Адаптация обратной связи и скорости передачи данных для mimo-передачи в системе дуплексной связи с временным разделением каналов (tdd)

Адаптация обратной связи и скорости передачи данных для mimo-передачи в системе дуплексной связи с временным разделением каналов (tdd)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

По настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительный заявкой на патент США №60/955622, под названием "METHODS AND APPARATUSES FOR FEEDBACK MECHANISM AND RATE ADAPTATION FOR TIME DIVISION DUPLEX (TDD) MIMO SYSTEMS", поданной 13 августа 2007 г., переуступленной правопреемнику настоящей заявки и включенной в настоящее описание в качестве ссылки.

Предшествующий уровень техники

I. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие в общем относится к связи и более конкретно к технологиям передачи и приема данных в системе беспроводной связи.

II. Описание предшествующего уровня техники

В системе беспроводной связи в передатчике может использоваться множество (T) передающих антенн для передачи данных в приемник, оборудованный множеством (R) приемных антенн. Множество передающих и приемных антенн для канала с множеством входов и множеством выходов (MIMO) можно использовать для повышения пропускной способности и/или улучшения надежности. Например, передатчик может передавать вплоть до T потоков символов одновременно из T передающих антенн для улучшения пропускной способности. В качестве альтернативы, передатчик может передавать одиночный поток символов через все T передающих антенн для улучшения приема приемником.

Для обеспечения хороших рабочих показателей приемник может выполнять оценку характеристики канала MIMO и определять матрицу предварительного кодирования, используемую для MIMO-передачи. Приемник также может определять индикатор качества канала (CQI) или схему модуляции и кодирования (MCS) для каждого потока символов, передаваемых при MIMO-передаче. Приемник может передавать информацию обратной связи в передатчик. Эта информация обратной связи может включать в себя матрицу предварительного кодирования, а также CQI или MCS для каждого потока символов. Информация обратной связи полезна для передатчика, но представляет собой служебные сигналы. Желательно уменьшить объем информации обратной связи, передаваемой для MIMO-передачи.

Сущность изобретения

Ниже описаны технологии передачи информации при передаче MIMO-передаче с меньшими объемами служебной информации, передаваемой как обратная связь в системе беспроводной связи. В одном аспекте служебная информация обратной связи может быть уменьшена, когда как передатчик, так и приемник определяют матрицу предварительного кодирования, предназначенную для использования для MIMO-передачи. Это может быть достигнуто при использовании обратимости канала, благодаря дуплексной связи с временным разделением каналов в системе.

В одной конструкции передатчик может передавать первый опорный сигнал или пилот-сигнал в приемник. Приемник может выбрать матрицу предварительного кодирования на основе первого опорного сигнала и в соответствии с критерием выбора. В одной конструкции приемник может получать матрицу канала MIMO на основе первого опорного сигнала и может получать матрицу формирования луча на основе (например, путем выполнения сингулярного разложения) матрицы канала MIMO. Приемник может затем выбрать матрицу предварительного кодирования из кодовой книги матриц предварительного кодирования на основе матрицы формирования луча и в соответствии с критерием выбора, например, на основе ближайшего расстояния между матрицей формирования луча и матрицей предварительного кодирования. Приемник может выполнять оценку шумов и взаимных помех в приемнике. Приемник может определять количество передаваемых потоков (S) символов и информацию CQI или MCS для S потоков символов на основе матрицы предварительного кодирования, оценки шумов и взаимных помех и, возможно, другой информации. Приемник может передавать в передатчик информацию CQI или MCS и второй опорный сигнал или пилот-сигнал.

Передатчик может выбирать матрицу предварительного кодирования на основе второго опорного сигнала и в соответствии с тем же критерием выбора, используемым приемником. Передатчик может затем отправлять MIMO-передачу в приемник на основе информации CQI или MCS, получаемой из приемника и матрицы предварительного кодирования, выбранной передатчиком. Передатчик может кодировать и модулировать S потоков символов в соответствии с информацией CQI или MCS и может выполнять предварительное кодирование этих потоков символов на основе матрицы предварительного кодирования.

Технологии, описанные здесь, можно использовать для MIMO-передачи по нисходящей линии связи, а также по восходящей линии связи. Различные аспекты и свойства раскрытия более подробно описаны ниже.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана система беспроводной связи.

