DE102009008243B4

DE102009008243B4 - Anpassungstechniken bei MIMO

Info

Publication number: DE102009008243B4
Application number: DE102009008243.3A
Authority: DE
Inventors: Syed Mujtaba; Xiaowen Wang
Original assignee: Intel Deutschland GmbH
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2008-02-11
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2019-04-25
Anticipated expiration: 2029-02-11
Also published as: US8855257B2; US9154201B2; US20090202014A1; US20150092895A1; DE102009008243A1

Abstract

Rückkopplungsverfahren, umfassend:
Empfangen eines Referenzsignals von mehreren Antennen einer Basisstation an einem Empfänger;
Berechnen eines Verhältnisses von Signal zu Störungen und
Rauschen aus dem empfangenen Referenzsignal; und
Bestimmen eines Modulations- und Codierungsverfahrens auf der Basis des berechneten Verhältnisses von Signal zu Störungen und
Rauschen und zusätzlich auf der Basis eines Typs des Empfängers.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein drahtlose Kommunikationssysteme und insbesondere Anpassungstechniken bei MIMO.
„Mehrere Eingänge und mehrere Ausgänge“ (MIMO; Multiple Input Multiple Output) ist eine Funkkommunikationstechnik, bei der ein Sender und ein Empfänger beide mehrere Antennen verwenden, um drahtlos miteinander zu kommunizieren. Durch Verwendung mehrerer Antennen im Sender und Empfänger kann die räumliche Dimension auf eine Weise ausgenutzt werden, die die Gesamtleistungsfähigkeit der drahtlosen Verbindung verbessert.
MIMO kann entweder als Technik mit offener Schleife oder Technik mit geschlossener Schleife ausgeführt werden. Bei MIMO mit offener Schleife hat ein Sender keine spezifische Kenntnis des Zustands des Kanals, bevor Signale zu einem Empfänger gesendet werden. Bei MIMO mit geschlossener Schleife werden dagegen kanalbezogene Informationen von dem Empfänger zu dem Sender zurückgekoppelt, um es dem Sender zu erlauben, Sendesignale aufzubereiten, bevor sie gesendet werden, um eine bessere Anpassung an den derzeitigen Kanalzustand zu erzielen. Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten verändert sich der Kanal jedoch sehr schnell, wodurch signifikante Probleme für das drahtlose Kommunikationssystem entstehen.
US 2007/0005749 A1 offenbart ein MIMO-Kommunikationssystem, in dem eine Rangbestimmung durchgeführt wird. Hierzu wird an einem Empfänger eine Kanalabschätzung durchgeführt, die eine Berechnung eines Signal-Rausch-Verhältnisses beinhaltet. Der Empfänger kann unter anderem die Technik des minimalen mittleren quadratischen Fehlers oder die der höchsten Wahrscheinlichkeit verwenden.
US 2007/0191066 A1 offenbart ebenfalls ein MIMO-System. Ein Teilnehmer-Endgerät als Empfänger bestimmt nicht nur Kanalparameter, wie beispielsweise ein Verhältnis von Signal zu Störungen und Rauschen (SINR), sondern auch eine Strahlformungsmatrix. Die Strahlformungsmatrix, der Rang und das SINR werden an den Sender zurückgekoppelt. Eine Aufgabe der Erfindung ist daher die Verbesserung der Übertragung in MIMO-Systemen durch Anpassung der Verbindung zwischen dem Sender und dem Empfänger.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Entwicklungen werden in den abhängigen Ansprüchen spezifiziert.
Ausführungsformen der Erfindung umfassen Rückkopplungsverfahren für Rückkopplung in Kommunikationssystemen mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Rückkopplungsverfahren mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen, dass ein Empfänger ein Referenzsignal von einer Basisstation empfängt und aus dem empfangenen Referenzsignal ein Verhältnis von Signal zu Störungen und Rauschen berechnet. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen eines Modulations- und Codierungsverfahrens auf der Basis des Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen und eines Typs des Empfängers.
Es wurden oben relativ allgemein die Merkmale einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung skizziert, damit die folgende ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung besser verständlich wird. Im Folgenden werden zusätzliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, die den Gegenstand der Ansprüche der Erfindung bilden. Für Fachleute ist erkennbar, dass die Konzeption und offenbarten spezifischen Ausführungsformen ohne weiteres als Grundlage für das Modifizieren oder Entwerfen anderer Strukturen oder Prozesse zum Ausführen derselben Zwecke der vorliegenden Erfindung benutzt werden können. Außerdem ist für Fachleute erkennbar, dass solche äquivalenten Konstruktionen nicht von dem in den angefügten Ansprüchen dargelegten Gedanken und dem Schutzumfang der Erfindung abweichen.
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verwiesen. Es zeigen:

1 ein Blockschaltbild eines drahtlosen Kommunikationssystems, das ein auf MIMO basierendes drahtloses System verwendet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Diagramm der Verbindungsanpassung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendete 3GPP-LTE-MIMO-Betriebsarten;
4 eine Ausführungsform der Erfindung, die auf MIMO-Systeme mit geschlossener Schleife angewandt werden;
5 eine Ausführungsform der Erfindung, die auf MIMO-Systeme mit offener Schleife angewandt werden; und
6, die 6a-6c umfasst, eine Anwendung von Ausführungsformen der Erfindung in einem MIMO-Kommunikationssystem sowie die Wichtigkeit des Empfängertyps, wobei sich der Benutzer mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit relativ zu der Basisstation bewegt.

Entsprechende Bezugszahlen und Symbole in den verschiedenen Figuren beziehen sich im Allgemeinen auf entsprechende Teile, wenn nichts anderes angegeben wird. Die Figuren sind so gezeichnet, dass die relevanten Aspekte der Ausführungsformen deutlich dargestellt werden, und sind nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet.
Im Folgenden werden die Herstellung und Verwendung der zur Zeit bevorzugten Ausführungsformen ausführlich besprochen. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfindungsgemäße Konzepte bereitstellt, die in vielfältigen spezifischen Kontexten realisiert werden können. Die spezifischen besprochenen Ausführungsformen veranschaulichen lediglich spezifische Arten der Herstellung und Verwendung der Erfindung und begrenzen nicht den Schutzumfang der Erfindung.
