Передача mimo с предварительным кодированием в зависимости от ранга

Передача mimo с предварительным кодированием в зависимости от ранга

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Для настоящей заявки испрашивается приоритет на основании предварительной заявки США №60/889,255, озаглавленной “MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT ANTENNA METHODS AND DEVICES”, поданной 09 февраля 2007 г., принадлежащей правообладателю настоящей заявки и включенной в настоящий документ путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится, в общем, к связи, более конкретно к методам передачи данных в системе беспроводной связи.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Системы беспроводной связи широко используются для обеспечения различного контента связи, такого как голосовая связь, пакетные данные, сообщения, широковещание и так далее. Эти беспроводные системы могут быть системами множественного доступа, позволяющими поддерживать множество пользователей путем распределения доступных системных ресурсов. Примеры таких систем множественного доступа включают в себя системы множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), системы множественного доступа с временным разделением (TDMA), системы множественного доступа с частотным разделением (FDMA), системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA) и системы множественного доступа с частотным разделением с единственной несущей (SC-FDMA).

Система беспроводной связи может поддерживать передачу с множеством входов и множеством выходов (MIMO). Для MIMO передатчик может применять множество (Т) передающих антенн для передачи данных приемнику, оборудованному множеством (R) принимающих антенн. Множество передающих и принимающих антенн формируют канал MIMO, который может быть использован для повышения пропускной способности и/или улучшения надежности. Например, передатчик может передавать вплоть до Т потоков данных одновременно от Т передающих антенн, чтобы улучшить пропускную способность. В качестве альтернативы, передатчик может передавать единственный поток данных со всех Т передающих антенн, чтобы улучшить надежность. В любом случае, желательно выполнять передачу MIMO таким образом, чтобы достичь хороших показателей.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем документе описаны методы выполнения предварительного кодирования для передачи MIMO. Предварительное кодирование включает в себя обработку с предварительным кодированием вектора или матрицы, чтобы отправить L потоков данных на L виртуальных антенн, сформированных Т физическими антеннами, где в общем случае 1≤L≤T. L может также быть рассмотрен как ранг канала MIMO. Для предварительного кодирования в зависимости от ранга каждый ранг может быть связан с набором по меньшей мере одного предварительно кодированного вектора или матрицы, которые могут обеспечить хорошие показатели для этого ранга. Разные ранги могут быть связаны с разными наборами векторов или матриц.

В одной конфигурации передатчик (например, Узел В) может получить вектор предварительного кодирования для передачи с рангом-1 от первого набора, содержащего по меньшей мере один вектор-столбец унитарной матрицы. Унитарная матрица может быть матрицей Фурье, матрицей Фурье со сдвигом по фазе или какой-либо другой матрицей с ортогональными столбцами. Передатчик может выполнять предварительное кодирование для передачи с рангом-1 на основании вектора предварительного кодирования. Передатчик может получать матрицу предварительного кодирования для передачи с рангом-2 от второго набора, содержащего матрицу тождественности с единицами по диагонали и нулями в других местах. Передатчик может выполнять предварительное кодирование для передачи с рангом-2 на основании матрицы предварительного кодирования.

В одной конфигурации передатчик может определять, имеет ли канал MIMO сходство с диагональным каналом, который имеет характеристическую матрицу канала с маленькими коэффициентами усиления канала при удалении от диагонали. Это определение может быть основано на конфигурациях антенны на приемнике и передатчике. Передатчик может выбирать матрицу тождественности как матрицу предварительного кодирования для передачи с рангом-2, если канал MIMO имеет сходство с диагональным каналом. Второй набор может далее включать в себя унитарную матрицу. Передатчик может выбирать унитарную матрицу как матрицу предварительного кодирования для передачи с рангом-2, если канал MIMO не имеет сходства с диагональным каналом.

Ниже подробно описаны различные аспекты и признаки настоящего описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - система беспроводной связи множественного доступа.

Фиг.2 - блок-схема узла В и устройства пользователя (UE).

Фиг.3 - блок-схема процессора передачи (ТХ) данных и процессора ТХ MIMO.

Фиг.4 - блок-схема приемного (RX) процессора MIMO и процессор RX данных.