На фиг.2 показан пример структуры фрейма.

На фиг.3 показаны передатчик и приемник для MIMO-передачи.

На фиг.4 показана обработка для передачи MIMO-передачи.

На фиг.5 показано устройство для передачи MIMO-передачи.

На фиг.6 показана обработка для приема MIMO-передачи.

На фиг.7 показано устройство для приема MIMO-передачи.

На фиг.8 показана блок-схема узла В (Node B) и UE.

Подробное описание изобретения

Технологии, описанные здесь, можно использовать для различных систем беспроводной передачи данных, таких как системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), системы множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), системы множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), системы ортогонального FDMA (OFDMA), системы FDMA с одиночной несущей (SC-FDMA) и другие системы. Термины "система" и "сеть" часто используются взаимозаменяемо. Система CDMA может воплощать такую радиотехнологию, как универсальный наземный радиодоступ (UTRA), cdma2000 и т.д. UTRA включает в себя широкополосный CDMA (WCDMA) и другие варианты CDMA. cdma2000 охватывает стандарты IS-2000, IS-95 и IS-856. Система TDMA может воплощать такую радиотехнологию, как Глобальная система мобильной связи (GSM). Система OFDMA может воплощать такую радиотехнологию, как усовершенствованная UTRA (E-UTRA), ультрамобильная широкополосная сеть (UMB), IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, Flash-OFDM® и т.д. UTRA и E-UTRA представляют собой часть универсальной системы мобильной связи (UMTS). Долговременное развитие (LTE) 3GPP представляет собой будущий выпуск UMTS, в которой используется E-UTRA, в которой используется OFDMA по нисходящей линии связи и SC-FDMA по восходящей линии связи. UTRA, E-UTRA, UMTS, LTE и GSM описаны в документах организации под названием "Проект Партнерства 3-го поколения" (3GPP). cdma2000 и UMB описаны в документах организации под названием "Проект 2 Партнерства 3-го поколения" (3GPP2). Для ясности некоторые аспекты технологий описаны ниже для передачи данных в LTE, и терминология LTE используется в большей части приведенного ниже описания.

На фиг.1 показана система 100 беспроводной связи, которая может представлять собой систему LTE. Система 100 может включать в себя множество узлов B 110 и других сетевых объектов.

Узел В может представлять собой стационарную станцию, которая связывается с пользовательскими устройствами (UE), и также может называться усовершенствованным узлом В (eNB), базовой станцией, точкой доступа и т.д. Каждый узел В 110 обеспечивает зону обслуживания в определенной географической области. Общая зона обслуживания узла В может быть разделена на множество (например, три) меньших областей. Каждая меньшая область может обслуживаться соответствующей подсистемой узла В. В 3GPP термин "сота" также относится к наименьшей зоне обслуживания узла В и/или в подсистеме узла В, обслуживающей эту зону обслуживания.

UE 120 могут быть распределены по системе, и каждое UE может быть стационарным или мобильным. UE также может называться мобильной станцией, терминалом, терминалом доступа, модулем абонента, станцией и т.д. UE может представлять собой сотовый телефон, карманный персональный компьютер (PDA, КПК), беспроводной модем, беспроводное устройство связи, портативное устройство, переносной компьютер, беспроводной телефон и т.д. UE может связываться с узлом В через нисходящую линию связи и восходящую линию связи. Нисходящая (или прямая) линия связи относится к линии связи от узла В к UE, и восходящая (или обратная) линия связи относится к линии связи от UE к узлу В.

В системе может использоваться дуплексная связь с временным разделением каналов (TDD). Для TDD нисходящая линия связи и восходящая линии связи могут совместно использовать один и тот же частотный канал, и характеристика канала нисходящей линии связи может быть скоррелирована с характеристикой канала восходящей линии связи.

