Системы и способы для формирования луча и регулирования скорости в системах связи с множеством входов и множеством выходов

Системы и способы для формирования луча и регулирования скорости в системах связи с множеством входов и множеством выходов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Приоритет настоящей заявки заявлен на основании даты подачи предварительных заявок: №60/662301 на изобретение "Устройство для получения усилений формирования псевдособственных лучей в системах MIMO", поданной 10 марта 2005 г.; №60/678610 на изобретение "Системы и способы для формирования усилений формирования луча в системах связи с множеством входов и множеством выходов", поданной 6 мая 2005 г.; №60/691467 на изобретение "Системы и способы для формирования луча в системах связи с множеством входов и множеством выходов", поданной 16 июня 2005 г., и №60/691432 на изобретение "Системы и способы для формирования луча и регулирования скорости в системе связи с множеством входов и множеством выходов", поданной 16 июня 2005 г., которые принадлежат правопреемнику данного изобретения и включены в данный документ посредством сылки.

Ссылка на совместно рассматриваемые заявки

Настоящая заявка связана с совместно рассматриваемой заявкой на патент США, дело №050507U2, на изобретение "Системы и способы для формирования луча в системах связи с множеством входов и множеством выходов", поданной на ту же дату, что и настоящая заявка. Настоящая заявка также связана с заявками на патент США №60/660925, поданной 10 марта 2005г., и №60/667705, поданной 1 апреля 2005г., принадлежащими правопреемнику настоящей заявки и включенными в данный документ посредством ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение относится, в общем, к области беспроводной связи и, в частности, к формированию луча в системах беспроводной связи.

Описание известного уровня техники

В системе связи с многостанционным доступом с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) используется ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM). OFDM - это метод модуляции c использованием множества несущих, в котором вся полоса частот системы разбивается на множество (N) ортогональных поднесущих. Эти поднесущие могут также называться тонами, бинами (элементами разрешения) и частотными каналами. Каждая поднесущая связана с соответствующей поднесущей, которая может быть модулирована данными. В каждом периоде символа OFDM можно передать до N модуляционных символов на N поднесущих. Эти модуляционные символы преобразуются во временную область с помощью N-точечного обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT) для получения преобразованного символа, который содержит N кодовых элементов или выбора временной области.

В системе связи со скачкообразной перестройкой частоты данные передаются на различных поднесущих в течение различных временных интервалов, которые можно назвать "периодами скачка". Эти поднесущие можно получить с помощью ортогонального частотного мультиплексирования, других методов модуляции с множеством несущих или некоторых других схем. При скачкообразной перестройке частоты скачок передачи данных с одной поднесущей на другую поднесущую осуществляется псевдослучайным образом. Такая скачкообразная перестройка обеспечивает частотное разнесение и позволяет передаче данных лучше выдерживать негативные воздействия на трассе распространения сигнала, такие как узкополосные помехи, взаимные помехи, затухание и т.п.

Система OFDMA может поддерживать одновременно множество терминалов доступа. В системе OFDM со скачкообразной перестройкой частоты передача данных для определенного терминала может посылаться по каналу "трафика", который связан с конкретной последовательностью скачкообразной перестройки частоты (FH). Последовательность FH показывает, какие конкретные поднесущие следует использовать для передачи данных в каждом периоде скачка. Множество передач данных для множества терминалов доступа можно посылать одновременно по множеству каналов трафика, которые связаны с различными последовательностями FH. Эти последовательности FH можно задавать ортогональными друг другу, чтобы каждую поднесущую в каждом периоде скачка использовал всего один канал трафика и всего одна передача данных. При использовании ортогональных последовательностей FH множество передач данных обычно не создают взаимных помех, пользуясь при этом преимуществами частотного разнесения.

Проблема, требующая решения во всех системах связи, заключается в том, что приемник находится в конкретной части зоны, обслуживаемой данной точкой доступа. В таких случаях, когда передатчик имеет множество передающих антенн, для обеспечения максимальной мощности передатчика не требуется объединять сигналы, передаваемые с каждой антенны. При этом могут возникать проблемы с декодированием сигналов, принимаемых приемником. Одним из путей решения этой проблемы является использование формирования луча.

