Устройство, способ и компьютерный программный продукт для выбора группы лучей и подмножества лучей в системе связи

Устройство, способ и компьютерный программный продукт для выбора группы лучей и подмножества лучей в системе связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Связанные заявки

Настоящее изобретение имеет приоритет согласно заявке PCT/CN2010/073411, зарегистрированной в SIPO (Государственное ведомство по интеллектуальной собственности Китайской Народной Республики) 1 июня 2010 и озаглавленной «Устройство и способ выбора групп лучей и подмножества лучей в системе связи», полностью включенной в настоящий документ путем ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение относится, в общем, к системам связи, а именно к устройству, способу и системе для выбора группы лучей и подмножества лучей в системе связи.

Предпосылки создания изобретения

Долгосрочной эволюцией (Long term evolution, LTE) Консорциума третьего поколения (Third Generation Partnership project, 3GPP), или 3GPP LTE, называют разработки и исследования, связанные с 8-й и более поздними редакциями стандарта 3GPP LTE, этот термин обычно используют для описания постоянных усилий в настоящей области техники, направленных на поиск технологий и возможностей, позволяющих усовершенствовать такие системы как универсальную систему мобильной связи (universal mobile telecommunication system, UMTS). Обозначение “LTE-A” используют, как правило, для обозначения дальнейших усовершенствований стандартов LTE. Задачи этого широкомасштабного проекта включают повышение эффективности связи, снижение затрат, улучшение качества обслуживания, использование возможностей новых диапазонов и достижение улучшенной интеграции с другими открытыми стандартами.

Развитая наземная сеть радиодоступа (evolved universal terrestrial access network, E-UTRAN) в 3GPP включает базовые станции, обеспечивающие завершение протоколов плоскости пользователя (включая подуровни протокола конвергенции пакетных данных / управления радиолинией / управления доступом к среде передачи / физического уровня (packet data convergence protocol/radio link control/medium access control/physical, PDCP/RLC/MAC/PHY) и плоскости управления (включая подуровень протокола управления радиоресурсами (radio resource control, RR), направленных к устройствам беспроводной связи, например сотовым телефонам. Устройство или терминал беспроводной связи обычно называют абонентским оборудованием (user equipment, UE). Базовая станция представляет собой объект сети связи, который часто называют узлом В (Node В, NB). В частности, в сети E-UTRAN «развитую» базовую станцию называют eNodeB или eNB. За более подробной информацией об общей архитектуре сети E-UTRAN можно обратиться к технической спецификации (Technical Specification, TS) 3GPP 36.300 v8.7.0 (2008-12), которая включена в настоящий документ путем ссылки. За более подробной информацией об администрировании радиоресурсов можно обратиться к техническим спецификациям 3GPP TS 25.331 v.9.1.0 (2009-12) и 3GPP TS 36.331 v.9.1.0 (2009-12), которые включены в настоящий документ путем ссылки.

Поскольку системы беспроводной связи, например системы сотовой, спутниковой и СВЧ-связи, получают все более широкое распространение и продолжают привлекать все большее количество пользователей, существует острая необходимость обеспечения подключения к сети большого количества разнообразных устройств связи, которые передают постоянно растущие объемы данных в фиксированных выделенных частотных диапазонах, обладая при этом ограниченной мощностью передачи. Увеличение объемов данных является следствием того, что устройства беспроводной связи наряду с осуществлением обычной голосовой связи стали передавать видеоинформацию и обеспечивать просмотр информации в сети Интернет. Чтобы удовлетворить эти растущие потребности, в настоящее время 3GPP работает над представляющим общий интерес вопросом эффективного применения сотовой передачи с пространственным мультиплексированием. Эффективное применение передачи с пространственным мультиплексированием позволяет обеспечить более высокую скорость передачи данных на каждый герц полосы пропускания при ограниченном уровне мощности передачи, за счет чего обеспечивается передача большего объема данных устройством беспроводной связи за меньший отрезок времени, или, эквивалентно, допускается практически одновременная работа большего количества устройств беспроводной связи.