На фиг.2 показан пример структуры 200 фрейма, который можно использовать для TDD в LTE. Ось времени передачи может быть разделена на модули радиофреймов. Каждый радиофрейм может иметь заданную длительность (например, 10 миллисекунд (мс)) и может быть разделен на 10 подфреймов с индексами от 0 до 9. LTE поддерживает множество конфигураций нисходящей-восходящей линий связи. Подфреймы 0 и 5 могут использоваться для нисходящей (DL) линии связи, и подфрейм 2 может использоваться для восходящей линии (UL) связи для всех конфигураций нисходящей-восходящей линии связи. Подфреймы 3, 4, 7, 8 и 9 каждый может использоваться для нисходящей или восходящей линий связи, в зависимости от конфигурации нисходящей-восходящей линий связи. Подфрейм 1 может включать в себя три специальных поля, состоящих из временного слота пилот-сигнала нисходящей линии связи (DwPTS), используемой для каналов управления нисходящей линии связи, а также для передачи данных, защитного периода (GP), в течение которого отсутствует передача, и временного слота пилот-сигнала восходящей линии связи (UpPTS), используемой либо для канала случайного доступа (RACH), либо для опорных сигналов зондирования (SRS). Подфрейм 6 может включать в себя только DwPTS, или все три специальных поля, или подфрейм нисходящей линии связи, в зависимости от конфигурации нисходящей-восходящей линии связи. DwPTS, GP и UpPTS могут иметь различную длительность для разных конфигураций подфрейма.

Каждый подфрейм, который не используется для специальных полей, может быть разделен на два слота. Каждый слот может включать в себя L периодов символа, например L=6 периодов символа для расширенного циклического префикса или L=7 периодов символа для нормального циклического префикса. Структура 200 фрейма описана в публикации 3GPP TS 36.211 под названием "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation", которая общедоступна.

В LTE используется мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) по нисходящей линии связи и мультиплексирование с частотным разделением каналов на одиночной несущей (SC-FDM) по восходящей линии связи. В OFDM и SC-FDM полосы пропускания системы разделяются на множество (K) ортогональных поднесущих, которые также, в общем, называются тонами, элементами сигнала и т.д. Каждая поднесущая может быть модулирована данными. В общем, символы модуляции передаются в частотной области, используя OFDM, и во временной области, используя SC-FDM. Промежуток между соседними поднесущими может быть фиксированным, и общее количество поднесущих (K) может зависеть от ширины полосы пропускания системы. Например, K может быть равным 128, 256, 512, 1024 или 2048 для ширины полосы пропускания системы 1,25, 2,5, 5, 10 или 20 МГц соответственно.

Общее количество K поднесущих может быть сгруппировано в блоки ресурса. Каждый блок ресурса может включать в себя N поднесущих (например, N=12 поднесущих) в одном слоте. Доступные блоки ресурса могут быть назначены устройствам UE для передачи данных и информации управления. Общее количество K поднесущих также может быть разделено на подполосы. Каждая подполоса может включать в себя 72 поднесущих в 6 блоках ресурса, охватывающих 1,08 МГц.

Узел B может периодически передавать опорный сигнал нисходящей линии связи, который может представлять собой опорный сигнал, специфичный для конкретной соты, для всех UE в пределах соты узла В, или опорный сигнал, специфичный для UE, для конкретного UE. UE может быть сконфигурировано так, чтобы оно периодически передавало опорный сигнал зондирования в узел В. Опорный сигнал представляет собой сигнал, который заранее известен как в передатчике, так и в приемнике. Опорный сигнал также может называться пилот-сигналом, преамбулой, зондированием, тренировкой и т.д. Узел В может передавать опорный сигнал нисходящей линии связи по всей или части полосы пропускания системы. UE может использовать опорный сигнал нисходящей линии связи для оценки канала с целью оценки характеристики канала нисходящей линии связи и качества нисходящей линии связи для узла В. UE может передавать опорный сигнал зондирования в подполосе в подфрейме. UE может циклически последовательно использовать все подполосы и передавать опорный сигнал зондирования в разных подполосах в различных подфреймах. Узел В может использовать опорный сигнал зондирования для оценки канала с целью оценки характеристики канала восходящей линии связи и качества восходящей линии связи для UE. Опорный сигнал нисходящей линии связи и опорный сигнал зондирования могут быть сгенерированы и могут быть переданы, как описано в упомянутом выше 3GPP TS 36.211. Другие опорные сигналы и пилот-сигналы также могут быть переданы по нисходящей и восходящей линиям связи для поддержки оценки канала.

