Способ и устройство для исправления ошибок в системе связи с множеством поднесущих, использующей множество антенн

Способ и устройство для исправления ошибок в системе связи с множеством поднесущих, использующей множество антенн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу исправления ошибок в системе с множеством антенн на основе множества поднесущих для выполнения схемы автоматического запроса на повторение и поддерживающему его устройству передачи и приема.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последнее время, поскольку стали популярными услуги передачи информации, появился ряд мультимедийных услуг и появились высококачественные услуги, быстро увеличивается потребность в услуге беспроводной связи. Для того чтобы активно справляться с такой тенденцией, необходимо увеличивать пропускную способность системы связи и повышать надежность передачи данных. Способ увеличения пропускной способности в среде беспроводной связи может включать в себя способ нахождения новой доступной полосы частот, а также способ увеличения эффективности ограниченного ресурса. В качестве последнего способа привлекают особое внимание и активно разрабатываются технологии передачи/приема с многоэлементной антенной, состоящие в установке множества антенн в приемопередатчике, чтобы дополнительно обеспечить пространство для использования ресурса, посредством этого получая выигрыш от разнесения или передачу данных через каждую из антенн параллельно для увеличения пропускной способности.

Среди технологий передачи/приема с множеством антенн общая структура системы со многими входами и выходами (MIMO) на основе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) сейчас будет описана со ссылкой на фиг.1.

В передатчике кодер 101 канала добавляет разряды избыточности к информационным разрядам передачи, чтобы снизить влияние канала или шума, преобразователь 103 преобразует разряд информации в информацию из символов данных, последовательно-параллельный преобразователь 105 преобразует символы данных в параллельные символы данных для переноса во множестве поднесущих, и кодер 107 с множеством антенн преобразует параллельные символы данных в пространственно-временные сигналы. Декодер 109 с множеством антенн, параллельно-последовательный преобразователь 111, обратный преобразователь 113 и декодер 115 канала, которые включаются в приемник, выполняют обратные функции кодера 107 с множеством антенн, последовательно/параллельного преобразователя 105, преобразователя 103 и кодера 101 канала соответственно.

В системе OFDM с множеством антенн необходим ряд технологий повышения надежности в передаче данных. Примеры технологий включают в себя пространственно-временной код (STC), разнесение с циклической задержкой (CDD), выбор антенны (AS), скачкообразное переключение антенны (AH), пространственное мультиплексирование (SM), формирование диаграммы направленности (BF) и предварительное кодирование. Ниже основные технологии будут описываться более подробно.

STC является схемой для получения выгоды от пространственного разнесения с помощью последовательной передачи одних и тех же сигналов через разные антенны в условиях множества антенн. Следующий определитель представляет собой основной пространственно-временной символ, используемый в системе, имеющей две передающие антенны.

В вышеприведенном определителе строка представляет антенны, а столбец представляет временные интервалы.

Разнесение с циклической задержкой (CDD) предназначено для получения преимущества от частотного разнесения в приемнике с помощью разрешения всем антеннам передавать сигналы OFDM с разными значениями задержки или разными размерами, когда система, имеющая множество передающих антенн, передает сигналы OFDM. Фиг.2 иллюстрирует передатчик системы с множеством антенн, который использует схему разнесения с циклической задержкой (CDD).

После того, как символы OFDM отдельно передаются каждой из антенн через последовательно-параллельный преобразователь и кодер с множеством антенн, они суммируются с циклическим префиксом (СР) для предотвращения межканальной помехи и затем передаются приемнику. В то же время последовательность данных, переданная первой антенне, передается приемнику как есть, но последовательность данных, переданная следующей антенне, циклически задерживается с помощью определенного разряда и затем передается приемнику.