Чтобы удовлетворить требования пиковой спектральной эффективности (до 30 бит/с/Гц) в стандарте 3GPP LTE Rel-10 будет стандартизована поддержка до 10 передающих (Tx) антенн в нисходящей линии связи (downlink, DL), что обеспечит возможность ведения передачи в нисходящей линии связи с пространственным мультиплексированием, имеющим до восьми пространственных уровней. В настоящее время достигнуто соглашение о включении восьмиантенной передачи с множественным входом и множественным выходом (muli-input/multi-output, MIMO) в нисходящей линии связи, а также улучшенного режима многопользовательского режима с множественным входом и множественным выходом (multi-user muli-input/multi-output, MU-MIMO) в качестве части элемента Rel-10 работы над усовершенствованием MIMO-передачи в нисходящей линии связи. Эти процедуры позволят обеспечить более высокую скорость передачи данных с ограниченным уровнем мощности передачи на каждый герц полосы пропускания.

Однако процедуры, обеспечивающие устройству беспроводной связи возможность передавать информацию о состоянии канала и другую соответствующую информацию обратно на базовую станцию с целью выполнения эффективной передачи с пространственным мультиплексированием в нисходящей линии связи, ставят определенный набор проблем. Одним из наиболее проблематичных вопросов является обеспечение возможности работать с увеличенной размерностью канала связи и степенями свободы, связанными с формированием лучей антенны нисходящей линии связи (которое также называют предварительным кодированием передачи), без излишней загрузки канала восходящей линии связи устройства беспроводной связи отчетами о состоянии канала. Еще одна проблема - обеспечение повышенной эффективности режима однопользовательской передачи с множественным входом и множественным выходом (single-user muli-input/multi-output, SU-MIMO) с большим азимутальным разбросом в канале беспроводной связи вблизи передающей антенной решетки. Известно, что покрытие для устройств беспроводной связи, расположенных в точке пересечения лучей в пространстве лучей антенны в существующих системах является слабым.

Ввиду все более широкого применения таких систем связи, как сотовые системы, и наличия упомянутых нерешенных проблем, существует необходимость создания улучшенного формата кодовой книги, который позволил бы обеспечить эффективную идентификацию и передачу устройством беспроводной связи информации о состоянии канала и характеристик антенного луча на базовую станцию и в то же время позволил бы устранить недостатки существующих систем связи.

Сущность изобретения

Эти, а также другие проблемы могут быть практически полностью решены или преодолены с получением соответствующих технических результатов при помощи вариантов осуществления настоящего изобретения, которые включают устройство, способ и систему для выбора группы лучей и подмножества лучей в системе связи. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство включает процессор и память, включающую компьютерный программный код. Упомянутые память и программный код сконфигурированы для обеспечения вместе с упомянутым процессором измерения упомянутым устройством информации о состоянии канала нисходящей линии связи от базовой станции и для идентификации выбранной группы лучей из множества групп лучей в соответствии с некоторым широкополосным свойством упомянутой информации о состоянии канала. Характеристика упомянутого множества групп лучей зависит от ранга передачи. Упомянутые память и компьютерный программный продукт сконфигурированы также для обеспечения вместе с упомянутым процессором идентификации упомянутым устройством выбранного подмножества лучей в выбранной группе лучей в соответствии по меньшей мере с одним поддиапазоном. Количество лучей в выбранном подмножестве лучей равно упомянутому рангу передачи.

Выше для обеспечения более глубокого понимания приведенного ниже подробного описания настоящего изобретения были достаточно широко описаны отличительные особенности и технические преимущества настоящего изобретения. Ниже в данном документе будут описаны дополнительные отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения, которые составляют предмет формулы изобретения. Специалистам в настоящей области техники следует понимать, что концепция настоящего изобретения и его конкретные варианты осуществления, описанные в данном документе, могут быть непосредственно использованы как основа для модифицирования или проектирования других структур или процессов с целью достижения целей, совпадающих с целями настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники следует также понимать, что все подобные эквивалентные структуры, попадающие в рамки настоящего изобретения, изложены в пунктах приложенной формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Для более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ далее приведено подробное описание, которое следует рассматривать вместе с приложенными чертежами, на которых:

Фиг.1 и 2 иллюстрируют блок-схемы системного уровня для вариантов осуществления систем связи, включающих базовую станцию и устройства беспроводной связи, которые обеспечивают окружение для применения концепции настоящего изобретения.

