Способ и устройство для определения индикатора качества канала в сетях связи, работающих в режиме mu-mimo

Способ и устройство для определения индикатора качества канала в сетях связи, работающих в режиме mu-mimo

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] По настоящей заявке испрашивается конвенционный приоритет по дате подачи предварительной патентной заявки US 61/171,292, поданной 21 апреля 2009 г., полное содержание которой вводится ссылкой в настоящую заявку.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0002] Изобретение относится к обмену информацией о качестве каналов в системе беспроводной связи. Более конкретно, изобретение относится к определению индикатора качества канала в сетях связи, поддерживающих работу в многопользовательском (MU) режиме со многими входами и многими выходами (Multiple-User Multiple-Input and Multiple-Output - MU-MIMO), таких как сети, работающие по стандартам IEEE 802.16.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] IEEE 802.16 - это группа стандартов широкополосной беспроводной связи, разработанных Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE), полное содержание которых вводится ссылкой в настоящую заявку. В стандарте IEEE 802.1 бе для передачи данных используется система многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA). В ней поддерживается адаптивная модуляция и кодирование, так что когда качество каналов достаточно хорошее, то могут использоваться более эффективные, но менее устойчивые схемы кодирования, например, 64 QAM (квадратурная амплитудная модуляция), для обеспечения максимально возможного числа каналов или данных, которые могут быть переданы в единицу времени. Однако, если качество каналов сравнительно низкое, то может использоваться менее эффективные, но более устойчивые схемы модуляции и кодирования, например, BPSK (двоичная фазовая манипуляция), чтобы повысить качество канала (но за счет снижения скоростей передачи данных). Может поддерживаться любое количество разных схем модуляции, в зависимости от качества канала. Например, при самом высоком качестве канала может быть задана схема модуляции 64 QAM, а при самых плохих условиях может быть задана схема модуляции BPSK. Если качество канала находится между двумя крайними состояниями (очень плохо и очень хорошо), то могут быть выбраны другие промежуточные схемы модуляции, обеспечивающие нужный компромисс между эффективностью и устойчивостью, например, 16 QAM, QPSK и т.п.

[0004] IEEE 802.16 также поддерживает гибридную схему автоматического запроса повторения передачи (HARQ) для улучшенного обнаружения ошибок и их коррекции.

[0005] Другой особенностью IEEE 802.16 является режим MIMO. MIMO - это такой режим работы, в котором приемопередатчики в системе имеют несколько передающих и/или принимающих антенн, обеспечивающих формирование диаграммы направленности приема/передачи, которая может быть нацелена передатчиком в направлении предполагаемого приемника для повышения силы передаваемого сигнала без увеличения мощности передатчика. При этом также снижается уровень помех между каналами, и улучшаются характеристики передачи в отсутствии прямой видимости.

[0006] Однопользовательский (SU) режим MIMO (SU-MIMO) относится к такому использованию MIMO, в котором только один передатчик и один приемник осуществляют связь в любой момент времени на любом блоке ресурса связи. Многопользовательский режим MIMO (MU-MIMO) - это такая технология, при которой передатчик, например, базовая станция, использует режим MIMO для одновременной передачи двух разных сигналов на два разных приемника в одном и том же блоке ресурса связи. Более конкретно, поскольку передатчик может формировать диаграмму направленности передачи, он может обеспечивать направление сигналов/данных, предназначенных для одного предполагаемого приемника (например, мобильной станции), в сторону этого приемника и направление сигналов/данных, предназначенных для другого предполагаемого приемника (например, мобильной станции), в сторону этого другого приемника. Если направления этих двух лучей существенно различаются и два приемника находятся достаточно далеко от передатчика, так что в каждом приемнике уровень предназначенных для него сигналов существенно превышает уровень сигналов, предназначенных для другого приемника, работающего в том же блоке ресурса связи, то работа с этими двумя приемниками может осуществляться по одному каналу.