Передатчик может отправлять MIMO-передачу в приемник. Приемник может выполнять оценку характеристики канала MIMO и определять матрицу предварительного кодирования для использования при MIMO-передаче. Приемник может также выполнять выбор ранга и определять ранг или количество потоков (S) символов для отправки в рамках передачи данных MIMO, где 1<S<min{T, R}, T представляет собой количество антенн в передатчике и R представляет собой количество антенн в приемнике. Приемник также может выполнять выбор скорости передачи данных и определять CQI или MCS для каждого потока символов. CQI и MCS могут предоставлять эквивалентную информацию, и их можно использовать для выбора схемы кодирования или кодовой скорости, а также схемы модуляции для потока символов, чтобы достичь требуемой надежности, например целевой частоты ошибок по пакетам (PER). Приемник может передавать информацию обратной связи, содержащую матрицу предварительного кодирования и значение CQI/MCS для каждого потока символов. Ранг может быть предоставлен неявно по размерности матрицы предварительного кодирования или может представлять собой количество значений CQI/MCS, переданных приемником. Передатчик может обрабатывать (например, кодировать и модулировать) каждый поток символов в соответствии со значением CQI/MCS для этого потока символов. Передатчик может дополнительно выполнять предварительное кодирование для всех S потоков символов на основе матрицы предварительного кодирования и может затем отправлять MIMO-передачу, содержащую S предварительно кодированных потоков символов, в приемник. Служебные данные обратной связи могут быть объемными, чтобы в них могли быть переданы как матрица предварительного кодирования, так и значение CQI/MCS для каждого потока символов.

В одном аспекте служебные данные обратной связи для MIMO-передачи в системе TDD могут быть уменьшены, когда как передатчик, так и приемник определяют матрицу предварительного кодирования для использования для MIMO-передачи. Это может быть достигнуто путем использования обратимости канала MIMO в системе TDD, как описано ниже. Приемник может определять значение CQI/MCS для каждого потока символов на основе выбранной матрицы предварительного кодирования и шумов и взаимных помех, оценка которых была получена приемником. Приемник может передавать информацию обратной связи, содержащую только значение CQI/MCS для каждого потока символов. Служебные данные обратной связи могут быть уменьшены путем неотправки матрицы предварительного кодирования.

На фиг.3 показана конструкция обработки для MIMO-передачи из передатчика 310 в приемник 320 с уменьшенным объемом служебных данных обратной связи. Для MIMO-передачи по нисходящей линии связи передатчик 310 может представлять собой узел В, и приемник 320 может представлять собой UE. Для MIMO-передачи по восходящей линии связи передатчик 310 может представлять собой UE, и приемник 320 может представлять собой узел В. MIMO-передача может быть отправлена по множеству поднесущих, и обработка в передатчике 310 и приемнике 320 может повторяться для каждой поднесущей. Для простоты большая часть приведенного ниже описания относится к одной поднесущей.

Передатчик 310 может передавать первый опорный сигнал через все T антенн в передатчике (этап 1). Первый опорный сигнал может представлять собой опорный сигнал нисходящей линии связи, если передатчик 310 представляет собой узел В, или опорный сигнал зондирования, если передатчик 310 представляет собой UE. Приемник 320 может принимать первый опорный сигнал через все R антенн в приемнике. Приемник 320 может выполнять оценку характеристики канала MIMO из передатчика 310 в приемник 320 на основе первого опорного сигнала (этап 2). Приемник 320 может получать матрицу H R×T канала MIMO, которая может быть выражена следующим образом:

Ур. (1)

где запись h_i,j для i=1,… R и j=1,… T представляет собой комплексный коэффициент усиления между антенной j и передатчиком 310 и антенной i в приемнике 320.

Передатчик 310 может передавать данные по множеству поднесущих в одном или больше блоках ресурса. Приемник 320 может получать матрицу канала MIMO для каждой поднесущей, представляющей интерес, например для каждой поднесущей, используемой для передачи данных. Приемник 320 также может выполнять оценку шумов и взаимных помех в приемнике (например, для каждого блока ресурса, который может использоваться для передачи данных) на основе первого опорного сигнала и/или других принятых символов (этап 3).