Фиг.3 и 4 иллюстрируют блок-схемы системного уровня для вариантов осуществления систем связи, включающих системы беспроводной связи, которые обеспечивают окружение для применения концепции настоящего изобретения;

Фиг.5 иллюстрирует блок-схему системного уровня для одного из вариантов осуществления элемента системы связи для применения концепции настоящего изобретения;

На фиг.6A, 6B, 7A и 7B показаны графические представления вариантов формирования групп лучей в соответствии с концепцией настоящего изобретения;

На фиг.8 показано графическое представление для одного из вариантов групп лучей в соответствии с концепцией настоящего изобретения; и

Фиг.9 иллюстрирует блок-схему алгоритма для одного из вариантов осуществления способа управления системой связи в соответствии с концепцией настоящего изобретения.

Подробное описание примеров осуществления изобретения

Ниже подробно описано создание вариантов осуществления настоящего изобретения, являющихся на сегодняшний день предпочтительными. Тем не менее нужно понимать, что в настоящем изобретении предложено много концепций, которые пригодны для практического применения и могут быть осуществлены в широком диапазоне конкретных контекстов. Описанные в данном документе конкретные варианты осуществления изобретения являются всего лишь иллюстрацией конкретных способов создания и применения настоящего изобретения и не ограничивают его рамки. В свете вышесказанного, настоящее изобретение будет описано на примере вариантов его осуществления в конкретном контексте устройства, способа и системы для идентификации и передачи информации о состоянии канала и характеристик антенного луча от устройства беспроводной связи, например абонентского оборудования, в базовую станцию в системе связи. Упомянутые устройство, способ и система допускают применение, без ограничений, в любых системах связи, включая существующие и будущие технологии 3GPP (т.е. UMTS, LTE и ее будущие варианты, например системы связи четвертого поколения (4G).

Обратимся к фиг.1, где проиллюстрирована блок-схема системного уровня для одного из вариантов осуществления системы связи, включающей базовую станцию 115 и устройства беспроводной связи (например, абонентское оборудование) 135, 140, 145, которые обеспечивают окружение для применения концепций настоящего изобретения. Базовая станция 115 подключена к телефонной коммутируемой сети общего пользования (не показана). Базовая станция 115 имеет в своей конфигурации множество антенн для передачи и приема сигналов в множестве секторов, включающем первый сектор 120, второй сектор 125 и третий сектор 130, каждый из которых, как правило, охватывает 120 градусов. Несмотря на то что на фиг.1 проиллюстрировано одно устройство беспроводной связи (например, устройство 140 беспроводной связи) в каждом секторе (например, в первом секторе 120), каждый сектор (например, первый сектор 120) может в общем случае содержать множество устройств беспроводной связи. В одном из альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения базовая станция 115 может быть сформирована с использованием только одного сектора (например, первого сектора 120), при этом несколько базовых станций могут быть спроектированы для передачи в соответствии с режимом кооперативного множественного входа и множественного выхода (cooperative multi-input/multi-output, C-MIMO) и т.д.

Упомянутые секторы (например, первый сектор 120) образованы при помощи фокусировки и фазирования излучаемых антеннами базовой станции сигналов, при этом для каждого сектора могут применяться отдельные антенны (например, для первого сектора 120). Наличие множества секторов 120, 125, 130 увеличивает количество абонентских станций (например, устройств 135, 140, 145 беспроводной связи), способных одновременно осуществлять взаимодействие с базовой станцией 115, за счет снижения взаимных помех в результате фокусировки и фазирования антенн базовой станции, без необходимости увеличения используемой полосы пропускания. Несмотря на то что устройства 135, 140, 145 связи являются частью первичной системы связи, эти же устройства 135, 140, 145 связи и другие устройства, например аппаратура, не показанная на чертеже, могут являться частью вторичной системы связи и участвовать, без ограничения перечисленным, в обмене данными типа «устройство-устройство», «машина-машина» или других взаимодействиях.

