом:

xs pilot,m = vm · pm,

уравнение (12)

где

v_m - это m-ный собственный вектор/столбец V;

p_m- это контрольный символ, который должен передаваться по m-ной собственной моде H_ab; и

x^s _pilot,m- это вектор передачи управляемого MIMO-контрольного сигнала для m-ной собственной моды.

Принимаемый управляемый MIMO-контрольный сигнал в станции B может быть выражен следующим образом:

rs pilot,m = Hab·xs pilot,m+ n = U·Σ·VH·vm·pm + n = um·σm ·pm + n,

уравнение (13)

где r^s _pilot,m- это принимаемый вектор управляемого MIMO-контрольного сигнала для m-ной собственной моды;

σ_m- это m-ный диагональный элемент Σ; и

u_m - это m-ный собственный вектор/столбец U.

Уравнение (13) показывает, что станция B может получить оценку U, по одному столбцу за раз, на основе управляемого MIMO-контрольного сигнала, отправляемого станцией A. Станция A может отправить полный управляемый MIMO-контрольный сигнал по всем N_S собственным модам в одном или более (последовательных или непоследовательных) периодах символов. Станция B также может передать управляемый MIMO-контрольный сигнал станции A аналогичным образом с помощью столбцов U*.

Контрольные сигналы и данные могут передаваться различными способами в MIMO-системе. В управляемом режиме станция A использует информацию канала (или информацию "собственного управления") для передачи данных по собственным модам MIMO-канала. Информация канала может быть в форме H (которая может быть получена из неуправляемого MIMO-контрольного канала, отправленного станцией B) или в форме U или V (которая может быть получена из неуправляемого MIMO-контрольного канала, отправленного станцией B). Станция B также использует информацию канала (к примеру, H, U или V для управляемого режима и H для неуправляемого режима) для восстановления передачи данных от станции A. В обоих режимах станция B может оценивать принимаемые SNR пространственных каналов, определять скорости, поддерживаемые принимаемыми SNR, и отправлять либо принимаемые SNR, либо поддерживаемые скорости к станции A. Затем станция A может выбирать надлежащий режим передачи и надлежащие скорости передачи данных станции B на основе принимаемой информации обратной связи и, возможно, другой информации. Для понятности скорости, выбираемые станцией B, упоминаются как начальные скорости, а скорости, выбираемые станцией A, упоминаются как конечные скорости. Также для простоты в последующем описании предполагается, что станция B отправляет информацию скорости (вместо информации SNR) обратно стации A.

Фиг.1A иллюстрирует примерную схему 100 передачи контрольных сигналов и данных в MIMO-системе. Сначала станция A передает неуправляемый MIMO-контрольный сигнал (этап 112). Станция B принимает и обрабатывает неуправляемый MIMO-контрольный сигнал и получает оценку матрицы характеристик канала H (этап 114). Станция B также оценивает принимаемые SNR пространственных (ортогональных или неортогональных) каналов MIMO-канала на основе принимаемого контрольного сигнала (этап 116). Станция B также определяет либо начальную скорость для каждой собственной моды (для управляемого режима), либо одну начальную скорость для MIMO-канала (для неуправляемого режима) на основе принимаемых SNR (также этап 116). Начальные скорости применяются для передачи данных от станции A к станции B.

Станция B передает либо неуправляемый MIMO-контрольный сигнал, либо управляемый MIMO-контрольный сигнал с помощью собственных векторов, выведенных из H (этап 118). Станция A принимает и обрабатывает управляемый или неуправляемый MIMO-контрольный сигнал для получения оценки канала для линии связи от станции A к станции B (этап 120). Станция B также отправляет начальные скорости станции A (этап 122). Станция A принимает начальные скорости и определяет режим передачи и конечные скорости для использования при передаче данных к станции B, как описано ниже (этап 124). После этого станция A передает данные станции B с помощью выбранного режима передачи и конечных скоростей (этап 126). Станция B принимает и обрабатывает передачу данных от станции A (этап 128).

Фиг.1B иллюстрирует другую примерную схему 102 передачи контрольных сигналов и данных в MIMO-системе. Сначала станция B передает неуправляемый MIMO-контрольный сигнал (этап 112). Станция A принимает и обрабатывает неуправляемый MIMO-контрольный сигнал и получает оценку матрицы характеристик канала H (этап 114). Далее станция A передает либо неуправляемый MIMO-контрольный сигнал, либо управляемый MIMO-контрольный сигнал с помощью собственных векторов, выведенных из H (этап 118). Станция B принимает и обрабатывает управляемый или неуправляемый MIMO-контрольный сигнал для получения оценки канала для линии связи от станции A к станции B (этап 120). Оставшаяся обработка на этапах 116, 122, 124, 126 и 128 - такая же, как описанные выше для фиг.1A.