Фиг.5 - процессор для передачи данных с зависимым от ранга предварительным кодированием.

Фиг.6 - устройство для передачи данных с зависимым от ранга предварительным кодированием.

Фиг.7 - процесс приема данных с зависимым от ранга предварительным кодированием.

Фиг.8 - устройство для приема данных с зависимым от ранга предварительным кодированием.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описанные в настоящем документе методы могут быть использованы для различных систем беспроводной связи, таких как CDMA, TDMA, FDMA, OFDMA, SC-FDMA и другие системы. Термины «системы» и «сеть» часто используются как взаимозаменяемые. Система CDMA может реализовать радиотехнологию, такую как универсальный наземный радиодоступ (UTRA), cdma2000 и т.д. UTRA включает в себя широкополосный CDMA (W-CDMA) и другие варианты CDMA. cdma2000 охватывает стандарты IS-2000, IS-95 и IS-856. Система TDMA может реализовать такую радиотехнологию, как глобальная система мобильной связи (GSM). Система OFDMA может реализовать такую радиотехнологию, как развитый UTRA (E-UTRA), ультрамобильная широкополосная связь (UMB), IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, Flash-OFDMA® и т.д. UTRA и E-UTRA являются частью универсальной мобильной телекоммуникационной системы (UMTS). 3GPP долгосрочного развития (LTE) представляет собой планируемый выпуск UMTS, которая использует E-UTRA. UTRA, E-UTRA, UMTS, LTE и GSM описаны в документах организации, называющейся ”3^rd Generation Partnership Project” (3GPP). cdma2000 и UMB описаны в документах организации, называющийся “3^rd Generation Partnership Project 2” (3GPP2). Эти различные радиотехнологии и стандарты известны в данной области техники.

На Фиг.1 показана система 100 беспроводной связи множественного доступа с множеством Узлов В 110 и множеством UE 120. Узел В может быть фиксированной станцией, которая связывается с UE и может также рассматриваться как усовершенствованный Узел В (eNB), базовая станция, точка доступа и т.д. Каждый Узел В 110 обеспечивает зону действия связи для конкретной географической области. UE 120 могут быть рассредоточены по всей системе, и каждое UE может быть стационарным или мобильным. UE может также быть рассмотрено как мобильная станция, терминал, терминал доступа, абонентское устройство, станция и т.д. UE может быть сотовым телефоном, карманным персональным компьютером (PDA), беспроводным модемом, беспроводным устройством связи, портативным устройством, ноутбуком, беспроводным телефоном и т.д. UE может связываться с Узлом В посредством передачи данных по нисходящей или восходящей линиям связи. Нисходящая линия (или прямая линия) означает линию связи от Узлов В к UE, а восходящая линия связи (или обратная линия) означает линию связи от UE к Узлам В.

На Фиг.2 показана блок-схема конфигурации Узла В 110 и UE 120, которые представляют собой один из Узлов В и одно из UE по Фиг.1. Узел В 110 оборудован множеством (Т) антенн 234а-234f. UE 120 оборудован множеством (R) антенн 252а-252r. Каждая из антенн 234 и 252 может быть рассмотрена как физическая антенна.

На Узле В 110 процессор 220 данных ТХ может принимать данные от источника 212 данных, обрабатывать (например, кодировать или отображать в символы) данные на основании одной или более схем модулирования и схем кодирования и обеспечивать символы данных. В контексте настоящего документа символ данных представляет собой символ для данных, контрольный символ представляет собой символ для контрольного сигнала, и символ может быть действительной или комплексной величиной. Символы данных и контрольные символы могут быть символами модуляции из схемы модуляции, такой как PSK или QAM. Контрольный сигнал - это данные, которые априори известны Узлу В и UE. Процессор 230 ТХ MIMO может обрабатывать символы данных и контрольные символы, как описано ниже, и передавать Т выходящих потоков символов Т модуляторам (MOD) 232а-232t. Каждый модулятор 232 может обрабатывать свой выходной поток символов (например, для OFDM), чтобы получить выходящий поток выборок. Каждый модулятор 232 может далее приводить в нужное состояние (например, преобразовывать в аналоговую форму, фильтровать, усиливать, преобразовывать с повышением частоты) свой выходной поток выборок и генерировать сигнал нисходящей линии связи. Т сигналов нисходящей линии связи от модуляторов 232а-232t могут быть переданы через антенны 234а-234t соответственно.

