Многоантенная передача для множественного доступа с пространственным разделением каналов

Многоантенная передача для множественного доступа с пространственным разделением каналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в общем, к обмену данными и, более конкретно, к многоантенной передаче для множественного доступа с пространственным разделением каналов (SDMA) в системе связи с многоканальным входом и многоканальным выходом (MIMO).

Уровень техники

MIMO-система использует несколько (N_T) передающих антенн и несколько (N_R) приемных антенн для передачи данных. MIMO-канал, сформированный передающими N_T и приемными N_R антеннами, может быть разложен на N_S пространственных каналов, где N_S =min {N_T, N_R}. N_S пространственных каналов могут быть использованы для того, чтобы передавать независимые потоки данных N_S для того, чтобы добиться более высокой общей пропускной способности.

В MIMO-системе с множественным доступом точка доступа может обмениваться данными с одним или более абонентскими терминалами в любой данный момент. Если точка доступа обменивается данными с одним абонентским терминалом, то N_T передающих антенн ассоциативно связаны с одной передающей объектной сущностью (точкой доступа либо абонентским терминалом), а N_R приемных антенн ассоциативно связаны с одной приемной объектной сущностью (абонентским терминалом или точкой доступа). Точка доступа также может обмениваться данными с несколькими абонентскими терминалами одновременно посредством SDMA. Для SDMA точка доступа использует несколько антенн для передачи и приема данных, а каждый абонентский терминал типично использует одну антенну для передачи данных и несколько антенн для приема данных.

Некоторые ключевые сложности для SDMA в MIMO-системе с множественным доступом - это (1) выбор надлежащего набора абонентских терминалов для одновременной передачи и (2) передача данных в/или из каждого выбранного абонентского терминала таким образом, чтобы добиться оптимальной производительности системы. Поэтому в данной области техники существует потребность в методиках, чтобы эффективно поддерживать SDMA для MIMO-системы с множественным доступом.

Сущность изобретения

Методики выполнения многоантенной передачи для SDMA в MIMO-системе описываются в данном документе. Эти методики могут быть использованы в сочетании с различными беспроводными технологиями, такими как множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA), мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA) и т.д. Для передачи по восходящей линии связи несколькими абонентскими терминалами в одну точку доступа получается матрица характеристик канала восходящей линии связи для каждого активного абонентского терминала (к примеру, терминала, которому требуется передавать по восходящей линии связи) и разлагается для того, чтобы получить вектор управления для абонентского терминала. Каждый абонентский терминал использует свой вектор управления для пространственной обработки для того, чтобы передавать по восходящей линии связи, если выбран для передачи по восходящей линии связи. "Эффективный" вектор характеристик канала восходящей линии связи формируется для каждого абонентского терминала на основе вектора управления и матрицы характеристик канала восходящей линии связи для абонентского терминала.

Для каждого интервала диспетчеризации (к примеру, каждого временного интервала) несколько наборов активных абонентских терминалов формируются и оцениваются на основе их эффективных векторов характеристик канала (или их матриц характеристик канала) для того, чтобы определить оптимальный набор N_up абонентских терминалов для передачи по восходящей линии связи в этом интервале диспетчеризации. Например, может быть выбран абонентский набор с наиболее высокой общей пропускной способностью. В сущности, пространственные подписи абонентских терминалов, а также многопользовательское разнесение используются для того, чтобы выбирать набор "пространственно совместимых" абонентских терминалов для одновременной передачи по восходящей линии связи, как описано ниже. То же или другое число абонентских терминалов может быть выбрано для передачи по восходящей линии связи в других интервалах диспетчеризации.

Каждый абонентский терминал, выбранный для передачи по восходящей линии связи, обрабатывает свой поток данных в соответствии с базовой беспроводной технологией (к примеру, CDMA, OFDM или TDMA) для того, чтобы получить поток символов данных. Каждый абонентский терминал дополнительно выполняет пространственную обработку своего потока символов данных с помощью вектора управления для того, чтобы получить набор потоков символов передачи, по одному потоку символов передачи на каждую антенну в абонентском терминале. Каждый абонентский терминал затем передает свои потоки символов из нескольких антенн и посредством своего MIMO-канала в точку доступа. N_up выбранных абонентских терминалов одновременно передают свои потоки символов данных N_up (к примеру, один поток символов данных для каждого терминала) посредством своих соответствующих MIMO-каналов в точку доступа. Точка доступа получает несколько принятых потоков символов из своих приемных антенн. Точка доступа после этого выполняет пространственную обработку в приемном устройстве с принятыми потоками символов в соответствии с методикой линейной или нелинейной пространственной обработки в приемном устройстве для того, чтобы восстановить N_up потоков символов данных, переданных N_up выбранными абонентскими терминалами, как описано ниже.

