Системы и способы для обратной связи по pucch в беспроводных сетях 3gpp

Системы и способы для обратной связи по pucch в беспроводных сетях 3gpp

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящая заявка в целом относится к беспроводным сетям, и в частности, к механизму обратной связи по CQI, PMI и RI по физическому каналу управления восходящей линии связи (PUCCH) в беспроводных сетях 3GPP Версии 10.

Уровень техники

В стандарте Долгосрочного Развития Проекта Партнерства 3-го Поколения (3GPP LTE), в качестве схемы передачи по нисходящей линии связи (DL) используется Мультиплексирование с Ортогональным Частотным Разделением (OFDM).

Стандарт 3GPP LTE (Долгосрочное Развитие) является последней ступенью на пути реализации истинных мобильных телефонных сетей 4-ого поколения (4G). Большинство крупных операторов мобильной связи в Соединенных Штатах Америки и некоторые глобальные операторы объявили планы по переоборудованию своих сетей в соответствии со стандартом LTE, начиная с 2009 г. Стандарт LTE является набором улучшений Универсальной Системы Мобильной Связи (UMTS). Большая часть Версии 8 3GPP сфокусирована на использовании технологии мобильной связи 4G, включая архитектуру организации плоской сети, построенной целиком на IP.

Стандарт 3GPP LTE для нисходящей линии связи (т.е. от базовой станции к мобильной станции) использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM). Мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM) является методом передачи с множеством несущих, при котором передача осуществляется по множеству ортогональных частот (или поднесущих). Ортогональные поднесущие модулируются отдельно и разделены по частоте таким образом, что они не вызывают взаимных помех. Это обеспечивает высокую спектральную эффективность и противодействие эффектам многолучевого распространения.

Следующие документы и описания стандартов настоящим включены в настоящее изобретение, как если бы были полностью здесь изложены: 1) Документ № R1-101683, «Way Forward For Rel-10 Feedback Framework», Февраль 2010 г.; 2) Документ № R1-102579, «Way Forward On Release 10 Feedback», RAN WG1, Апрель 2010 г.; и 3) Документ № R1-103332, «Way Forward On UE Feedback», Май 2010 г.

В системах LTE Версии 10, мобильная станция (или оборудование пользователя) выполняет к базовой станции (или eNodeB) обратную связь по индексу матрицы предварительного кодера (PMI), индикатору ранга (RI) и индикатору качества канала (CQI). На конференции 3GPP RAN1 #60 было согласовано дальнейшее развитие обратной связи в Версии 10. Версия 10 использует неявную обратную связь по индексу матрицы предварительного кодера (PMI), индикатору ранга (RI) и индикатору качества канала (CQI). Пространственная обратная связь оборудования пользователя (UE) или мобильной станции (MS) применительно к субполосе представляет собой предварительный кодер, а CQI вычисляют в предположении, что eNodeB или базовая станция (BS) использует определенный предварительный кодер (или предварительные кодеры), как задано обратной связью, по каждой субполосе в рамках опорного ресурса CQI. Следует отметить, что субполоса может соответствовать всей полосе пропускания системы.

Предварительный кодер для субполосы состоит из двух матриц. Структура предварительного кодера применяется ко всем конфигурациям передающей (Tx) антенной решетки. Каждая из двух матриц принадлежит к отдельному кодовому словарю. Кодовые словари известны (или синхронизированы) как базовой станции (eNodeB), так и мобильной станции (оборудованию пользователя). Кодовые словари могут меняться, а могут и не меняться со временем для разных субполос. Два индекса кодовых словарей вместе определяют предварительный кодер. Одна из двух матриц предназначена для широкополосных или долгосрочных характеристик канала. Другая матрица предназначена для избирательных по частоте или краткосрочных характеристик канала. Следует отметить, что в данном контексте кодовый словарь матрицы должен интерпретироваться как конечный, пронумерованный набор матриц, который применительно к каждому ресурсному блоку (RB) известен как мобильной станции (или UE), так и базовой станции (или eNodeB). Также следует отметить, что обратная связь по предварительному кодеру Версии 8 может рассматриваться как частный случай данной структуры.

Таким образом, выражаются две идеи: 1) обратная связь Версии 10 будет основана на неявной обратной связи, аналогичной обратной связи Версии 8; и 2) в Версии 10 предварительный кодер будут задавать два индекса кодовых словарей, при этом один кодовый словарь предназначен для широкополосных и/или долгосрочных характеристик канала, а другой кодовый словарь предназначен для избирательных по частоте и/или краткосрочных характеристик канала.