Anpassungstechniken passen die Übertragungsparameter an, um vorherrschende Kanalbedingungen auszunutzen. Zu den anzupassenden Grundparametern gehören Rang, Modulation und Codierungsniveaus. Anpassung ist eine Schlüssellösung zur Vergrößerung der spektralen Effizienz drahtloser Kommunikationssysteme. Anpassung nutzt die Schwankungen des drahtlosen Kanals (mit der Zeit, Frequenz und/oder dem Raum) aus, indem bestimmte Schlüsselübertragungsparameter dynamisch auf die sich ändernden Umwelt- und Störungsbedingungen eingestellt werden, die zwischen der Basisstation (Knoten B) und dem Teilnehmer (Benutzerseite UE) beobachtet werden.
Bei praktischen Implementierungen werden die Werte für die Übertragungsparameter quantisiert und als ein Satz von Betriebsarten gruppiert. Ein Beispiel für einen solchen Satz von Betriebsarten wäre die Paarung von Modulationsniveau und Codierungsrate. Da solche Betriebsarten jeweils verschiedene Datenraten (ausgedrückt in Bits pro Sekunde) und Robustheitsniveaus (minimal notwendiges Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR), um die Betriebsart zu aktivieren) umfassen, sind sie optimal für die Verwendung in Regionen verschiedener Kanal-/Verbindungsqualität. Ein Verbindungsanpassungs-Algorithmus wählt die effizienteste Betriebsart über variierende Kanalbedingungen zum Beispiel auf der Basis eines Betriebsarts-Auswahlkriteriums aus. Bei schlechten Kanalbedingungen werden deshalb Betriebsarten so ausgewählt, dass die Kommunikation ermöglicht wird und somit ein robustes System entsteht. Unter guten Kanalbedingungen werden spektraleffiziente Betriebsarten ausgewählt, um den Durchsatz zu vergrößern. In ähnlicher Weise ist die Verbindungsanpassung unter ungünstigen Bedingungen suboptimal, wie etwa wenn sich der Empfänger mit hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten bewegt. Systeme ohne Verbindungsanpassung oder mit suboptimaler Verbindungsanpassung sind darauf beschrankt, Übertragungsbetriebsarten zu verwenden, die dafür ausgelegt sind, eine akzeptable Leistungsfähigkeit aufrechtzuerhalten, wenn die Kanalqualität schlecht ist, um maximale Abdeckung zu erhalten. Diese Systeme werden daher effektiv für die Kanalbedingungen im ungünstigsten Fall ausgelegt, was zu einer unzureichenden Auslastung der vollen Kanalkapazität führt.
Ferner ist die Verbindungsanpassung in ungünstigen Umgebungen, zum Beispiel unter hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten, wobei sich der Kanal sehr schnell verändert, entweder unerprobt oder zu robustem Betrieb unfähig. Genauer gesagt, entsteht durch die wachsende Popularität von MIMO die Notwendigkeit von Verbindungsanpassungslosungen in ungünstigen Umgebungen, die zeitliche, räumliche und spektrale Komponenten integrieren. Durch Bereitstellen einer verbesserten Rückkopplung durch Miteinschließen des Empfängertyps wird diese suboptimale Verbindungsanpassung bei verschiedenen Ausführungsformen ausgeglichen. Bei verschiedenen Ausführungsformen legt die vorliegende Erfindung eine Technik zur Verbindungsanpassung fest, die robust ist, eine geringe Komplexität aufweist und kosteneffektive Prozeduren für zukünftige drahtlose Systeme bereitstellt.
Als Erstes wird unter Verwendung von 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein drahtloses Kommunikationssystem beschrieben, das ein auf MIMO basierendes drahtloses System verwendet. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die die Anpassung verwendet. Als nächstes werden Ausführungsformen der Erfindung für MIMO mit geschlossener und offener Schleife unter Verwendung von 4-5 beschrieben. Die Anwendung von Ausführungsformen der Erfindung zur Veranschaulichung der Signifikanz des Empfängertyps wird in 6 beschrieben.
1 ist ein Blockschaltbild eines drahtlosen Kommunikationssystems, das ein auf MIMO basierendes drahtloses System verwendet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Eine komprimierte digitale Quelle in Form eines binären Datenstroms 2 wird einem vereinfachten Sendeblock 5 zugeführt, der die Funktionen der Fehlerkontroll-Codierung und (möglicherweise in Verbindung mit) Abbildung auf komplexe Modulationssymbole umfasst. Der vereinfachte Sendeblock 5 produziert mehrere separate Symbolströme, die von unabhängig bis teilweise redundant bis voll redundant reichen. Jeder der Symbolströme wird auf eine der mehreren Senderantennen 12-18 abgebildet. Die Abbildung kann eine lineare räumliche Gewichtung der Antennenelemente oder lineare Antennen-Raum-Zeit-Vorcodierung umfassen. Nach Frequenzaufwärtsumsetzung, Filterung und Verstärkung werden die Sendesignale 6 durch die mehreren Sender 12-18 in den drahtlosen Kanal eingespeist. Im Empfänger 20 werden die Signale möglicherweise von mehreren Antennen erfasst. Danach werden in einer Empfängereinheit 25 Demodulations- und Abbildungsumkehrungs-Operationen ausgeführt, um die Nachricht wiederherzustellen. Der Grad der Intelligenz, Komplexität und a-priori-Kanalkenntnis, die bei der Auswahl der Codierungs- und Antennenabbildungs-Algorithmen verwendet werden, wird durch die Empfängereinheit 25 während der Verbindung 1 abhängig von der Anwendung und der Beschaffenheit der Übertragung angepasst.