Методики, чтобы поддерживать передачу SDMA по нисходящей линии связи, также описываются в данном документе. Далее подробно описаны различные аспекты и варианты осуществления изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 показывает MIMO-систему с множественным доступом;

Фиг.2 показывает процесс выполнения многоантенной передачи по восходящей линии связи для SDMA;

Фиг.3 показывает процесс оценки и выбора абонентских терминалов для одновременной передачи по линии восходящей связи;

Фиг.4 показывает блок-схему точки доступа и двух абонентских терминалов;

Фиг.5A и 5B показывают блок-схемы передающих (TX) процессоров данных для CDMA и OFDM соответственно;

Фиг.6 показывает пространственную обработку в точке доступа и одном абонентском терминале для передачи по восходящей и нисходящей линиям связи;

Фиг.7 показывает приемный пространственный процессор и приемный процессор данных; и

Фиг.8 показывает контроллер и диспетчер в точке доступа.

Подробное описание изобретения

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

Методики многоантенной передачи, описанные в данном документе, могут быть использованы в сочетании с различными беспроводными технологиями, такими как CDMA, OFDM, TDMA и т.п. Несколько абонентских терминалов могут параллельно передавать/принимать данные посредством различных (1) каналов ортогонального кода для CDMA, (2) временных интервалов для TDMA или (3) поддиапазонов для OFDM. Система CDMA может реализовывать IS-2000, IS-95, IS-856, Wideband-CDMA (W-CDMA) или какие-либо другие стандарты. Система OFDM может реализовывать IEEE 802.11 или какие-либо другие стандарты. Система TDMA может реализовывать GSM или какие-либо другие стандарты. Эти различные стандарты известны в данной области техники. Пространственная обработка для многоантенной передачи может быть выполнена поверх (до или после) обработки данных для базовой беспроводной технологии, как описано ниже.

Фиг.1 показывает MIMO-систему 100 с множественным доступом с точками доступа и абонентскими терминалами. Для простоты только одна точка 110 доступа показана на фиг.1. Точка доступа - это, как правило, стационарная станция, которая обменивается данными с абонентскими терминалами и также может упоминаться как базовая станция или с помощью какого-либо другого термина. Абонентский терминал может быть стационарным или мобильным и также может упоминаться как мобильная станция, беспроводное устройство или в виде какого-либо термина. Точка 110 доступа может обмениваться данными с одним или более абонентскими терминалами 120 в любой данный момент по нисходящей или восходящей линии связи. Нисходящая линия связи (т.е. линия прямой связи) - это линия связи от точки доступа к абонентским терминалам, а восходящая линия связи (т.е. линия обратной связи) - это линия связи от абонентских терминалов к точке доступа. Абонентский терминал также может обмениваться данными в одноранговом режиме с другим абонентским терминалом. Системный контроллер 130 подсоединяется и обеспечивает координацию и контроль над точками доступа.

Система 100 использует несколько передающих и несколько приемных антенн для передачи данных по нисходящей линии связи и восходящей линии связи. Точка 110 доступа оснащена N_ap антеннами и представляет многоканальный вход (MI) для передачи данных по нисходящей линии связи и многоканальный выход (MO) для передачи данных по восходящей линии связи. Набор N_u выбранных абонентских терминалов 120 вместе представляет многоканальный выход для передачи данных по нисходящей линии связи и многоканальный вход для передачи данных по восходящей линии связи. Для чистой SDMA требуется иметь N_ap = N_u 1, если потоки символов данных для N_u абонентских терминалов не мультиплексируются по коду, частоте или времени каким-либо другим средством. N_u может быть больше N_ap, если потоки символов данных могут быть мультиплексированы с помощью различных кодовых каналов в CDMA, непересекающихся наборов поддиапазонов в OFDM и т.п. Каждый выбранный абонентский терминал передает конкретные для пользователей данные и/или принимает конкретные для пользователей данные из точки доступа. В общем, каждый выбранный абонентский терминал может быть оснащен одной или несколькими антеннами (т.е. N_ut= 1). N_u выбранных абонентских терминалов могут иметь одинаковое или различное число антенн.