На конференции RAN1 #60bis также было согласовано другое дальнейшее развитие обратной связи со стороны мобильной станции (или UE) в Версии 10. Предварительный кодер, W, для субполосы является функцией двух матриц, W1 и W2, (т.е., где W 1 ∈ C 1 и W 2 ∈ C 2 ). В данном изобретении W1 также именуется как первый PMI, а W2 также именуется как второй PMI. Кодовые словари C1 и C2 являются, соответственно, кодовым словарем 1 и кодовым словарем 2. Первый PMI предназначен для широкополосных (или долгосрочных) характеристик канала. Второй PMI предназначен для избирательных по частоте (или краткосрочных) характеристик канала. Применительно к физическому каналу управления восходящей линии связи (PUCCH), обратная связь, соответствующая первому PMI и второму PMI, может отправляться в разных или в одном и том же субкадре, до тех пор, пока полезная нагрузка не станет слишком большой для отправки первого PMI и второго PMI в одном и том же субкадре по PUCCH. Также независимыми являются периодические и апериодические отчеты.

Таким образом, существует важное различие в обратной связи между Версией 8 (Rel-8) и Версией 10 (Rel-10) сетей 3GPP. В Версии 8, предварительный кодер задается лишь одним индексом кодового словаря. Между тем, в Версии 10, предварительный кодер задается двумя индексами кодового словаря. Кроме того, данные два индекса кодового словаря в версии 10 могут отправляться в разных субкадрах или в одном и том же субкадре.

Основываясь на текущем обсуждении в группе RAN1 вопроса усовершенствования обратной связи со стороны UE, существует два возможных пути выполнения предварительного кодирования: 1) W = W 1 × W 2 или 2) W = W 2 × W 1 , при этом W1 или первый PMI предназначен для широкополосных/долгосрочных характеристик канала, а W2 или второй PMI предназначен для избирательных по частоте/краткосрочных характеристик канала. Вероятнее всего, что механизм обратной связи Rel-10 будет значительно отличаться от того, что используется в схеме обратной связи Rel-8 на основе структуры с двумя кодовыми словарями. Кроме того, философия исполнения соответствующего механизма обратной связи должна быть ориентирована на подробные способы выполнения матричного умножения соответствующих двух матриц кодовых словарей.

Описание изобретения

Техническая задача

Вследствие этого в уровне техники существует потребность в усовершенствованных устройствах и способах для предоставления информации обратной связи по CQI, PMI и RI в беспроводных сетях Rel-10 на основе сдвоенной структуры кодовых словарей, как для периодической обратной связи по физическому каналу управления восходящей линии связи (PUCCH), так и апериодической обратной связи по совместно используемому каналу восходящей линии связи (PUSCH). В частности, в уровне техники существует потребность в усовершенствованных устройствах и способах для предоставления информации обратной связи по CQI, PMI и RI в беспроводных сетях Rel-10, которые минимизируют издержки на сигнализацию, при этом повышая степень детализации информации обратной связи.

Техническое решение

Для устранения рассмотренных выше недостатков предшествующего уровня техники, основной задачей является предоставление, для использования в беспроводной сети, мобильной станции, которая передает значения обратной связи по физическому каналу управления восходящей линии связи (PUCCH) к базовой станции беспроводной сети. Мобильная станция функционирует с возможностью передачи к базовой станции второго индекса матрицы предварительного кодера (PMI) субполосы, связанного с конкретной субполосой, и значения индикатора качества канала (CQI) субполосы, связанного с конкретной субполосой, совместно в субкадре PUCCH.

Предоставлен способ функционирования мобильной станции. Способ включает в себя этап, на котором передают к базовой станции второй индекс матрицы предварительного кодера (PMI) субполосы, связанный с конкретной субполосой, и значение индикатора качества канала (CQI) субполосы, связанное с конкретной субполосой, совместно в субкадре физического канала управления восходящей линии связи (PUCCH).

Для использования в беспроводной сети, выполненной с возможностью осуществления связи с мобильными станциями, предоставлена базовая станция, которая функционирует с возможностью приема от мобильной станции значений обратной связи, переданных по физическому каналу управления восходящей линии связи (PUCCH). Базовая станция функционирует с возможностью приема второго индекса матрицы предварительного кодера (PMI) субполосы, связанного с конкретной субполосой, и значения индикатора качества канала (CQI) полосы, связанного с конкретной полосой, совместно в субкадре PUCCH.