Между тем, если вышеупомянутая схема разнесения с циклической задержкой реализуется в частотной области, то циклическая задержка может выражаться произведением последовательности фаз. Другими словами, как показано на фиг.3, последовательности данных в частотной области умножаются на заданные другие последовательности фаз (с последовательности 1 фаз до последовательности М фаз), которые по-разному задаются в соответствии с антеннами, и подвергаются обратному быстрому преобразованию Фурье (IFFT) и посредством этого передаются приемнику. Это называется схемой разнесения со сдвигом фаз.

Согласно схеме разнесения со сдвигом фаз канал с равномерным замиранием может быть заменен частотно-селективным каналом, и выигрыш от частотного разнесения или выигрыш от планирования частоты может быть достигнут посредством кодирования канала. Другими словами, как показано на фиг.4, если последовательность фаз формируется с использованием циклической задержки с большим значением в схеме разнесения со сдвигом фаз, то из-за короткого частотно-селективного периода избирательность по частоте становится высокой, и в итоге выигрыш от частотного разнесения может быть получен посредством кодирования канала. Это в основном используется в незамкнутой системе.

Также, если последовательность фаз формируется с использованием циклической задержки с небольшим значением в схеме разнесения со сдвигом фаз, то из-за длинного частотно-селективного периода замкнутая система выделяет ресурс самой лучшей области канала, чтобы получить выигрыш от планирования частоты. Другими словами, как показано на фиг.4, если последовательность фаз формируется с использованием циклической задержки с небольшим значением в схеме разнесения со сдвигом фаз, определенная область поднесущей в канале с равномерным замиранием имеет значительный размер канала, а остальные области поднесущей имеют небольшой размер канала. В этом случае, если система многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA), которая позволяет множеству пользователей передавать сигнал посредством поднесущей, занимающей значительный участок канала для каждого пользователя, отношение сигнал/шум (SNR) может увеличиться.

Между тем, схема предварительного кодирования включает в себя схему предварительного кодирования на основе словаря кодов, которая используется, когда информация обратной связи ограничена в замкнутой системе, и схему для квантования и передачи информации канала по обратной связи. В схеме предварительного кодирования на основе словаря кодов индекс матрицы предварительного кодирования, который заранее известен передатчику/приемнику, передается по обратной связи передатчику для получения прироста SNR.

Фиг.5 иллюстрирует конфигурацию передатчика/приемника в системе с множеством антенн, которая использует схему предварительного кодирования на основе словаря кодов. Передатчик и приемник имеют конечные матрицы P₁-P_L предварительного кодирования. Приемник передает по обратной связи передатчику оптимальный индекс l матрицы предварительного кодирования, используя информацию канала, и передатчик применяет матрицу предварительного кодирования, соответствующую возвращенному индексу, к данным X₁-X_Mt передачи. Таблица 1 иллюстрирует пример словаря кодов, который применяется, когда 3-разрядная информация обратной связи используется в системе IEEE 802.16e, которая поддерживает скорость пространственного мультиплексирования, равную 2, и имеет две передающих антенны.

Таблица 1
Индекс матрицы (двоичный)	Столбец 1	Столбец 2	Индекс матрицы (двоичный)	Столбец 1	Столбец 2
000	1	0	100	0,7941	0,6038-j0,0689
0	1	0,6038+j0,0689	-0,7941
001	0,7940	-0,5801-j0,1818	101	0,3239	0,6614-j0,6740
-0,5801+j0,1818	-0,7940	0,6614+j0,6740	-0,3289
010	0,7940	0,0576-j0,6051	110	0,5112	0,4754+j0,7160
0,0576+j0,6051	-0,7940	0,4754-j0,7160	-0,5112
011	0,7941	-0,2978+j0,5298	111	0,3289	-0,8779+j0,3481
-0,2978-j0,5298	-0,7941	-0,8779-j0,3481	-0,3289

Между тем, примеры повышения надежности в передаче данных в среде беспроводной связи включают в себя схему с автоматическим запросом на повторение (ARQ) и схему гибридного ARQ (HARQ). Эти схемы сейчас будут подробно описываться.