Der drahtlose Sender 10 kommuniziert über den drahtlosen Kanal 21 mit dem Empfänger 20. Der drahtlose Sender 10 umfasst vier Sendeantennen 12, 14, 16 und 18, und der Empfänger 20 umfasst vier Empfangsantennen 22, 24, 26 und 28. Bei anderen Ausführungsformen wird eine beliebige Anzahl von Sendeantennen und eine beliebige Anzahl von Empfangsantennen verwendet, um einen MIMO-Kanal zu bilden. Die drahtlose Verbindung 1 verwendet entweder MIMO-Techniken mit geschlossener Schleife oder mit offener Schleife. Der Sender 10 schneidert die Sendesignale 6 dynamisch auf eine Weise auf den Kanal zurecht, die den Kanaldurchsatz verbessert oder die Bitfehlerrate minimiert oder beides. Zum Beispiel wird ein Sendesignal 6 durch Zerlegung in unabhängige 1/4-Raten-Bitsequenzen gleichzeitig durch alle vier Sendeantennen 12, 14, 16 und 18 gesendet. Wenn die Sendesignale 6 aus jedem der Sender 12, 14, 16 und 18 in den Kanälen voneinander verschieden sind, wird eine vierfache Zunahme der Kanalkapazität vorliegen. Wenn die Sendesignale 6 aus jedem der Sender 12, 14, 16 und 18 in dem Kanal identisch sind, wird eine vierfache Zunahme der Diversität vorliegen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen sendet der Empfänger 20 kanalbezogene Rückkopplungsinformationen zur Verwendung durch den Signalverarbeitungsblock 5 beim Entwickeln von Sendesignalen 6 zu dem Sender 10. Der Empfänger 20 erzeugt die Rückkopplungsinformationen zum Beispiel durch entsprechende Verarbeitung von aus dem Sender 10 empfangenen Referenzinformationen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kombiniert der Empfänger 20 die durch den Sender erzeugten Referenzinformationen mit der Kenntnis des Typs und der Kenngrößen des Empfängers bei der Erzeugung der Rückkopplungsinformationen. Bei einer Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung zum Beispiel das Problem der suboptimalen Verbindungsanpassung durch Berücksichtigung des Empfängertyps. Verschiedene Typen von Empfängern nehmen eine verschiedene Kanalqualität wahr. Bei verschiedenen Ausführungsformen umfasst die vorliegende Erfindung daher den Typ des Empfängers beim Definieren der Kanalqualität.
Bei verschiedenen Ausführungsformen umfasst der Empfänger einen linearen Empfänger oder einen nichtlinearen Empfänger. Ein linearer Empfänger kann zum Beispiel bei einer Ausführungsform ein MMSE (minimaler mittlerer quadratischer Fehler) sein. Ähnlich umfasst ein nichtlinearer Empfänger bei verschiedenen Ausführungsformen ML (maximum likelihood - höchste Wahrscheinlichkeit) oder eine bestimmte andere Variante.
Unter der Annahme, dass im Sender 10 M_t Antennen und im Empfänger 20 M_r Antennen vorliegen, bestehen M_t × M_r MIMO-Kanäle zwischen dem Sender 10 und dem Empfänger 20. Es sei Y das durch die Antenne 22 an dem Empfänger 20 empfangene Signal, X das durch den Sender 20 gesendete Signal und V das durch die Antenne 22 an dem Empfänger 20 empfangene Kanalrauschen. Das Empfangssignal Y wird repräsentiert als $Y = HX + V,$
wobei H die durch das Signal in dem drahtlosen Medium 21 beobachtete Kanalmatrix ist.
Die Kanalmatrix H bestimmt ihrerseits die Leistungsfähigkeit des MIMO-Netzes. Bei drahtlosen Systemen ist der Kanal typischerweise zufällig, d.h. H ist eine Zufallsmatrix. Zu üblichen Zufallsmatrixmodellen für Kanäle gehören unkorreliertes Rayleigh-Fading (d.h. die Einträge von H sind unabhängige und identisch verteilte komplexe normale Zufallsvariablen), korreliertes Rayleigh-Fading, unkorreliertes Rician-Fading und korreliertes Rician-Fading.
Die Korrelationen unter den durch die Empfangsantennen empfangenen Signale hängen von den Kanalbedingungen ab, und der Grad der Korrelationen bestimmt den Rang der Kanalmatrix H. Der Rang R des MIMO-Kanals ist die Anzahl unabhängiger Gleichungen, die von dem obenerwähnten Linearsystem geboten werden. Er ist auch gleich dem algebraischen Rang der Kanalmatrix H. Daher ist der Rang immer sowohl kleiner als die Anzahl der Antennen an dem Sender 10 als auch kleiner als die Anzahl der Antennen an dem Empfänger 20. Die Anzahl der unabhängigen Signale, die sicher durch das MIMO-System gesendet werden, ist folglich höchstens gleich dem Rang.
In einer Umgebung mit starken Mehrwegeeffekten sind die durch jede Empfängerantenne 22, 24, 26 und 28 an dem Empfänger 20 empfangenen Signale sehr unkorreliert. Folglich hat die MIMO-Kanalmatrix H einen hohen Rang. In einer guten Umgebung, zum Beispiel wenn sich der Empfänger 20 in der Reichweite der Sichtlinie (LOS) befindet, sind die durch jede Empfängerantenne 22, 24, 26 und 28 an dem Empfänger 20 empfangenen Signale stark korreliert. Folglich weist die MIMO-Kanalmatrix H einen niedrigeren Rang auf. Der niedrigste Rang für die Kanalmatrix H ist 1, wobei alle von verschiedenen Antennen empfangenen Signale korreliert sind.
Verbesserungen der Leistungsfähigkeit des MIMO-Netzes verlangen eine Kanalmatrix H mit hohem Rang und ein gutes Signal-zu-Rausch-Verhältnis. Sowohl die Anzahl der gesendeten Ströme als auch die Bitfehlerrate auf jedem Strom bestimmen die Effizienz der Verbindung (fehlerfreier Anteil des herkömmlichen Durchsatzes der Bitübertragungsschicht pro Sendeantenne mal Anzahl der Sendeantennen), statt nur die Anzahl unabhängiger Eingangsströme. Da sich die Verwendung von Codierung an den Mehrantennensignalen (Raum-Zeit-Codierung) kritisch auf das Bitfehlerratenverhalten auswirkt, wird sie zu einer wichtigen Komponente des MIMO-Entwurfs. Bei verschiedenen Ausführungsformen wird die Fehlerrate durch verbesserte Modellierung der drahtlosen Kommunikationssysteme reduziert. Der Empfänger 20 koppelt nicht nur Informationen den drahtlosen Kanal 21 betreffend zu dem Sender 10 zurück, sondern auch Informationen den Empfänger und/oder die nachfolgende Verarbeitung betreffend, wie etwa Decodierung usw. Das Miteinschließen solcher detaillierter Informationen über den Empfänger 20 ermöglicht einen verbesserten Kompromiss zwischen Codierung und Multiplexen, so dass die Durchsatzrate des drahtlosen Kommunikationssystems maximiert wird.
