DE112005002343T5 - Mehrantennen-Multicarrier-Kommunikationssystem und Verfahren mit reduzierter Verarbeitung durch eine mobile Station - Google Patents

Mehrantennen-Multicarrier-Kommunikationssystem und Verfahren mit reduzierter Verarbeitung durch eine mobile Station Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren, bei dem eine quantisierte Zeitbereichdarstellung einer Kanalübergangsfunktion von einer beweglichen Station zu einer Basisstation zur Verwendung von der Basisstation bei der Erzeugung von Strahlformungskoeffizienten für die Verwendung in den folgenden Übertragungen zur beweglichen Station gesendet wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen drahtlose Multicarrier Kommunikationen. Einige Ausführungsbeispiele beinhalten Multicarrier Kommunikationen.
  • Stand der Technik
  • Viele drahtlose Kommunikationssysteme verwenden eine Rückkopplung, um es einer Übertragerstation zu erlauben, ihre Übertragungen an sich ändernde Kanalbedingungen anzupassen. Ein Problem mit Multicarrierkommunikationssystemen, die viele Subcarrier verwenden, etwa ein System unter Verwendung von orthogonalen multiplexen Frequenzteilersignalen (OFDM) ist, dass die Kanalbedingungen für jede der Subcarrier oder Gruppen von Subcarriern unterschiedlich sein können. Der Betrag der Rückkopplung zum Anpassen an sich ändernde Kanalbedingungen kann erheblich sein, die Bandbreite einschränken als auch zusätzliche Energie benötigen. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn verschiedene Antennen zum Kommunizieren zusätzlicher Datenströme über dieselben Subcarrier verwendet werden wie in dem Fall von Mehreingangs-Mehrausgangs-Systemen (MIMO). Bei von batteriebetriebenen mobilen Einheiten reduziert diese Verarbeitung die Lebensdauer der Batterie und erhöht die Komplexität der mobilen Einheit.
  • Kurze Erläuterung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockdiagramm einer Multicarrier Empfangsstation in Übereinstimmung einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist ein Blockdiagramm einer Multicarrier Übertragungsstation in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
  • 3 zeigt einen Vergleich zwischen einer anfänglich abgeschätzten Kanalimpulsantwort und einer ungefähren Kanalimpulsantwort in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung; und
  • 4 zeigt einen Vergleich zwischen einer anfänglich abgeschätzten Kanalübertragungsfunktion und einer abgeschätzten Kanalübertragungsfunktion in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; und
  • 5 ist ein Flussdiagramm eines Kanalrückkopplungsvorgangs in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
  • Eingehende Beschreibung
  • Die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnungen stellen bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, die ausreichend sind um es dem Fachmann zu erlauben, diese zu verwirklichen. Andere Ausführungsbeispiele können strukturelle, chronologische, elektrische, verfahrenstechnische und andere Änderungen beinhalten. Die Beispiele typifizieren lediglich mögliche Abweichungen. Einzelne Komponenten und Funktionen sind optional, wenn dies nicht ausdrücklich verlangt wird und die Abfolge der Operationen kann variieren. Abschnitte und Merkmale einiger Ausführungsbeispiele können aufgenommen oder ersetzt werden für solche aus anderen. Ausführungsbeispiele der Erfindung, wie sie sich aus den Ansprüche ergeben, umfassen alle verfügbaren Äquivalente dieser Ansprüche. Ausführungsbeispiele der Erfindung können individuell oder kollektiv hier durch den Ausdruck „Erfindung" bezeichnet wer den nur aus Gründen der Bequemlichkeit und ohne eine wesentliche Begrenzung des Schutzbereiches dieser Erfindung oder einer einzelnen Erfindung oder des erfinderischen Konzepts, wenn tatsächlich mehr als eine offenbart sind.
  • Die 1 ist ein Blockdiagramm einer Multicarrierempfangsstation in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Die Mulitcarrierempfangsstation 100 kann von zwei oder mehreren Antennen 102 Multicarrierkommunikationssignale empfangen oder verwenden und kann einen kodierten Bitstrom 115 erzeugen. 2 ist ein Blockdiagramm einer Multcarrierübertragungsstation in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Die Multicarrierübertragungsstation 200 kann Multicarrierkommunikationssignale übermitteln, die von dem Bitstrom 201 erzeugt worden sind unter Verwendung von zwei oder mehr Antennen 216.