Система мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) и аналогичная ей система задают блоки ресурсов, определенные в частотно-временной области, и используют эти блоки ресурсов как одну единицу. В нисходящей линии связи базовая станция выделяет, по меньшей мере, один блок ресурсов конкретному пользовательскому оборудованию в соответствии с заданным правилом планирования и передает данные с помощью соответствующего блока ресурсов. Также в восходящей линии связи, если базовая станция выбирает конкретное пользовательское оборудование в соответствии с заданным правилом планирования и выделяет блок ресурсов соответствующему пользовательскому оборудованию, то соответствующее пользовательское оборудование передает данные на базовую станцию с помощью выделенного блока ресурсов. В то же время, если возникает потеря или повреждение кадра в данных, переданных в нисходящую линию связи или восходящую линию связи, то используется ARQ или HARQ для исправления соответствующих ошибок.

Примеры схемы HARQ включают в себя адаптивный к каналу HARQ/неадаптивный к каналу HARQ и схему с отслеживаемым объединением/схему с нарастающей избыточностью. В неадаптивном к каналу HARQ модуляция кадра или количество доступных блоков ресурсов для повторной передачи выполняется, как это определяется во время начальной передачи. Адаптивный к каналу HARQ меняет вышеупомянутые параметры в зависимости от текущего состояния канала. Например, согласно неадаптивному к каналу HARQ, если передающая сторона передает данные с использованием восьми блоков ресурсов в случае начальной передачи, то передающая сторона повторно передает данные с использованием восьми блоков ресурсов даже в случае повторной передачи. Согласно адаптивному к каналу HARQ, даже если передающая сторона передает данные с использованием восьми блоков ресурсов в случае начальной передачи, то передающая сторона повторно передает данные с использованием блоков ресурсов, больших или меньших восьми блоков ресурсов, в зависимости от состояния канала.

Кроме того, схема HARQ может быть классифицирована на схему с отслеживаемым объединением и схему с нарастающей избыточностью, в зависимости от которой пакет передается во время повторной передачи. Согласно схеме с отслеживаемым объединением, которая показана на фиг.6, передающая сторона повторно передает пакет, имеющий тот же формат, что и используемый для начальной передачи, или те же символы данных в разных форматах во время второй или третьей передачи, если ошибки возникают в пакете, используемом для начальной передачи. Схема HARQ аналогична схеме ARQ в том, что принимающая сторона передает сообщение NCK передающей стороне, если принимающая сторона не может демодулировать пакет. Однако схема HARQ отличается от схемы ARQ в том, что принимающая сторона сохраняет кадр, который ранее принят, в буфере на некоторый период времени, и если соответствующий кадр повторно передается, объединяет повторно переданный кадр с ранее принятым кадром для повышения доли успешных попыток приема. Схема с нарастающей избыточностью отличается от схемы с отслеживаемым объединением в том, что пакет, имеющий отличный формат от формата пакета, используемого для начальной передачи, может быть повторно передан. Другими словами, как показано на фиг.7, дополнительная четная часть кода канала повторно передается только во время второй или третьей повторной передачи, чтобы снизить скорость кодирования канала, посредством этого исправляя ошибки пакета.

В дополнение, схема HARQ может быть классифицирована на синхронный HARQ и асинхронный HARQ в зависимости от того, выполняется ли в соответствии с заданной синхронизацией повторная передача, выполняемая после сбоя передачи начальных данных.

Поскольку вышеупомянутые связанная с множеством антенн схема и связанные с ARQ схемы разработаны независимо, не был получен эффект взаимного усиления, соответствующий объединению схем. В этой связи предложен HARQ на основе пространственно-временного символа. HARQ на основе пространственно-временного символа используется в системе с множеством антенн. Согласно HARQ на основе пространственно-временного символа, который показан на фиг.8, скорость передачи данных увеличивается с помощью схемы BLAST (Bell Labs layered space time) во время начальной передачи, и если возникают ошибки в символах S1 и S2 конкретного временного интервала, то применяется пространственно-временной символ для символов соответствующего временного интервала, а затем выполняется повторная передача для повышения надежности передачи.