На UE 120 R антенн 252а-252r могут принимать Т сигналов нисходящей линии связи от Узла В 110, и каждая антенна 252 может обеспечить принятый сигнал связанному демодулятору (DEMOD) 254. Каждый демодулятор 254 может приводить в нужное состояние (например, фильтровать, усиливать, преобразовывать с понижением частоты и оцифровывать) свой принятый сигнал, чтобы получить выборки, и далее может обрабатывать выборки (например, для OFDM), чтобы получить принятые символы. Каждый демодулятор 254 может предоставлять принятые символы данных процессору 260 RX MIMO и предоставлять принятые контрольные символы процессору 294 канала. Процессор 294 канала может оценивать ответ MIMO канала от Узла В 110 для UE 120 на основании принятых контрольных символов и обеспечивать оценку канала MIMO для процессора 260 RX MIMO. Процессор 260 RX MIMO может выполнять детектирование MIMO по принятым символам данных на основании оценки канала MIMO и обеспечивать детектированные символы, которые представляют собой оценку переданных символов данных. Процессор 270 данных RX может обрабатывать (например, восстанавливать символ или декодировать) определенные символы и предоставлять декодированные данные приемнику 272 данных.

UE 120 может оценивать условия канала и генерировать информацию обратной связи, которая может содержать различные виды информации, как описано ниже. Информация обратной связи и данные от источника 278 данных могут быть обработаны (например, закодированы и отображены в символы) с помощью процессора 280 данных ТХ, пространственно обработаны с помощью процессора 282 ТХ MIMO и далее обработаны с помощью модуляторов 254а-254t, чтобы генерировать R сигналов восходящей линии связи, которые могут быть переданы с помощью антенн 252а-252r. На Узле В 110 R сигналов восходящей линии связи от UE 120 могут быть приняты антеннами 234а-234t, обработаны демодуляторами 232а-232t, пространственно обработаны процессором 236 RX MIMO и затем обработаны (например, путем устранения отображения в символы и декодирования) процессором 238 данных RX, чтобы восстановить информацию обратной связи и данные, отправленные UE 120. Декодированные данные могут быть предоставлены приемнику 239 данных. Контроллер/процессор 240 может управлять передачей для UE 120, основанной на информации обратной связи.

Контроллеры/процессоры 240 и 290 могут управлять работой Узла В 110 и UE 120 соответственно. Запоминающие устройства 242 и 292 могут сохранять и программировать коды для Узла В 110 и UE 120 соответственно. Планировщик 244 может выбирать UE 120 и/или другие UE для передачи данных по нисходящей линии связи и/или восходящей линии связи на основании информации обратной связи, принятой от всех UE.

Методы, описанные в настоящем документе, могут быть использованы для передачи MIMO по нисходящей линии связи, так же как и по восходящей линии связи. Для ясности некоторые аспекты способов описаны ниже для передачи MIMO по нисходящей линии связи в LTE. LTE использует мультиплексирование с ортогональным разделением частоты на нисходящей линии связи и мультиплексирование с разделением частоты одной несущей (SC-FDM) на восходящей линии связи. OFDM и SC-FDM разделяют полосу пропускания системы на множество (K) ортогональных поднесущих, которые также обобщенно указываются как тоны, бины и т.д. Каждая поднесущая может быть промодулирована данными. В общем случае символы модуляции отправляются в частотную область с OFDM и во временную область с SC-FDM. LTE использует локализованное мультиплексирование с частотным разделением (LFDM), которое является вариантом SC-FDM, для восходящей линии связи. С LFDM символы модуляции отправляются в блок последовательных поднесущих.

Узел В 110 может передавать L символов данных одновременно через L уровней на каждой поднесущей в каждый период символа, где в общем случае L≥1. Уровень может соответствовать одному пространственному размеру для каждой поднесущей, используемой для передачи. Узел В 110 может передавать данные, используя различные схемы передачи MIMO.