[0007] Хорошо известно, что в системе OFDM каждый канал нисходящей линии связи между базовой станцией и мобильной станцией фактические содержит некоторую подгруппу поднесущих частот и некоторую подгруппу временных слотов (например, внутри кадра (фрейма)) из всего частотного и временного спектра, доступного для сети. Как уже указывалось, в режиме MU-MIMO базовая станция осуществляет передачу двум (или большему числу) мобильных станций в пределах одних и тех же подгрупп временных слотов и частот. Иначе говоря, в режиме MU-MIMO базовая станция поддерживает два отдельных канала связи на одной и той же подгруппе частот и временных слотов. Чтобы избежать путаницы в настоящем описании, термин "блок ресурса связи" используется в нем для указания определенной подгруппы временных слотов и частот, и термин "канал связи" используется для указания отдельного нисходящего канала связи с отдельной мобильной станцией.

[0008] Сети, поддерживающие режим MU-MIMO, часто будут работать в режиме SU-MIMO, пока интенсивность вызовов не превысит определенное пороговое значение, и после этого некоторые или все вызовы переключаются в режим MU-MIMO для обеспечения обработки большего количества одновременных вызовов, хотя и ценой снижения качества. В некоторых сетях при переключении из режима SU-MIMO в режим MU-MIMO размеры блоков ресурса связи могут оставаться прежними (то есть, содержат одно и то же число поднесущих частот и временных слотов в единицу времени), и только происходит их одновременное использование двумя (или большим числом) мобильных станций. Однако в некоторых сетях блоки ресурса связи для режима MU-MIMO могут иметь размер (обычно больший, занимая больше поднесущих частот и/или временных слотов в единицу времени), который отличается от размера блоков ресурса связи, используемого в режиме SU-MIMO, чтобы уменьшить степень ухудшения качества связи для каждой мобильной станции, использующей один и тот же блок ресурса связи, однако за счет меньшего увеличения общего количества обеспечиваемых вызовов.

[0009] В сетях беспроводной связи, использующих адаптивную модуляцию и адаптивное кодирование (АМС), таких как сети IEEE 802.16, обычно выбор используемых схем модуляции и кодирования осуществляется базовыми станциями. Как уже указывалось, такой выбор осуществляется на основе некоторого измерения качества канала и, в особенности, канала нисходящей линии связи. Поскольку базовая станция не может напрямую измерить качество своих каналов нисходящей линии связи, то мобильные станции приспособлены для определения качества канала нисходящей линии связи, например, путем отслеживания контрольных битов в канале нисходящей линии связи, частот коррекции ошибок по битам в принимаемых данных и т.п., с последующей передачей данных качества канала на базовую станцию с использованием канала управления. Например, в IEEE 802.16 мобильные станции передают на базовую станцию параметр CQI (индикатор качества канала). В IEEE 802.16 существует несколько методик формирования и передачи параметра CQI, в том числе на основе кодовой книги и на основе зондирования. При использовании CQI на основе кодовой книги имеется ограниченное количество возможных величин CQI, где каждая величина CQI которые соответствует состоянию канала. Как в мобильной станции, так и в базовой станции имеется кодовая книга, в которой приведено смысловое значение каждой из этих возможных величин CQI. Мобильная станция передает величину CQI на базовую станцию, запрашивая очень малую ширину полосы частот канала, и базовая станция добавляет эту величину CQI в кодовую книгу с определением того, что она означает. Например, кодовая книга может определять, среди прочего, что величина CQI, равная 4, означает, что базовая станция должна использовать схему модуляции 16 QAM с кодовой скоростью 1/2.

[0010] Тем не менее, при работе в режиме MU-MIMO может оказаться необходимой передача достаточно большого объема данных CQI для каждой мобильной станции, поскольку мобильная станция станции не имеет никакой информации о других мобильных станциях, с которыми они, возможно, совместно используют один блок ресурса связи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Для минимизации объема служебной информации, связанной с передачей данных CQI от мобильных станций на базовые станции в сетях беспроводной связи, поддерживающих режим MU-MIMO, CQI при работе в режиме MU-MIMO оценивается на основе соответствующих режиму SU-MIMO данных CQI, данных показателя качества приема (geometry) мобильной станции и данных PMI (индекс матрицы предварительного кодирования) мобильной станции. Более конкретно, базовая станция хранит и обновляет базу знаний, которая устанавливает взаимосвязь данных показателя качества приема и ставшей известной информации о влиянии устройства предварительного кодирования, создающего помехи (мешающего прекодера), с ухудшением величин CQI в результате переключения с режима работы SU-MIMO на режим работы MU-MIMO. Затем, когда базовая станция переключается с режима работы SU-MIMO на режим работы MU-MIMO, она использует базу данных для прогнозирования ухудшения параметра CQI, и полученная величина ухудшения вычитается из известных величин CQI, полученных от каждой мобильной станции перед переключением из режима SU-MIMO, для получения прогнозированной величины CQI в режиме MU-MIMO для этой мобильной станции.