2 zeigt ein Diagramm des Verbindungsanpassungsprozesses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Beispiel stellt Prozeduren der Benutzerseite (UE) zur Unterstützung der Verbindungsanpassung in 3GPP-LTE bereit. 3GPP LTE (Langzeitentwicklung) ist der Name, der einem Projekt innerhalb des Partnerschaftsprojekts der dritten Generation zur Verbesserung des universellen Mobiltelekommunikationssystems (UMTS) zum Umgang mit zukünftigen Anforderungen gegeben wird.
2 zeigt eine schematische Ausführungsform eines drahtlosen Kommunikationssystems, das Aspekte der vorliegenden Erfindung benutzt. Eine Basisstation (Knoten B) 110 kommuniziert mit Benutzergeräten bzw. einem Benutzereinheit-Empfänger 120, wobei es sich um ein Mobiltelefon, einen Computer, einen Laptop, ein tragbares Gerät oder ein anderes solches Gerät handeln kann. Wie in 2 dargestellt, sendet der Knoten B 110 das Referenzsignal 101 an den Benutzereinheit-Empfänger 120. Der Benutzereinheit-Empfänger 120 schätzt die Kanalinformationen durch das vom Knoten B 110 gesendete Referenzsignal 101. Der Benutzereinheit-Empfänger 120 erzeugt ein Rückkopplungssignal 103 zum Beispiel durch entsprechende Verarbeitung des empfangenen Referenzsignals 102. Das Rückkopplungssignal 103 umfasst das Modulations- und Codierungsverfahren und den Rang. Wenn eine geschlossene Regelschleife verwendet wird, umfasst das Rückkopplungssignal 103 außerdem Vorcodierungsmatrixindizes. Der Benutzereinheit-Empfänger 120 führt eine Berechnung des Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen (SINR) 130 aus. Danach verwendet der Benutzereinheit-Empfänger 120 dieses Verhältnis von Signal zu Störungen und Rauschen (SINR) 130 zusammen mit den Empfängerinformationen 150 (z.B. Typ des Empfängers), um ein Modulations- und Codierungsverfahren 140 zu erzeugen. Ein so erzeugtes Modulations- und Codierungsverfahren 140 ist somit angepasst, um den Durchsatz des Kanals für die gegebenen Kenngrößen des Empfängers zu verbessern. Modulationsverfahren sind zum Beispiel quaternäres PSK (QPSK), 16-Quadraturamplituden-Modulation (16QAM), 64-Quadraturamplituden-Modulation (64QAM), binäre Phasenumtastung (BPSK) usw. Bei bestimmten Ausführungsformen können die Rückkopplungsinformationen 103 jedoch Zwischenzustandsinformationen umfassen, zum Beispiel das SINR und den Empfängertyp, die zum Beispiel durch die Basisstation verarbeitet werden können, um einen Rang und ein Modulations- und Codierungsverfahren zu ergeben.
Wenn das Signalisierungsprotokoll spezifiziert, dass Rang und MCS zu der Basisstation zurückzukoppeln sind, wählt der Benutzereinheit-Empfänger 120 bei verschiedenen Ausführungsformen Rang und MCS auf der Basis des SINR und des Empfängertyps. Wenn der Empfängertyp der Basisstation nicht bekannt ist, sollte sich die Basisstation über die Empfehlung des Benutzereinheit-Empfängers 120 nicht hinwegsetzen, da andernfalls für die Basisstation das Risiko einer suboptimalen Verbindungsanpassung entsteht. Oder wenn zum Beispiel von dem Benutzereinheit-Empfänger 120 nur erwartet wird, dass er das SINR zu der Basisstation zurückkoppelt, sollte die Basisstation den Empfängertyp durch Signalisierung kennen. Bei bestimmten Ausführungsformen werden die Empfängertypen a priori vereinbart. Anders ausgedrückt, ist die Idee hinter verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung die Verwendung des SINR und Empfängertyps, um die Verbindungsanpassung zu lenken, statt nur das SINR.
Bei verschiedenen Ausführungsformen werden die Berechnung des Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen 130, die Empfängerinformationen 150 und das Modulations- und Codierungsverfahren 140 als zusätzlicher Code hinzugefügt oder durch Modifizieren von existierendem Code zum Beispiel durch geeignete Modifikation der Firmware (Software) des Benutzereinheit-Empfängers 120. Bei bestimmten Ausführungsformen erfordert bestimmte oder die gesamte Funktionalität separate Hardware in dem Benutzereinheit-Empfänger 120.
3 zeigt bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendete 3GPP-LTE-MIMO-Betriebsarten. Der Benutzereinheit-Empfänger 120 wird durch den Knoten-B 110 für verschiedene MIMO-Betriebsarten ausgelegt. Zu den unterstützten MIMO-Betriebsarten gehören sowohl Sendediversität als auch räumliche Multiplexbetriebsarten. Sendediversität wird durch Verwendung von Raum-Zeit-Codes erzielt, die zeitliche und räumliche Korrelation in von verschiedenen Antennen gesendete Signale einführen, um Diversität im Empfänger und Codierungsgewinn gegenüber einem uncodierten System ohne Beeinträchtigung der Bandenbreiteneffizienz bereitzustellen. Sendediversität dient zum Ausgleichen von Übertragungsverlusteffekten, darunter Effekte, die durch Fading während der Ausbreitung in dem Kanal entstehen. Beispiele für Sendediversitätscodierung sind u.a. Raumfrequenz-Blockcodierung (SFBC), Raum-Zeit-Blockcodierung (STBC), Raum-Zeit-Trelliscodierung (STTC).
Beim räumlichen Multiplexen wird ein Signal in mehrere Schichten oder Ströme aufgeteilt und parallel gesendet, wodurch der Durchsatz der Übertragung zunimmt. Bei verschiedenen Ausführungsformen werden die in 3GPP-LTE unterstützten Standardbetriebsarten-verwendet, obwohl bei anderen Ausführungsformen mehr oder weniger Übertragungsbetriebsarten verwendet werden.
Bei einer Ausführungsform umfassen die MIMO-Betriebsarten bei der Übertragung mit geschlossener Schleife zwei Betriebsarten: eine Betriebsart mit null Verzögerung und eine Betriebsart mit großer Verzögerung. Jede Betriebsart wird dynamisch konfiguriert und ist auf der Basis des Rangs der Übertragung einem Codierungsverfahren zugewiesen. MIMO mit geschlossener Schleife umfasst bei verschiedenen Ausführungsformen zwei Betriebsarten: eine räumliche Multiplexbetriebsart (z.B. WcDU) und eine Sendediversitätsbetriebsart. Die Sendediversitätsbetriebsart verwendet entweder Raum-Frequenzblockcodierung (SFBC) oder SFBC und frequenzgeschaltete Sendediversität (FSTD). Diese Betriebsarten werden semistatisch konfiguriert und durch Signalisierung von Schicht 3 (L3) signalisiert. Da die Sender fest sind, definiert die Fahrzeuggeschwindigkeit des Empfängers die Verzögerung und somit die Veränderung der Kanalzustandsinformationen. Um die Leistungsfähigkeit einer Übertragung mit offener Schleife zu verbessern, kann ein zyklisches Vorcodierungsmatrixindexverfahren verwendet werden, das zyklisch ein Codewort auswählt.