Обратимся теперь к фиг.2, где проиллюстрирована блок-схема системного уровня для одного из вариантов осуществления системы связи, включающей базовую станцию 120 и устройства беспроводной связи (например, абонентское оборудование) 260, 270, которые обеспечивают окружение для применения концепций настоящего изобретения. Данная система связи включает базовую станцию 20, подключенную при помощи канала или линии 220 связи (например, при помощи волоконно-оптического канала связи) к базовой телекоммуникационной сети, например к телефонной коммутируемой сети 230 общего пользования (public switched telephone network, PSTN). Базовая станция подключена при помощи каналов или линий 240, 250 беспроводной связи к устройствам 260, 270 беспроводной связи, соответственно, попадающим в зону 290 покрытия сотовой сети.

При работе проиллюстрированной на фиг.2 системы связи базовая станция 210 осуществляет связь с каждым из устройств 260, 270 беспроводной связи при помощи управляющих и информационных ресурсов связи, выделяемых базовой станцией 210, через каналы 240, 250 соответственно. Упомянутые управляющие и информационные ресурсы связи могут включать частотные ресурсы связи и ресурсы временных слотов связи в режиме дуплексной связи с частотным разделением (frequency division duplex, FDD) и/или дуплексной связи с временным разделением (time division duplex, TDD). Несмотря на то что устройства 260, 270 связи являются частью первичной системы связи, эти же устройства 260 связи и другие устройства, например аппаратура (не показана), могут являться частью вторичной системы связи и участвовать, без ограничения перечисленным, в обмене данными типа «устройство-устройство», «машина-машина» или других взаимодействиях.

Обратимся теперь к фиг.3, где проиллюстрирована блок-схема системного уровня для одного из вариантов осуществления системы связи, включающего систему беспроводной связи, которая обеспечивает окружение для применения концепций настоящего изобретения. Эта система беспроводной связи может быть сконфигурирована для обеспечения эволюционированной наземной сети доступа к UMTS (E-UTRAN) с целью предоставления услуг универсальной мобильной связи. Объект управления мобильностью/шлюз эволюции системной архитектуры (mobile management entity/system architecture evolution gateway, MME/SAE GW), один из которых обозначен как 310, обеспечивает функциональность управления для узла В сети E-UTRAN (обозначен как eNB, развитой узел В, также называемый «базовой станцией», один из них обозначен как 320) по линии S1 связи (одна из которых обозначена как «линия связи S1»). Базовые станции 320 взаимодействуют по линиям Х2 связи (одна из которых обозначена как («линия связи X2»). Упомянутые различные линии связи представляют собой, как правило, оптоволоконные линии связи, линии СВЧ-связи, проводные высокочастотные каналы связи, например коаксиальные линии связи или их комбинации.

Базовые станции 320 осуществляют связь с устройствами беспроводной связи, например абонентским оборудованием (UE, одно из которых обозначено как 330), которое чаще всего представляет собой мобильный приемопередатчик, носимый пользователем. Соответственно, линии связи (линии связи, обозначенные как “Uu”, одна из которых обозначена как «линия связи Uu), связывающие базовые станции 320 с абонентским оборудованием 330, представляют собой линии радиосвязи, в которых применяется сигнал беспроводной связи, например, сигнал мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (orthogonal frequency division multiplex, OFDM). Несмотря на то что абонентское оборудование 330 является частью первичной системы связи, это же абонентское оборудование 330 и другие устройства, например аппаратура (не показаны), могут являться частью вторичной системы связи и участвовать, без ограничения перечисленным, в обмене данными типа «устройство-устройство», «машина-машина» или других взаимодействиях.