Формирование луча - это метод пространственной обработки, который улучшает отношение сигнал-шум беспроводной линии связи с множеством антенн. Обычно формирование луча можно использовать в передатчике и/или приемнике в системе с множеством антенн. Формирование луча создает множество преимуществ для повышения отношений сигнал-шум, позволяет улучшить декодирование сигналов приемником.

Проблемой формирования луча в передающих системах OFDM является получение соответствующей канальной информации (каналов) между передатчиком и приемником для выработки весовых коэффициентов формирования луча в системах беспроводной связи, включая системы OFDM. Эта проблема обусловлена сложностью вычисления весовых коэффициентов формирования луча и необходимостью передавать достаточную информацию от приемника передатчику.

Краткое изложение сущности изобретения

Предложены способы, устройства и системы для определения типа канальной информации для обратной передачи в системе беспроводной связи.

В одном варианте воплощения изобретения процессор выполнен с возможностью формирования одной из информации гибридного канала с оптимальным рангом, информации широкополосного канала с оптимальным рангом или информации канала со сформированным лучом с оптимальным рангом в зависимости от того, является ли данное устройство назначенным.

В другом варианте воплощения изобретения способ заключается в том, что определяют, является ли устройство беспроводной связи назначенным для приема символов. Если данное устройство беспроводной связи является назначенным для приема символов, то формируют информацию канала со сформированным лучом, в противном случае формируют информацию широкополосного канала.

Кроме того, определение типа информации канала, подлежащей формированию, может быть основано на расстоянии между областью текущего скачка и областью предшествующего скачка. Определение типа информации канала, подлежащей формированию, также может быть основано на количестве периодов скачка, начиная с определенного типа обратной связи.

Краткое описание чертежей

Существенные признаки, принципы и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из представленного ниже подробного описания при рассмотрении его в совокупности с прилагаемыми чертежами, на которых одинаковые ссылочные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями, на чертежах:

фиг.1 иллюстрирует систему беспроводной связи с множественным доступом согласно одному варианту;

фиг.2 иллюстрирует схему распределения спектра частот в системе беспроводной связи с множественным доступом согласно одному варианту;

фиг.3 иллюстрирует схему распределения частот по времени в системе беспроводной связи с множественным доступом согласно одному варианту;

фиг.4 иллюстрирует передатчик и приемник в системе беспроводной связи с множественным доступом согласно одному варианту;

фиг.5А иллюстрирует структурную схему прямой линии связи в системе беспроводной связи с множественным доступом связи согласно одному варианту;

фиг.5B иллюстрирует структурную схему обратной линии связи в системе беспроводной связи с множественным доступом согласно одному варианту;

фиг.6 иллюстрирует структурную схему передающей системы в системе беспроводной связи с множественным доступом согласно одному варианту;

фиг.7 иллюстрирует структурную схему приемной системы в системе беспроводной связи с множественным доступом согласно одному варианту;

фиг.8 иллюстрирует алгоритм выведения весовых коэффициентов формирования луча согласно одному варианту;

фиг.9 иллюстрирует алгоритм выведения весовых коэффициентов формирования луча согласно другому варианту;

фиг.10 иллюстрирует алгоритм выведения весовых коэффициентов формирования луча согласно еще одному варианту;

фиг.11 иллюстрирует алгоритм определения типа CQI и ранга для обратной связи согласно одному варианту, и

фиг.12 иллюстрирует алгоритм определения типа CQI и ранга для обратной связи согласно другому варианту.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 изображена система беспроводной связи с множественным доступом согласно одному варианту изобретения. Система 100 беспроводной связи с множественным доступом содержит множество сот, например соты 102, 104 и 106. В варианте на фиг.1 каждая сота 102, 104 и 106 может иметь узел 150 доступа, который содержит множество секторов. Это множество секторов образовано группами антенн, каждая из которых отвечает за осуществление связи с терминалами доступа в какой-то части соты. В соте 102 каждая группа антенн 112, 114 и 116 соответствует различному сектору. В соте 104 каждая группа антенн 118, 120 и 122 соответствует различному сектору. В соте 106 каждая группа антенн 124, 126 и 128 соответствует различному сектору.