Приемник 320 может выбирать матрицу W предварительного кодирования на основе матрицы H канала MIMO и в соответствии с критерием выбора (этап 4). В одной конструкции приемник 320 может диагонализировать матрицу канала MIMO, используя сингулярное разложение следующим образом:

Ур. (2)

где U представляет собой единичную матрицу R×R левых собственных векторов H,

V представляет собой единичную матрицу T×T правых собственных векторов H,

∑ представляет собой диагональную матрицу R×T сингулярных значений H и

"^H" обозначает эрмитово или сопряженное транспонирование.

Все столбцы единичной матрицы ортогональны друг другу, и каждый столбец имеет единичный порядок. Диагональная матрица имеет возможные ненулевые значения, размещенные вдоль диагонали, и нулевые значения в других местах. Матрица V также может быть названа матрицей формирования луча. Приемник 320 также может получать матрицу V формирования луча, выполняя разложение по собственным значениям ковариационной матрицы H. Разложение по собственным значениям может быть выражено как H ^H, H=V Λ V ^H, где Λ=∑^H ∑ и Λ - диагональная матрица собственных значений H.

Передатчик 310 может выполнять предварительное кодирование с матрицей V формирования луча для передачи данных по собственным модам H. Собственные моды можно рассматривать как ортогональные пространственные каналы. Сингулярные значения в ∑ обозначены коэффициентами усиления канала собственных мод H. Количество собственных мод (M) может быть задано как М≤min{T, R}. Передатчик 310 может передавать вплоть до М потоков символов по вплоть до М собственным модам, используя вплоть до М столбцов матрицы V формирования луча. Хорошие рабочие показатели могут быть достигнуты при передаче данных по собственным модам H.

Набор матриц предварительного кодирования может поддерживаться и может называться кодовой книгой. В одной конструкции может быть выбрана матрица предварительного кодирования в кодовой книге, которая расположена ближе всего к матрице V формирования луча. Метрика расстояния может быть рассчитана для каждой матрицы предварительного кодирования в кодовой книге следующим образом:

Ур. (3)

где V_i,j представляет собой (i,j)-й элемент матрицы V формирования луча, то есть элемент в i-й строке и j-м столбце матрицы V,

W_l,i,j представляет собой (i,j)-й элемент l-й матрицы предварительного кодирования в кодовой книге и

D_l представляет собой метрику расстояния для l-й матрицы предварительного кодирования.

Конструкция в уравнении (3) предполагает, что приемник 320 получил одну матрицу канала MIMO. Если приемник 320 получает множество матриц канала MIMO для множества поднесущих, тогда метрика расстояния может быть задана как

где V_i,j(k) представляет собой (i,j)-й элемент матрицы формирования луча для поднесущей k.

Показатель расстояния в уравнении (3) может обозначать расстояние между матрицей V формирования луча и матрицей предварительного кодирования в кодовой книге. Показатель расстояния может быть рассчитан для каждой матрицы предварительного кодирования в кодовой книге. Матрица предварительного кодирования с наименьшим показателем расстояния среди всех матриц предварительного кодирования может быть выбрана в кодовой книге. Выбранная матрица W предварительного кодирования может представлять собой ближайшую аппроксимацию для матрицы V формирования луча.

В конструкции, описанной выше, приемник 320 может выбирать матрицу предварительного кодирования на основе критерия выбора выбранной матрицы предварительного кодирования, которая расположена ближе всего к матрице формирования луча среди всех матриц предварительного кодирования в кодовой книге. В другой конструкции приемник 320 может выбрать матрицу предварительного кодирования на основе матрицы канала MIMO, в соответствии с технологией псевдоформирования собственного луча, описанной в совместно переуступленной заявке на патент США №11/317413, под названием "PSEUDO EIGEN-BEAMFORMING WITH DYNAMIC BEAM SELECTION", поданной 22 декабря 2005 г. Приемник 320 также может выбирать матрицу предварительного кодирования на основе некоторого другого критерия выбора.

Приемник 320 может выбирать матрицу предварительного кодирования исключительно на основе матрицы H канала MIMO, как описано выше. Приемник 320 также может выбирать матрицу предварительного кодирования на основе другой информации, такой как ковариационная матрица шумов.