  • Es wird jetzt auf die 1 und 2 Bezug genommen. Obwohl nur gesondert dargestellt, kann die Multicarrierempfangsstation 100 auch einen Schaltkreis zum Übertragen von Mulitcarrierkommunikationssignalen und die Mulitcarrierübermittlungsstation 200 kann auch eine Schaltung zum Empfangen von Mulitcarrierkommunikationssignalen beinhalten. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Mulitcarrierempfangsstation 100 eine mobile Station sein und die Mulitcarrierübertragungsstation 200 kann als Basisstation bezeichnet sein. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann die Basisstation mit einer oder mehreren mobilen Stationen als Teile eines drahtlosen Netzes kommunizieren, etwa eines drahtlosem Großstadtnetzes (WMAN) oder eines drahtlosen Inhausnetzes (WLAN), obwohl der Schutzbereich dieser Erfindung nicht diesbezüglich eingeschränkt ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Multicarrierempfangsstation 100 und die Multicarrierübertragungsstation 200 ein Mehreingangs/Mehrausgangs-Kommunikationssystem (MIMO) aufweisen, das mehrere Übertragungs- und/oder mehrere Empfangsantennen aufweist zum Übertragen von einem oder mehreren räumlichen Datenströmen zwischen diesen. Obwohl die Mulitcarrierempfangsstation 100 und die Multicarrierübertragungsstation 200 jeweils dargestellt sind mit vier Antennen und einer dazugehörigen Signalwegschaltung, ist der Schutzbereich der Erfindung nicht diesbezüglich eingeschränkt, es können auch andere Anzahlen von Antennen verwendet werden. Weiter besteht kein Erfordernis, dass die Mulitcarrierempfangsstation 100 und die Multicarrierübertragungsstation 200 eine übereinstimmende Anzahl von Antennen haben. In einigen WLAN Ausführungsbeispielen kann die Multicarrierübertragungsstation 200 als ein Zugangspunkt (AP) bezeichnet sein.
  • In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen sendet eine mobile Station, etwa eine Empfangsstation 100, eine quantisierte Zeitbereichsdarstellung der Kanalübertragungsfunktion an eine Basisstation, etwa eine Übertragungsstation 200, zur Verwendung von der Basisstation bei der Erzeugung von strahlformenden Koeffizienten. Die strahlformenden Koeffizienten können verwendet werden für nachfolgende Übertragungen zu der mobilen Station. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die quantisierte Zeitbereichsdarstellung der Kanalübertragungsfunktion aus den ausgewählten höchstwertigen Strahlen einer abgeschätzten abgetasteten Kanalimpulsantwort erzeugt werden. Diese Ausführungsbeispiele werden unten in mehr Einzelheiten beschrieben.
  • Die Multicarrierempfangsstation 100 weist eine Radiofrequenz (RF) und eine Analog/Digital-Wandlungs-(ADC) Schaltung 104 auf zum Wandeln von Multicarrierkommunikationssignalen, die über zwei oder mehr Antennen 102 empfangen werden, in digitale Signale 105. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die RF und die ADC-Schaltung 104 einen zyklischen Vorspann von den Mulitcarrierpaketen entfernen, obwohl der Schutzbereich dieser Erfindung nicht diesbezüglich eingeschränkt ist.
  • Die Mulicarrierempfangsstaion 100 weist weiter eine Fouriertransformation (FT) Schaltung 106 auf zum Ausführen von Fouriertransformationen auf die digitalen Signalen zum Erzeugen von Frequenzbereichs 107. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Fouriertransformationsschaltung 106 eine schnelle Fouriertransformation (FFT) auf die digitalen Signale 105 aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann jede Fouriertransformationsschaltung 106 Frequenzbereichsabtastungen 107 zugehörig zu jedem der Mehrzahl von Subcarriern aus einem Multicarrierkommunikationssignal erzeugen.
  • Die Mulitvicarrierempfangsstation 100 weist weiter einen Equalizer 108 zum Ausführen einer Vergleichmäßigung auf den Frequenzbereichsabtastungen 107 zum Erzeugen von vergleichmäßigten Frequenzbereichsabtastungen 109 basierend auf Kanalabschätzungen oder anderen Parametern 117. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Equalizer 108 eine Trennung eines oder mehrerer räumlicher Datenströme erlauben, die von einer Übertragungsstation übertragen worden sein können, obwohl der Schutzbereich dieser Erfindung nicht diesbezüglich eingeschränkt ist.
  • Die Multicarrierempfangsstation 100 weist weiter einen Demapper 110 zum Wandeln auf (d. h. zum Demappen) vergleichmäßigter Frequenzbereichsabtastungen 109 von Symbolen in Bits auf. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Demapper 110 demappte Bits für jeden räumlichen Strom aufweisen, der übertragen worden ist, obwohl der Schutzbereich dieser Erfindung nicht diesbezüglich eingeschränkt ist.
  • Die Multicarrierempfangsstation 100 weist weiter einen Deinterleavingvorgangs 112 auf den demappten Bits zum Erzeugen einer oder mehrere codierter Bitströme. In manchen Ausführungsbeispielen kann der Deinterleaver 112 ein Blockdeinterleaver sein zum Deinterleaven von Blocks von Bits, obwohl der Schutzbereich dieser Erfindung nicht diesbezüglich eingeschränkt ist.
  • Die Multicarrierempfangsstation 100 weist weiter einen Decoder 114 auf zum Ausführen eines Dekodiervorgangs an einem oder mehreren codierten Bitströmen, die von dem Deinterleaver 112 vorgesehen worden sind zum Erzeugen eines decodierten Bitstroms 115. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Decoder 114 ein Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) Codierer sein, während in anderen Ausführungsbeispielen der Decoder 114 ein Konvolutionaldecoder sein kann.