Однако вышеупомянутый HARQ на основе пространственно-временного символа имеет несколько проблем. Во-первых, HARQ на основе пространственно-временного символа имеет ограничение в том, что он основан на канале с равномерным замиранием, чья скорость изменения относительно низкая. Во-вторых, если используются множество кодовых слов, он [HARQ] неэффективен в том, что повторная передача всех кодовых слов является обязательной, даже если ошибки возникают только в некоторых кодовых словах. В-третьих, ухудшается гибкость в том, что начальную передачу следует выполнять с помощью схемы пространственного мультиплексирования, например BLAST. В конечном счете, поскольку адаптивный ARQ, такой как нарастающая избыточность, не может использоваться для пространственно-временного HARQ, эффективное исправление ошибок не может выполняться.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, настоящее изобретение ориентировано на способ исправления ошибок в системе с множеством антенн на основе множества поднесущих и поддерживающее его устройство передачи/приема, которые существенно устраняют одну или более проблем вследствие ограничений и недостатков предшествующего уровня техники.

Задачей настоящего изобретения является предоставление способа исправления ошибок в системе с множеством антенн на основе множества поднесущих и поддерживающее его устройство передачи/приема, в котором связанная с множеством антенн схема объединяется со схемой автоматического запроса на повторение для одновременного увеличения скорости и надежности в передаче данных.

Для решения этих задач и достижения других преимуществ и в соответствии с целью изобретения, которая реализуется и в общих чертах описывается в этом документе, способ для исправления ошибок в системе с множеством антенн на основе множества поднесущих включает в себя определение основанной на сдвиге фаз матрицы предварительного кодирования, сдвинутой по фазе на заранее заданный фазовый угол, начальную передачу каждого символа поднесущей к приемнику в пакете с использованием основанной на сдвиге фаз матрицы предварительного кодирования, восстановление основанной на сдвиге фаз матрицы предварительного кодирования для уменьшения скорости пространственного мультиплексирования, если от приемника принимается отрицательное подтверждение приема (NACK), и повторную передачу изначально переданного символа поднесущей с использованием восстановленной основанной на сдвиге фаз матрицы предварительного кодирования. Способ может дополнительно включать в себя применение информации о смещении, переданной по обратной связи от приемника, к матрице предварительного кодирования.

В другом аспекте настоящего изобретения устройство передачи и приема, которое поддерживает способ для исправления ошибок в системе с множеством антенн на основе множества поднесущих, включает в себя модуль определения матрицы предварительного кодирования, определяющий матрицу предварительного кодирования, сдвинутую по фазе на заранее заданный фазовый угол, модуль восстановления матрицы предварительного кодирования для восстановления матрицы предварительного кодирования, чтобы уменьшить скорость пространственного мультиплексирования, если от приемника принимается отрицательное подтверждение приема (NACK), и модуль предварительного кодирования, предварительно кодирующий каждый символ поднесущей с помощью матрицы предварительного кодирования. Устройство передачи и приема может дополнительно включать в себя модуль применения смещения, применяющий информацию о смещении, переданную по обратной связи от приемника, к матрице предварительного кодирования.

В вышеупомянутых аспектах количество столбцов, соответствующее уменьшенной скорости пространственного мультиплексирования, выбирается из определенной основанной на сдвиге фаз матрицы предварительного кодирования, так что матрица предварительного кодирования восстанавливается состоящей только из выбранных столбцов.