Предоставлен способ функционирования базовой станции. Способ включает в себя этап, на котором принимают от мобильной станции второй индекс матрицы предварительного кодера (PMI) субполосы, связанный с конкретной субполосой, и значение индикатора качества канала (CQI) субполосы, связанное с конкретной субполосой, совместно в субкадре физического канала управления восходящей линии связи (PUCCH).

Мобильная станция для использования в беспроводной сети, передающая к базовой станции значения индекса матрицы предварительного кодера (PMI) по физическому каналу управления восходящей линии связи (PUCCH), при этом значения PMI связаны с кодовым словарем PUCCH. Мобильная станция также передает к базовой станции значения PMI по физическому совместно используемому каналу восходящей линии связи (PUSCH), при этом значения PMI связаны с кодовым словарем PUSCH. Кодовый словарь PUCCH является поднабором кодового словаря PUSCH.

Предоставлен способ функционирования мобильной станции. Способ включает в себя этап, на котором передают к базовой станции значения индекса матрицы предварительного кодера (PMI) по физическому каналу управления восходящей линии связи (PUCCH), при этом значения PMI связаны с кодовым словарем PUCCH. Способ также включает в себя этап, на котором передают к базовой станции значения PMI по физическому совместно используемому каналу восходящей линии связи (PUSCH), при этом значения PMI связаны с кодовым словарем PUSCH. Кодовый словарь PUCCH является поднабором кодового словаря PUSCH.

Базовая станция для использования в беспроводной сети, выполненной с возможностью осуществления связи с мобильными станциями, функционирующая с возможностью приема от мобильной станции значений индекса матрицы предварительного кодера (PMI) по физическому каналу управления восходящей линии связи (PUCCH), при этом значения PMI связаны с кодовым словарем PUCCH. Также базовая станция функционирует с возможностью приема от мобильной станции значений PMI по физическому совместно используемому каналу восходящей линии связи (PUSCH), при этом значения PMI связаны с кодовым словарем PUSCH. Кодовый словарь PUCCH является поднабором кодового словаря PUSCH.

Предоставлен способ функционирования базовой станции. Способ включает в себя этап, на котором принимают от мобильной станции значения индекса матрицы предварительного кодера (PMI) по физическому каналу управления восходящей линии связи (PUCCH), при этом значения PMI связаны с кодовым словарем PUCCH. Также способ включает в себя этап, на котором принимают от мобильной станции значения PMI по физическому совместно используемому каналу восходящей линии связи (PUSCH), при этом значения PMI связаны с кодовым словарем PUSCH. Кодовый словарь PUCCH является поднабором кодового словаря PUSCH.

Описание чертежей

Для более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ, теперь обратимся к нижеследующему описанию, которое рассматривается совместно с прилагаемыми чертежами, в которых подобные цифровые обозначения представляют подобные части:

Фигура 1 иллюстрирует примерную беспроводную сеть, которая выполняет обратную связь по PUCCH и PUSCH в соответствии с принципами настоящего изобретения;

Фигура 2 иллюстрирует базовую станцию, осуществляющую связь с множеством мобильных станций, в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

Фигура 3 иллюстрирует систему со многими входами и многими выходами (MIMO) вида 4×4 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фигуры 4a и 4b иллюстрируют вариант передачи отчета по CQI, PMI и RI в режиме периодической широкополосной обратной связи по PUCCH в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения; и

Фигуры 5-10 иллюстрируют множество вариантов передачи отчета по CQI, PMI и RI в режиме периодической широкополосной обратной связи по PUCCH, когда значение индикатора поднабора (SI) равно 0, в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения.

Вариант осуществления изобретения

Прежде чем приступить к представленному ниже ПОДРОБНОМУ ОПИСАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ, может быть полезно изложить определения некоторых слов и фраз, используемых в данном патентном документе: понятия «включает в себя» и «содержит», а также их производные, означают включение без ограничений, понятие «или» является включающим, означая и/или; фразы «связанный с» и «связанный с этим», а также их производные, могут означать включать в себя, быть включенными в, соединить с, содержать, содержаться в, подключиться к или с, объединяться в пару или с, быть с возможностью связи с, совместно функционировать с, чередоваться, сопоставляться, быть близким к, быть привязанным к или с, иметь, обладать свойством, или подобное. На всем протяжении данного патентного документа предоставлены определения для некоторых слов и фраз, и специалист в соответствующей области должен понимать, что в большинстве, если не во всех случаях данные определения применяются к предшествующим, а также последующим использованиям определенных таким образом словам и фразам.