  • In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die Mulitcarrierempfangsstation 100 eine quantisierte Zeitbereichsdarstellung 130 einer Kanaltransferfunktion einer Basisstation zur Verwendung von der Basisstation übersenden, wenn sie als mobile Station arbeitet. In manchen Ausführungsbeispielen kann die Basisstation die quantisierte Zeitbereichsdarstellung der Kanalübertragungsfunktion verwenden, um strahlformende Koeffizienten zur Verwendung bei nachfolgenden Übertragungen zu der Multicarrierempfangsstation 100 zu verwenden, obwohl der Schutzbereich der Erfindung nicht diesbezüglich eingeschränkt ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Übertragungsfunktion eine Kanalübertragungsfunktionsmatrix (H) sein, die die Kanaltransferfunktion eines MIMO-Kanals, der durch eine Vielzahl von Empfangs- und Sendeantennen dargestellt wird, obwohl der Schutzbereich der Erfindung nicht diesbezüglich eingeschränkt ist.
  • Die Übertragung der quantisierten Zeitbereichsdarstellung der Kanaltransferfunktion von der Multicarrierempfangsstation 100 (d. h. als eine mobile Station) zu der Basisstation reduziert die Menge der Verarbeitung durch die mobile Station zum Schaffen der Kanalrückkopplungsinformation, weil die mobile Station nicht eine ganze Kanalübertragungsfunktionsmatrix erzeugen muss. Die Übermittlung der quantisierten Zeitbereichsdarstellung der Kanaltransferfunktion reduziert weiter den Betrag der Rückkopplung, was den Bandbreitenverbrauch reduziert.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Multicarrierempfangsstation 100 eine Schaltung zum Erzeugen einer Abschätzung 123 der initialen abgetasteten Kanalimpulsantwort für jeden Kanalweg zwischen der mobilen Station und der Basisstation aufweisen. Die Abschätzung 123 für die intitiale abgetastete Kanalimpulsantwort kann an eine Mehrzahl von Strahlen für jeden Kanalweg aufweisen. Jeder Strahl kann mit einer Verzögerung versehen sein und kann eine Amplitudenkomponente und eine Phasenkomponente aufweisen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Verzögerung, die jedem Strahl zugehörig ist, eine Abtastzeit der zugehörigen abgetasteten Impulsantwort entsprechen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Multicarrierempfangsstation 100 einen Kanalabschätzer 100 zum Erzeugen einer Abschätzung 123 zum Erzeugen einer initialen Kanalübertragungsfunktion aus den Frequenzbereichsabtastungen 107 aufweisen. Die Multicarrierempfangsstation 100 kann auch eine inverse Fouriertransformationsschaltung (IFT) 122 zum Ausführen einer inversen Fouriertransformation auf die Abschätzung 121 der initialen Kanaltransferfunktion zum Erzeugen der Abschätzung 123 für die initiale abgeschätzte Kanalimpulsantwort aufweisen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die FT-Schaltung 106 auch für die IFT-Schaltung 122 verwendet werden.
  • In einigen Ausführungsbeispielen kann der Kanalabschätzer 120 eine Abschätzung 121 einer initialen Kanaltransferfunktion aus orthogonalen Trainingssymbolen oder Vorspannen erzeugen, die von der Basisstation auf unterschiedlichen Übertragungsantennen ausgesendet worden sind. Bei manchen Ausführungsbeispielen können die orthogonalen Trainingssymbole bekannte Trainingssymbole beinhalten, die auf unterschiedlichen Übertragungsantennen zu unterschiedlichen Zeiten übertragen worden sind. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die orthogonalen Trainingssymbole verschiedener Frequenzen, die gleichzeitig auf verschiedenen Antennen übertragen werden, beinhalten.
  • Die Multicarrierempfangsstation 100 weist weiter einen Strahlselektor 124 auf zum Selektieren die höchstwertigen Strahlen aus der Abschätzung 123 der initialen abgetasteten Kanalimpulsantwort für jeden Kanalweg. Die ausgewählten Strahlen können als eine Zeitbereichsdarstellung der Kanaltrasnferfunktion betrachtet werden. Die Multicarrierempfangsstation 100 kann einen Optimierer 126 beinhalten zum Optimieren von Werten der ausgewählten Signalstrahlen und zum Kalkulieren der optimierten Zeitbereichsdarstellung (Aij) 127 der Kanaltransferfunktion für die ausgewählten Strahlen. Die Multicarrierempfangsstation 100 kann auch einen Quantisierer 128 zum Quantisieren einer optimierten Zeitbereichsdarstellung 127 zum Erzeugen einer quantisierten Zeitbereichsdarstellung 130 der Kanaltransferfunktion zum Senden zu einer Basisstation aufweisen.
  • Wenn der Optimierer 126 die Zeitbereichsdarstellung 127 der Kanaltransferfunktion für ausgewählte Strahlen berechnet, kann bei manchen Ausführungsbeispielen ein Mean-Square-Error (MSE) der neuen Kanaltransferfunktion minimiert werden durch Vergleich mit der Abschätzung 121 der initialen Kanaltransferfunktion in dem Frequenzbereich. Die neue Kanaltransferfunktion kann beispielsweise durch eine inverse Fouriertransformation der Zeitbereichsdarstellung (Aij) berechnet werden, obwohl der Schutzbereich dieser Erfindung nicht diesbezüglich eingeschränkt ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Abschätzung des initialen Zeitbereichs der Kanaltransferfunktion (beispielsweise entsprechend der initial abgetasteten Kanalimpulsantwort 123) berechnet werden durch Ausführen einer inversen Fouriertransformation auf einer Abschätzung des initialen Frequenzbereichsfunktion (d. h. der Abschätzung der Kanaltransferfunktion 123) unter Verwendung von Subcarrierfrequenzen von Subcarriern eines Multicarrierkommunikationkanals.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann eine vorgegebene Anzahl der höchstwertigen Strahlen durch einen Strahlselektor 124 gewählt werden. Die vorbestimmte Anzahl kann von zwei Strahlen bis zu vier Strahlen reichen, obwohl bei einigen Ausführungsbeispielen mehr als vier Strahlen ausgewählt sein können. Bei manchen Ausführungsbeispielen können die ausgewählten Strahlen die größten Amplituden haben, obwohl der Schutzbereich der Erfindung nicht diesbezüglich eingeschränkt ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Quantisierer 128 eine zugehörige Verzögerung, die Amplitudenkomponente und die Phasenkomponente jedes der ausgewählten Strahlen der abgetasteten Kanalimpulsantwort durch eine vorgegebene Anzahl von Bits darstellen. Dies wird weiter unten in mehr Einzelheiten diskutiert.