Каждая сота содержит множество терминалов доступа, которые осуществляют связь с одним или более секторами каждого узла доступа. Например, терминалы 130 и 132 доступа осуществляют связь с узлом 142 доступа, терминалы 134 и 136 доступа осуществляют связь с узлом 144 доступа и терминалы 138 и 140 доступа осуществляют связь с узлом 146 доступа.

На фиг.1 видно, что каждый терминал 130, 132, 134, 136, 138 и 140 доступа находится в различной части своей соответствующей соты по отношению к другому терминалу доступа в той же самой соте. Кроме того, каждый терминал доступа может находиться на различном расстоянии от соответствующей группы антенн, с которыми он осуществляет связь. Оба этих фактора, вместе с окружающими условиями в соте, обуславливают наличие различных условий канала между каждым терминалом доступа и его соответствующей группой антенн, с которыми он осуществляет связь.

В данном контексте узлом доступа может быть стационарная станция, используемая для осуществления связи с терминалами, она также может называться базовой станцией, узлом В или другим термином и иметь все или некоторые их функции. Терминал доступа может также назваться абонентским аппаратом, устройством беспроводной связи, терминалом, мобильной станцией или другим термином и иметь все или некоторые их функции.

На фиг.2 показана схема распределения спектра частот в системе беспроводной связи с многостанционным доступом. Множество символов OFDM 200 распределено среди Т периодов символов и S поднесущих частот. Каждый символ OFDM 200 содержит один период символа из Т периодов символов и один тон или поднесущую из S поднесущих.

В системе OFDM со скачкообразной перестройкой частоты данному терминалу доступа может быть назначен один или более символов 200. В одном варианте схемы распределения, показанном на фиг.2, одна или более областей скачка, например область 202 скачка, символов назначается группе терминалов доступа для осуществления связи на обратной линии связи. В каждой области скачка назначение символов может быть рандомизировано, чтобы уменьшить потенциальные взаимные помехи и обеспечить частотное разнесение, противодействующее отрицательным эффектам на трассе прохождения сигнала.

Каждая область скачка 202 содержит символы 204, которые назначены одному или более терминалам доступа, осуществляющим связь с сектором узла доступа, и назначены данной области скачка. Во время каждого периода скачка, или кадра, положение области скачка 202 в Т периодах символов и S поднесущих изменяется согласно последовательности скачкообразной перестройки частоты. Кроме того, назначение символов 204 отдельным терминалам доступа в области скачка 202 может изменяться для каждого периода скачка.

Последовательность скачков может выбирать положение области скачка 202 для каждого периода скачка псевдослучайно, случайно или согласно заданной последовательности. Последовательности скачков для различных секторов одного и того же узла доступа должны быть ортогональными друг другу, чтобы исключить внутрисотовые помехи между терминалами доступа, осуществляющими связь с одним и тем же узлом доступа. Кроме того, последовательности скачков для каждого узла доступа могут быть псевдослучайными относительно последовательностей скачков для ближайших узлов доступа. Это может способствовать рандомизации "внутрисотовых" помех между терминалами доступа, осуществляющими связь с различными узлами доступа.

Для передач по обратной линии связи некоторые символы 204 области скачка 202 назначаются пилот-символам, которые передаются из терминалов доступа к узлу доступа. Это назначение пилот-символов символам 204 должно предпочтительно поддерживать множественный доступ с пространственным разделением (SDMA), при котором сигналы различных терминалов доступа, перекрывающие одну и ту же область скачка, можно разделять благодаря множеству приемных антенн в секторе или узле доступа при наличии достаточного различия пространственных сигнатур, соответствующих различным терминалам доступа.

Следует отметить, что хотя на фиг.2 показана область скачка 200, имеющая длину семь периодов символов, область скачка 200 может иметь длину любой требуемой величины, различной величины между периодами скачка или между различными областями скачкообразной перестройки в данном периоде скачка.