Системой 100 может быть система дуплекса с временным разделением каналов (TDD) или система дуплекса с частотным разделением каналов (FDD). Для системы TDD нисходящая и восходящая линия связи совместно используют одну полосу частот. Для системы FDD нисходящая и восходящая линии связи используют различные полосы частот. MIMO-система 100 также может использовать одну несущую или несколько несущих для передачи. Для простоты в последующем описании предполагается, что (1) система 100 - это система с одной несущей, и (2) каждый абонентский терминал оснащен несколькими антеннами. Для ясности далее описана передача данных по нисходящей линии связи.

MIMO-канал восходящей линии связи, сформированный посредством N_ap антенн в точке доступа и N_ut,m антенн в данном абонентском терминале m, может отличаться матрицей H_up,m характеристик канала N_ap × N_ut,m, которая может быть выражена следующим образом:

где запись h_i,j для i =1 ... N_ap и j =1 ... N_ut,m - это связь (т.е. совокупное усиление) между антенной i точки доступа и антенной j абонентского терминала. Для простоты предположим, что MIMO-канал является недиспергирующим (т.е. с равномерным затуханием), а связь между каждой парой передающей и приемной антенн представлена одним совокупным усилением h_i,j. В общем, каждый абонентский терминал ассоциативно связан с различной матрицей характеристик восходящей линии связи, имеющей размеры, определенные числом антенн в этом абонентском терминале.

Матрица H_up,m характеристик канала восходящей линии связи для абонентского терминала m может быть "диагонализуема" с помощью разложения по сингулярным числам матрицы или разложения по собственным числам для того, чтобы получить N_m собственных мод H_up,m. Разложение по сингулярным числам матрицы H_up,m может быть выражено следующим образом:

H_up,m=U_up,mΣ_up,mV^H _up,m, (2)

где U_up,m - это унитарная матрица N_ap × N_ap левых собственных векторов H_up,m;

Σ_up,m - это диагональная матрица N_ap × N_ut,m сингулярных чисел H_up,m;

V_up,m- это унитарная матрица N_ut,m × N_ut,m правых собственных векторов H_up,m; и

"^H" обозначает транспонирование сопряженных величин.

Унитарная матрица M характеризуется свойством M^HM = I, где I - это единичная матрица. Столбцы унитарной матрицы являются ортогональными относительно друг друга.

Разложение по собственным числам корреляционной матрицы H_up,m может быть выражено следующим образом:

R_up,m=H^H _up,mH_up,m=V_up,mΛ_up,mV^H _up,m, (3)

где R_up,m - это корреляционная матрица N_ut,m × N_ut,mH_up,m; и

Λ_up,m - это диагональная матрица N_ut,m × N_ut,m собственных чисел R_up,m.

Разложение по сингулярным числам и разложение по собственным числам известны в данной области техники и описаны, например, Gilbert Strang в "Linear Algebra and Its Applications", вторая редакция, Academic Press, 1980 г.

Как показано в уравнениях (2) и (3), столбцы V_up,m - это правые собственные векторы H_up,m, а также собственные векторы R_up,m. Правые собственные векторы H_up,m также упоминаются как векторы "управления", и они могут быть использованы для пространственной обработки абонентским терминалом m для того, чтобы передавать данные по N_m собственным модам H_up,m. Собственные моды могут быть рассматриваемы как ортогональные пространственные каналы, получаемые посредством разложения.

Диагональная матрица Σ_up,m содержит неотрицательные действительные значения вдоль диагонали и нули - в остальной части. Эти диагональные записи известны как сингулярные числа H_up,m и представляют усиления передачи канала для N_m собственных мод H_up,m. Сингулярные числа в Σ_up,m - это также квадратные корни собственных чисел в Λ_up,m. Сингулярные числа в Σ_up,m могут быть упорядочены от наибольшего к наименьшему, а собственные векторы в ν_up,m могут быть упорядочены соответственно. Главная (т.е. доминантная) собственная мода - это собственная мода, ассоциативно связанная с наибольшим сингулярным числом в Σ_up,m, которое является первым сингулярным числом после упорядочения. Собственный вектор для главной собственной моды H_up,m- это первый столбец V_up,m после упорядочивания, и он обозначается как v_up,m.