Приемник 320 может определять количество потоков символов для передачи и значение CQI/MCS для каждого потока символов на основе выбранной матрицы W предварительного кодирования, матрицы H канала MIMO, оценки шумов и взаимных помех и доступной мощности передачи (этап 5). Каждый поток символов может быть передан на одном уровне. Каждый уровень может соответствовать собственной моде H, если выбранная матрица W предварительного кодирования похожа на матрицу V формирования луча. Приемник 320 может устанавливать гипотезу, что передатчик 310 будет передавать данные, используя выбранную матрицу W предварительного кодирования. Принятые символы в приемнике 320 могут быть затем выражены как:

Ур. (4)

где d представляет собой вектор T×1 символов данных,

G представляет собой диагональную матрицу T×T коэффициента усиления символов данных,

H _eff = HWG представляет собой эффективный канал MIMO R×T, наблюдаемый символами данных,

r представляет собой вектор R×1 принятых символов и

n представляет собой вектор R×1 шумов и взаимных помех.

Шумы и взаимные помехи могут иметь ковариационную матрицу R _nn=E{nn ^H}, где E{} обозначает математическое ожидание. Можно предположить, что шумы и взаимные помехи представляют собой аддитивный гауссов белый шум (AWGN) с нулевым средним вектором и ковариационной матрицей R _nn=σ² _n I, где σ² _n представляет собой дисперсию шумов и взаимных помех. Приемник 320 может оценивать шумы и взаимные помехи на основе первого опорного сигнала и/или других принятых символов. Приемник 320 может усреднять результаты измерения шумов и взаимных помех в течение соответствующего периода времени для получения дисперсии шумов или ковариационной матрицы шумов.

Приемник 320 может выполнять детектирование MIMO на основе минимальной среднеквадратической ошибки (MMSE), обращения в нуль незначащих коэффициентов матрицы, MMSE с последовательным сокращением взаимных помех или на основе некоторой другой технологии детектирования MIMO. Для MMSE приемник 320 может выводить матрицу М детектирования T×R следующим образом:

Ур. (5)

где

и

Q=[diagZ]^-1 представляет собой диагональную матрицу значений масштабирования для получения нормализованных оценок символов.

Приемник 320 может выполнять детектирование MIMO следующим образом:

Ур. (6)

где представляет собой вектор T×1 оценок символа и представляет собой оценку вектора d данных, передаваемых передатчиком 310. Если данные передаются по множеству поднесущих, тогда приемник 320 может получать матрицу М(k) детектирования для каждой поднесущей k на основе матрицы H(k) канала MIMO для этой поднесущей и выбранной матрицы W предварительного кодирования. Приемник 320 затем может выполнить детектирование MIMO для каждой поднесущей k на основе матрицы М (k) детектирования для этой поднесущей.

Приемник 320 может определить отношение сигнала к шумам и помехам (SINR) для каждого уровня следующим образом:

для s=1,…, S, Ур. (7)

где z_s представляет собой s-й диагональный элемент матрицы Z и SINR_s представляет собой SINR уровня s.

SINR каждого уровня может зависеть от технологии детектирования MIMO, используемой приемником 320. Различные технологии детектирования MIMO могут быть ассоциированы с другими уравнениями для расчета SINR. Если данные передаются по множеству поднесущих, тогда приемник 320 может определять SINR каждого уровня s для каждой поднесущей k на основе матрицы Z(k) для этой поднесущей.

Приемник 320 может выполнять выбор ранга для выбора одного или больше уровней, используемых для передачи данных. Приемник 320 может выполнять оценку каждой возможной комбинации уровней, которые можно использовать для передачи данных. Для заданной комбинации уровней или гипотезы приемник 320 может выделять доступную мощность P_avail передачи для S уровней в этой комбинации на основе равномерного выделения мощности, так, чтобы P_s=P_avail/S могла быть выделена для каждого уровня. Выделение мощности также может быть основано на технологии "разбавления" (water-fillinq) или некоторой другой технологии. Доступная мощность передачи может зависеть от разности между мощностью передачи для нисходящей линии связи и мощностью передачи для восходящей линии связи. Эта разность мощностей может быть известна или может быть установлена как в передатчике 310, так и в приемнике 320. Доступная мощность передачи может быть задана по разности между мощностью передачи для данных (которая может быть отражена в матрице G усиления) и мощностью передачи для первого опорного сигнала (которая может быть отражена в матрице H канала MIMO). В любом случае, приемник 320 может определить матрицу G усиления на основе мощности передачи, выделенной для S уровней. Матрица G усиления может включать в себя ненулевое усиление для каждого выбранного уровня и нулевое усиление для каждого невыбранного уровня. Приемник 320 может затем определять эффективную матрицу H _eff канала MIMO на основе матрицы H канала MIMO для матрицы W предварительного кодирования и матрицы G усиления. Приемник 320 может определять SINR для S уровней на основе эффективной матрицы H _eff канала MIMO и ковариационной матрицы R _nn шумов, как описано выше. Приемник 320 может рассчитать метрические данные, такие как общая пропускная способность, на основе значений SINR для S уровней для текущей гипотезы.