Кроме того, если ошибки возникают только в некоторых изначально переданных пакетах, то этап повторной передачи включает в себя повторную передачу некоторых пакетов, где возникают ошибки, но не передает новый пакет, пока не завершена повторная передача. Также этап повторной передачи может включать в себя повторную передачу некоторых пакетов, где возникают ошибки, и передает новый пакет. В обоих случаях этап повторной передачи выполняется с помощью антенн, отличных от тех, через которые передаются пакеты, где возникают ошибки. Также этап повторной передачи может включать в себя выбор антенн, имеющих отличное состояние канала.

Кроме того, этап начальной передачи включает в себя передачу разных символов поднесущей каждой антенне, и если возникают ошибки во всех изначально переданных пакетах, то выполняется этап повторной передачи, чтобы дать возможность символам поднесущей у каждой антенны получить ортогональность.

В еще одной особенности настоящего изобретения способ для исправления ошибок в системе с множеством антенн на основе множества поднесущих включает в себя определение основанной на сдвиге фаз матрицы предварительного кодирования, сдвинутой по фазе на заранее заданный фазовый угол, начальную передачу каждого символа поднесущей к приемнику в пакете с использованием основанной на сдвиге фаз матрицы предварительного кодирования, применение заранее заданной информации о смещении к матрице предварительного кодирования, если от приемника принимается отрицательное подтверждение приема (NACK), и повторную передачу изначально переданного символа поднесущей с использованием основанной на сдвиге фаз матрицы предварительного кодирования, к которой применена информация о смещении.

В еще одной особенности настоящего изобретения устройство передачи и приема, которое поддерживает способ для исправления ошибок в системе с множеством антенн на основе множества поднесущих, включает в себя модуль определения матрицы предварительного кодирования, определяющий матрицу предварительного кодирования, сдвинутую по фазе на заранее заданный фазовый угол, модуль применения смещения, применяющий информацию о смещении, переданную по обратной связи от приемника, к матрице предварительного кодирования, и модуль предварительного кодирования, предварительно кодирующий каждый символ поднесущей с помощью матрицы предварительного кодирования.

Информация о смещении включает в себя, по меньшей мере, одну из информации о смещении индекса поднесущей и информации о смещении фазовой величины или обе из них. Также информация о смещении является информацией о смещении индекса поднесущей, примененной ко всем поднесущим, и информация о смещении поднесущей является постоянным значением.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - блок-схема, иллюстрирующая систему мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов, имеющую множество передающих/приемных антенн.

Фиг.2 - схема, иллюстрирующая передатчик в системе с множеством антенн на основе схемы разнесения с циклической задержкой из предшествующего уровня техники.

Фиг.3 - схема, иллюстрирующая передатчик в системе с множеством антенн на основе схемы разнесения со сдвигом фаз из предшествующего уровня техники.

Фиг.4 иллюстрирует графики двух примеров схемы разнесения со сдвигом фаз из предшествующего уровня техники.

Фиг.5 - схема, иллюстрирующая передатчик/приемник в системе с множеством антенн на основе схемы предварительного кодирования из предшествующего уровня техники.

Фиг.6 иллюстрирует концепцию схемы с отслеживаемым объединением в HARQ.

Фиг.7 иллюстрирует концепцию схемы с нарастающей избыточностью в HARQ.

Фиг.8 иллюстрирует концепцию схемы HARQ на основе пространственно-временного символа.

Фиг.9 иллюстрирует процедуру выполнения схемы разнесения со сдвигом фаз из предшествующего уровня техники в системе, имеющей четыре антенны и скорость пространственного мультиплексирования, равную 2.

Фиг.10 иллюстрирует процедуру выполнения схемы предварительного кодирования на основе сдвига фаз, согласно настоящему изобретению, в системе из фиг.9.

Фиг.11 - матрица предварительного кодирования, используемая для схемы предварительного кодирования на основе сдвига фаз, согласно настоящему изобретению, в системе из фиг.10.

Фиг.12 иллюстрирует матрицы предварительного кодирования для начальной передачи и повторной передачи, используемые при возникновении ошибок во всех из множества пакетов, которые передаются одновременно в структуре с множественными кодовыми словами (MCW).