В практической системе только оценка H_up,m может быть получена, и только оценки V_up,m, Σ_up,m и U_up,m могут быть извлечены. Для простоты описание в данном документе предполагает оценку и разложение канала без ошибок.

В SDMA N_up абонентских терминалов могут передавать данные параллельно по восходящей линии связи в точку доступа. Каждый абонентский терминал выполняет пространственную обработку своих данных с помощью вектора управления, который может быть извлечен (1) на основе собственного вектора v_up,m для главной собственной моды беспроводного канала для этого терминала или (2) каким-либо другим способом. Каждый из N_up абонентских терминалов может передавать данные по главной собственной моде своего MIMO-канала восходящей линии связи с помощью "формирования диаграммы направленности" или "управления диаграммой направленности", как описано ниже.

1. Формирование диаграммы направленности

Для формирования диаграммы направленности каждый абонентский терминал m пространственно обрабатывает свой поток {s_up,m}символов данных с помощью вектора v_up,m управления для того, чтобы получить N_ut,m потоков символов данных, следующим образом:

X_up,m =v_up,m · s_up,m, (4)

где s_up,m- это символ данных, который должен быть передан абонентским терминалом m; и

X_up,m - это вектор N_ut,m × 1 с N_ut,m символами передачи, которые должны быть отправлены от N_ut,m антенн в пользовательском терминале m.

При использовании в данном документе "символ данных" означает символ модуляции данных, а "контрольный символ" означает символ модуляции контрольного сигнала. Хотя и не показано в уравнении (4) для простоты, каждый абонентский терминал m может дополнительно масштабировать каждый из N_ut,m символов передачи в векторе X_up,m с коэффициентом G_m масштабирования таким образом, чтобы общая энергия для N_ut,m символов передачи была единицей или каким-либо другим выбранным значением. Каждый абонентский терминал m передает свои N_ut,m потоков символов передачи посредством MIMO-канала восходящей линии связи точке доступа.

В точке доступа принятые символы, полученные для каждого абонентского терминала m, могут быть выражены следующим образом:

r_up,m=H_up,mX_up,m+n_up,m=H_up,mv_up,m s_up,m+ n_up,m = h_up,eff,ms_up,m+n_up,m (5)

где r_up,m - это вектор N_ap × 1 с N_ap принятыми символами, полученными от N_ap антенн точки доступа для абонентского терминала m;

h_up,eff,m- это "эффективный" вектор N_ap × 1 характеристик канала восходящей линии для абонентского терминала m, т.е. h_up,eff,m= H_up,mv_up,m; и

n_up,m - это вектор N_ap × 1 помех абонентского терминала m.

Пространственная обработка посредством каждого абонентского терминала m эффективно преобразует MIMO-канал с матрицей характеристик канала H_up,m в канал с одноканальным входом и многоканальным выходом (SIMO) с помощью вектора характеристик канала h_up,eff,m.

Принятые символы в точке доступа для всех N_up абонентских терминалов, передающих одновременно, могут быть выражены следующим образом:

(6)

где s_up- это вектор N_up × 1 с N_up символами данных, переданных N_up абонентскими терминалами, т.е. s_up=[s_up,1 s_up,2 ... s_up,N_up]^T;

H_up,eff - это эффективная матрица N_ap × N_up характеристик канала восходящей линии связи для всех N_up абонентских терминалов, т.е. H_up,eff=[h_up,eff,1h_up,eff,2...h_up,eff,N_up]; и

n_up- это вектор N_ap × 1 помех в точке доступа.

Точка доступа может восстановить N_up потоков символов данных, переданных N_up абонентскими терминалами с помощью различных методик обработки приемного устройства, таких как методика обращения корреляционной матрицы канала (CCMI) (которая также часто упоминается как методика фиксирования нуля), методика минимальной среднеквадратической ошибки (MMSE), методика последовательного подавления помех (SIC) и т.п.