Рассматриваемые ниже Фигуры 1-10 и различные варианты осуществления, используемые в данном патентном документе для описания принципов настоящего изобретения, служат исключительно в целях иллюстрации и ни в коем случае не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения. Специалист в соответствующей области должен понимать, что принципы настоящего изобретения могут быть реализованы в любой подходящим образом организованной беспроводной сети.

Фигура 1 иллюстрирует примерную беспроводную сеть 100, которая выполняет обратную связь по физическому каналу управления восходящей линии связи (PUCCH) и физическому совместно используемому каналу восходящей линии связи (PUSCH) в соответствии с принципами настоящего изобретения. В проиллюстрированном варианте осуществления, беспроводная сеть 100 включает в себя базовую станцию 101 (BS), базовую станцию 102 (BS), базовую станцию 103 (BS) и прочие аналогичные базовые станции (не показаны). Базовая станция 101 осуществляет связь с сетью Интернет 130 или аналогичной основанной на IP сетью (не показана).

В зависимости от типа сети, вместо «базовой станции» могут использоваться другие хорошо известные понятия, такие как «eNodeB» или «точка доступа». Для удобства, в настоящем документе для обозначения компонентов сетевой инфраструктуры, которые предоставляют беспроводной доступ удаленным терминалам, будет использоваться понятие «базовая станция».

Базовая станция 102 предоставляет беспроводной широкополосный доступ к сети Интернет 130 первому множеству мобильных станций (или оборудованию пользователя) внутри зоны 120 покрытия базовой станции 102. Первое множество мобильных станций включает в себя мобильную станцию 111, которая может размещаться на малом предприятии (SB), мобильную станцию 112, которая может размещаться на предприятии (E), мобильную станцию 113, которая может размещаться в «горячей точке» (HS) WiFi, мобильную станцию 114, которая может размещаться в первом местожительстве (R), мобильная станция 115, которая может размещаться во втором местожительстве (R), и мобильную станцию 116, которая может быть мобильным устройством (M), таким как сотовый телефон, беспроводной компьютер класса лэптоп, беспроводной PDA, или подобным.

Для удобства, понятие «мобильная станция» используется в настоящем документе для обозначения любого удаленного беспроводного оборудования, которое беспроводным образом осуществляет доступ к базовой станции, независимо от того, является ли в действительности мобильная станция истинно мобильным устройством (например, сотовым телефоном) или, как правило, рассматривается как стационарное устройство (например, настольный персональный компьютер, торговый автомат и т.д.). Вместо «мобильной станции» могут использоваться другие хорошо известные понятия, такие как «абонентская станция (SS)», «удаленный терминал (RT)», «беспроводной терминал (WT)», «оборудование пользователя (UE)» и подобные.

Базовая станция 103 предоставляет беспроводной широкополосный доступ к сети Интернет 130 второму множеству мобильных станций внутри зоны 125 покрытия базовой станции 103. Второе множество мобильных станций включает в себя мобильную станцию 115 и мобильную станцию 116. В примерном варианте осуществления, базовые станции 101-103 могут осуществлять связь друг с другом и с мобильными станциями 111-116, используя методы OFDM или OFDMA.

Несмотря на то, что на Фигуре 1 изображено лишь шесть мобильных станций, очевидно, что беспроводная сеть 100 может предоставлять беспроводной широкополосный доступ дополнительным мобильным станциям. Следует отметить, что мобильная станция 115 и мобильная станция 116 размещаются на границах как зоны 120 покрытия, так и зоны 125 покрытия. Каждая из мобильной станции 115 и мобильной станции 116 осуществляет связь как с базовой станцией 102, так и с базовой станцией 103, и можно сказать, что они функционируют в режиме передачи обслуживания, как это известно специалистам в соответствующей области.

Примерные описания схем формирования диаграммы направленности передающей антенны с обратной связью, которые основаны на разработке кодового словаря, можно найти в: 1) D. Love, J. Heath и T. Strohmer, «Grassmannian Beamforming For Multiple-Input, Multiple-Output Wireless Systems», IEEE Transactions on Information Theory, Октябрь 2003г., и 2) V. Raghavan, A. M. Sayeed и N. Boston, «Near-Optimal Codebook Constructions For Limited Feedback Beamforming In Correlated MIMO Channels With Few Antennas”, IEEE 2006 International Symposium on Information Theory. Оба представленных документа включены в настоящее изобретение посредством ссылки, как если бы были полностью здесь изложены.