Приемник 320 может повторять комбинацию, описанную выше, для каждой возможной комбинации уровней и может получать общую пропускную способность для каждой комбинации. Приемник 320 может выбрать комбинацию уровней с наибольшей общей пропускной способностью. Приемник 320 может преобразовать SINR каждого уровня в выбранной комбинации в значение CQI на основе заранее заданного отображения. В качестве альтернативы, приемник 320 может выбрать значение MCS для каждого уровня на основе SINR этого уровня, используя заранее заданное отображение. Приемник 320 может получить S значений CQI или S значений MCS для S уровней в выбранной комбинации. Эти S значений CQI/MCS могут отображать как выбранную матрицу W предварительного кодирования, так и оценку шумов и взаимных помех в приемнике 320. Приемник 320 может передавать информацию CQI/MCS, содержащую S значений CQI/MCS для S уровней, в передатчик 310 (этап 6).

Приемник 320 также может передавать второй опорный сигнал через R антенн в приемнике (этап 7). Второй опорный сигнал может представлять собой опорный сигнал зондирования, если приемник 320 представляет собой UE, или опорный сигнал нисходящей линии связи, если приемник 320 представляет собой узел В.

Передатчик 310 может принимать второй опорный сигнал через T антенн в передатчике. Передатчик 310 может выполнять оценку характеристики канала MIMO из приемника 320 в передатчик 310 на основе второго опорного сигнала (этап 8). Для системы TDD канал MIMO из приемника 320 в передатчик 310 можно предположить как обратимый с каналом MIMO из передатчика 310 в приемник 320. Матрица канала MIMO, получаемая передатчиком 310, может быть задана как H ^T, где ^"T" обозначает транспонирование.

Общий канал MIMO из передатчика 310 в приемник 320 может состоять из цепей передачи для T антенн в передатчике 310, канала MIMO и цепей приема для R антенн в приемнике 320. Общий канал MIMO из приемника 320 в передатчик 310 может состоять из цепей передачи для R антенн в приемнике 320, канала MIMO и цепей приема для T антенн в передатчике 310. Характеристики цепей передачи и приема в передатчике 310 могут не соответствовать характеристикам цепей передачи и приема в приемнике 320. Может быть выполнена калибровка для определения матрицы калибровки, которая может применяться (например, в передатчике 310) для учета различий между характеристиками цепей передачи и приема в передатчике 310 и в приемнике 320. Калибровка может быть выполнена, как описано в совместно переуступленной заявке на патент США №10/693169, под названием "CHANNEL CALIBRATION FOR A TIME DIVISION DUPLEXED COMMUNICATION SYSTEM," поданной 23 октября 2003 г. При использовании матрицы калибровки общий канал MIMO из передатчика 310 в приемник 320 можно рассматривать как взаимно обратный с общим каналом MIMO из приемника 320 в передатчик 310. Для простоты в следующем описании предполагается, что цепи передачи и приема имеют плоские характеристики и что матрица калибровки представляет собой единичную матрицу. Передатчик 310 может использовать транспонированную матрицу H ^T канала MIMO, полученную передатчиком 310, как оценку матрицы H канала MIMO, полученную приемником 320.