Обратимся теперь к фиг.4, где проиллюстрирована блок-схема системного уровня для одного из вариантов осуществления системы связи, включающей систему беспроводной связи, которая обеспечивает окружение для применения концепций настоящего изобретения. Данная система беспроводной связи обеспечивает архитектуру E-UTRAN, включающую базовые станции (одна из которых обозначена как 410), которые обеспечивают завершение протоколов E-UTRAN плоскости пользователя (протокола конвергенции пакетных данных / управления радиолинией / управления доступом к среде передачи / физического уровня) и плоскости управления (управления радиоресурсами), направленных в сторону устройств беспроводной связи, например абонентского оборудования 420, и других устройств, например аппаратуры 425 (например, бытового электронного оборудования, телевизора, измерительного прибора и т.п.) Базовые станции 410 взаимосвязаны при помощи интерфейсов или линий X2 связи (обозначены как «X2»). Базовые станции также соединены при помощи интерфейсов или линий S1 связи (обозначены как «S1») с эволюционированным пакетным ядром (evolved packet core, ЕРС), включающим объект управления мобильностью/шлюз эволюции системной архитектуры (MME/SAE GW, один из которых обозначен как 430). Интерфейс S1 поддерживает многообъектные отношения между объектом 430 управления мобильностью/шлюзом эволюции системной архитектуры и базовыми станциями 410. Для применений с поддержкой хэндовера внутри наземной сети мобильной связи общего пользования, поддержка активного режима мобильности между eNB обеспечивается путем перемещения объекта 430 управления мобильностью/шлюза эволюции системной архитектуры по интерфейсу S1.

Базовые станции 410 могут выполнять такие функции, как управление радиоресурсами. Например, базовые станции 410 могут выполнять такие функции, как сжатие заголовков протокола Интернета (internet protocol, IP) и криптографическую защиту пользовательских потоков данных, шифрование пользовательских потоков данных, управление радиоканалом, управление радиодопуском, управление мобильностью соединений, динамическое выделение ресурсов связи абонентскому оборудованию как в восходящей, так и в нисходящей линии связи, выбор объекта управления мобильностью при подключении абонентского оборудования к сети, маршрутизация данных плоскости пользователя к объекту плоскости пользователя, планирование и передача пейджинговых сообщений (исходящих из объекта управления мобильностью или центра эксплуатации и технического обслуживания, а также измерение и передача отчетов для мобильности и планирования. Объект 430 управления мобильностью / шлюз эволюции системной архитектуры может выполнять такие функции, как распределение пейджинговых сообщений на базовые станции 410, управление безопасностью, завершение пакетов плоскости пользователя для целей пейджинга, коммутацию плоскости пользователя для поддержки мобильности абонентского оборудования, управление мобильностью в состоянии бездействия, а также управление каналами связи эволюции системной архитектуры. Абонентское оборудование 420 и аппаратура 425 принимают назначение группы информационных блоков от базовых станций 410.

Дополнительно, некоторые из базовых станций 410 подключены к домашней базовой станции 440 (устройство), которое подключено к таким устройствам, как абонентское оборудование 450 и/или другой аппаратуре (не показано) для формирования вторичной системы связи. Базовая станция 410 может выделять ресурсы вторичной системы связи непосредственно абонентскому оборудованию 420 и аппаратуре 425 или домашней базовой станции 440 для связи (например, локального взаимодействия) внутри этой вторичной системы связи. Для получения более подробной информации о домашних базовых станциях (обозначенных HeNB), см. техническую спецификацию 3GPP TS 32.871 v.9.1.0 (2010-03), которая включена в настоящий документ путем ссылки. Несмотря на то что абонентское оборудование 420 и аппаратура 425 являются частью первичной системы связи, это же абонентское оборудование 420 и аппаратура 425, а также домашняя базовая станция (осуществляющая связь с другим абонентским оборудованием и аппаратурой (не показана), могут являться частью вторичной системы связи и участвовать, без ограничения перечисленным, в обмене данными типа «устройство-устройство», «машина-машина» или других взаимодействиях.

Обратимся теперь к фиг.5, где проиллюстрирована блок схема системного уровня для одного из вариантов осуществления элемента 510 связи из состава системы связи для применения концепций настоящего изобретения. Упомянутый элемент или устройство 510 связи может представлять собой, без ограничения перечисленным, базовую станцию, устройство беспроводной связи (например, абонентскую стацию, терминал, мобильную станцию, абонентское оборудование, аппаратуру), элемент управления сетью, узел связи и т.п. Элемент 510 связи включает по меньшей мере процессор 520, оперативную или постоянную память 550, в которой хранятся программы и данные, антенну 560 и радиочастотный приемопередатчик 570, связанный с антенной 560 и процессором 520 для двунаправленной беспроводной связи. Элемент 510 связи может обеспечивать услуги связи типа «точка-точка» или «точка-много точек».