По одной схеме Узел В 110 может обрабатывать символы данных для каждой поднесущей k. как указано далее:

х(k)=WUd(k), Уравнение (1)

где d(k) - это L×1 вектор, содержащий L символов данных, которые должны быть отправлены через L уровней на поднесущей k за один период символов;

U - это L×L матрица перестановок;

W - это Т×L матрица предварительного кодирования;

х(k)- это Т×l вектор, содержащий выходные символы для Т передающих антенн на поднесущей k за один период символов.

Уравнение (1) приведено для одной поднесущей k. Та же самая обработка может быть выполнена для каждой поднесущей, используемой для передачи. В приведенном в настоящем документе описании матрица может иметь один или множество столбцов.

Матрица W предварительного кодирования может быть использована, чтобы сформировать Т виртуальных антенн, соответствующих Т физическим антеннам 234а-234t на Узле В 110. Каждая виртуальная антенна может быть сформирована одним столбцом из W. Символ данных может быть умножен на один столбец из W и может затем быть отправлен на одну виртуальную антенну и на все Т физические антенны. W может быть определено, как описано ниже.

Матрица U перестановок может быть использована, чтобы отображать символы данных для L уровней на L виртуальных антенн, выбранных из Т доступных виртуальных антенн. U может быть определена на основании отображения уровня на виртуальную антенну, выбранную для использования. U может также быть матрицей I тождественности. Те же самые или разные матрицы перестановок могут быть использованы для K поднесущих.

В общем случае Узел В 110 может выполнять предварительное кодирование на основании одной или более матриц. Предварительное кодирование может включать в себя сигнализацию виртуальной антенны, которое обрабатывается матрицей W предварительного кодирования, чтобы получить виртуальные антенны. Предварительное кодирование также может включать в себя обработку одной или более матриц циклической задержки для каждой поднесущей, чтобы получить разнесение с циклической задержкой. Для упрощения большая часть последующего описания допускает, что предварительное кодирование включает в себя только сигнализацию виртуальной антенны с матрицей W предварительного кодирования.

На Фиг.3 показана блок-схема конфигурации процессора 220 данных ТХ, процессора 230 TX MIMO и модуляторов 232а-232t на Узле В 110 по Фиг.2. В процессоре 220 данных ТХ S потоков данных могут быть обеспечены S кодерам 320а-320s, где в общем случае S≥1. Каждый кодер 320 может кодировать, перемежать и скремблировать свой поток данных и предоставлять кодированные данные соответствующему устройству 322 отображения в символы. Каждое устройство 322 отображения в символы может отображать свои кодированные данные в символы данных. Каждый поток данных может переносить один транспортный блок или пакет за каждый временной интервал передачи (TTI). Каждый кодер 320 может обрабатывать свой транспортный блок, чтобы получить кодовое слово. Термины «поток данных», «транспортный блок», «пакет» и «кодовое слово» могут быть использованы взаимозаменяемо. Устройства 322а-322s отображения в символы могут обеспечивать S потоков символов данных.

Внутри процессора 230 TX MIMO устройство 332 отображения в уровни может отображать символы данных для S потоков данных на L виртуальных антенн, выбранных для использования. В одной схеме устройство 332 отображения может отображать символы данных для S потоков данных в L уровней и может затем отображать символы данных в L уровней на поднесущие и виртуальные антенны, используемые для передачи. Предварительный кодер/устройство 334 сигнализации виртуальной антенны может перемножать отображенные символы от устройства 332 отображения в уровни для каждой поднесущей с матрицей W предварительного кодирования, чтобы получить выходные символы для этой поднесущей. Контрольные символы могут быть перемножены на входе-выходе предварительного кодера 334. Предварительный кодер 334 может обеспечивать Т потоков выходных символов Т модуляторам 232а-232t.

Каждый модулятор 232 может выполнять OFDM модуляцию для соответствующего выходного потока символов. Внутри каждого модулятора 232 устройство 342 обратного дискретного преобразования Фурье (IDFT) может выполнять K-точечное IDFT по K выходным символам, которые должны быть отправлены на K полных поднесущих за период OFDM символов, чтобы получить пригодную часть, содержащую K временных выборок. Каждый временной образец представляет собой комплексную величину, которая должна быть передана за один период выборки. Циклический префиксный генератор 344 может копировать последние С выборок полезной части и присоединять скопированные выборки к фронту полезной части, чтобы сформировать OFDM символ, содержащий K+С выборок. Копированная часть рассматривается как циклический префикс и используется для борьбы с внутрисимвольной интерференцией (ISI), вызванной частотным избирательным затуханием. Каждый модулятор 232 может далее привести в нужное состояние свой поток выборок (не показано на фиг.3), чтобы генерировать сигнал нисходящей линией связи.