A. Пространственная обработка CCMI

Для методики CCMI точка доступа выполняет пространственную обработку приемного устройства следующим образом:

S_ccmi = M_ccmir_up,

= R^-1 _up,eff H^H _up,eff (H_up,effs_up+n_up), (7)

= s_up+ n_ccmi,

где M_ccmi - это матрица N_up × N_ap пространственного фильтра для методики CCMI, т.е.

M_ccmi = R^-1 _up,eff H^-H _up,eff, где R_up,eff = H^-H _up,eff H_up,eff;

S_ccmi- это вектор N_up × 1 с N_up восстановленными символами данных для N_up абонентских терминалов в методике CCMI; и

n_ccmi = M_ccmin_up- это отфильтрованный шум CCMI.

Для простоты предполагается, что шум n_up является аддитивным белым гауссовым шумом (AWGN) с нулевым средним, дисперсией σ² _n и автоковариационной матрицей φ_nn= E[n_upn^H _up] =σ² _nI, где E[x] - это ожидаемое значение x. В этом случае соотношение "сигнал-помехи-и-шум" (SNR) восстановленного потока {S_ccmi,m} символов данных для каждого абонентского терминала m может быть выражено следующим образом:

(8)

где P_ut,m- это мощность передачи, используемая абонентским терминалом m;

r_mm- это m-й диагональный элемент R_up,eff; и

γ_ccmi,m - это SNR для абонентского терминала m в методике CCMI.

Благодаря структуре R_up,eff методика CCMI может усиливать шум.

B. Пространственная обработка MMSE

Для методики MMSE матрица M_mmse пространственного фильтра извлекается таким образом, чтобы среднеквадратическая ошибка между оцененным вектором данных из пространственного фильтра MMSE и вектором s_up данных была минимизирована. Этот критерий MMSE может быть выражен следующим образом:

(9)

где M_mmse - это матрица N_up × N_ap пространственного фильтра для методики MMSE.

Решение проблемы оптимизации, предложенное в уравнении (9), может быть получено различными способами. В одном примерном способе матрица пространственного фильтра MMSE извлекается следующим образом:

M_mmse = H^H _up,eff[H_up,effH^H _up,eff + σ² _nI]^-1. (10)

Матрица M_mmse пространственного фильтра содержит N_up строк для векторов-строк N_up пространственного фильтра MMSE по N_up абонентским терминалам. Вектор-строка пространственного фильтра MMSE для каждого абонентского терминала может быть выражена как m_mmse,m =h^H _up,eff,mG, где G = [H_up,effH^H _up,eff + σ² _nI]^-1. Точка доступа выполняет пространственную обработку приемного устройства следующим образом:

S_mmse =D^-1 _mmseM_mmser_up,

= D^-1 _mmseM_mmse (H_up,effs_up+n_up), (11)

= s_up+n_mmse,

где D_mmse - это диагональная матрица N_up × N_up, диагональные элементы которой - это диагональные элементы M_mmseH_up,eff, т.е. D_mmse=diag [M_mmseH_up,eff ];

S_mmse- это вектор N_up × 1 восстановленных символов данных для методики MMSE; и

n_mmse = M_mmsen_up- это фильтрованный шум MMSE. В уравнении (11) пространственный фильтр MMSE предоставляет ненормализованную оценку s_up, а масштабирование посредством диагональной матрицы D^-1 _mmse предоставляет нормализованную оценку s_up.

SNR восстановленного потока символов данных {S_mmse,m}для каждого абонентского терминала m может быть выражено следующим образом:

(12)

где q_mm- это m-й диагональный элемент M_mmseH_up,eff, т.е. q_mm= m_mmse,mh_up,eff,m; и

γ_mmse,m- это SNR для абонентского терминала m в методике MMSE.

C. Пространственная обработка с помощью последовательного подавления помех

Точка доступа может обрабатывать N_ap принятых потоков символов с помощью методики SIC для того, чтобы восстановить N_up потоков символов данных. Для методики SIC точка доступа первоначально выполняет пространственную обработку с N_ap принятых потоков символов (к примеру, с помощью CCMI, MMSE или какой-либо другой методики) и получает один поток невосстановленных символов данных. Точка доступа после этого обрабатывает (к примеру, демодулирует/обратно преобразует символы, обратно перемежает и декодирует) этот поток восстановленных символов данных для того, чтобы получить декодированный поток данных. Эта точка доступа после этого оценивает помехи, которые вызывает этот поток с другими N_up-1 потоками символов данных и подавляет оцененные помехи из N_ap принятых потоков символов для того, чтобы получить N_ap модифицированных потоков символов. После этого точка доступа повторяет ту же обработку с N_ap модифицированными потоками символов для того, чтобы восстановить другой поток символов данных.