Элемент 510 связи, например базовая станция в сотовой сети, может быть соединен с элементом сети связи, например элементом 580 управления сетью коммутируемой телекоммуникационной сети общего пользования (PSTN). Элемент 580 управления сетью, в свою очередь, может быть сформирован с использованием процессора, памяти и других электронных элементов (не показаны). Элемент 580 управления сетью, как правило, предоставляет доступ к телекоммуникационной сети, например PSTN. Доступ может предоставляться с использованием оптоволоконной, коаксиальной линии связи, витой пары, СВЧ-связи или аналогичной линии связи, подключенной к соответствующему оконечному элементу линии связи. Элемент 510 связи, выполненный в форме устройства беспроводной связи, является, как правило, самодостаточным устройством, предназначенным для ношения конечным пользователем.

Процессор 520 в элементе 510 связи, который может быть реализован при помощи одного или множества процессорных устройств, выполняет функции, связанные с его работой, включая, без ограничения перечисленным, предварительное кодирование параметров усиления / фазовых параметров антенны (предварительный кодер 521), кодирование и декодирование (кодер/декодер 523) отдельных битов, составляющих сообщение связи, форматирование информации и общее управление (контроллер 525) элементом связи, включая процедуры, связанные с администрированием ресурсов связи (администратор 528 ресурсов). Примеры функций, связанных с администрированием ресурсов связи, включают, без ограничения перечисленным, установку аппаратного обеспечения, управление трафиком, анализ данных о рабочих характеристиках, отслеживание конечных пользователей и оборудования, управление конфигурацией, администрирование конечных пользователей, администрирование устройств беспроводной связи, управление тарифами, подписками, безопасностью, тарификацией и т.п. Например, в соответствии с памятью 550, администратор 528 ресурсов сконфигурирован для выделения первичных и вторичных ресурсов связи (например, временных и частотных ресурсов связи) для передачи голосовых сообщений и данных в элемент 510 связи и от него, а также для форматирования сообщений, включающих его ресурсы связи, в форматах первичной и вторичной системы связи.

Исполнение всех или части конкретных функций, или процедур, связанных с администрированием ресурсов связи, может выполняться в оборудовании, которое является отдельным и/или связанным с элементом 510 связи, при этом результаты этих функций или процедур передают для исполнения в элемент 510 связи. Процессор 520 элемента 510 связи может быть любого типа, совместимого с локальной средой приложений, и может включать в качестве неограничивающих примеров одно или более из следующего: компьютеры общего назначения, компьютеры специального назначения, микропроцессоры, цифровые сигнальные процессоры (digital signal processors, DSP), электрически программируемые вентильные матрицы (field-programmable gate arrays, FPGA), заказные интегральные схемы (application-specific integrated circuits, ASIC), и процессоры на основе многоядерной процессорной архитектуры.

Приемопередатчик 570 элемента 510 связи модулирует информацию на несущей волне с целью передачи элементом 510 связи посредством антенны (или антенн) 560 в другой элемент связи. Приемопередатчик 570 демодулирует информацию, принимаемую посредством антенны (или антенн) 560, для дальнейшей обработки другими элементами связи. Приемопередатчик 570 способен поддерживать дуплексную работу элемента 510 связи.

Память 550 элемента 510 связи, упомянутая выше, может представлять собой одно или более запоминающих устройств любого типа, совместимого с локальной средой приложений, и может быть реализована с использованием любой подходящей энергозависимой или энергонезависимой технологии хранения данных, например, как полупроводниковое запоминающее устройство, магнитное запоминающее устройство или система, оптическое запоминающее устройство или система, несъемная или съемная память. Программы, хранимые в памяти 550, могут включать программные инструкции или компьютерный программный код, который при исполнении соответствующим процессором обеспечивает выполнение элементом 510 связи задач в соответствии с описанием в настоящем документе. Очевидно, что память 550 может формировать буфер для данных, передаваемых в элемент 510 связи и из него. Примеры осуществления системы, подсистем и модулей в соответствии с настоящим описанием могут быть реализованы, по меньшей мере частично, при помощи компьютерного программного обеспечения, исполняемого процессорами, например процессорами устройства беспроводной связи и базовой станцией, или аппаратным обеспечением, или же их комбинацией. Как будет показано, подсистемы и модули могут быть реализованы в элементе 510 связи в соответствии с иллюстрацией и описанием в настоящем документе.