Контроллер/процессор 240 может принимать информацию обратной связи от UE 120 и генерировать элементы управления для процессора 220 данных ТХ и процессора 230 ТХ MIMO. Контроллер/процессор 240 может также предоставлять матрицу W предварительного кодирования предварительному кодеру 334.

Процессор 280 данных ТХ, процессор 282 ТХ MIMO и модуляторы 254 в UE 120 на Фиг.2 могут быть выполнены тем же самым образом, что и процессор 220 данных ТХ, процессор 230 ТХ MIMO и модуляторы 232 соответственно на Фиг.3. Для LFDM устройство дискретного преобразования Фурье (DFT) может быть введено после каждого устройства 322 отображения в символы и может быть использовано, чтобы отображать символы данных из временной области в частотную область. Для OFDM устройство DFT может быть пропущено, как показано на Фиг.3.

Принятый символ на UE 120 для каждой поднесущей k может быть выражен как:

y(k)=H(k)+z(k)

=H(k)WUd(k)+z(k), Уравнение (2)

=H_eff(k)Ud(k)+z(k),

где H(k) представляет собой R×T канальную матрицу MIMO для поднесущей k;

H_eff (k)=H(k)W - это R×L матрица эффективного канала MIMO для поднесущей k;

y(k) - это R×1 вектор, содержащий R принятых символов на поднесущей k;

z(k) - это R×1 вектор шума для поднесущей k.

UE 120 может вычислить матрицу Μ(k) пространственных фильтров для каждой поднесущей k, основанной на матрице H(k) каналов MIMO и матрице W предварительного кодирования и в соответствии со способом линейной минимальной среднеквадратической ошибки (MMSE), как указано ниже:

Μ(k)=D(k)[H(k)H_eff(k)+σI]^-1H(k), Уравнение (3)

где представляет собой диагональную матрицу масштабируемых значений, используемых для получения нормализованных детектированных символов,

σ - это вариант шума;

Μ(k) - R×L матрица пространственных фильтров для поднесущей k.

UE 120 может выполнять определение MIMO, как указано ниже:

где - это L×1 вектор, содержащий символы для поднесущей k;

- это вектор шума после детектирования MIMO.

На Фиг.4 показана блок-схема конфигурации процессора 260 RX MIMO и процессора 270 данных RX на UE 120 на Фиг.2 Устройство 294 оценки канала может выводить оценку H(k) канала MIMO на основании принятых контрольных символов от демодуляторов 254а-254r. Внутри процессора 260 RX MIMO устройство 410 вычисления может вычислять матрицу Μ(k) пространственных фильтров для каждой поднесущей k, как показано в Уравнении (3), или на основании какого-либо другого способа определения MIMO. Детектор 412 MIMO может выполнять детектирование MIMO по R потокам принятых символов данных от R демодуляторов 254а-254r с помощью матрицы Μ(k) пространственных фильтров для каждой поднесущей k, как показано в Уравнении (4), и предоставлять детектированные символы L выбранным виртуальным антеннам. Устройство 414 снятия отображения в уровни может устранять отображение детектированных символов способом, комплементарным к способу отображения, выполняемого устройством 332 отображения в уровни по Фиг.3, и может обеспечивать S детектированных потоков символов для S потоков данных.

Внутри процессора 270 RX данных S устройств 420а-420s устранения отображения в символы могут устранять отображение в символы S детектированных потоков символов и обеспечивать логарифмические отношения правдоподобия (LLR). S декодеров 422а-422s могут дескремблировать случайные последовательности, устранять перемежение, декодировать LLR из устройств 420а-420s устранения отображения в символы соответственно и обеспечивать S потоков декодированных данных.