Следует также отметить, что хотя вариант на фиг.2 описан в связи с использованием блочной скачкообразной перестройки частоты, положение блока не обязательно должно изменяться между последовательными периодами скачка.

На фиг.3 представлена схема распределения частоты по времени в системе беспроводной связи с множественным доступом согласно одному варианту. Распределение частоты по времени включает в себя периоды времени 300, которые содержат пилот-символы 310, широковещательно передаваемые из узла доступа всем терминалам доступа, осуществляющим с ним связь. Распределение частоты по времени также включает в себя периоды времени 302, содержащие одну или более областей скачка 320, каждая из которых содержит один или более назначенных пилот-символов 322, передаваемых одному или нескольким требуемым терминалам. Назначенные пилот-символы 322 могут включать в себя те же самые весовые коэффициенты формирования луча, которые применяются к символам данных, передаваемым терминалам доступа.

Широкополосные пилот-символы 310 и назначенные пилот-символы 322 могут использоваться терминалами доступа для формирования информации качества канала (CQI), касающейся каналов между терминалом доступа и узлом доступа для канала между каждой передающей антенной, которая передает символы, и приемной антенной, которая принимает эти символы. В одном варианте эта оценка канала может представлять шум, отношения сигнал-шум, мощность пилот-сигнала, затухание, задержки, потери на трассе распространения, затенение, корреляцию или любые другие измеримые характеристики канала беспроводной связи.

В одном варианте CQI, которая может представлять действительные отношения сигнал-шум (SNR), может формироваться и передаваться к узлу доступа отдельно для широкополосных пилот-символов 310 (именуемая также как широкополосная CQI). Эта CQI может быть также представлена действительными отношениями сигнал-шум (SNR), которые формируются и передаются к узулу доступа отдельно для назначенных пилот-символов 322 (именуемая как назначенная CQI или CQI со сформированным лучом). CQI может содержать тепловой шум и/или ковариационную матрицу помех, или уровни помех для каждой приемной антенны. Помехи можно оценить по широкополосным пилот-символам 310 или назначенным пилот-символам 322. Таким образом, узлу доступа может быть известна CQI для всей полосы частот, доступной для связи, а также для конкретных областей скачка, которые использовались для передачи к терминалу доступа. CQI из широкополосных пилот-символов 310 и назначенных пилот-символов 322 независимо может обеспечивать более точный прогноз скорости для следующего пакета, подлежащего передаче, для больших назначений со случайными последовательностями скачкообразной перестройки частоты и согласующихся назначений области скачка для каждого абонента. Независимо от того, какой тип CQI передается по обратной связи, в некоторых вариантах из терминала доступа периодически передается к узлу доступа широкополосная CQI, которая и может использоваться для распределения мощности одному или более каналам прямой линии связи, таким как управляющие каналы прямой линии связи.

Кроме того, в тех ситуациях, когда терминал доступа не является назначенным для передачи по прямой линии связи или назначается нерегулярно, т.е. терминал доступа не назначается для передачи по прямой линии связи в течение каждого периода скачка, можно передать широкополосную CQI к узлу доступа для следующей передачи прямой линии связи по каналу обратной линии связи, такому как канал сигнализации или канал управления обратной линии связи. Эта широкополосная CQI не содержит усилений формирования луча, так для широкополосных пилот-символов 310 формирование луча обычно не производится.

В одном варианте (в системах TDD) узел доступа может выводить весовые коэффициенты формирования луча на основании его оценок канала, используя передачи по обратной линии связи от терминала доступа. Узел доступа может выводить оценки канала на основании символов, включающих в себя CQI, переданных из терминала доступа по выделенному каналу, такому как канал сигнализации или канал управления, выделенный для сигналов обратной связи от терминала доступа. Оценки канала можно использовать для выведения весовых коэффициентов формирования луча.