Фиг.13 иллюстрирует матрицы предварительного кодирования, используемые в одном варианте осуществления схемы ARQ с разнесением со сдвигом фаз для случая, где возникают ошибки в некоторых из множества пакетов, которые передаются одновременно в структуре MCW.

Фиг.14 иллюстрирует матрицы предварительного кодирования, используемые в другом варианте осуществления схемы ARQ с разнесением со сдвигом фаз для случая, где возникают ошибки в некоторых из множества пакетов, которые передаются одновременно в структуре MCW.

Фиг.15 иллюстрирует матрицы предварительного кодирования, используемые в одном варианте осуществления схемы гибридного ARQ для случая, где возникают ошибки в некоторых из множества пакетов, которые передаются одновременно в структуре MCW.

Фиг.16 иллюстрирует матрицы предварительного кодирования, используемые в одном варианте осуществления схемы ARQ со скачкообразным переключением антенны для случая, где возникают ошибки в некоторых из множества пакетов, которые передаются одновременно в структуре MCW.

Фиг.17 иллюстрирует матрицы предварительного кодирования, используемые в другом варианте осуществления схемы ARQ с разнесением со сдвигом фаз для случая, где возникают ошибки в некоторых из множества пакетов, которые передаются одновременно в структуре MCW.

Фиг.18 - блок-схема, иллюстрирующая устройство передачи/приема, которое поддерживает схему гибридного ARQ на основе системы с множеством антенн, согласно настоящему изобретению.

Фиг.19 - блок-схема, иллюстрирующая передатчик SCW OFDM, составляющий модуль беспроводной связи из фиг.18.

Фиг.20 - блок-схема, иллюстрирующая передатчик MCW OFDM, составляющий модуль беспроводной связи из фиг.18.

Фиг.21А и фиг.21В иллюстрируют концепцию схемы предварительного кодирования на основе сдвига фаз, в которой смещение индекса поднесущей передается по обратной связи в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.22А и фиг.22В иллюстрируют концепцию схемы предварительного кодирования на основе сдвига фаз, в которой смещение фазовой величины передается по обратной связи в соответствии с настоящим изобретением; и

Фиг.23А и фиг.23В иллюстрируют концепцию схемы предварительного кодирования на основе сдвига фаз, в которой смещение индекса поднесущей и смещение фазовой величины передаются по обратной связи в соответствии с настоящим изобретением.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сейчас будет сделана подробная ссылка на предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых иллюстрируются на прилагаемых чертежах.

Настоящее изобретение относится к способу для исправления ошибок в системе с множеством антенн и поддерживающему его устройству передачи/приема, который может быть применен к частотно-селективному каналу, чье изменение является частым в дополнение к каналу с равномерным замиранием, может быть применен как к структуре с одним кодовым словом, так и к структуре с многими кодовыми словами, и которому может применяться адаптивный ARQ. С этой целью в настоящем изобретении используется схема предварительного кодирования на основе сдвига фаз, которая может восстановить или изменить матрицу предварительного кодирования в зависимости от нормы пространственного мультиплексирования и различных видов информации о смещении, и если вследствие ошибок передачи от приемника поступает сигнал NACK, то предлагаются первый способ выполнения повторной передачи после восстановления матрицы предварительного кодирования для снижения нормы пространственного мультиплексирования и второй способ выполнения повторной передачи после изменения матрицы предварительного кодирования с использованием заданной информации о смещении, переданной по обратной связи от приемника.