Основанное на кодовом словаре формирование диаграммы направленности передающей антенны с обратной связью может использоваться в случае, когда базовая станция формирует лепесток диаграммы направленности передающей антенны для одного пользователя или одновременно для множества пользователей в одно и то же время и по определенной частоте. Примерное описание такой системы может быть найдено в статье Quentin H. Spencer, Christian B. Peel, A. Lee Swindlehurst, Martin Harrdt, «An Introduction To the Multi-User MIMO Downlink», IEEE Communication Magazine, Октябрь 2004г., которая включена в настоящее изобретение посредством ссылки, как если бы была полностью здесь изложена.

Кодовый словарь является набором предварительно определенных лепестков диаграммы направленности антенны, которые известны мобильным станциям. Схема предварительного кодирования MIMO, основанная на кодовом словаре, может обеспечить значительное увеличение спектральной эффективности в MIMO нисходящей линии связи с обратной связью. В стандартах IEEE 802.16e и 3GPP LTE поддерживается конфигурация MIMO с обратной связью, основанная на обратной связи, которая ограничивается четырьмя передающими (4-TX) антеннами. В стандартах IEEE 802.16m и Усовершенствованном 3GPP LTE, для обеспечения пиковой спектральной эффективности, в качестве известной системы предварительного кодирования MIMO нисходящей линии связи с обратной связью предложены конфигурации с восемью передающими (8-TX) антеннами. Примерные описания таких систем могут быть найдены в Техническом Описании 3GPP № 36.211, «Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA): Physical Channel and Modulation», которое включено в настоящее изобретение посредством ссылки, как если бы было полностью здесь изложено.

Чтобы исключить потребность в процессе калибровки фазы в случаях, где при демодуляции данных не используются сигналы зондирования канала или общие пилот-сигналы (или мидамбула (midamble)), может использоваться основанное на трансформированном кодовом словаре формирование диаграммы направленности передающей антенны с обратной связью. Примерное описание такой системы может быть найдено в описании IEEE C802.16m-08/1345r2, «Transformation Method For Codebook Based Precoding», Ноябрь 2008г., которое включено в настоящее изобретение посредством ссылки, как если бы было полностью здесь изложено. Способ трансформированного кодового словаря использует информацию о корреляции каналов для расширения эффективности стандартного кодового словаря, в частности при сильно коррелированных каналах, а также для исключения потребности в калибровке фаз между множественными передающими антеннами. Как правило, информация о корреляции каналов основана на статистике второго порядка и поэтому изменяется очень медленно, что аналогично долгосрочным канальным эффектам, таким как экранирование или потери в тракте. В результате, издержки на обратную связь и сложность вычисления, при использовании информации о корреляции, незначительные.

Фигура 2 иллюстрирует схему 200 базовой станции 220, которая осуществляет связь со множеством мобильных станций 202, 404, 406 и 408 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как показано на Фигуре 2, базовая станция 220 одновременно осуществляет связь с множеством мобильных станций посредством использования множества лепестков диаграммы направленности антенны, при этом каждый лепесток диаграммы направленности антенны формируется для его независимой мобильной станции в одно и то же время и по одной и той же частоте. Базовая станция 220 и мобильные станции 202, 204, 206 и 208 используют множество антенн для передачи и приема радиоволновых сигналов. Радиоволновые сигналы могут быть сигналами Мультиплексирования с Ортогональным Частотным Разделением (OFDM).

В данном варианте осуществления базовая станция 220 выполняет одновременное формирование диаграммы направленности посредством множества передатчиков для каждой мобильной станции. Например, базовая станция 220 передает данные мобильной станции 202 посредством сигнала 210 со сформированной диаграммой направленности, данные мобильной станции 204 посредством сигнала 212 со сформированной диаграммой направленности, данные мобильной станции 406 посредством сигнала 214 со сформированной диаграммой направленности и данные мобильной станции 408 посредством сигнала 216 со сформированной диаграммой направленности. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, базовая станция 220 выполнена с возможностью одновременного формирования диаграммы направленности для мобильных станций 202, 204, 206 и 208. В некоторых вариантах осуществления, каждый сигнал со сформированной диаграммой направленности формируется для его независимой мобильной станции в одно и то же время и по одной и той же частоте. Для ясности, связь от базовой станции к мобильной станции также может именоваться как известная связь по нисходящей линии связи, а связь от мобильной станции к базовой станции может именоваться как связь по восходящей линии связи.