На Фиг.4 показан приемник с линейным MMSE. Для приемника с линейным MMSE с последующим подавлением помех (MMSE-SIC) может быть детектирован и декодирован один поток данных, и помехи, вызванные этим потоком, могут быть оценены и удалены из принятых символов данных. Затем может быть детектирован и декодирован другой поток данных после подавления помех, вызванных декодированным потоком.

Различные типы матриц могут быть использованы для матрицы W предварительного кодирования. В одной конфигурации Т×Т унитарная матрица V может быть использована для матрицы W предварительного кодирования. Унитарная матрица V характеризуется свойствами V^HV=I и VV^H=I, которые означают, что столбцы V ортогональны друг другу, ряды V также ортогональны друг другу и каждый столбец, и каждый ряд имеют единичную мощность. Унитарная матрица V может быть определена так, что все элементы матрицы являются элементами с единой величиной, имеющими одинаковую величину. Использование унитарной матрицы V с одноразмерными элементами для матрицы W предварительного кодирования может (i) позволить всем Т передающим антеннам и связанным с ними усилителями мощности быть полностью использованными для передачи данных несмотря на количество уровней и (ii) избежать влияния статистических данных канала, которые могут быть неизвестны передатчику.

В другой схеме матрица F Фурье, которая является унитарной матрицей с одноразмерными элементами, может быть использована для матрицы W предварительного кодирования. Элементы из Т×Т матрицы F Фурье могут быть выражены как:

= для u=0, …, T-1v=0, …, T-1, Уравнение (5)

где - это элемент в u-м ряду и v-м столбце матрицы Фурье. Матрица Фурье также в общем случае рассматривается как DFT матрица.

В другой схеме матрица Фурье с фазовым смещением, которая также является унитарной матрицей с одноразмерными элементами, может быть использована для матрицы W предварительного кодирования. Матрица Фурье со сдвигом по фазе может быть выражена как:

W=ΛF, Уравнение (6)

где - это диагональная матрица с фазовым смещением;

θ _v - это фаза v-й антенны.

Диагональная матрица - это матрица с возможными ненулевыми элементами по диагонали и нулевыми элементами в других местах. Как показано в Уравнении (6), матрица Фурье со сдвигом по фазе может быть получена с помощью предварительного умножения матрицы Фурье на диагональную матрицу.

Предварительное кодирование с унитарной матрицей, как показано в Уравнении (1), может обеспечить передачу каждого символа данных через все Т физических антенн и может также позволить использовать соответствующие усилители мощности для передачи данных, даже когда только один символ данных отправлен на одном уровне. Более того, каждый символ данных может быть отправлен от всех Т физических антенн вне зависимости от количества уровней и может соблюдать пространственное разнесение.

Реакция канала MIMO от Т передающих антенн на Узле В 110 к R передающим антеннам на UE 120 может быть выражена как:

где - это комплексный коэффициент усиления канала от передающей антенны j до приемной антенны i для поднесущей k.

Характеристики комплексных коэффициентов усиления каналов в H(k) могут зависеть от разных факторов, таких как беспроводная окружающая среда, тип антенн, используемых в Узле В 110, тип антенн, используемых в UE 120, и т.д. Если в Узле В 110 используется конфигурация антенны, такая как линейная антенна (ULA), то тогда комплексные коэффициенты усиления канала могут быть не коррелированы, а предварительное кодирование с унитарной матрицей может обеспечить пространственное разнесение. Однако если конфигурации кросс-поляризационных антенн используются на Узле В 110 и UE 120, то тогда кросс-поляризационная селекция (XPD) канала MIMO может быть увеличена. Когда XPD высоко, то тогда канальная матрица H(k) MIMO может стать ближе к диагональной матрице, а предварительное кодирование с унитарной матрицей может сделать эффективную канальную матрицу H_eff (k) MIMO далекой от диагональной матрицы.