  • 3 zeigt einen Vergleich zwischen einer initial abgeschätzten Kanalimpulsantwort und einer annähernden Kanalimpulsanordnung in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. 3 zeigt die initial abgeschätzte Kanalimpulsanordnung 304 und eine Annäherung 302 der Kanalimpulsantwort unter Verwendung von vier ausgewählten Strahlen 306. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Mean-Square-Error (MSE) Kriterium des Frequenzbereichs zum Erzeugen der Approximation 302 verwendet. Ausgewählte Strahlen 306 können einige aus höherwertigen Strahlen in der abgetasteten Kanalimpulsantwort sein und bei diesem Beispiel entsprechen sie dem Tapziffern 5, 7, 8 und 9. Jeder Tap kann einer Verzögerung zugehörig sein, die von der Abtastzeit abhängt. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die abgeschätzte Kanalimpulsantwort 304 einer initial abgetasteten Kanalimpulsantwort Abschätzung 123 (1) entsprechen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Basisstation und die mobile Station wenigstens einen Teil eines Mehreingang/Mehrausgang (MIMO) orthogonalen Frequenzteiler Multiplex (OFDM) Multicarrier Kommunikationssystem beinhalten. Die Basisstation kann wenigstens zwei Übertragungsantennen und die mobile Station kann wenigstens zwei Empfangsantennen aufweisen, die die Kanalwege zwischen ihnen definieren. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann der Strahlselektor signifikante Strahlen 306 auswählen, der Optimierer 126 kann die Werte der signifikanten Strahlen optimieren und der Quantisierer 128 kann die Zeitbereichsdarstellung der Kanaltransferfunktion für jeden Kanalweg berechnen und Quantisieren zum Erzeugen von einer quantisierten Zeitbereichsdarstellung 130 der Datentransferfunktion für den Kommunikationskanal.
  • Nach dem Empfangen einer quantisierten Zeitbereichsdarstellung der Kanaltransferfunktion von der mobilen Station kann die Basisstation eine Fouriertransformation auf der quantisier ten Zeitbereichsdarstellung der Kanaltransferfunktion zum Erzeugen einer Kanaltransferfunktionsmatrix (H) für jeden Subcarrier ausführen. Die Basisstation kann weiter singulare Wertaufspaltungen (SVD) auf den Kanaltransferfunktionmatrizen zum Erzeugen von strahlförmigen Koeffizienten zur Verwendung durch die Basisstation bei der Erzeugung von Signalen für die Übertragungsantennen zur Kommunikation mit der mobilen Station ausführen.
  • 4 zeigt einen Vergleich zwischen einer initial abgeschätzten Kanaltransferfunktion und einer angenäherten Kanaltransferfunktion in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Die angenäherte Kanaltransferfunktion 404 kann von der Basisstation aus der quantisierten Zeitbereichsdarstellung einer Kanaltransferfunktion, die von der mobilen Station gesendet worden ist, erzeugt werden. Die angenäherte Kanaltransferfunktion 404 kann in diesem Beispiel unter Verwendung einer quantisierten Darstellung von vier höchstwertigen Strahlen 306 (3) erzeugt werden. Eine angenäherte Kanaltransferfunktion 404 ist nahe der abgeschätzten Kanaltransferfunktion 402, die mit präziseren Daten (d. h., ohne den hier beschriebenen Quantifizierungsprozess) erzeugt worden sein kann.
  • Es wird auf 2 Bezug genommen. Die Multicarrierübertragungsstation 200 kann einen Codierer 202 aufweisen zum Codieren des Bitstroms 201 und des Bitstromspalters 204 zum Erzeugen von zwei oder mehreren Bitströmen 205. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Codierer 202 ein FEC-Codierer sein, während bei anderen Ausführungsbeispielen der Codierer ein Konvolutionalcodierer sein kann. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann jeder Bitstrom 205 einem gesonderten spatialen Datenstrom zugehörig sein, der an eine mobile Station übertragen werden kann.
  • Die Multicarrierübertragungsstation 200 kann weiter Interleaver 206 aufweisen zum Ausführen von Verschränkungsinformationen, etwa Blockverschränkungsinformationen, an jedem der Bitströme 205. Die Multicarrierübertragungsstation 200 kann weiter Mapper 208 aufweisen zum Mappen von Bits auf den verschränkten Bitströmen zu Symbolen und den zugehörigen Symbolen mit den Subcarriern des Multicarrierkommunikationssignals. Bei manchen Ausführungsbeispielen können die Mapper symbol-modulierte Frequenzbereichssubcarrier 209 erzeugen.