Базовая станция 220 и мобильные станции 202, 204, 206 и 208 используют множество антенн для передачи и приема беспроводных сигналов. Следует понимать, что беспроводные сигналы могут быть радиоволновыми сигналами, и беспроводные сигналы могут использовать любую схему передачи, известную специалисту в соответствующей области, включая схему передачи с Мультиплексированием с Ортогональным Частотным Разделением (OFDM).

Мобильные станции 202, 204, 206 и 208 могут быть любым устройством, которое выполнено с возможностью приема беспроводных сигналов. Примеры мобильных станций 202, 204, 206 и 208 включают в себя, но не ограничиваются этим, персональный цифровой помощник (PDA), ноутбук, мобильный телефон, переносное устройство, или любое другое устройство, которое выполнено с возможностью приема передач со сформированной диаграммой направленности.

Схема передачи OFDM используется для мультиплексирования данных в частотной области. Символы модуляции переносятся по частотным поднесущим. Символы, подвергнутые модуляции по методу квадратурной амплитудной модуляции (QAM), являются последовательно-параллельно преобразованными и подаются в модуль обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT). На выходе модуля IFFT получают N элементов дискретизации во временной области. В настоящем документе N относится к размеру IFFT/быстрого преобразования Фурье (FFT), которое используется системой OFDM. Сигнал после IFFT представляет собой последовательно-параллельно преобразованный, и к последовательности сигнала добавляется циклический префикс (CP). CP добавляется к каждому символу OFDM, чтобы избежать или подавить влияние, оказываемое замиранием, которое в свою очередь вызвано многолучевым распространением. Итоговая последовательность элементов дискретизации именуется как символ OFDM с CP. На стороне приемника в предположении, что достигнута безупречная синхронизация по времени и частоте, приемник сначала удаляет CP, и сигнал перед подачей в FFT последовательно-параллельно преобразуется. Выходными данными модуля FFT являются последовательно-параллельно преобразованные данные, и итоговые символы модуляции QAM подаются в демодулятор QAM.

Суммарная полоса пропускания в системе OFDM разделена на узкополосные частотные единицы, именуемые поднесущими. Количество поднесущих равно размеру FFT/IFFT N, который используется в системе. В целом, количество поднесущих, которые используются для данных, меньше N, так как часть поднесущих на границе частотного спектра зарезервирована в качестве защитных поднесущих. Как правило, по защитным поднесущим информация не передается.

Так как каждый символ OFDM имеет конечную продолжительность во временной области, то поднесущие накладываются друг на друга в частотной области. Тем не менее, ортогональность сохраняется на частоте дискретизации в предположении, что передатчик и приемник имеют безупречную синхронизацию по частоте. В случае смещения по частоте из-за не безупречной синхронизации по частоте или высокой мобильности, ортогональность поднесущих на частотах дискретизации нарушается, что приводит к возникновению помех между несущими (ICI).

Использование множества передающих антенн и множества принимающих антенн как на базовой станции, так и одной мобильной станции для увеличения емкости и надежности канала беспроводной связи известно как Однопользовательская система со Многими Входами и Многими Выходами (SU-MIMO). Система MIMO сулит линейное увеличение емкости в K раз, где K является минимальным значением из количества передающих (M) и принимающих (N) антенн (т.е., K=min(M,N)). Система MIMO может быть реализована при помощи схем пространственного мультиплексирования, формирования диаграммы направленности передающей/принимающей антенны, или разнесения передачи/приема.

Фигура 3 иллюстрирует систему 300 со многими входами и многими выходами (MIMO) вида 4×4 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В данном примере, четыре разных потока 302 данных передаются раздельно, используя четыре передающие антенны 304. Передаваемый сигнал принимается четырьмя принимающими антеннами 306 и интерпретируется в качестве принятых сигналов 308. Для того чтобы восстановить четыре потока 312 данных, над принятыми сигналами 308 выполняется некоторого рода пространственная обработка 310 сигнала.