<Первый вариант осуществления>

Как описано выше, разнесение с циклической задержкой или разнесение со сдвигом фаз является выгодным в том, что оно может применяться как к незамкнутой системе, так и к замкнутой системе в зависимости от значения циклической задержки и может быть просто реализовано. Однако возникает проблема в том, что скорость передачи данных снижается вследствие нормы пространственного мультиплексирования, равной 1. Также, хотя предварительное кодирование на основе словаря кодов является выгодным в том, что эффективная передача данных может выполняться с помощью передачи по обратной связи индекса, возникают проблемы в том, что предварительное кодирование на основе словаря кодов не подходит для мобильной среды, в которой изменение канала является частым, и увеличивается использование памяти, так как словарь кодов следует обеспечить на обеих сторонах передатчика/приемника. Соответственно, настоящее изобретение предлагает способ предварительного кодирования на основе сдвига фаз, который может легко изменять матрицы предварительного кодирования в зависимости от обстоятельств и обладает преимуществами разнесения со сдвигом фаз и предварительного кодирования, и способ для исправления ошибок, который включает в себя схему ARQ.

Ниже будет описываться способ предварительного кодирования на основе сдвига фаз и схема ARQ из первого способа на основе способа предварительного кодирования на основе сдвига фаз. Впоследствии будет описываться устройство передачи/приема, которое поддерживает схему ARQ из первого способа.

Способ предварительного кодирования на основе сдвига фаз

Основанная на сдвиге фаз матрица Р предварительного кодирования, предложенная в настоящем изобретении, может быть обобщена и выражена следующим образом:

Уравнение 1

где (i=1, …, N_t, j=1, …, R) обозначает комплексное взвешенное значение, определенное с помощью индекса k поднесущей, N_t обозначает количество передающих антенн или виртуальных антенн (значение, равное норме пространственного мультиплексирования, N_t=R) и R обозначает норму пространственного мультиплексирования. Комплексное взвешенное значение может изменяться в зависимости от символов OFDM, которые умножаются на антенны, и индекса соответствующей поднесущей.

Между тем, матрица Р предварительного кодирования из уравнения 1 предпочтительно сделана с помощью унитарной матрицы, чтобы снизить потерю пропускной способности канала в системе с множеством антенн. Чтобы проверить условие для конфигурирования унитарной матрицы, пропускная способность канала в системе с множеством антенн выражается уравнением 2

где Н обозначает матрицу канала с множеством антенн размером и N_r обозначает количество приемных антенн. Уравнение 3 получается путем применения основанной на сдвиге фаз матрицы Р предварительного кодирования к уравнению 2

Как видно из уравнения 3, чтобы исключить потерю пропускной способности канала, PP^H должна стать единичной матрицей. Соответственно, основанная на сдвиге фаз матрица Р предварительного кодирования должна удовлетворять уравнению 4

Чтобы позволить основанной на сдвиге фаз матрице Р предварительного кодирования стать унитарной матрицей, два типа условий, то есть условие ограничения порядка и условие ограничения ортогональности, должны удовлетворяться одновременно. Условие ограничения порядка позволяет уровню каждого столбца матрицы стать 1, и условие ограничения ортогональности позволяет соответствующим столбцам матрицы иметь ортогональные характеристики. Они выражаются соответственно с помощью уравнений 5 и 6

Уравнение 5

Уравнение 6

Далее предоставляется пример обобщенного уравнения основанной на сдвиге фаз матрицы 2×2 предварительного кодирования, и уравнения для удовлетворения двух ограничительных условий получаются следующим образом. Уравнение 7 показывает обобщенное уравнение основанной на сдвиге фаз матрицы предварительного кодирования, когда количество передающих антенн равно 2 и норма пространственного мультиплексирования равна 2

Уравнение 7

где α_i и β_i (i=1, 2) - вещественные числа, θ_i (i=1, 2, 3, 4) обозначает фазовую величину и k обозначает индекс поднесущей у сигнала OFDM. Чтобы реализовать матрицу предварительного кодирования с помощью унитарной матрицы, должны удовлетворяться условие ограничения порядка из уравнения 8 и условие ограничения ортогональности из уравнения 9