В последнее время одной из главных тем обсуждений в 3GPP стало проектирование кодовых книг для базовых станций с восемью передающими антеннами и связанного с ними предварительного кодирования передачи, которое отсутствует в новом стандарте LTE Rel-10. На встрече RAN1 №59 было достигнуто соглашение о расширении неявной структуры обратной связи стандарта Rel-8 в стандарте LTE Rel-10. Оно основано на модульном (или гранулярном) проектировании, сочетающем два компонента обратной связи из различных кодовых книг, представляющих различные характеристики информации о состоянии канала. Один из компонентов обратной связи предназначен для передачи широкополосных свойств канала связи (также называемых широкополосными свойствами) и/или долговременных свойств канала связи (также называемых долговременными свойствами), тогда как второй нацелен на частотно-избирательные свойства канала связи (также называемые частотно-избирательными свойствами) и/или кратковременные свойства канала связи (также называемые кратковременными свойствами). Одним из примеров долговременного свойства является структура направленности оптимальных лучей передачи. Например, местоположение абонентского оборудования не может изменяться быстро, и следовательно, его азимутальное направление будет практически стационарным. В соответствии с этим структура направленности передающих лучей может быть представлена с помощью долговременного свойства, которое является широкополосным по природе, особенно при наличии сильной пространственной корреляции вблизи передающей антенной решетки, которая очень вероятно будет наблюдаться при условии близко расположенных антенных элементов (например, разнесенных на расстояние половины длины волны). Примерами кратковременных свойств являются быстрые флуктуации амплитуды и фазы в радиоканале связи. Подобные быстрые флуктуации могут быть представлены с использованием кратковременного свойства, которое, как правило, имеет частотно-избирательную природу (т.е. изменяется от одного поддиапазона частот к другому).

Такая структура обратной связи в канале связи называется в настоящем документе также структурой двойной кодовой книги. Несмотря на то что упомянутые отсутствующие в стандарте LTE Rel-10 спецификации связаны с передачей, имеющей от одного до восьми уровней в базовой станции с восьмиантенной передающей конфигурацией, принципы структуры двойной кодовой книги могут быть обобщены до произвольного количества передающих антенн. Как упоминалось в настоящем документе, новый тип кодовой книги и структура обратной связи для передачи информации о состоянии канала (channel state information, CSI) на основе двойной кодовой книги с целью поддержки работы режимов SU-/MU-MIMO в нисходящей линии связи описаны для применения, без ограничения перечисленным, в стандарте LTE Rel-10 и более поздних стандартах.

Работа в режиме MIMO нисходящей линии связи 3GPP LTE является одной из нескольких рабочих задач, рассматриваемых в стандарте LTE Rel-10. Рассматриваются также новые улучшения для режима MIMO нисходящей линии связи стандартов LTE Rel-8/-9. Одним из улучшений является оптимизация работы режима MU-MIMO, в которую введен пакет проектной документации для нового опорного символа (reference symbol, RS), где применяются предварительно кодируемые зависящие от конкретного абонентского оборудования опорные символы (которые в 3GPP-сообществе называют UE-RS или выделенными опорными символами, DM-RS), и опорные символы периодического информирования о состоянии канала (CSI-RS). Вторым улучшением является расширение работы, связанной с передачей в нисходящей линии связи, до восьмиуровневого режима SU-MIMO нисходящей линии связи.

Эти улучшения служат основой для улучшенного режима обратной связи абонентского оборудования, следующего принципам неявной обратной связи из стандарта LTE Rel-8. Обратная связь с точной информацией о состоянии канала играет важную роль при обеспечении надежной, лишенной (или практически лишенной) помех связи, особенно в режиме MU-MIMO. Кроме того, при рассмотрении расширения до восьмиуровневого передающего режима SU-/MU-MIMO важны аспекты сигнализации и размеры кодовых книг из-за увеличенной размерности канала связи и большего количества степеней свободы в нем.