Для методики SIC входные (т.е. принятые или модифицированные) потоки символов для стадии, где = 1 ... N_up, могут быть выражены следующим образом:

r^l _sic(k) = H^l _up,effs^l _up + n^l _up, (13)

где r^l _sic- это вектор N_ap × 1 с N_ap входными символами для стадии l,и r¹ _sic= r_up для первой стадии;

s^l _up- это вектор N_nr × 1 для N_nr потоков символов данных, еще не восстановленных на стадии l,где N_nr= N_up - l+ 1; и

H^l _up,eff - это сокращенная эффективная матрица N_ap × N_nr характеристик канала для стадии l.

Уравнение (13) предполагает, что потоки символов данных, восстановленные на l - 1 предшествующих стадий, подавляются. Размерность этой эффективной матрицы характеристик канала H_up,eff успешно сокращается на один столбец для каждой стадии l, поскольку поток символов данных восстанавливается и подавляется. Для стадии l сокращенная эффективная матрица H^l _up,eff характеристик канала получается посредством удаления l - 1 столбцов в исходной матрице H_up,eff, соответствующих l - 1 потоков символов данных, уже восстановленных на предыдущих стадиях, т.е. H^l _up,eff =[h_up,eff,jlh_up,eff,jl+1 ... h_up,eff,jeNup], где h_up,eff,jn - это эффективный вектор N_ap × 1 характеристик каналов для абонентского терминала j_n. Для стадии l l - 1 потокам символов данных, восстановленных на предыдущих стадиях, присвоены индексы {j_l j₂ ... j_l-1}, а N_nr потокам символов данных, еще не восстановленным, присвоены индексы {j_l j_l+1 ... j_Nup}.

Для стадии l точка доступа извлекает матрицу N_nr × N_ap пространственного фильтра M^l _sic на основе сокращенной эффективной матрицы H^l _up,eff характеристик канала (вместо исходной матрицы H_up,eff) с помощью CCMI, MMSE или какой-либо другой методики. Поскольку H^l _up,eff отличается для каждой стадии, матрица M^l _sic пространственного фильтра также отличается для каждой стадии.

Точка доступа умножает вектор r^l _sic для N_ap модифицированных потоков символов в матрице M^l _sic пространственного фильтра для того, чтобы получить вектор ^l _sic для N_nr обнаруженных потоков символов, следующим образом:

(14)

где Q^l _sic =M^l _sicH^l _up,eff и n^l _sic = M^l _sicn - это фильтрованный шум для стадии l.Затем точка доступа выбирает один из N_nr обнаруженных потоков символов для восстановления, при этом критерий выбора может быть основан на SNR и/или других коэффициентах. Например, обнаруженный поток символов с наивысшим SNR из N_nr обнаруженных потоков символов может быть выбран для восстановления. Поскольку только один поток символов данных восстанавливается на каждой стадии, точка доступа может просто извлечь один вектор-строку 1 × N_ap пространственного фильтра m^l _jl для потока символов данных {s_up,jl}, который должен быть восстановлен на стадии. Вектор-строка m^l _jl- это одна строка матрицы M^l _sic. В этом случае пространственная обработка для стадии l для того, чтобы восстановить поток символов данных {s_up,jl}, может быть выражена следующим образом:

(15)

где q^l _jl - это строка Q^l _sic, соответствующая потоку символов данных {s_up,jl}.