Как показано на фиг.1A и 1B, контрольные сигналы могут передаваться различными способами, чтобы станции A и B могли получать оценку канала для линии связи от станции A к станции B. Обе станции могут передавать неуправляемый MIMO-контрольный сигнал. Альтернативно, одна станция может передавать неуправляемый MIMO-контрольный сигнал, а другая станция может передавать управляемый MIMO-контрольный сигнал. В этом случае станция A или B может передавать неуправляемый MIMO-контрольный сигнал так, как показано на фиг.1A и 1B.

Фиг.2 иллюстрирует примерную структуру 200 кадра, которая может использоваться для MIMO-системы. Передача данных осуществляется в кадрах, при этом каждый кадр охватывает конкретный период времени (к примеру, 2 мс). Каждый кадр может разбиваться на (1) фазы нисходящей линии связи, в ходе которой данные и контрольные сигналы могут отправляться по нисходящей линии связи, и (2) фазу восходящей линии связи, в ходе которой данные и контрольные сигналы могут отправляться по восходящей линии связи. Для каждого кадра MIMO-контрольный сигнал может отправляться или не отправляться по нисходящей линии связи и MIMO-контрольный сигнал может отправляться или не отправляться по восходящей линии связи.

Станция B может оценивать принимаемые SNR пространственных каналов на основе управляемого или неуправляемого MIMO-контрольного сигнала, принимаемого от станции A. Принимаемый SNR зависит от пространственной обработки, выполняемой станциями A и B.

Для управляемого режима с полностью-CSI пространственной обработкой принимающего устройства SNR каждой собственной моды может быть выражен следующим образом:

где

P_m(n) - это мощность передачи, используемая для m-ной собственной моды в кадре n;

σ_m- это m-ный диагональный элемент Σ(n) для кадра n; и

SNR_fcsi,m(n) - это SNR m-ной собственной моды в кадре n.

N_S собственных мод позволяют получать различные SNR. Следовательно, различные скорости могут использоваться для потоков данных, отправляемых по этим собственным модам.

Для управляемого и неуправляемого режима с пространственной обработкой принимающего устройства MMSE SNR каждого пространственного канала может быть выражен следующим образом:

для i = 1 ... N_S, уравнение (15)

где

q_m(n) - это m-ный диагональный элемент Q^s _mmseили Q^u _mmse для кадра n; и

SNR_mmse,m(n) - это SNR m-го пространственного канала в кадре n.

Для неуправляемого режима с пространственной обработкой принимающего устройства CCMI SNR каждого пространственного канала может быть выражен следующим образом:

для i = 1 ... N_S, уравнение (16)

где

r_m(n)- это m-ный диагональный элемент [R^u _eff]^-1 и R^u _eff = H^u _eff ^H·H^u _eff для кадра n; и

SNR_ccmi,m(n) - это SNR m-ного пространственного канала в кадре n.

В вышеприведенных уравнениях величина P_m(n)/σ² _noise- это SNR (в единице линейных измерений) до пространственной обработки в принимающем устройстве. Величины SNR_fcsi,m(n), SNR_mmse,m(n) и SNR_ccmi,m(n) - это SNR (в децибелах, дБ) после пространственной обработки в принимающем устройстве, и они также упоминаются как принимаемые SNR. В последующем описании SNR относится к принимаемому SNR, если не указано иное.

Для неуправляемого режима с пространственным кодированием с расширением спектра N_S пространственных каналов достигают аналогичных SNR благодаря пространственному кодированию с расширением спектра с помощью матрицы V_ss. Следовательно, одинаковая скорость может использоваться для всех потоков данных, отправляемых по этим пространственным каналам. С помощью пространственного кодирования с расширением спектра каждый символ данных передается по всем N_S пространственным каналам и соблюдается средний SNR для всех пространственных каналов, который может быть выражен следующим образом:

уравнение (17)

, уравнение (18)

Усреднение SNR может выполняться в единице линейных измерений, как показано в уравнениях (17) и (18), или в дБ.

Для управляемого режима станция B может определить начальную скорость для каждой собственной моды на основе своего SNR_m(n), который может быть равен SNR_fcsi,m(n), вычисленному так, как показано в уравнении (14), или равен SNR_mmse,m(n), вычисленному так, как показано в уравнении (15). MIMO-система может поддерживать набор скоростей, и каждая скорость может быть ассоциативно связана с конкретной скоростью передачи данных, конкретной схемой кодирования, конкретной схемой модуляции и конкретным минимальным SNR, необходимым для достижения указанного требуемого уровня производительности (к примеру, 1% частоты ошибок по пакетам). Требуемый SNR для каждой ненулевой скорости может быть получен посредством моделирования на вычислительных машинах, эмпирических измерений и т.д. Набор поддерживаем