[0012] В результате существенно снижается объем обмена служебной информацией, связанной с передачей CQI и PMI, поскольку в режиме MU-MIMO мобильная станция не имеет информации о других мобильных станциях, с которыми она совместно использует блок ресурса связи при работе в режиме MU-MIMO. И поэтому каждая мобильная станция должна передавать большие количества данных CQI, например, наилучший CQI и наихудший CQI относительно различных мобильных станций, являющихся источниками помех, чтобы базовая станция могла определить качество канала для канала MU-MIMO.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0013] Фигура 1 - блок-схема варианта сети сотовой связи, в которой осуществляется настоящее изобретение.

[0014] Фигура 2 - подробная логическая блок-схема архитектуры передатчика OFDM.

[0015] Фигура 3 - подробная логическая блок-схема архитектуры приемника OFDM.

[0016] Фигура 4 - график зависимости между расположением мобильной станции и ухудшением параметра CQI в результате переключения из режима SU-MIMO в режим MU-MIMO.

[0017] Фигура 5 - блок-схема, иллюстрирующая работу базовой станции в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0018] На фигуре 1 схематично показаны основные компоненты сети сотовой связи, в которой осуществляется настоящее изобретение. Контроллер 10 базовых станций (BSC) управляет беспроводной связью внутри сот 12, которые обслуживаются соответствующими базовыми станциями (BS) 14. В некоторых конфигурациях каждая сота дополнительно разделена на секторы 13 или зоны (не показаны). В общем случае каждая базовая станция 14 обеспечивает связь, используя систему OFDM, с мобильными и/или беспроводным терминалами (далее по тексту "мобильные станции") 16, которые находятся в пределах соты 12, связанной с соответствующей базовой станцией 14. Перемещения мобильной станции 16 относительно базовых станций 14 приводит к значительным флуктуациям состояния канала. Как показано на фигуре 1, базовые станции 14 и мобильные станции 16 имеют по несколько антенн, обеспечивающих пространственное разнесение для осуществления связи. В некоторых конфигурациях могут использоваться ретрансляционные станции 15, помогающие обеспечивать связь между базовыми станциями 14 и мобильными станциями 16. Обслуживание мобильной станции 16 может быть передано от любой соты 12, сектора 13, зоны (не показана), базовой станции 14 или ретрансляционной станции 15 другой соте 12, сектору 13, зоне (не показана), базовой станции 14 или ретрансляционной станции 15. В некоторых конфигурациях базовые станции 14 обмениваются информацией между собой и с другой сетью (такой как базовая сеть или сеть Интернет, не показаны) по магистральной сети 11. В некоторых конфигурациях контроллер 10 базовых станций не используется.

[0019] При использовании модуляции OFDM полоса частот передачи для каждого блока ресурса связи разделена на множество ортогональных несущих волн. Каждая несущая волна модулируется согласно цифровым данным, которые должны быть переданы. Поскольку при модуляции OFDM осуществляется деление полосы частот передачи на множество несущих, то ширина полосы частот, приходящаяся на каждую несущую, уменьшается и время модуляции, приходящееся на каждую несущую, увеличивается по сравнению с технологиями на основе одной несущей. Поскольку множество несущих передаются одновременно, скорость передачи для цифровых данных или символов для любой заданной несущей ниже, чем в случае технологий на основе одной несущей.

[0020] При модуляции OFDM используется обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ) информации, которая должна быть передана. При демодуляции осуществляется быстрое преобразование Фурье (БПФ) принятого сигнала, обеспечивающее восстановление переданной информации. На практике ОБПФ и БПФ обеспечиваются посредством цифровой обработки сигналов, выполняемой по подходящим алгоритмам, соответственно. Следовательно, характерной особенностью модуляции OFDM являются формирование ортогональных несущих волн для множества полос в блоке ресурса связи. Модулированные сигналы представляют собой цифровые сигналы, имеющие сравнительно низкую скорость передачи и способные оставаться в пределах своих соответствующих частотных полос. Отдельные несущие волны не модулируются непосредственно цифровыми сигналами. Скорее, все несущие волны модулируются единовременно с использованием алгоритма ОБПФ.