Передатчик 310 может выбрать матрицу W предварительного кодирования на основе матрицы H канала MIMO, полученной передатчиком 310, и в соответствии с тем же критерием выбора, используемым приемником 320 (этап 9). Для конструкции, описанной выше, передатчик 310 может выполнять сингулярное разложение матрицы H канала MIMO для получения матрицы V формирования луча, как показано в уравнении (2). Передатчик 310 затем может выбрать матрицу W предварительного кодирования на основе критерия выбора выбранной матрицы W предварительного кодирования, которая расположена ближе всего к матрице V формирования луча из всех матриц предварительного кодирования в кодовой книге, как описано выше. Передатчик 310 и приемник 320 могут быть выполнены с возможностью выбора одной и той же матрицы W предварительного кодирования благодаря тому, что (i) матрица канала MIMO, полученная передатчиком 310, аналогична матрице канала MIMO, полученной приемником 320, благодаря обратимости канала, и (ii) один и тот же критерий выбора используется как передатчиком 310, так и приемником 320.

Принятые символы для MIMO-передач по нисходящей и восходящей линиям связи могут быть выражены как:

Ур. (8a)

Ур. (8b)

где H _DL и H _UL представляют собой матрицы канала MIMO для нисходящей и восходящей линий связи соответственно,

x _DL и x _UL представляют собой векторы переданных символов для нисходящей и восходящей линий связи,

r _DL и r _UL представляют собой векторы принятых символов для нисходящей и восходящей линий связи и

n _DL и n _UL представляют собой векторы шумов и взаимных помех для нисходящей и восходящей линий связи.

Для системы TDD матрица канала MIMO, полученная передатчиком 310, может быть обратной матрицей для матрицы канала MIMO, полученной приемником 320. Такая обратимость может привести к H ^T _DL=H _UL в наборе (8) уравнений. Однако шумы и взаимные помехи, наблюдаемые приемником 320, могут не соответствовать шумам и взаимным помехам, наблюдаемым передатчиком 310. В результате этого n _DL может отличаться от n _UL в наборе (8) уравнений. В одной конструкции различие в шумах и взаимных помехах можно учесть путем определения с помощью приемника 320 значения CQI/MCS для каждого уровня на основе шумов и взаимных помех, наблюдаемых приемником 320. Кроме того, приемник 320 может определять значение CQI/MCS для каждого уровня на основе технологии детектирования MIMO, используемой приемником 320, которая может быть неизвестна для передатчика 310. Для этой конструкции передатчик 310 может использовать значение CQI/MCS, предоставляемое приемником 320 для каждого уровня. В другой конструкции приемник 320 может передавать в передатчик 310 информацию, обозначающую шумы и взаимные помехи, наблюдаемые приемником 320. Эта информация может содержать дисперсию σ² _n шумов, ковариационную матрицу R _nn шумов или некоторую другую информацию. Передатчик 310 может затем определять значение CQI/MCS для каждого уровня на основе информации, принятой из приемника 320. В еще одной конструкции приемник 320 может передавать в передатчик 310 информацию, обозначающую различия между шумами и взаимными помехами, наблюдаемыми приемником 320, и шумами и помехами, наблюдаемыми передатчиком 310. Эта информация может содержать CQI, MCS, дисперсию шумов или некоторую другую информацию, которую может использовать передатчик 310 для сравнения с соответствующими CQI, MCS, дисперсией шумов и т.д., получаемыми передатчиком 310. Передатчик 310 может затем определять значение CQI/MCS для каждого уровня на основе шумов и взаимных помех, наблюдаемых передатчиком 310, и информации, принятой из приемника 320. Для ясности, в следующем описании предполагается конструкция, в которой приемник 320 передает информацию CQI/MCS в передатчик 310.

Передатчик 310 может передавать S потоков символов по S уровням и может обрабатывать (например, кодировать и модулировать) каждый поток символов на основе значения CQI/MCS для этого потока символов (этап 10). В одной конструкции передатчик 310 может обрабатывать S потоков символов, основанных непосредственно на значениях CQI/MCS, полученных из приемника 320. В другой конструкции передатчик 310 может регулировать значения CQI/MCS, например, для учета любого различия между мощностью передачи, предполагаемой в приемнике 320, при определении значений CQI/MCS, и мощностью передачи, фактически используемой передатчиком 310. Передатчик 310 может затем обрабатывать S потоков символов на основе полученных значений CQI/MCS.

Передатчик 310 может масштабировать S потоков символов на основе мощности передачи, используемой для этих потоков символов. Передатчик 310 также может выполнять предварительное кодирование для S потоков символов на основе матрицы W предварительного кодирования, выбранной передатчиком 310 (также этап 10). Масштабирование символа и предварительное кодирование могут быть выражены сле