  • Die Multicarrierübertragungsstation 200 kann weiter Strahlformer 210 zum Betreiben von Frequenzbereichs-symbolmodulierten Subcarriern 209 basierend auf Strahlformkoeffizienten 223 übertragen. Die Multicarrierübertragungsstation 200 kann weiter eine Schaltung für eine inverse Fouriertransformation (IFT) 212 aufweisen, die eine inverse Fouriertransformation auf den Frequenzbereichs-symbolmodulierten Subcarriern 211 ausführen kann zum Erzeugen von Zeitbereichsabtastungen 213. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die IFT Schaltung 212 inverse schnelle Fouriertransformationen (IFFT) durchführen, obwohl der Schutzbereich dieser Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt ist.
  • Die Multicarrierübertragungsstation 200 kann weiter eine RF und Digital-Analog-Wandlungs (DAC) Schaltung 214 zum Digitalisieren von Zeitbereichsabtastungen 213 und zum Erzeugen von RF-Signalen zur Übertragung durch die Antennen 216 aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die RF und die DAC Schaltung 214 einen zyklischen Vorspann zu Symbolen der Multicarrierpakete zufügen, obwohl der Schutzbereich der Erfindung diesbezüglich nicht eingeschränkt ist.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Multicarrierübertragungsstation 200 weiter Empfangsstrahlformer in seinem Empfangsabschnitt aufweisen und kann Strahlformungskoeffizienten 223 zum Empfangen von Multicarriersignalen von den mobilen Stationen verwenden. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann der Empfangsabschnitt der Multicarrierübertragungsstation 200 ähnlich den Elementen der Multicarrierempfangsstation 100 (1) und den Empfangsstrahlformern, die in dem Frequenzbereichsignalweg vor dem Equilizer 108 vorgesehen sind.
  • Bei manchen Ausführungsbeispielen empfängt die Multicarrierübertragungsstation 200 eine quantisierte Zeitbereichsdarstellung 230 einer Kanaltransferfunktion von einer mobilen Station und zur Verwendung bei dem Erzeugen von Strahlformungskoeffizienten 223. Die Multicarrierübertragungsstation 200 kann eine Schaltung zur inversen Fouriertransformation (IFT) 220 zum Ausführen einer inversen auf der quantisierten Zeitbereichsdarstellung der Kanaltransferfunktion zum Erzeugen einer Kanaltransferfunktionsmatrix (H) 221 für jeden Subcarrier eines Multicarrierkommunikationskanals. die Multicarrierübertragungsstation 200 kann auch eine Schaltung 222 zur singularen Werteaufteilung (SVD) zum Ausführen von singula ren Wertabspaltungen auf den Kanaltransferfunktionsmatrizen 221 zum Erzeugen von strahlbildenden Koeffizienten 223 einschließen. Strahlformer 210 können Strahlformungskoeffizienten 223 auf die Frequenzbereichsabtastungen 209 anwenden. Die Anwendung von Strahlformungskoeffizienten 223 kann ein Wichten der komplexen Komponenten der Signale, die durch die Frequenzbereichsabtastungen 209 dargestellt werden, beinhalten.
  • Obwohl Multicarrierübertragungsstationen 100 und 200 mit mehreren separaten Funktionselementen dargestellt sind, können eines oder mehr Funktionselementen kombiniert werden oder können implementiert werden durch Kombinationen von software-konfigurierten Elementen, wie Prozesselementen einschließlich digitaler Signalprozessoren (DSPs) und/oder anderen Hardwareelementen. Beispielsweise können Prozesselemente einen oder mehrere Mikroprozessoren, DSP, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASC) und Kombinationen von verschiedener Hardware und logischen Schaltungen zum Ausführen wenigstens der hier beschriebenen Funktionen. In einigen Ausführungsbeispielen können die Funktionselemente sich auf einen oder mehrere Prozesse, die auf einem oder mehreren Prozesselementen ausgeführt werden, beziehen. Bei manchen Ausführungsbeispielen können die Operationen, die durch die Funktionselemente, die in den 1 und 2 dargestellt wird, in einer unterschiedlichen Reihenfolge als der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden. In einigen Ausführungsbeispielen können die Empfangsstation 100 und die Übertragungsstation 200 eine Systemcontrollerschaltung (nicht gesondert dargestellt), um Parameter und Koordinatenoperationen in diesen zuzuweisen.
  • 5 ist ein Flussdiagramm eines Kanalrückkopplungsvorgangs in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Der Vorgang 500 kann an einem MIMO Multicarrierübertragungsstation ausgeführt werden zum Erzeugen von Kanalrückkopplungsinformation zur Verwendung von einer Basisstation. In einigen Ausführungsbeispielen können die Operationen 502 bis 510 durch eine mobile Station ausgebildet werden und die Operationen 512 bis 514 können von der Basisstation ausgeführt werden. Es sollte beachtet werden, dass die Ausdrücke Basisstation und mobile Station lediglich zur Vereinfachung zum Bestimmen der ausgeführten Funktionen verwendet werden, bei manchen Ausführungsbeispielen sind die Ausdrücke Basisstation und mobile Station austauschbar verwendbar.