[0021] В процессе работы алгоритм ОБПФ предпочтительно используется, по меньшей мере, для нисходящей передачи от базовой станции на мобильные станции. Каждая базовая станция 14 имеет n передающих антенн, и каждая мобильная станция имеет m приемных антенн. Необходимо отметить, что соответствующие антенны могут использоваться как для приема, так и для передачи с использованием подходящих антенных переключателей.

[0022] Ниже со ссылками на фигуру 2 описывается логическая архитектура процесса передачи OFDM. Сначала контроллер 10 базовых станций передает данные на базовую станцию 14, которая предназначена для передачи данных на различные мобильные станции 16, либо непосредственно, либо через ретрансляционную станцию 15. Базовая станция 14 может использовать параметры CQI, связанные с мобильными станциями, для планирования данных для передачи, а также для выбора подходящих схем кодирования и модуляции для передачи запланированных данных. Параметры CQI могут быть получены непосредственно от мобильных станций 16 или могут быть определены на базовой станции по информации, предоставляемой мобильными станциями 16. В любом случае, CQI для каждой мобильной станции 16 определяется степенью, с которой амплитуда канала (или характеристика) варьируется в полосе частот OFDM.

[0023] Запланированные данные 44, представляющие собой поток битов, скремблируются таким образом, что снижается величина отношения пиковой и средней мощностей, связанного с данными, с использованием алгоритма 46 скремблирования. Для скремблированных данных определяется результат контроля циклическим избыточным кодом (CRC) и добавляется к скремблированным данным с использованием логической схемы 48 добавления кода CRC.

[0024] Канальное кодирование выполняется с использованием логической схемы 50 канального кодирования для эффективного введения избыточности в данные, чтобы обеспечить обнаружение и исправление ошибок на мобильной станции 16. Аналогично, канальное кодирование для конкретной мобильной станции определяется параметром CQI. В некоторых вариантах в качестве алгоритма канального кодирования используется турбокодирование. После этого закодированные данные обрабатываются с использованием логической схемы 52 согласования скорости передачи данных для компенсации увеличения объема данных, связанного с кодированием.

[0025] Для перемежения битов в закодированных данных используется логическая схема 54 перемежения для минимизации потерь идущих подряд битов данных. Полученные в результате биты данных систематически соотносятся логической схемой 56 соотнесения с соответствующими символами в зависимости от выбранной основополосной модуляции. Предпочтительно используется модуляция QAM или QPSK. Однако, если качество канала слишком низкое, то также может использоваться модуляция BSK или другие виды модуляции, обеспечивающие высокую устойчивость к искажениям данных в канале. Степень модуляции предпочтительно выбирается в зависимости от CQI, определенного для конкретной мобильной станции. Символы могут систематически переупорядочиваться для дальнейшего повышения устойчивости передаваемого сигнала к периодическим потерям данных, вызываемым частотно-селективными замираниями, с использованием логической схемы 58 перемежения символов.

[0026] На этой стадии группы битов соотносятся с символами, представляющими точки на диаграмме амплитуд и фаз сигналов (созвездии). Когда необходимо пространственное разнесение, блоки символов обрабатываются дополнительно с использованием логической схемы 60 кодирования, основывающейся на пространственно-временном блочном коде (STC), которая модифицирует символы таким образом, чтобы передаваемые сигналы стали более устойчивыми к помехам и упростило их декодирование в мобильной станции 16. Логическая схема 60 STC кодирования будет обрабатывать входящие сигналы и выдавать n выходных сигналов, соответствующих количеству передающих антенн базовой станции 14. Система 20 управления и/или основополосный процессор 22 будут подавать сигнал управления соотнесением для управления STC кодированием. На этой стадии символы для n выходных сигналов представляют данные, которые должны быть переданы и которые могут быть восстановлены в мобильной станцией 16.