В любом случае, точка доступа масштабирует обнаруженный поток символов {_up,jl} чтобы получить восстановленный поток символов данных {S_up,jl}, и дополнительно демодулирует, обратно перемежает и декодирует этот поток {S_up,jl} для того, чтобы получить декодированный поток данных {_up,jl}. Точка доступа также формирует оценку помех, которые вызывают этот поток с другими потоками символов данных, еще не восстановленными. Чтобы оценить помехи, точка доступа повторно кодирует, перемежает и модулирует декодированный поток данных {_up,jl}способом, аналогичным выполненному в абонентском терминале j_l, и получает поток "ремодулированных" символов {_up,jl}, который является оценкой только что восстановленного потока символов данных {s_up,jl}. После этого точка доступа пространственно обрабатывает ремодулированный поток символов с помощью эффективного вектора h_up,eff,jl характеристик канала для абонентского терминала j_l для того, чтобы получить вектор i_jl с N_ap компонентами помех, вызванных этим потоком. N_ap компонентов i_jlпомех далее вычитаются из N_ap модифицированных потоков r^l _sicсимволов для стадии l для того, чтобы получить N_ap модифицированных потоков r^l+1 _sic символов для следующей стадии l+1, т.е. r^l+1 _sic = r^l _sic - i_jl. Модифицированные потоки r^l+1 _sic символов представляют потоки, которые должны были быть приняты точкой доступа, если поток {s_up,jl} символов данных не был передан (т.е. при условии, что подавление помех было выполнено эффективно).

Точка доступа обрабатывает N_ap принятых потоков символов за N_up последовательных стадий. Для каждой стадии точка доступа (1) выполняет пространственную обработку приемного устройства либо над N_ap принятых потоков символов, либо над N_ap модифицированных потоков символов из предыдущей стадии для того, чтобы получить один восстановленный поток символов данных, (2) обрабатывает этот восстановленный поток символов данных для того, чтобы получить соответствующий декодированный поток данных, (3) оценивает и подавляет помехи вследствие этого потока, и (4) получает N_ap модифицированных потоков символов для следующей стадии. Если помехи вследствие каждого потока данных могут быть точно оценены и подавлены, то в дальнейшем восстановленные потоки данных испытывают меньшие помехи и могут иметь возможность достигать более высоких значений SNR.

Для методики SIC SNR каждого восстановленного потока символов данных зависит от (1) методики пространственной обработки (к примеру, CCMI или MMSE), используемой для каждой стадии, (2) конкретной стадии, на которой поток символов данных восстановлен, и (3) величины помех вследствие потоков символов данных, восстановленных на последующих стадиях. В общем, SNR постепенно улучшает потоки символов данных, восстановленные на последующих стадиях, поскольку помехи из потоков символов данных, восстановленных на предыдущих стадиях, подавляются. Это в таком случае дает возможность быть использованными более высокими скоростями для потоков символов данных, восстановленных позднее.

2. Управление диаграммой направленности

Для управления диаграммой направленности каждый абонентский терминал m выполняет пространственную обработку с помощью нормализованного вектора _up,m управления, который извлекается с помощью информации фазы в векторе ν_up,m управления. Нормализованный вектор _up,m управления может быть выражен следующим образом:

(16)

где A - это константа (к примеру, ); и

θ_m,i - это фаза для антенны i в абонентском терминале m, т.е.:

(17)

Как показано в уравнении (16), N_ut,m элементов _up,m имеют равный модуль. Как показано в уравнении (17), фаза каждого элемента в _up,m равна фазе соответствующего элемента в v_up,m (т.е. θ_m,i получается из ν_up,m,i, где v_up,m = [ν_up,m,1ν_up,m,2 ... ν_up,m,Nut]^T).

Каждый абонентский терминал m пространственно обрабатывает свой поток {S_up,m}символов данных с помощью нормализованного вектора управления _up,m для того, чтобы получить N_ut,m потоков символов данных, следующим образом:

_up,m = _up,m · s_up,m. (18)

Константа A в уравнении (16) может быть выбрана таким образом, что общая энергия N_ut,m символов передачи в векторе _up,m была единицей или каким-либо другим выбранным значением. Эффективный вектор N_ap × 1 характеристик канала восходящей линии связи _up,eff,m для каждого абонентского терминала m с управлением диаграммой направленности может быть выражен следующим образом:

_up,eff,m = H_up,mup,m. (19)

Эффективная матрица N_ap × N_up характеристик канала восходящей линии связи _up,eff для всех N_up абонентских терминалов при управлении диаграммой направленности в таком случае _up,eff=[_{up,eff,1up,eff,2}..._up,eff,Nup].

Точка доступа может выполнять пространственную обработку приемного устройства с помощью вышеописанной методики CCMI, MMSE или SIC либо какой-либо другой методики. Тем не менее, матрица пространственного фильтра извлекается с помощью матрицы _up,eff вместо матрицы H_up,eff.

3. Передача в SDMA

Фиг.2 показ