В другом варианте (в системах FDD) узел доступа может выводить весовые коэффициенты формирования луча на основании оценок канала, определенных в терминале доступа и переданных в узел доступа с передачами по обратной линии связи. Если терминал доступа также имеет назначение обратной линии связи в каждом кадре или периоде скачка, независимо от того, является ли этот кадр или период скачка отдельным или тем же самым, что и передача на прямой линии связи, информация оценки канала может передаваться к узлу доступа в назначенных передачах обратной линии связи. Эти переданные оценки канала можно использовать для формирования весового коэффициента формирования луча.

В другом варианте (в системах FDD) узел доступа может принимать весовой коэффициент формирования луча от терминала доступа в передаче по обратной линии связи. Если терминал доступа также имеет назначение обратной линии в каждом кадре или периоде скачка, будь то отдельный или тот же самый период скачка или кадр, что и в передаче по прямой линии связи, этот весовой коэффициент формирования луча можно передавать в узел доступа в назначенных передачах по обратной линии связи.

В данном контексте CQI (TDD), оценки канала (FDD), обратная связь для собственного луча (FDD) или их комбинации можно назвать информацией канала, используемой узлом доступа для выведения весовых коэффициентов формирования луча.

На фиг.4 проиллюстрированы передатчик и приемник в системе беспроводной связи с множественным доступом согласно одному варианту изобретения. В передающей системе 410 данные трафика для нескольких потоков данных передаются из источника 412 данных в процессор 444 данных передачи (ТХ). В одном варианте каждый поток данных передается через соответствующую передающую антенну. Процессор 444 данных ТХ форматирует, кодирует и перемежает данные трафика для каждого потока данных на основании конкретной схемы кодирования, выбранной для этого потока данных, чтобы сформировать кодированные данные. В некоторых вариантах процессор 444 данных ТХ применяет весовые коэффициенты формирования луча к символам потоков данных в зависимости от абонента, которому передаются эти символы, и антенны, из которой передается символ. В некоторых вариантах весовые коэффициенты формирования луча можно вывести на основании информации о реакции узлом, которая характеризует состояние трасс передачи между точкой доступа и терминалом доступа. Информация о реакции канала может формироваться с использованием информации CQI или оценок канала, предоставленных абонентом. Кроме того, в случаях назначенных передач процессор данных ТХ 444 может выбрать формат пакета на основании информации ранга, передаваемой от абонента.

Кодированные данные для каждого потока данных можно мультиплексировать данными пилот-сигнала, используя методы OFDM. Данные пилот-сигнала обычно представляют собой известную комбинацию данных, которая обрабатывается известным способом и может использоваться в приемной системе для оценки реакции канала. Мультиплексированные данные пилот-сигнала и кодированные данные для каждого потока данных затем модулируются (т.е. отображаются в виде символов) на основании конкретной схемы модуляции (например, BPSK, QSPK, MPSK, M-QAM), выбранной для этого потока данных, чтобы сформировать модуляционные символы. Скорость данных, кодирование и модуляцию для каждого потока данных можно определить с помощью команд, выполняемых процессором 430. В некоторых вариантах несколько параллельных пространственных потоков могут изменяться в зависимости от информации ранга, переданной абонентом.

Затем модуляционные символы для всех потоков данных передаются в процессор TX MIMO 446, который может обрабатывать модуляционные символы дальше (например, для OFDM). После этого процессор TX MIMO 446 передает NT потоков символов NT передатчикам (TMTR) 422а-422t. В некоторых вариантах процессор TX MIMO 420 применяет весовые коэффициенты формирования луча к символам потоков данных в зависимости от абонента, которому передаются эти символы, и антенны, с которой передается символ, из информации о реакции канала абонента.

Каждый передатчик 422 принимает и обрабатывает соответствующий поток символов для формирования одного или более аналоговых сигналов и преобразует аналоговые сигналы (например, усиливает, фильтрует и преобразует с повышением частоты) для получения модулированного сигнала, пригодного для передачи по каналу MIMO. NT модулированных сигналов из передатчиков 422а-422t затем соответственно передаются с NT антенн 424a-424t.