[0027] Если базовая станция имеет две антенны 28, то есть, n=2, то логическая схема STC кодирования выдает два потока символов. Соответственно, каждый из потоков символов, формируемых логической схемой 60 STC кодирования, посылается в соответствующий процессор 62 ОБПФ, которые показаны отдельно для лучшего понимания. Специалистам в данной области техники будет понятно, что для обеспечения такой цифровой обработки сигналов можно использовать один или несколько процессоров, по отдельности или в сочетании с другими процессорами, рассмотренными в настоящем описании. Процессоры 62 ОБПФ предпочтительно будут обрабатывать соответствующие символы для осуществления в отношении них обратного преобразования Фурье. На выходе процессоров 62 ОБПФ обеспечиваются символы во временной области. Символы временной области группируются во фреймы, которые связываются с префиксом с помощью логической схемы 64 введения префиксов. В отношении каждого из полученных в результате сигналов выполняется повышающее преобразование в цифровой области до промежуточной частоты и затем преобразование в аналоговый сигнал с использованием соответствующей схемы 66 цифрового повышающего преобразования (DUC) и цифро-аналогового (DA) преобразования. Затем результирующие (аналоговые) сигналы одновременно модулируются на требуемой радиочастоте, усиливаются и передаются через радиочастотные (RF) схемы 68 и антенны 28. Следует отметить, что пилот-сигналы (контрольные сигналы), известные намеченной мобильной станции 16, распределяются между поднесущими. Мобильная станция 16, которая далее будет описана более подробно, будет использовать эти пилот-сигналы для оценки канала.

[0028] На фигуре 3 иллюстрируется процесс приема переданного сигнала в мобильной станции 16, либо непосредственно от базовой станции 14, либо через ретранслятор 15. По приему переданных сигналов на каждой из антенн 40 мобильной станции 16 эти сигналы демодулируются и усиливаются соответствующими RF схемами 70. В интересах точности и ясности изложения на фигуре 3 показан только один из двух приемных трактов. Схемы 72 аналогово-цифрового (AD) преобразования и понижающего преобразования осуществляют оцифровку и понижающее преобразование аналогового сигнала для цифровой обработки. Результирующие цифровые сигналы могут использоваться схемами 74 автоматической регулировки усиления (AGC) для управления усилением, обеспечиваемым усилителями RP схем 70, на основе уровня принятого сигнала.

[0029] Сначала оцифрованный сигнал подается на вход логической схемы 76 синхронизации, которая содержит схему 78 грубой синхронизации, которая буферизует нескольких символов OFDM и вычисляет автокорреляцию между двумя последовательными символами OFDM. Полученный указатель времени, соответствующий максимуму вычисленной корреляции, задает окно поиска точной синхронизации, которое используется схемой 80 точной синхронизации для определения точного начального положения фрейма на основе заголовков. Выходной сигнал схемы 80 точной синхронизации обеспечивает захват фрейма логической схемой 84 фиксации фреймов. Надлежащая фиксация фреймов важна, чтобы последующая обработка БПФ обеспечивала точное преобразование из временной области в частотную область. Алгоритм точной синхронизации основан на корреляции между принятыми пилот-сигналами, содержащимися в заголовках, и локальной копией известной информации, касающейся пилот-сигналов. После осуществления захвата с фиксацией фреймов префикс символа OFDM удаляется логической схемой 86 удаления префиксов, и полученные выборки направляются в логическую схему 88 коррекции смещения частоты, которая осуществляет компенсацию системного сдвига частоты, обусловленного несогласованными местными гетеродинами передатчика и приемника. В предпочтительных вариантах логическая схема 76 синхронизации содержит схему 82 оценки сдвигов частоты и времени, которая основывается на заголовках для содействия оценке такого влияния на передаваемый сигнал и подачи этих оценок в схему 88 коррекции для надлежащей обработки символов OFDM.

[0030] На этой стадии символы OFDM во временной области готовы для преобразования в частотную область с использованием логической схемы 90 БПФ. В результате получают символы частотной области, которые подаются на вход логической схемы 92 обработки. Схема 92 обработки извлекает распределенный пилот-сигнал с помощью логической схемы 94 извлечения распределенного пилот-сигнала, определяет оценку канала на основе извлеченного пилот-сигнала с помощью логической схемы 96 оценки канала и обеспечивает канальные характеристики для всех поднесущих с использованием логической схемы 98 восстановления канала. Чтобы определить канальную характеристику для каждой поднесущей, пилот-сигналы представляют собой, по существу, множественные контрольные символы, которые распределены среди символов данных по поднесущим OFDM согласно известному шаблону как во времени, так и по частоте.