  • Die Operation 502 weist das Erzeugen einer initialen abgetasteten Kanalimpulsantwortabschätzung für jeden Kanalweg zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station auf. Die Kanalwege können Signalwege zwischen jeder Übertragungs- und Empfangsantennenkombination aufweisen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Operation 502 das Ausführen eines IFT auf einer Abschätzung des Frequenzbereichskanals zum Erzeugen einer initialen Abschätzung der abgetasteten Kanalimpulsantwort und in einigen Ausführungsbeispielen kann es das Erzeugen einer initialen Abschätzung eines Zeitbereichkanals beinhalten. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Operation 502 durch den Kanalabschätzer 120 (1), einen IFT Schaltkreis 122 (1) und/oder eine FT Schaltung 106 (1) durchgeführt werden, um eine Abschätzung der initialen abgetasteten Impulsantwort zu erzeugen (1). Die initiale Abschätzung der abgetasteten Kanalimpulsantwort kann eine Mehrzahl von Strahlen für jeden Kanalweg aufweisen und jeder Kanal kann mit einer Verzögerung versehen sein und kann eine Amplitudenkomponente und eine Phasenkomponente haben.
  • Der Vorgang 504 weist das Auswählen der höchstwertigen vorgegebenen Anzahl von Strahlen aus der abgeschätzten abgetasteten Kanalantwort auf. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Operation 506 durch einen Strahlselektor 124 (1) ausgeführt werden. Die ausgewählten höchstwärtigen Strahlen können als eine Zeitbereichsdarstellung der Kanaltransferfunktion (Aij) betrachtet werden.
  • Die Operation 506 weist das Berechnen einer optimierten Zeitbereichsdarstellung der Kanaltransferfunktion (Aij) für die höchstwertigen Strahlen auf. Bei manchen Ausführungsbeispielen wird, wenn die optimierte Zeitbereichsdarstellung (Aij) der Kanaltransferfunktion berechnet für die ausgewählten Strahlen berechnet wird, ein Mean-Square-Error (MSE) Kriterium für die optimale Kanalübertragungsfunktionabschätzung in dem Frequenzbereich ausgegeben werden, obwohl der Schutzbereich der Erfindung nicht diesbezüglich eingeschränkt ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Operation 506 von einem Optimierer 126 (1) ausgeführt werden.
  • Die Operation 508 weist das Quantisieren der optimierten Zeitbereichsdarstellung der Kanaltransferfunktion (Aij) auf. Bei manchen Ausführungsbeispielen weist die Operation 508 das Repräsentieren jeder zugehörigen Verzögerung der Amplitudenkomponente und der Phasenkomponente der ausgewählten Strahlen der optimierten Zeitbereichsdarstellung der Kanaltransferfunktion (Aij) durch eine vorgegebene Anzahl von Bits auf. In einigen Ausführungsbeispielen kann die quantisierte Zeitbereichsdarstellung (komplexe Werte Aij) der Kanaltransferfunktion die Anzahl von Bits, die zu einer Basisstation von der mobilen Station übertragen werden, reduzieren. Diese Quantisierung kann eine rohe oder ungefähre Quantisierung mit weniger Bits (beispielsweise 4 anstatt 12 Bits) sein. Bei diesem Ausführungsbeispielen können die komplexen Werte von Aij (Amplituden und Phasen) quantisiert werden. Einige Ausführungsbeispiele werden unten eingehender beschrieben. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Operation 508 von dem Quantisierer 128 ausgeführt werden (1).
  • Die Operation 510 weist das Senden einer quantisierten Zeitbereichsdarstellung (Aij) des Datenkanaltransfers von der mobilen Station zu der Basisstation auf. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Operation 510 das Senden einer quantisierten Verzögerung, einer quantisierten Amplitudenkomponente und einer quantisierten Phasenkomponente für jeden ausgewählten Strahl jeden Kanalwegs zu der Basisstation auf.
  • Die Operation 512 weist das Ausführen einer inversen Fouriertransformation auf der quantisierten Zeitbereichsdarstellung (Aij) des Kanaltransfers, der von der mobilen Station empfangen worden ist, auf, zum Erzeugen einer Kanaltransferfunktionsannäherung. Die Kanaltransferfunktionsannäherung kann der Kanaltransferfunktionsannäherung 404 entsprechen (4). Die Operation 512 kann von einer IFT Schaltung 220 ausgeführt werden (2).
  • Die Operation 514 weist das Ausführen eines SVD auf der Kanaltransferfunktionsannäherung auf zum Abschätzen von Strahlformungskoeffizienten auf. Die Operation 514 kann durch die SVD Schaltung 222 (2) zum Erzeugen von Strahlformungskoeffizienten 223 (2) ausgeführt werden Die strahlformenden Koeffizienten durch eine Multicarrierübertragungsstation 200 (2) ausgeführt werden für nachfolgende Transmissionen zu der mobilen Station. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die quantisierte Kanalinformation, die von der mobilen Station empfangen wird, von der Basisstation auf anderer Weise genutzt werden als oder zusätzlich zu der Erzeugung von Strahlformungskoeffizienten. Beispielsweise kann die quantisierte Kanalinformation verwendet werden für adaptive Bit-Ladungs- und Leistungsladungstechniken pro Subcarrier und/oder pro spatialem Kanal.