В приемной системе 420 переданные модулированные сигналы принимаются NR антенн 452a-452r и принятый сигнал с каждой антенны 452 подается в соответствующий приемник (RCVR) 454а-454r. Каждый приемник 454 преобразует принятый сигнал (например, фильтрует, усиливает и преобразует с понижением частоты), оцифровывает этот преобразованный сигнал для формирования выборок, а затем обрабатывает выборки для формирования соответствующего "принятого" потока символов.

Затем процессор 460 данных RX принимает и обрабатывает NR принятых потоков символов из NR приемников 454а-454r на основании определенного метода обработки приемником, чтобы выработать номер ранга "детектированных" потоков символов. Обработка процессором 460 данных RX будет подробно описана ниже. Каждый детектированный поток символов включает в себя символы, которые являются оценками модуляционных символов, переданных для соответствующего потока данных. Процессор 460 данных RX затем демодулирует, выполняет обратное перемежение и декодирует каждый декодированный поток символов для восстановления данных трафика для потока данных, который передается в приемник 464 данных для хранения и/или дальнейшей обработки. Обработка процессором 460 данных RX является дополнительной к обработке, выполняемой процессором ТХ MIMO 446 и процессором данных ТХ 444 в передающей системе 410.

Оценка реакции канала, выработанная процессором RX 460, может использоваться для выполнения пространственной, пространственно-временной обработки в приемнике, корректировки уровней мощности, изменения скоростей или схем модуляции или других действий. Процессор RX 460 может также оценить отношения сигнал-шум плюс помехи (SNR) детектированных потоков символов и, возможно, другие характеристики канала и передать эти значения процессору 470. Процессор 460 данных RX или процессор 470 может затем вывести оценку "действительного" SNR для данной системы. Затем процессор 470 передает расчетную информацию канала (CSI), которая может содержать различные типы информации о данной линии связи и/или принятом потоке данных. Например, CSI может содержать только рабочее SNR. В некоторых вариантах информация канала может содержать отношение сигнал-шум плюс помехи (SINR). Затем CSI обрабатывается процессором 478 данных ТХ, который также принимает данные трафика для нескольких потоков данных из источника 476 данных, модулируется модулятором 480, преобразуется в передатчиках 454а-454r и передается обратно в передающую систему 410.

В передающей системе 410 модулированные сигналы из приемной системы 450 принимаются антеннами 424, преобразуются в приемниках 422, демодулируются демодулятором 490 и обрабатываются процессором 492 данных RX для восстановления CSI, сообщенной приемной системой, и для передачи данных в приемник 494 данных для хранения и/или дальнейшей обработки. Сообщенная CSI затем передается в процессор 430 и используется для (1) определения скоростей данных и схем кодирования и модуляции, которые следует использовать для этих потоков данных, и (2) формирования различных управляющих сигналов для процессора ТХ 444 данных и процессора TX MIMO 446.

Следует отметить, что передатчик 410 передает множество потоков символов множеству приемников, например терминалам доступа, а приемник 420 передает один поток данных одной системе, например узлу доступа, учитывая различные описанные каналы приема и передачи. Однако оба они могут быть передатчиками MIMO, что делает прием и передачу идентичными.

В приемнике можно использовать различные методы обработки для обработки NR принятых сигналов, чтобы детектировать NT переданных потоков символов. Эти методы обработки приемником можно разделить на две основные категории: (i) методы пространственной и пространственно-временной обработки приемником (также известные как методы выравнивания), и (ii) метод "последовательного обнуления/выравнивания и подавления помех" приемником (также известный как метод "последовательного подавления помех" или "последовательного подавления" приемником).

Канал MIMO, образованный NT передающими антеннами и NR приемными антенными, можно разложить на NS независимых каналов, где N_S ≤ min{N_T,N_R}. Каждый из NS независимых каналов может называться пространственным подканалом (или каналом передачи) канала MIMO и соответствует одной размерности.