Структура обратной связи абонентского оборудования в стандарте LTE Rel-10 основана на принципах неявной обратной связи (индикатор качества канала / индикатор матрицы предварительного кодирования / индикатор ранга), аналогичных стандарту LTE Rel-8, но с тем отличием, что вместо формата с одной кодовой книгой используют формат двойной кодовой книги. Однако обратная связь с использованием одной кодовой книги по-прежнему может рассматриваться как специальный случай путем задания записей одной из кодовых книг равными единичной матрице. Решения по разработке стандарта Rel-10 ведут свою историю от рабочей группы 3GPP RAN1 №59, где в виде слайдовой презентации был показан документ 3GPP R10101683, озаглавленный «Путь к концепции обратной связи для стандарта Rel-10» (“Way Forward for Rel-10 Feedback Framework”), который включен в настоящий документе путем ссылки. В нем описано, что предварительный кодер для поддиапазона состоит из двух матриц, принадлежащих различным кодовым книгам. Одна из кодовых книг отражает широкополосные свойства канала связи и/или долговременные свойства, ее матрица обозначена в настоящем документе как W₁. Вторая кодовая книга отражает частотно-избирательные и/или кратковременные свойства, ее матрица в настоящем документе обозначена как W2. Результирующий предварительный кодер для каждого поддиапазона может быть сформирован, например, как произведение двух упомянутых матриц.

В ходе недавней встречи 3GPP RA1 были представлены несколько проектов структуры кодовой книги и способов использования упомянутых долговременных и кратковременных свойств. Среди этих предложений были включены несколько ключевых аспектов проектирования: концепция обратной связи должна работать с кросс-поляризованными (cross-polarized, ХР) и регулярными линейными антенными решетками (uniform linear array, ULA) базовых станций, и следовательно, кодовые книги должны проектироваться и оптимизироваться соответствующим образом. Долговременные и кратковременные свойства могут измеряться с одинаковой или различными временными периодичностями, при этом о них могут соответствующим образом передаваться отчеты (в один и тот же или различные моменты времени). При рассмотрении относительного фиксированного плана на общие расходы на обратную связь (т.е. фиксированного общего количества битов за заданный интервал времени) при назначении битов обратной связи можно попытаться найти баланс между кодовыми книгами, характеризующими упомянутые долговременные и кратковременные свойства. Окончательный предварительный кодер представляет собой результат определенной операции (например, произведение матриц) между упомянутыми долговременным и кратковременным предварительными кодерами.

Порядок матрицы W1 широкополосного/долговременного предварительного кодера и конфигурация матрицы W2 кратковременного предварительного кодера в упомянутом произведении позволяет еще больше дифференцировать концепции. Если долговременные/ широкополосные свойства учитывают после канала связи (т.е. умножение на матрицу H канала осуществляется справа, как H*W₁), это можно рассматривать как поворот лучей основной антенны в сторону сигнального пространства абонентского оборудования, причем дальнейшее уточнение может улучшить либо синфазность (ранг передачи 1), либо ортогональность (ранг передачи > 1) среди лучей/предварительных кодеров на уровне поддиапазона. Это можно рассматривать как операцию произведения матриц W₁*W₂. С другой стороны, можно сформировать большее пространство лучей для матрицы W₁, которое затем уточняется при помощи матрицы W₂, являющейся множителем слева. Окончательная матрица предварительного кодера W будет результатом произведения матриц W₂*W₁. Вполне возможно, что эти два способа формирования произведения двух кодовых книг практически одинаковы. Основное различие заключается в способе определения лучей и уточнений матриц W₁ и W₂. Общим является формирование матрицы W1 при помощи (передискретизированных) векторов или матриц дискретного преобразования Фурье (discrete Fourier transform, DFT).

С точки зрения сложности важен также способ выбора матриц W₁ и W₂ в абонентском оборудовании для канала связи, он может влиять на рабочие характеристики всей схемы. Например, одно из предложений по организации обратной связи может работать лучше при использовании поиска полным перебором по всем возможным комбин