Уравнение 8

Уравнение 9

где знак * обозначает комплексно-сопряженное число. Пример основанной на сдвиге фаз матрицы 2х2 предварительного кодирования, которая удовлетворяет уравнениям 7-9, выглядит следующим образом:

Уравнение 10

где θ₂ и θ₃ имеют соотношение, выраженное уравнением 11, согласно ограничению ортогональности

Уравнение 11

Матрица предварительного кодирования может быть сохранена в запоминающих устройствах передатчика и приемника в виде словаря кодов, и словарь кодов может включать в себя ряд матриц предварительного кодирования, сформированных с использованием разных конечных значений θ₂. Значения θ₂ могут задаваться должным образом в зависимости от состояния канала и наличия информации обратной связи. Если используется информация обратной связи, то значения θ₂ устанавливаются в малые значения, а если информация обратной связи не используется, то значения θ₂ устанавливаются в большие значения, при помощи которых может быть получен большой выигрыш от частотного разнесения.

Между тем, норма пространственного мультиплексирования может быть установлена меньшей количества антенн, в зависимости от состояния канала, даже если основанная на сдвиге фаз матрица предварительного кодирования формируется, как показано в уравнении 7. В этом случае сформированная основанная на сдвиге фаз матрица предварительного кодирования может быть заново восстановлена путем выбора количества определенных столбцов, соответствующего текущей норме пространственного мультиплексирования (сниженная норма пространственного мультиплексирования) из сформированной основанной на сдвиге фаз матрицы предварительного кодирования. Другими словами, новая матрица предварительного кодирования, применяемая к соответствующей системе, не формируется всякий раз, когда меняется норма пространственного мультиплексирования, но исходная основанная на сдвиге фаз матрица предварительного кодирования используется как есть, в которой выбирается определенный столбец соответствующей матрицы предварительного кодирования для восстановления матрицы предварительного кодирования.

Например, матрица предварительного кодирования из уравнения 10 устанавливает норму пространственного мультиплексирования равной 2 в системе с множеством антенн, имеющей две передающие антенны. Однако норма пространственного мультиплексирования может быть понижена до 1 по некоторым причинам. В этом случае для выполнения предварительного кодирования может быть выбран определенный столбец матрицы, показанной в уравнении 10. Если выбирается второй столбец, то основанная на сдвиге фаз матрица предварительного кодирования равна уравнению 12 ниже, которая приобретает тот же формат, что и схема разнесения с циклической задержкой с двумя передающими антеннами в соответствии с предшествующим уровнем техники.

Уравнение 12

Несмотря на то, что описан пример системы, имеющей две передающие антенны, применение настоящего изобретения может быть расширено на систему, имеющую четыре передающие антенны. Другими словами, после того как формируется основанная на сдвиге фаз матрица предварительного кодирования в системе, имеющей четыре передающие антенны, для выполнения предварительного кодирования может быть выбран определенный столбец в зависимости от переменной нормы пространственного мультиплексирования. Например, фиг.9 иллюстрирует, что пространственное мультиплексирование и разнесение с циклической задержкой из предшествующего уровня техники применяются к системе с множеством антенн, имеющей четыре передающие антенны и норму пространственного мультиплексирования, равную 2, а фиг.10 иллюстрирует, что основанная на сдвиге фаз матрица предварительного кодирования из уравнения 10 применяется к вышеупомянутой системе с множеством антенн.

Ссылаясь на фиг.9, первая последовательность S₁ и вторая последовательность S₂ передаются к первой антенне и третьей антенне, и первая последовательность и вторая последовательность , которые сдвинуты по фазе на заданный уровень, передаются второй антенне и четвертой антенне. Соответственно, отметим, что норма пространственного мультиплексирования становится равной 2.

В отличие от этого, ссылаясь на фиг.10, передается к первой антенне, ко второй антенне к третьей антенне, и к четвертой антенне.

Соответственно, поскольку система из фиг.10 обладает преимуществом схемы разнесения с циклической задержкой вместе с преимуществом схемы предва