UE 120 может использовать линейный MMSE приемник, MMSE-SIC приемник или какой-либо другой приемник MIMO, чтобы обрабатывать принятые символы у(k). Линейный MMSE приемник может выполнять линейное MMSE детектирование принятых символов, чтобы получить детектированные символы для всех потоков, которые могут быть обработаны, чтобы восстановить данные, отправленные в этих потоках. MMSE-SIC приемник может выполнять линейное MMSE детектирование и декодирование для одного потока за один раз, оценивать помехи, обусловленные каждым декодированным потоком, и устранять оцененные помехи перед выполнением MMSE детектирования и декодирования для следующего потока. MMSE-SIC приемник может быть способен достигнуть хороших показателей вне зависимости от того, является ли эффективный канал MIMO диагональным или не диагональным. Однако линейный MMSE приемник может иметь худшие показатели для эффективного не диагонального канала MIMO. Таким образом, предварительное кодирование унитарной матрицей в присутствии близко диагональной канальной матрицы H(k) MIMO может ухудшать показатели линейного MMSE приемника.

В этом аспекте может быть выполнено предварительное кодирование в зависимости от ранга, чтобы обеспечить хорошие показатели как для MMSE приемника, так и для MMSE-SIC приемника. Для предварительного кодирования в зависимости от ранга каждый ранг может быть связан с набором по меньшей мере одного вектора или матрицы предварительного кодирования, которые могут обеспечить хорошее выполнение для этого ранга. Разные ранги могут быть связаны с разными наборами векторов предварительного кодирования или матриц. Предварительное кодирование в зависимости от ранга может обеспечить хорошие показатели, даже когда Узел В оборудован кросс-поляризационными антеннами.

Для ясности предварительное кодирование в зависимости от ранга описано ниже для 2×2 конфигурации MIMO с двумя передающими антеннами и двумя приемными антеннами. Для упрощения следующее описание представлено для одной поднесущей, и индекс k поднесущей пропущен. Также для упрощения предполагается, что U должен быть матрицей тождественности и должен быть пропущен. Для 2×2 конфигурации MIMO принятые символы на UE могут быть выражены как:

Канальная матрица MIMO может иметь сходство с диагональной матрицей, если XPD очень высока. В случае почти диагонального канала MIMO, канальная матрица MIMO может быть выражена как:

где α и β являются комплексными коэффициентами усиления канала. Близко диагональная канальная матрица MIMO в Уравнении (9) может быть получена, например, когда и Узел В, и UE оборудованы кросс-поляризационными антеннами.

Для передачи с рангом-2, использующим 2×2 матрицу Фурье как матрицу W предварительного кодирования, выходные символы на Узле В и принятые символы на UE могут быть выражены как:

Уравнение (11) может быть выражено как:

Как показано в Уравнении (12), предварительное кодирование с матрицей Фурье может ухудшать показатели передачи с рангом-2 из-за повышенных пространственных помех, если UE применяет линейный MMSE приемник, пока не станет |α|=|β|. Если UE применяет MMSE-SIC приемник, то тогда предварительное кодирование с матрицей Фурье может не ухудшить показатели (в идеале).

Для передачи с рангом-2, использующей матрицу тождественности в качестве матрицы предварительного кодирования W, или W=1, выходные символы на Узле В и принятые символы на UE могут быть выражены как:

Уравнение (14) может быть выражено как:

Как показано в Уравнении (15), предварительное кодирование с матрицей тождественности может привести к маленьким или к отсутствию пространственных помех, когда канальная матрица MIMO близка к диагональной. Это может обеспечить хорошие показатели для ранга-2 как для линейного MMSE приемника, так и для MMSE-SIC приемника. Таким образом, можно предпочесть матрицу тождественности матрице Фурье для передачи с рангом-2 с близкой к диагональной канальной матрицей MIMO.

Для передачи с рангом-1, использующей один столбец матрицы F Фурье в качестве матрицы W предварительного кодирования, выходные символы на Узле В и принятые символы на UE могут быть выражены как:

Знак ± в выражениях (16) и (17) зависит от того, используется ли первый или второй столбец матрицы Фурье в качестве вектора предварительного кодирования.

Уравнение (17) может быть выражено как:

Как показано в Уравнении (18), предварительное кодирование столбцом матрицы Фурье для передачи с рангом-1 может улучшить показатели, так как UE может получить объединенную мощность канала (|α|²+|β|²)/2, таким образом, полностью потребляя мощность, излучаемую двумя усилителями мощности для двух антенн на Узле В.