  • Obwohl die einzelnen Operationen des Vorgangs 500 als gesonderte Operationen dargestellt und beschrieben sind, können individuelle Operationen gleichzeitig ausgeführt werden und nichts verlangt, dass die Operationen in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Es wird jetzt auf die 1 und 2 Bezug genommen. In einigen Ausführungsbeispielen können die Multicarrierempfangsstation 100 und die Multicarrierübertragungsstation 200 ein MIMO-OFDM System aufweisen mit Ntx Übertragungsantennen Nrx Empfangsantennen. Die empfangenen Signale an jedem Subcarrier können wie folgt dargestellt werden. r(k) = H(k)s(k) + n(k)wobei k = 1, ..., Nsc die Subcarrieranzahl r(k) = {r1(k), r2(k), ..rNrx(k)}T darstellt, die ein empfangener Signalsektor an dem k-ten Subcarrier ist, H(k) ist eine Nrx × Ntx Kanaltransfermatrix für den k-ten Subcarrier ist, was von der Subcarrierzahl abhängen kann, s(k) = {S1(k), S2(k), ..SNtx(k)}T ein Übertragungssignalvektor ist und n(k) ein Rauschvektor ist. Bei einer üblichen 2 × 2,20-MHz bandbreiten MIMO Multicarriersystem mit 52 Subcarriern, werden 208 (d. h., 2·2·52) komplexe Werte übertragen um die Kanaltransfermatrixinformation zu schaffen. Diese große Menge von Information verbraucht eine erhebliche Bandbreite und erfordert eine signifikante Verarbeitung durch die mobile Station.
  • In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann eine quantisierte Zeitbereichsdarstellung der Kanaltransfermatrix die Verarbeitung durch die mobile Station reduzieren und kann weiter die Rückführung reduzieren.
  • In dem Zeitbereich kann jede Übertragungs/Empfangs-Antennenkombination eine Kanalimpulsantwort haben mit einer Länge, die wesentlich geringer ist als ein Schutzintervall. Die Kanalimpulsantwort, die innerhalb eines gegebenen Frequenzspektrums (beispielsweise ein 20 MHz Kanal) abgetastet wird, kann verschiedene Strahlen aufweisen. In dem Fall eines typischerweise exponentiell abfallenden Leistungsprofils (beispielsweise τrms = 50ns) beinhal ten nur einige wenige erste Strahlen den Hauptteil der Signalenergie. Es können daher die signifikantesten wenigen Strahlen der Kanalimpulsantwort zur Strahlformung verwendet werden ohne einen erheblichen Verlust der Closed-Loop Tauglichkeit.
  • Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Strahlen ausgewählt werden, die aus den ersten wenigen Abtastungen am Anfang der Kanalimpulsantwortabschätzungen gewonnen worden sind. Der Kanal kann jedoch gruppiert sein und Strahlen mit einer signifikanteren Leistung können weit von einander mit großen Verzögerungen auftreten. Ein weiteres Problem bei dem Auftreten von Strahlen aus den ersten wenigen Abtastungen ist, dass die Kanalimpulsantwortsabschätzung nicht verfügbar sein kann, so dass eine Kanaltransferfunktionsabschätzung verwendet werden muss. Die Kanaltransferfunktion kann unvollständig sein, da keine Trainingssubcarriersysmbole an den seitlichen Schutzbändern und der Nullfrequenz vorhanden sein muss. Aufgrund dieser Unvollständigkeit kann es sein, dass die Fouriertransformation der Kanaltransferfunktion nicht gut mit der Kanalimpulsantwort übereinstimmen. Ein weiteres Problem bei dem Auswählen von Strahlen aus den ersten wenigen Abtastungen ist, dass der Symbolzeitabschätzungsalgorithmus die erste Strahlposition in der abgeschätzten Kanalimpulsantwort beeinflussen kann.
  • Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, wählen andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung signifikante Strahlen zum Repräsentieren einer sanfteren Kanalübertragungsfunktion, (beispielsweise für jedes Paar von Antennen) als eine Zusammensetzung eines komplexen Sinus. Wie in 4 dargestellt, werden signifikante Strahlen 406 gewählt, die nicht notwendigerweise mit den ersten wenigen Strahlen übereinstimmen müssen.
  • In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen, kann eine Kanalimpulsantwortabschätzungsmatrix direkt über eine Zeitbereichskanalabschätzung durch den Kanalabschätzer 120 gewonnen oder durch eine Fouriertransformation der Kanaltransfermatrixabschätzung erzeugt werden. Multicarrierempfänger führen im Allgemeinen eine Kanalabschätzung im Zeitbereich durch, diese Abschätzung ist jedoch manchmal unvollständig, da Trainingssysmbole im Allgemeinen nur an Daten und Pilotsubcarriern übertragen werden und infolgedessen die Fouriertransformation einer derartigen Kanaltransferfunktionsabschätzung nicht mit der Kanalimpulsantwort übereinstimmt. Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind gegen eine solche Störung robuster, da die Kanalimpulsantwort zum Bestimmen der maximalen Strahlen verwendet werden kann.