Die UE-Rückkopplungsprozedur für eine geschlossene Schleife wird nun beschrieben. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die auf MIMO-Systeme mit geschlossener Schleife angewandt wird. MIMO mit geschlossener Schleife umfasst das Optimieren von MIMO-Netzen unter Verwendung von Kanalzustandsinformationen im Sender, um die gesendeten Wellenformen individuell anzupassen und um höhere Verbindungskapazität und höheren Durchsatz bereitzustellen. MIMO mit geschlossener Schleife ermöglicht kanalbewusstes Koordinieren für mehrere Benutzer und vereinfacht Mehrbenutzerempfänger durch Vermeidung von Störungen und stellt ein einfaches und allgemeines Mittel zur Ausnutzung von räumlicher Diversität bereit. Eine Folge der Verwendung mehrerer Antennen ist jedoch eine Zunahme der Anzahl der Kanalzustandsparameter. Kanalzustandsinformationen müssen quantisiert und über einen ratenbegrenzten Rückkopplungskanal zu dem Sender gesendet werden.
Bei geschlossenem MIMO werden linear vorcodierte Einzelbenutzer-Raum-Zeit-Blockcodes durch die folgende Eingangs-/Ausgangsbeziehung beschrieben: $Y = HFS + V,$
wobei F eine M_t × M-Vorcodierungsmatrix, S ein M × T-Raum-Zeit-Blockcodewort und V eine M_r × T-Rauschmatrix ist. Der Vorcodiererparameter M wird so gewählt, dass M ≤ M_t gilt. Das Raum-Zeit-Blockcodewort S (ob es sich um räumliches Multiplexen, orthogonale Raum-Zeit-Blockcodierung usw. handelt) wird unabhängig von dem Kanal erzeugt. Der Vorcodierer wird unter Verwendung einer Funktion f gewählt, die eine M_r × M_t-Kanalrealisierung auf eine M_t × M-Vorcodierungsmatrix mit F = f(H) abbildet. Die Vorcodierungsmatrix F passt das gesendete Signal an die aktuellen Kanalbedingungen an. Bei MIMO ist die optimale Wahl der Vorcodierungsmatrix F die rechten singulären Vektoren der Kanalmatrix H.
Mit Bezug auf 4 sendet ein Sender-Knoten B 110 ein Referenzsignal 101 zu dem Benutzerempfänger 120. Ein Rang- und PMI-Generator 129 in dem Benutzerseiten-Empfänger 120 beobachtet eine Kanalrealisierung durch Abtasten eines empfangenen Referenzsignals 102, um die beste im Moment zu verwendende Vorcodierungsmatrix F auszuwählen. Für rechnerische Effizienz und zur Minimierung der Rückkopplungskomplexität kann die Vorcodierungsmatrix F als ein Vorcodierungsmatrixindex gespeichert werden. Der Vorcodierungsmatrixindex gibt den Index eines Elements an, das in einem vordefinierten Array von Matrizen der Vorcodierungsmatrix F am nächsten kommt.
Bei verschiedenen Ausführungsformen umfasst der Benutzerseiten-Empfänger 120 einen Empfängertyp, zum Beispiel einen Empfänger mit nichtlinearer maximaler Wahrscheinlichkeit (maximum likelihood - ML) oder mit linearem minimalen mittlerem quadratischen Fehler (MMSE). Maximum-Likelihood-Empfänger erfordern, dass der Benutzerseiten-Empfänger 120 alle mögliche Vorcodierungsmatrizen F (oder Vorcodierungsmatrixindex) berücksichtigt, bevor er die Entscheidung trifft, und können daher hohe Ansprüche an die Rechenleistung stellen. Der lineare minimale mittlere quadratische Fehler ist zwar suboptimal, aber einfacher. Zum Beispiel ist für einen Empfänger mit minimalem mittleren quadratischen Fehler der mittlere quadratische Fehler am Ausgang des Benutzerseiten-Empfängers 120 eine Funktion der in dem Sender-Knoten B 110 verwendeten Vorcodierungsmatrix F.
Unter Verwendung der Vorcodierungsmatrix F (oder des Vorcodierungsmatrixindex) wird die Kanalqualität für jede Schicht bestimmt. Typischerweise werden Kanalzustandsinformationen (CSI) unter Verwendung des Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen (SINR) gemessen. Da die Vorcodierungsmatrix F verfügbar ist, ist das berechnete SINR das momentane Verhältnis von Signal zu Rauschen für jede räumliche Schicht. Zum Beispiel ergibt in einem Empfänger mit minimalem mittleren quadratischen Fehler ein Entwurf mit gewichtetem mittleren quadratischen Fehler, der verschiedenen empfangenen Signalströmen verschiedene Gewichte gibt, verschiedene Kriterien, wie etwa maximale Rate und SINR für jede Schicht.
Der Benutzerseiten-Empfänger 120 umfasst einen MCS-Generator, der das SINR und den Typ des Benutzerseiten-Empfängers 120 benutzt, um ein Modulations- und Codierungsverfahren (MCS) auszuwählen, z.B. MCS = f_{receiver_type} (SINR), wobei f_{receiver_type} eine Nachschlagetabelle ist, die das SINR für jede Schicht auf MCS abbildet. Bei verschiedenen Ausführungsformen umfasst der MCS-Generator für jeden Typ von Benutzerseiten-Empfänger 120 eine Abbildung des SINR gegen MCS für jede Schicht. Verschiedene MCS-Verfahren weisen beim selben SINR verschiedene Bit- oder Rahmenfehlerraten auf. Für ein gegebenes SINR wird daher ein MCS-Verfahren angenommen, das innerhalb einer bestimmten Fehlerrate liegt, während der Durchsatz maximiert wird. Das für dasselbe SINR und dieselbe Schicht ausgewählte MCS-Verfahren kann daher für zwei verschiedene Typen von Empfänger verschieden sein. Ähnlich umfasst bei verschiedenen Ausführungsformen die Nachschlagetabelle andere Eigenschaften eines Empfängers. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die SINR-Schätzung durch den Kanalschätzalgorithmus beeinflusst werden. Zum Beispiel werden die zur Berechnung von PMI und MCS verwendeten Mittelungsverfahren über eine Gruppe von Subträgern ausgeführt und wirken sich daher auf die SINR-Schätzung aus.