Для передачи с рангом-1, использующей левый столбец матрицы тождественности в качестве матрицы W предварительного кодирования, принятые символы на Узле В могут быть выражены как:

Если правый столбец матрицы тождественности используется в качестве матрицы W предварительного кодирования, то тогда принятые символы на UE могут быть выражены как:

Как показано в Уравнениях (19) и (20), UE может получать мощность канала как |α|²/2, так и |β|²/2 для передачи с рангом-1 в зависимости от того, левый или правый столбец матрицы тождественности используется для предварительного кодирования. Таким образом, половина мощности двух усилителей мощности может быть потеряна при использовании одного столбца матрицы тождественности для предварительного кодирования передачи с рангом-1. Матрицу Фурье можно, таким образом, предпочесть матрице тождественности для передачи с рангом-1.

В первой схеме могут быть поддержаны три гипотезы для рангов 1 и 2 в 2×2 конфигурации MIMO, как указано ниже:

• использовать матрицу тождественности для ранга 2,

• использовать как первый, так и второй столбец матрицы Фурье (или матрицы Фурье с фазовым сдвигом) для ранга 1.

Первая схема может быть использована, когда канальная матрица H MIMO близка к диагональной, например, из-за высокого XPD для кросс-поляризационных конфигураций антенны. Эта схема может обеспечить хорошие показатели как для линейного приемника MMSE, так и для приемника MMSE-SIC для обоих рангов 1 и 2 для близкой к диагональной канальной матрицы MIMO. Эта конфигурация может быть использована, когда информация о матрице предварительного кодирования не отправляется UE.

Во второй схеме четыре гипотезы могут быть поддержаны для рангов 1 и 2 в 2×2 конфигурации MIMO, как указано ниже:

• использовать как матрицу тождественности, так и матрицу Фурье (или матрицу Фурье со сдвигом по фазе) для ранга 2,

• использовать как первый, так второй столбец матрицы Фурье (или матрицу Фурье со сдвигом по фазе) для ранга 1.

Вторая схема может поддерживать как близкий к диагональному канал MIMO, так и далекий от диагонального канал MIMO. Оба - высокий XPD (близкий к диагональному канал MIMO) и низкий XPD (далекий от диагонального канал MIMO) - могут динамически наблюдаться даже для кросс-поляризационных антенных конфигураций в зависимости от ориентации антенн, распространения каналов и т.д. Более того, разные UE могут быть оборудованы разными антенными конфигурациями, например, некоторые UE могут быть оборудованы дипольными антеннами, в то время как другие UE могут быть оборудованы кросс-поляризационными антеннами. Поддерживая обе - матрицу тождественности и матрицу Фурье для ранга 2, хорошие показатели могут быть получены для обоих приемников - линейного приемника MMSE и приемника MMSE-SIC, невзирая на XPD или антенную конфигурацию.

Для второй конфигурации UE может выбирать одну из четырех гипотез, основанную на метрике (например, суммарной пропускной способности канала). UE может сообщать выбранную гипотезу, используя два бита для обратной связи. Узел В может применять матрицу предварительного кодирования, соответствующую выбранной гипотезе для передачи данных UE.

Для ясности предварительное кодирование в зависимости от ранга было описано для 2×2 конфигурации MIMO. В общем случае предварительное кодирование в зависимости от ранга может быть использовано для любой конфигурации R×T MIMO и может поддерживать любое количество разных рангов. Каждый ранг может быть связан с набором по меньшей мере одного вектора предварительного кодирования или матрицы. Для ранга 1 набор может включать в себя по меньшей мере один вектор столбца унитарной матрицы, которая может быть матрицей Фурье, матрицей Фурье со сдвигом по фазе или какой-либо другой матрицей. Для ранга 2 набор может включать в себя матрицу тождественности и, возможно, одну или более унитарных матриц. Набор для высшего ранга может включать в себя одну или более матриц, которые могут обеспечить хорошие показатели для этого ранга. Например, набор для 4 ранга может включать в себя матрицу, которая может обеспечить хорошие показатели для двойных кросс-поляризационных антенн. Набор для каждого ранга может также включать в себя другие матрицы. Набор векторов/матриц предварительного кодирования для разных рангов может быть определен, чтобы обеспечить хорошие показатели канала, как для близкого к диаг