Для полнорангового канала MIMO, где N_S=N_T≤N_R, с каждой из NT передающих антенн может передаваться независимый поток данных. На переданные потоки данных могут воздействовать различные условия канала (например, различные эффекты затухания и многолучевого распространения) и могут достигаться различные отношения сигнал-помехи плюс шум (SNR) для данного значения мощности передачи. Более того, в тех случаях, когда в приемнике используется обработка с последовательным подавлением помех для восстановления переданных потоков данных, различные SNR могут достигаться для потоков данных в зависимости от конкретного порядка, в котором восстанавливаются потоки данных. Следовательно, различными потоками данных могут поддерживаться различные скорости данных в зависимости от их достигнутых SNR. Так как условия канала обычно изменяются во времени, скорость данных, поддерживаемая каждым потоком данных, также изменяется во времени.

Схема MIMO может иметь два рабочих режима - режим с однокодовым словом (SCW) и режим с многокодовым словом (MCW). В режиме MCW передатчик может независимо кодировать данные, передаваемые на каждом пространственном уровне, возможно, с различными скоростями. Приемник использует алгоритм последовательного подавления помех (SIC), который действует следующим образом: декодируется первый уровень, затем вычитается его вклад из принятого сигнала после повторного кодирования и умножения кодированного первого уровня на "вычисленный" канал, затем декодируется второй уровень и т.д. Такой принцип последовательной уровневой обработки означает, что в каждом последовательно декодируемом уровне наблюдается возрастающее SNR и поэтому может поддерживаться более высокая скорость. В отсутствие распространения ошибок схема MCW с SIC обеспечивает максимальную пропускную способность передачи в системе в зависимости от условий канала. Недостаток этого решения обусловлен необходимостью "управления" скоростями каждого пространственного уровня, а именно: (а) увеличением количества обратных сигналов CQI (необходимо обеспечить один сигнал CQI для каждого уровня); (b) увеличением количества сообщений подтверждения (ACK) или отрицательного подтверждения (NACK) (по одному для каждого уровня); (с) проблемами гибридного ARQ (HARQ), так как каждый уровень может заканчиваться различными передачами; (d) чувствительностью качества SIC к ошибкам оценки канала при увеличении доплеровских эффектов, и/или низкому SNR; и (е) увеличением необходимой задержки декодирования, так как каждый последующий уровень невозможно декодировать до тех пор, пока не будут декодированы предшествующие уровни.

В режиме SCW передатчик кодирует данные, передаваемые на каждом пространственном уровне с "идентичными скоростями данных". Приемник может быть несложным линейным приемником, таким как приемник, построенный на принципе решения по минимальному среднему квадрату ошибки (MMSE) или на принципе нулевой частоты (ZF), или нелинейным приемником, таким как QRM, для каждого тона. Благодаря этому сообщение CQI приемником относится только к "лучшему" рангу и тем самым уменьшается объем служебных передач, используемых для предоставления такой информации.

На фиг.5А изображена структурная схема прямой линии связи в системе беспроводной связи с множественным доступом согласно одному варианту изобретения. Канал прямой линии связи может быть моделью передачи от множества передающих антенн 500а-500t в узле доступа (АР) к множеству приемных антенн 502a-502r в терминале доступа. Канал прямой линии связи, HFL, можно определить как группу трасс передачи от каждой из передающих антенн 500а-500t к каждой из приемных антенн 502а-502r.

На фиг.5В представлена структурная схема обратной линии связи в системе беспроводной связи с множественным доступом согласно одному варианту изобретения. Канал обратной линии связи может быть моделью передачи от одной или более передающих антенн, например антенны 512t, в терминале доступа (АТ), абонентской станции или т.п. к множеству приемных антенн 510а-510r в узле доступа (АР), узле b или т.п. Канал обратной линии связи, HRL, можно определить как группу трасс передачи от передающей антенны 512t к каждой приемной антенне 510а-510r.

Как видно на фиг.5А и 5В, каждый терминал доступа (АТ) может иметь одну или более антенн. В некоторых вариантах в терминале доступа (АТ) количество антенн 512t, используемых для передачи, меньше, чем количество антенн 502а-502r, используемых для приема. Кроме того, во многих вариантах количество передающих антенн 500а-500t в каждом узле доступа (АР) больше, чем количество передающих или приемных антенн в терминале доступа.