[0031] Логические схемы 92 обработки сравнивают принятые контрольные символы с контрольными символами, которые ожидаются в определенных поднесущих в определенных временных слотах, чтобы определить канальную характеристику для поднесущих, на которых передаются эти контрольные символы. Результаты интерполируются, чтобы оценить канальную характеристику для большинства, если не для всех, из остающихся поднесущих, на которых контрольные символы не предоставлялись. Фактические и интерполированные канальные характеристики используются для оценки общей канальной характеристики, которая включает в себя канальные характеристики для большей части, если не для всех, поднесущих в OFDM-канале.

[0032] Символы частотной области и оценка восстановления канала, которые получаются из канальных характеристик с каждого тракта приема, подаются на STC декодер 100. STC декодер 100 обеспечивает STC декодирование в отношении обоих трактов приема сигнала для восстановления символов. Информацией восстановления канала STC для декодера 100 обеспечивается информация компенсации, достаточная для устранения влияния со стороны канала передачи, при обработке соответствующих в частотной области.

[0033] Восстановленные символы располагаются обратно в порядке с использованием логической схемы 102 обратного перемежения символов, которая соответствует логической схеме 58 перемежения символов из состава передатчика. В отношении символов, выдаваемых схемой обратного перемежения, затем выполняется демодуляция или обратное соотнесение с соответствующим битовым потоком с использованием логической схемы 104 обратного соотнесения. Затем выполняется обратное перемежение битов с использованием схемы 106 обратного перемежения, которая соответствует схеме 54 перемежения битов из состава архитектуры передатчика. Биты, в отношении которых выполнено обратное перемежение, затем обрабатываются логической схемой 108 обратного согласования скорости передачи данных и подаются на вход логической схемы 110 канального декодирования для восстановления изначально скремблированных данных и контрольной суммы CRC. Соответственно, логическая схема 112 CRC удаляет контрольную сумму CRC, обычным образом проверяет скремблированные данные и подает их на логическую схему 114 дескремблирования, которая осуществляет дескремблирование с использованием известного кода дескремблирования базовой станции для восстановления изначально переданных данных 116.

[0034] Параллельно с восстановлением данных 116 определяют и передают на базовую станцию 14 CQI или, по меньшей мере, информацию, достаточную для обеспечения базовой станции 14 возможности сформировать CQI. Как уже отмечалось, CQI может зависеть от отношения уровня несущей к уроню помех (CR), а также от степени, с которой канальная характеристика варьируется по различным поднесущим в полосе частот OFDM. Для данного варианта осуществления, усиление канала для каждой поднесущей в полосе частот OFDM будет использоваться для передачи информации, со взаимным сравнением, чтобы определить степень, с которой усиление канала варьируется по полосе частот OFDM. Хотя существуют различные методики измерения степени варьирования, одна методика заключается в вычислении среднеквадратического отклонения усиления канала для каждой поднесущей в полосе частот OFDM, используемого для передачи данных.

[0035] На фигурах 1-3 представлен один конкретный пример системы связи, которая может использоваться для реализации в ней вариантов настоящего изобретения. Следует понимать, что варианты настоящего изобретения могут быть реализованы в системах связи, архитектура которых отличается от архитектуры этого конкретного примера, но при этом они работают в соответствии с реализацией вариантов, как это описано в настоящем описании.

[0036] Во многих системах беспроводной связи и стандартах, в том числе IEEE 802.16, 3GGP Long Term Evolution (LTE) и UMB, принят или по меньшей мере поддерживается режим MIMO с замкнутым контуром на основе кодовой книги (CL), который, как это уже указывалось выше, обеспечивает возможность мобильным устройствам передавать очень малую порцию данных CQI, которая может преобразовываться на базовой станции с использованием кодовой книги в надежную информацию о качестве канала.

[0037] Кроме того, как это уже отмечалось выше, IEEE 802.16, LTE и UMB также поддерживают режим MU-MIMO. Режим MU-MIMO позволяет увеличивать в сети количество каналов связи, которые могут поддерживаться одновременно, за счет совместного использования одного ресурса связи OFDM между двумя или более мобильными станциями, используя, по существу, многостанционный доступ с пространственным разделением каналов (SDMA).