Das MCS-Verfahren, der Rang und die Vorcodierungsmatrix F (z.B. Codebuch) werden durch den designierten Rückkopplungskanal als Rückkopplungsinformationen 103 zu dem Sender zurückgesendet. Das Senden der Vorcodierungsmatrix F ist zwar präzise, kann aber wertvolle Bandbreite in Anspruch nehmen. Daher gibt es zwei Hauptansätze für den Entwurf von Rückkopplung: Quantisieren des Kanals oder Quantisieren von Eigenschaften des gesendeten Signals. Ein Vektorquantisierer funktioniert durch Abbilden eines reell- oder komplexwertigen Vektors auf eine einer endlichen Anzahl von Vektorrealisierungen. Die Abbildung ist dafür ausgelegt, eine bestimmte Art von Verzerrungsfunktion, wie etwa den durchschnittlichen mittleren quadratischen Fehler (MSE) zwischen dem Eingangsvektor und dem quantisierten Vektor, zu minimieren. Als Alternative werden quantisierte Informationen verwendet, die notwendig sind, um das gesendete Signal an aktuelle Kanalbedingungen anzupassen. Bei solchen Techniken wird zuerst ein Codebuch erzeugt, das einen Satz von Matrizen umfasst.
Daher wird die beste Vorcodierungsmatrix F als ein Index des optimalen Codeworts zum Sparen von Bandbreite gespeichert, so dass nur das Codewort gesendet wird. Der Benutzerseiten-Empfänger 120 sendet ein Rückkopplungssignal 103 zu dem Sender-Knoten B 110. Das Rückkopplungssignal 103 umfasst Rückkopplungsinformationen, wie zum Beispiel Rang, Modulations- und Codierungsverfahren und den Vorcodierungsmatrixindex. Der Sender-Knoten B 110 verwendet die Rückkopplungsinformationen, zum Beispiel den Vorcodierungsmatrixindex, um eine Vorcodierungsmatrix F zu erzeugen. Der Sender-Knoten B 110 wendet die Rückkopplungsinformationen in dem Rückkopplungssignal 103 auf das nachfolgende gesendete Signal an. Bei verschiedenen Ausführungsformen setzt sich der Sender-Knoten B 110 nicht über den Rang oder die Vorcodierungsmatrixindizes hinweg, die von dem Benutzerende-Empfänger 120 ausgewählt werden.
Es wird nun eine UE-Rückkopplungsprozedur mit offener Schleife beschrieben. Das Vorcodierungsverfahren mit geschlossener Schleife funktioniert gut für Benutzerseiten geringer Mobilität, wenn die Kanalvariation langsam ist. Die Leistungsfähigkeit von Vorcodierungsverfahren mit geschlossener Schleife verschlechtert sich jedoch schnell bei einer Zunahme der Benutzerseitenmobilität. Für Benutzerseiten mit mittlerer und hoher Mobilität können Verfahren mit offener Schleife vorzuziehen sein. Mittlere Mobilität bezieht sich auf Benutzerseitengeschwindigkeiten von mehr als etwa 30 km/h. Im Gegensatz zu Verfahren mit geschlossener Schleife besteht bei Verfahren mit offener Schleife keine Rückkopplung von Kanalzustandsinformationen.
Bei dieser Prozedur berechnet die Benutzerseite das mittlere SINR 130 auf der Basis der geschätzten Kanalinformationen. Im Gegensatz zu Verfahren mit geschlossener Schleife sind bei Verfahren mit offener Schleife keine gültigen Kanalinformationen verfügbar. Im Gegensatz zu Verfahren mit geschlossener Schleife ist bei Verfahren mit offener Schleife das SINR 130 daher ein Frequenz-, Zeit- und räumlicher Mittelwert pro Empfängerantenne. Der Sender-Knoten B 110 sendet ein Referenzsignal 101 in den Kanal. Auf der Basis eines empfangenen Referenzsignals 102 schätzt der Benutzerseiten-Empfänger 120 den Kanal und berechnet die effektiven SINRs für jeden Rang. Bei Abwesenheit einer Kanalmatrix ist bei Verfahren mit offener Schleife der Rang die Anzahl unabhängiger Datenströme. Dies steht im Gegensatz zu einem Verfahren mit geschlossener Schleife, bei dem der Rang der numerische Rang der Matrix ist.
Rang und Modulations- und Codierungsverfahren 140 werden zusammen auf der Basis des mittleren SINR ausgewählt. Der Benutzerseiten-Empfänger 120 berechnet die Modulations- und Codierungsverfahren 140 für jede Übertragung und für jeden Rang (MCS_rank) gemäß dem mittleren SINR 130 und Empfängerinformationen 150, z.B. $M C S_{r a n k} = f_{r e c e i v e r_t y p e}^{r a n k} (S I N R) .$
Bei anderen Ausführungsformen wird MCS_rank aus einem Tabellennachschlag berechnet, der das mittlere SINR, den Rang und den Empfängertyp umfasst. Es werden ein einziges MCS und ein einziger Rang ausgewählt, das bzw. der die Datendurchsatzrate maximiert. Bei verschiedenen Ausführungsformen wählt ein MCS-Selektor 151 in dem Benutzerseiten-Empfänger 120 das einzige MCS und den einzigen Rang, das bzw. der die Durchsatzrate maximiert, als $D u r c h s a t z = R a n g \times M C S_{r a n k} .$
Der Benutzerseiten-Empfänger 120 koppelt den Rang der Übertragung zusammen mit dem für diesen Rang berechneten mittleren SINR zu dem Sender-Knoten B 110 zurück. Bei verschiedenen Ausführungsformen nimmt die Durchsatzrate des drahtlosen Systems relativ zu einem suboptimalen Verbindungsanpassungsverfahren, das keine Anpassung auf der Basis des Empfängertyps verwendet, zu. Die Zunahme der Zeitverzögerung bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten kann durch eine Reduktion der Übertragungsverzögerung teilweise ausgeglichen werden, wodurch die Qualität der Kommunikation trotz der schnellen Kanalveränderung verbessert wird.