При дуплексной связи с временным разделением каналов полной взаимности каналов не существует, если количество антенн, используемых для передачи в терминале доступа, меньше, чем количество антенн, используемых в нем для приема. Поэтому трудно получить канал прямой линии связи для всех приемных антенн в терминале доступа.

При дуплексной связи с частотным разделением каналов передача по обратной связи передача информации о состоянии канала для всех собственных лучей матрицы канала прямой связи может быть неэффективной или практически невозможной из-за ограниченных ресурсов обратной линии связи. Поэтому трудно получить канал прямой линии связи для всех приемных антенн в терминале доступа.

В одном варианте обратный сигнал канала передается из терминала доступа к узлу доступа для подгруппы возможных трасс передачи между передающими антеннами в узле доступа и приемными антеннами терминала доступа.

В одном варианте обратный сигнал может содержать CQI, сформированную узлом доступа на основании одного или более символов, переданных от терминала доступа к узлу доступа, например, в пилот-сигнале или по каналу управления. В этих вариантах оценки канала для количества трасс передачи, равного количеству передающих антенн, используемых в терминале доступа для каждой приемной антенны узла доступа, могут быть выведены из CQI путем ее обработки как пилот-сигнала. Это позволяет пересчитывать весовые коэффициенты формирования луча на регулярной основе и поэтому более точно реагировать на условия канала между терминалом доступа и узлом доступа. Такой принцип позволяет уменьшить сложность необходимой обработки в терминале доступа, так как при этом не требуется обработка, связанная с выведением весовых коэффициентов формирования луча в терминале доступа. В узле доступа можно создать матрицу формирования луча с использованием оценок канала, полученных из CQI, B(k)=[h^FL(k)* b₂ .. b_M], где b₂,b₃,…,b_M - случайные векторы, а h^FL(k) - канал, определенный при использовании CQI в качестве пилот-сигнала. Информацию для hFL(k) можно получить путем определения hRL(k) в узле доступа (АР). Следует отметить, что hRL(k) - это оценки каналов соответствующих пилот-символов, переданных с передающей антенны (антенн) терминала доступа (АТ) по обратной линии связи. Следует отметить, что hRL передается только для количества передающих антенн в терминале доступа (на фиг.5В показана одна), которое меньше, чем количество приемных антенн в терминале доступа (на фиг.5А показано как r). Канальная матрица hFL(k) формируется путем калибровки hRL(k) с применением матрицы Λ, которая представляет собой функцию разностей между каналом обратной линии связи и вычисленной информацией о прямой линии связи, полученной от терминала доступа. В одном варианте матрицу Λ можно определить, как показано ниже, где λ_i - ошибки калибровки для каждого канала,

Для вычисления ошибок калибровки можно использовать информацию канала как прямой, так и обратной линии связи. В некоторых вариантах коэффициенты λ_i можно определять на основании общих условий канала через регулярные интервалы, и они не являются специфичными для любого конкретного терминала доступа, который осуществляет связь с данным узлом доступа. В других вариантах коэффициенты λ_i можно определять с применением среднего значения от каждого из терминалов доступа, осуществляющих связь с данным узлом доступа.

В другом варианте обратный сигнал может содержать собственные лучи, вычисленные в терминале доступа на основании пилот-символов, переданных из узла доступа. Собственные лучи можно усреднить для нескольких кадров прямой линии связи или отнести к одному кадру. Кроме того, в некоторых вариантах собственные лучи можно усреднить для множества тонов в частотной области. В других вариантах передаются только доминирующие собственные лучи матрицы канала прямой линии связи. В других вариантах доминирующие собственные лучи можно усреднить для двух или более кадров во временной области или усреднить для множества тонов в частотной области. Это можно сделать для уменьшения как сложности вычислений в терминале доступа, так и необходимых передающих ресурсов для получения собственных лучей из терминала доступа в узле доступа. Примерная матрица формирования луча, сформированная в узле доступа, когда имеется 2 квантованных собственных луча, выглядит следующим образом: B(k)=[q₁(k) q₂(k) b₃ … b_M], где q₁(k) - квантованные собственные лучи, которые передаются, и b₃ … b_M - - псевдовекторы или векторы, сформ