[0038] В режиме MU-MIMO на основе кодовой книги мобильные станции передают на базовую станцию величины своих CQI и PMI (индикатор матрицы прекодера) для использования базовой станцией, среди прочего, для определения того, какие схемы модуляции и кодирования использовать для связи с соответствующей мобильной станцией.

[0039] Термин "предварительное кодирование" относится к формированию диаграммы направленности при использовании нескольких передающих антенн путем назначения соответствующих весов сигналам, подаваемым в каждую передающую антенну, так чтобы сила сигнала на приемнике достигала максимума. Поэтому PMI представляет собой массив данных, который мобильная станция передает на базовую станцию, информируя базовую станцию о том, использование какой конкретной схемы предварительного кодирования базовой станцией для осуществления нисходящих передач от базовой станции на мобильную станцию требуется для мобильной станции. Однако необходимо отметить, что во многих сетях связи базовой станции также разрешается отклонять запрос схемы предварительного кодирования от мобильной станции и выбирать собственную схему предварительного кодирования с информированием мобильной станции об этой схеме предварительного кодирования, так чтобы мобильная станция могла правильно принимать данные от базовой станции. В любом случае, как CQI, так и PMI, передаваемые из мобильной станции на базовую станцию, являются показателями качества канала.

[0040] В режиме MU-MIMO мобильная станция не знает идентификационную информацию другой мобильной станции или станций, с которыми она совместно использует блок ресурса связи OFDM. Таким образом, должно передаваться, в качестве обратной связи, большое количество данных CQI для обеспечения информации, действительно достаточной для базовой станции, чтобы принять хорошо обоснованное решение касаемо того, какие схемы модуляции и кодирования использовать для связи с этими мобильными станциями. Например, такая информация может включать в себя множественные CQI отдельно для SU-MIMO и MU-MIMO, например, SU-CQI, наилучший MU-CQI, наихудший MU-CQI, по возможности включая множественные наилучшие и наихудшие значения MU-CQI для различных возможных схем предварительного кодирования для связи с другими мобильными станциями. (Другая мобильная станция или станции, с которыми заданная мобильная станция совместно использует блок ресурса связи OFDM в режиме MU-MIMO, в дальнейшем будут указываться иногда как мешающий прекодер или прекодеры). Такое увеличение объема служебной информации для передачи управляющих данных CQI и PMI, является нежелательным.

[0041] В соответствии с настоящим изобретением вместо необходимости передачи мобильными станциями на базовую станцию больших количеств данных обратной связи касаемо CQI при вхождении и работе в режиме MU-MIMO базовая станция содержит электронные схемы с базой знаний, в которых сохраняется и обновляется база знаний, которая связывает информацию показателя качества приема (geometry) мобильной станции и/или ставшую известной информацию о влиянии мешающих прекодеров с ожидаемым ухудшением CQI. Затем ожидаемое ухудшение CQI объединяются с данными обратной связи касаемо CQI, получаемыми от мобильной станции, работающей в режиме SU-MIMO, для прогнозирования ее CQI в режиме MU-MIMO.

[0042] Более конкретно, каждая базовая станция ведет базу знаний, содержащую соотнесение информации по мешающим прекодерам и информацию о показателе качества приема для пользователя с ухудшением информации обратной связи касаемо CQI в режиме SU-MIMO. Информация касаемо влияния мешающих прекодеров может быть получена на основе статистики HARQ (гибридная схема автоматических запросов повторения передачи), полученной при работе в режимах SU-MIMO и MU-MIMO, как это будет описано далее более подробно.

[0043] Информация о показателе качества приема может быть любой имеющейся информацией, отражающей качество канала, такой как SNR (отношение сигнал/шум) или BER (частота ошибочных битов). В одном из вариантов, описанном в публикации "Autonomous Inter Cell Interference Avoidance under Fractional Load for Downlink Long Term Evolution", Kumar, S.; Monghal, G.; Nin, J.; Ordas, i.; Pedersen, K.I.; Mogensen, P.E., Vehicular Technology Conference, 2009, VTC Spring 2009, IEEE-69, опубликованной 12 июня 2009 (ISSN 1550-2252; ISBN: 978-1-4244-2517-4), это будет отношение требующейся мощности (P_s) сигнала, который принимается одной мобильной станцией, к совокупной мощности межсотовых помех (P_i) и шумов (P_N), усредненной по быстрому замиранию, а именно:

Показатель качества приема (или коэффициент G)=P_s/(P_i+P_N).