6 zeigt die Leistungsfähigkeit eines Systems, das Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung benutzt. 6a zeigt die in 6b und 6c aufgetragenen Übertragungsverfahren, 6b zeigt die Leistungsfähigkeit von MIMO-Betriebsarten mit einem Empfänger mit minimalem mittlere quadratischen Fehler. 6c zeigt die Leistungsfähigkeit von MIMO-Betriebsarten mit einem Maximum-Likelihood-Empfänger.
6a tabellarisiert die verschiedenen bei den Simulationen von 6b und 6c verwendeten Übertragungsverfahren. Jedes der simulierten Übertragungsverfahren wird als Kurve tabellarisiert, die den Kurven von 6b und 6c entspricht. Mit Bezug auf 6b ist die Rahmenfehlerrate als Funktion des SINR für variierende MCS-Verfahren für einen Empfänger mit minimalem mittleren quadratischen Fehler aufgetragen. Die Simulationen setzen ideale Kanalinformationen unter Verwendung eines SCM-Kanalmodells für ein UE, das sich mit hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten (120 km/h) bewegt, voraus. Wie in 6b dargestellt, zeigt Kurve 4 eine Übertragung mit Rang 1 unter Verwendung von Raum-Frequenz-Blockcodierung SFBC, und frequenzgeschaltete Sendediversität SFBC funktioniert besser als die Kurve 6, die Übertragung mit Rang 2 unter Verwendung von WcDU darstellt.
Im Gegensatz dazu ergeben ähnliche Simulationen für einen Maximum-Likelihood-Empfänger das entgegengesetzte Ergebnis. In dem in 6c untersuchten konkreten Fall ist bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten für den ML-Empfänger Kurve 6 der Übertragung mit Rang 2 unter Verwendung von WcDU jeder Übertragung mit Rang 1 unter Verwendung von SFBC-FSTD-Codierung überlegen; siehe zum Beispiel Kurve 4 in 6c. Ein drahtloses Kommunikationssystem, das ohne Kenntnis des Empfängers sendet, weist daher suboptimale Leistungsfähigkeit auf.
Obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile im Detail beschrieben wurden, versteht sich, dass verschiedene Änderungen, Substitutionen und Abwandlungen darin vorgenommen werden können, ohne von dem durch die angefügten Ansprüche definierten Gedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel ist für Fachleute ohne weiteres erkennbar, dass viele der hier beschriebenen Merkmale, Funktionen, Prozesse und Materialien abgewandelt werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, soll die vorliegende Beschreibung nicht im einschränkenden Sinne aufgefasst werden. Fachleuten werden bei Durchsicht der Beschreibung verschiedene Modifikationen und Kombinationen der Ausführungsbeispiele sowie andere Ausführungsformen der Erfindung einfallen. Es ist deshalb beabsichtigt, dass die angefügten Ansprüche jegliche solcher Modifikationen oder Ausführungsformen abdecken.

Claims

Rückkopplungsverfahren, umfassend: Empfangen eines Referenzsignals von mehreren Antennen einer Basisstation an einem Empfänger; Berechnen eines Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen aus dem empfangenen Referenzsignal; und Bestimmen eines Modulations- und Codierungsverfahrens auf der Basis des berechneten Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen und zusätzlich auf der Basis eines Typs des Empfängers.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Berechnen eines Rangs und einer Vorcodierungsmatrix auf der Basis geschätzter Kanalinformationen aus dem empfangenen Referenzsignal, wobei das Berechnen des Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen umfasst, für jede von mehreren Schichten auf der Basis der Vorcodierungsmatrix und der geschätzten Kanalinformationen ein Verhältnis von Signal zu Störungen und Rauschen zu berechnen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen eines Modulations- und Codierungsverfahrens umfasst, das Modulations- und Codierungsverfahren gemäß dem berechneten Verhältnis von Signal zu Störungen und Rauschen und dem Empfängertyp auszuwählen, wobei das Auswählen umfasst, aus einer Nachschlagetabelle auszuwählen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Berechnen eines Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen umfasst, auf der Basis von geschätzten Kanalinformationen aus dem empfangenen Referenzsignal ein mittleres Verhältnis von Signal zu Störungen und Rauschen zu berechnen.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Bestimmen eines Modulations- und Codierungsverfahrens Folgendes umfasst: Berechnen eines Modulations- und Codierungsverfahrens für jedes von mehreren Übertragungsverfahren und für jeden von mehreren Rängen auf der Basis des mittleren Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen; und Auswählen eines Rangs und Auswählen eines Modulations- und Codierungsverfahrens, wobei das Auswählen auf einem Rang und einem Modulations- und Codierungsverfahren basiert, der bzw. das den Durchsatz maximiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: Schätzen von Kanalinformationen aus den Referenzsignalen, wobei das Verhältnis von Signal zu Störungen und Rauschen auf der Basis der geschätzten Kanalinformationen berechnet wird; und Senden von Rückkopplungsinformationen zu der Basisstation, wobei die Rückkopplungsinformationen den Rang und das Modulations- und Codierungsverfahren umfassen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Rückkopplungsinformationen Informationen zum Erzeugen einer Vorcodierungsmatrix umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Empfangen in einem Empfänger stattfindet, der sich mit hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten relativ zu der Basisstation bewegt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei sich der Empfänger mit einer Geschwindigkeit von mehr als 30 km/h bewegt.
MIMO-Rückkopplungsprozedur mit offener Schleife, umfassend: Schätzen von Kanalzustandsinformationen durch Empfangen mindestens eines Referenzsignals von Senderantennen einer Basisstation an einem Benutzerseiten-Empfänger; Berechnen eines mittleren Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen aus den geschätzten Kanalinformationen in dem Benutzerseiten-Empfänger; Verwenden des mittleren Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen (SINR) und zusätzlich des Benutzerseiten-Empfängertyps, um für jeden verfügbaren Rang ein Modulations- und Kanalverfahren zu berechnen; Berechnen einer Durchsatzrate für jeden Rang und des für diesen Rang assoziierten entsprechenden Modulations- und Codierungsverfahrens; Auswählen eines Rangs und eines Modulations- und Codierungsverfahrens zur Maximierung der Durchsatzrate; und Senden einer Rückkopplungsinformation von dem Benutzerseiten-Empfänger zu der Basisstation, wobei die Rückkopplungsinformation den gewählten Rang und das Modulations- und Codierungsverfahren umfasst.