Примером пространственной обработки сигнала является Вертикальное-Многоуровневое Пространственно-Временное Преобразование Bell Laboratories (V-BLAST), которое использует принцип последовательного подавления помех для восстановления переданных потоков данных. Прочие варианты схем MIMO включают в себя схемы, которые выполняют некоторого рода пространственно-временное кодирование между передающими антеннами (например, Диагональное-Многоуровневое Пространственно-Временное Преобразование Bell Laboratories (D-BLAST)). В дополнение, схема MIMO может быть реализована при помощи схемы разнесения приема и передачи и схемы формирования диаграммы направленности передающей и принимающей антенны, чтобы повысить надежность линии связи или увеличить емкость системы в системах беспроводной связи.

Оценка канала MIMO состоит из оценки информации о коэффициенте усиления и фазе канала применительно к линиям связи от каждой из передающих антенн к каждой из принимающих антенн. Вследствие этого, ответ «H» канала для N×M MIMO системы состоит из N×M матрицы, показанной ниже:

H = [ a 11 a 12 ⋯ a 1 M a 21 a 22 ⋯ a 2 M ⋮ ⋮ ⋯ ⋮ a N 1 a N 2 ⋯ a N M ]

Ответ MIMO канала представлен посредством H, при этом a N M представляет собой коэффициент усиления канала от передающей антенны N к принимающей антенне M. Для того чтобы получить возможность оценки элементов матрицы MIMO канала, от каждой из передающих антенн могут передаваться отдельные пилот-сигналы.

Являясь расширением системы с однопользовательской MIMO (SU-MIMO), система с многопользовательской MIMO (MU-MIMO) относится к сценарию связи, при котором базовая станция с множеством передающих антенн может одновременно осуществлять связь с множеством мобильных станций посредством использования многопользовательских схем формирования диаграммы направленности, таких как Множественный Доступ с Пространственным Разделением (SDMA), для увеличения емкости и повышения надежности канала беспроводной связи.

В настоящем изобретении, предварительный кодер задается двумя индексами матрицы. В частности, индекс матрицы задает W 1 ∈ C 1 , и индекс матрицы задает W 2 ∈ C 2 , где C1 и С2 являются двумя кодовыми словарями. Ранг кодового словаря W = W 1 × W 2 (или W 2 × W 1 ) определен в качестве ранга W.

Применительно к случаю, когда W = W 1 × W 2 , кодовый словарь C1 содержит кодовые слова со структурой:

[ w ¯ 0 0 w ¯ ]

совместно с единичной матрицей. Кодовый словарь C2 содержит кодовые слова размерностью только: 2 × 1 , 2 × 2 , 8 × 3 , 8 × 4 , 8 × 5 , 8 × 6 , 8 × 7 и 8 × 8 .

В кодовом словаре восьми передающих (8 Tx) антенн общего предварительного кодера (W), максимальный ранг кодового слова составляет 8. Если количество кодовых слов с рангом «k» в кодовом словаре 8 Tx обозначено как r k , тогда суммарное количество кодовых слов в кодовом словаре 8 Tx составляет:

∑ k = 1 8 r k

В одном варианте осуществления изобретения, кодовый словарь общего предварительного кодера (W) обладает следующими характеристиками:

r 1 + r 2 = ∑ k = 3 8 r k

То есть, суммарное количество кодовых слов для ранга 1 и ранга 2 такое же, как суммарное количество кодовых слов для с ранга 3 по ранг 8. Конкретным примером является следующее:

r 1 = r 2 = ∑ k = 3 4 r k = ∑ k = 5 8 r k

В данном случае, кодовые слова могут быть единообразно разделены на четыре поднабора: i) поднабор S0 содержит кодовые слова ранга 1; ii) поднабор S1 содержит кодовые слова ранга 2; iii) поднабор S2 содержит кодовые слова ранга 3 и ранга 4; и iv) поднабор S3 содержит кодовые слова ранга 5, ранга 6, ранга 7 и ранга 8.

В одном варианте осуществления изобретения, кодовый словарь общего предварительного кодера (W) обладает следующими свойствами:

r 1 = ∑ k = 2 8 r k и ∑ k = 2 4 r k = ∑ k = 5 8 r k

В конкретном примере, кодовые слова могут быть единообразно разделены на четыре поднабора: S0, S1, S2 и S3. Поднабор S0 содержит кодовые слова ранга 1, предназначенные для тесно расположенной конфигурации кросс-поляризационной антенны, со структурой вида:

W = [ w ˜ 0 0 w ˜ ] [ 1 α ]