[0044] На фигуре 4 приведен график, показывающий иллюстративную взаимосвязь между показателем качества приема и ухудшением CQI при переключении из режима SU-MIMO в режим MU-MIMO. Например, когда показатель качества приема низок, например, -20 дБ, среднее ухудшение CQI при переключении из режима SU-MIMO в режим MU-MIMO составляет 3 дБ. Когда показателем качества приема равен 0 дБ, среднее ухудшение величины CQI при переключении из режима SU-MIMO в режим MU-MIMO составляет 4,5 дБ. При показателе качества приема, равном 10 дБ, среднее ухудшение CQI составит почти 6 дБ. Таким образом, можно видеть, что показатель качества приема мобильной станции оказывает влияние на величину ухудшения CQI, которая ожидается при переключении системы из режима SU-MIMO в режим MU-MIMO.

[0045] Влияние различных мешающих прекодеров на CQI может быть получено путем сравнения на базовой станции статистики HARQ в первом фрейме OFDM после ее переключения с режима работы SU-MIMO на режим работы MU-MIMO со статистикой HARQ последнего фрейма перед переключением с режима работы SU-MIMO на режим работы MU-MIMO. Увеличение автоматических запросов повторения передачи между этими двумя фреймами обычно хорошо коррелирует с ухудшением CQI, вызываемым мешающим прекодером.

[0046] В процессе работы каждая мобильная станция передает в качестве обратной связи на базовую станцию свои предпочтительные данные PMI в однопользовательском режиме и свои данные CQI во время работы в режиме SU-MIMO. Когда на базовой станции принимается решение запланировать режим MU-MIMO, она спаривает две или более мобильных станций для совместного использования блока ресурса MU-MIMO и корректирует величины CQI этих двух мобильных станций, как это предписывается соотнесением в базе знаний. Блок ресурса связи представляет собой конкретную комбинацию поднесущих и временных слотов OFDM. Он может быть таким же, как и для режима SU-MIMO, или же может отличаться.

[0047] Более конкретно, электронные схемы в базовой станции принимают и сохраняют величины CQI для режима SU-MIMO, принимаемые от каждой из мобильных станций в ее соте. Эти электронные схемы также принимают и сохраняют предпочтительный PMI однопользовательского режима, сообщаемый каждой из этих мобильных станций. Наконец, мобильные станции также могут быть сконфигурированы передавать информацию показателя качества приема, например, вышеуказанный коэффициент G, на базовую станцию, так чтобы базовая станция также принимала и сохраняла информацию показателя качества приема для каждой мобильной станции. Информация показателя качества приема может определяться, например, при входе в сеть и после этого входа в другие подходящие моменты времени, такие как, например, фиксированные интервалы времени и/или по происшествии некоторых заданных событий.

[0048] Когда базовая станция принимает решение о включении режима MU-MIMO, она знает PMI и CQI для всех мобильных станций в ее соте и может использовать эту информацию для определения тех мобильных станций, которые будут объединены в блоке ресурса MU-MIMO. На этой стадии для каждой мобильной станции, которая предполагается для перевода в режим работы MU-MIMO вместе с одной или несколькими другими мобильными станциями, прогнозирующие схемы в базовой станции могут добавить наиболее свежую информацию показателя качества приема данной мобильной станции и наиболее свежие предпочтительные PMI, принятые от одной или нескольких других мобильных станций, с которыми эта мобильная станция будет совместно использовать блок ресурса связи OFDM, в базу знаний и определять прогнозируемое ухудшение CQI в зависимости от упомянутых информации касаемо мешающих прекодеров и информации показателя качества приема.

[0049] Затем базовая станция берет последнее сообщенное значение CQI в режиме SU-MIMO для этой мобильной станции и вычитает его из спрогнозированного ухудшения CQI, чтобы получить в результате CQI в режиме MU-MIMO для данной мобильной станции. Такая процедура будет осуществляться для каждой мобильной станции, совместно использующей блока ресурса связ