MIMO-Rückkopplungsprozedur mit offener Schleife nach Anspruch 10, wobei der Benutzerseiten-Empfängertyp einen linearen Empfänger umfasst.
MIMO-Rückkopplungsprozedur mit offener Schleife nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Benutzerseiten-Empfängertyp einen Maximum-Likelihood-Empfänger oder einen Empfänger mit minimalem mittleren quadratischen Fehler umfasst.
MIMO-Rückkopplungsprozedur mit offener Schleife nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Basisstation die Rückkopplungsinformation beim Senden einer nachfolgenden Information verwendet, wobei die Basisstation den gewählten Rang und das Modulations- und Codierungsverfahren nicht ändert, wobei die Rückkopplungsprozedur dynamisch während einer Verbindung zwischen der Basisstation und der Benutzerseite ausgeführt wird und wobei die Rückkopplungsinformation während der Verbindung dynamisch eingestellt wird.
MIMO-Rückkopplungsprozedur mit offener Schleife nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Verwenden des mittleren Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen und des Benutzerseiten-Empfängertyps zur Berechnung eines Modulations- und Kanalverfahrens für jeden verfügbaren Rang umfasst, eine vorbestimmte Nachschlagetabelle zu verwenden, wobei die Nachschlagetabelle eine Abbildung von Empfängertyp, SINR und Modulations- und Codierungsverfahren umfasst.
MIMO-Rückkopplungsprozedur mit offener Schleife nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei sich der Benutzerseiten-Empfänger mit mittleren oder hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten bewegt.
MIMO-Rückkopplungsprozedur mit geschlossener Schleife umfassend: Empfangen mindestens eines Referenzsignals von einer Basisstation an einem Empfänger; Berechnen eines Rangs und einer Vorcodierungsmatrix aus dem empfangenen Referenzsignal; Berechnen eines Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen (SINR) für jede Schicht aus der Vorcodierungsmatrix; Auswählen eines Modulations- und Codierungsverfahrens auf der Basis des Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen und zusätzlich auf der Basis eines Typs des Empfängers; und Senden einer Rückkopplungsinformation zu der Basisstation, wobei die Rückkopplungsinformation das bestimmte Modulations- und Codierungsverfahren umfasst.
MIMO-Rückkopplungsprozedur mit geschlossener Schleife nach Anspruch 16, wobei der Empfängertyp einen Maximum-Likelihood-Empfänger oder einen Empfänger mit minimalem mittleren quadratischen Fehler umfasst.
MIMO-Rückkopplungsprozedur mit geschlossener Schleife nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Basisstation die Rückkopplungsinformation beim Senden eines nachfolgenden Signals verwendet, wobei die Basisstation den Rang oder das Modulations- und Codierungsverfahren, der bzw. das von dem Benutzerseiten-Empfänger ausgewählt wird, nicht ändert und wobei die Rückkopplungsinformation ferner einen Vorcodierungsmatrixindex umfasst.
MIMO-Rückkopplungsprozedur mit geschlossener Schleife nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Rückkopplungsprozedur dynamisch während einer Verbindung zwischen der Basisstation und der Benutzerseite ausgeführt wird und wobei die Rückkopplungsinformation während der Verbindung dynamisch eingestellt wird.
MIMO-Rückkopplungsprozedur mit geschlossener Schleife nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Bestimmen eines Modulations- und Codierungsverfahrens umfasst, eine vorbestimmte Nachschlagetabelle zu verwenden, die eine Abbildung von Empfängertyp, SINR und Modulations- und Codierungsverfahren umfasst.
MIMO-Rückkopplungsprozedur mit geschlossener Schleife nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei sich der Benutzerseiten-Empfänger mit mittleren oder hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten bewegt.
Empfänger, umfassend: mehrere Antennen zum Empfangen von Signalen von einer Basisstation, wobei die mehreren Antennen dafür ausgelegt sind von Antennen an einer Basisstation gesendete Referenzsignale zu empfangen und eine Rückkopplungsinformation zu der Basisstation zu senden; und einen Prozessor, der dafür ausgelegt ist, das Referenzsignal von den mehreren Antennen zu empfangen, wobei der Prozessor dafür ausgelegt ist, aus dem Referenzsignal ein Verhältnis von Signal zu Störungen und Rauschen zu berechnen und auf der Basis des Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen und zusätzlich auf der Basis eines Typs des Empfängers ein Modulations- und Codierungsverfahren zu bestimmen, wobei der Prozessor dafür ausgelegt ist, die Rückkopplungsinformation, die das Modulations- und Codierungsverfahren umfasst, zu den mehreren Antennen zu leiten.
Empfänger nach Anspruch 22, wobei der Prozessor für jeden verfügbaren Rang unter Verwendung des mittleren Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen (SINR) und des Empfängertyps ein Modulations- und Kanalverfahren und eine Durchsatzrate für jeden Rang und das entsprechende Modulations- und Codierungsverfahren, das für diesen Rang assoziiert ist, berechnet und wobei der Prozessor einen Rang und ein Modulations- und Codierungsverfahren auswählt, um die Durchsatzrate zu maximieren.
Empfänger nach Anspruch 22 oder 23, wobei der Prozessor, der dafür ausgelegt ist, ein Modulations- und Codierungsverfahren zu bestimmen, Folgendes umfasst: Ausgelegtheit zum Berechnen eines Rangs und einer Vorcodierungsmatrix aus dem empfangenen Referenzsignal und dem Verhältnis von Signal zu Störungen und Rauschen (SINR) für jede Schicht aus der Vorcodierungsmatrix; und Ausgelegtheit zum Auswählen eines Modulations- und Codierungsverfahrens auf der Basis des Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen und des Empfängertyps.
Benutzereinheit, umfassend: Antennen zum Senden und Empfangen von Signalen zu und von einer Basisstation; mindestens einen Prozessor zum Ausführen von Software, wobei die Software Code zum Berechnen eines Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen aus einem an den Antennen empfangenen Referenzsignal und zum Bestimmen eines Modulations- und Codierungsverfahrens auf der Basis des Verhältnisses von Signal zu Störungen und Rauschen und zusätzlich auf der Basis eines Empfängertyps der Benutzereinheit umfasst; und mindestens eine Speichereinheit zum Speichern der auf dem mindestens einen Prozessor ausgeführten Software.