  • Bei manchen Ausführungsbeispielen werden für jedes Paar von Übertragungs- und Empfangsantennen (i, j), L taps mit Maximalwerten (d. h. den L höchstwertigen Strahlen, die eine maximale Signalleistung beinhalten) gewählt. Die entsprechenden Verzögerungen dij(l), l = 1..L der höchstwertigen Strahlen (Positionen in den Strahlen in den Kanalimpulsantwortabschätzungen) können gespeichert werden.
  • Die Zeibereichsdarstellung (Aij) der Kanaltransferfunktion kann wie folgt berechnet werden, um eine Annäherung von Hij im Sinne einer minimalen quadratischen Abweichung zu gewinnen durch komplexe Komponenten mit Frequenzen des Kanals:
    Figure 00160001
  • Der komplexe Vektor Aij = [Aij(1)exp{φij(1)} ... Aij(L)exp{φij(L)}]T, der mit der Zeitdomainrepräsentation von Hij durch Verwendung der signifikanten Strahlen mit Verzögerungen dij(n) geschaffen worden ist, kann aus den Gleichungen (2) und (3) wie folgt berechnet werden: Aij = (FHF)–IFHij 4
  • In Gleichung (4) ist F eine Fouriertransformationsmatrix für einen gegebenen Satz von Frequenzen (d. h. Daten und Pilotpositionen) und einem gegebenen Satz von Verzögerungen (höchstwertige Strahlen) und können dargestellt werden wie folgt:
    Figure 00160002
    wobei m ∊ Daten und Pilotsubcarrierindex, n = dij repräsentiert den Index der höchstwertigen Strahlen Hij is 1 × N Reihenvektor, der die Kanaltransferfunktion von der i-ten Übertragung zu der j-ten Empfangsantenne definiert.
  • In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen können die Amplitude Aij(I) und Phase φij(I) wie unten diskutiert quantisiert sein und Bits, die die signifikanten Strahlen, Amplituden und Phasen können moduliert werden, codiert (beispielsweise unter Verwendung einer BPSK-Modulation mit einer Coderate ½) und übertragen als ein Teil eines Signalfeldes zu der Basisstation. An der Basisstation können die Kanaltransfermatrizen Hij durch Verwendung einer Fouriertransformation in Übereinstimmung mit der Gleichung (2) zur SVD-Bearbeitung rückgewonnen werden.
  • In 3 wird eine abgeschätzte Kanalimpulsantwort 302 für ein Paar von Übertragungs/Empfangs-Antennen gezeigt. Taps mit den Ziffern 5, 7, 8 und 9 werden als die maximalen Strahlen ausgewählt. Ein Zeitbereichsannäherungsvektor (Aij) (d. h. eine Abschätzung 304) kann berechnet werden. In 4 sind eine entsprechende Kanaltransferfunktion 404 und eine Abschätzung 402 durch den Vektor Aij gezeigt.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen können verschiedene justierbare und/oder selektierbare Parameter verwendet werden, die die Genauigkeit und die Menge der Feedbakinformation betreffen. Tabelle 1 zeigt einen vollständigen Satz von Parametern, der geeignet sein kann für Closed-MIMO-OFDM-Systeme basierend auf dem IEEE 802.11a Standard, obwohl der Schutzbereiche der Erfindung diesbezüglich nicht eingeschränkt ist. Tabelle 1
    Figure 00180001
  • In Übereinstimmung mit diesen Ausführungsbeispielen werden für jedes Paar von Übertragungs/Empfangsantennen unter Verwendung einer vier-signifikanten Strahlendarstellung 48 Bits (d. h. 4·(4 + 4 + 4) zur Rückführung verwendet.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Multicarrierempfangsstation 100 (1) und/oder die Multicarrierübertragungsstation 200 (2) ein orthogonalfrequenzteilungsmultiplexes (beispielsweise OFDM) Kommunikationssignal übertragen. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Multicarrierempfangsstation 100 (1) und/oder Multicarrierübertragungsstation 200 (2) ein OFDM Paket auf einem Multicarrierkommunikationskanal kommunizieren. Der Muticarrierkanal kann innerhalb eines vorgegebenen Frequenzspektrums sein und kann eine Mehrzahl von orthogonalen Subcarrierern beinhalten. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der orthogonale Subcarrier des Subkanals nahe den OFDM Subcarriern beabstandet sein. Um eine Orthogonalität zwischen nahe beabstandeten Subcarriern zu erreichen, können bei manchen Ausführungsbeispielen die Subcarrier eines bestimmten Multicarrierkanals eine Null an im Wesentlichen einer Mittelfrequenz der anderen Subcarriern des Multicarrierkanals haben.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Multicarrierempfangsstation 100 (1) und/oder die Multicarrierübertragungsstation 200 (2) mit einem oder mehreren Kommunikationssystemen über den Multicarrierkommunikationskanal kommunizieren. In einigen Ausführungsbeispielen kann der OFDM-Kommunikationskanal entweder einen Standarddurchsatzmulticarrierkanal oder einen Hochdurchsatzmulticarrierkommunikationskanal auf weisen. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann der Standarddurchsatzmulticarrierkanal einen Mulitcarrierkanal aufweisen und der Hochdurchsatzkanal kann eine Kombination eines oder mehrerer Mulicarrierkanäle aufweisen und einen oder mehrere spatiale Kanäle, die mit jedem Multicarrierkanal zugehörig sind. Spatiale Kanäle können sich in der Frequenz überlappen und die Orthogonalität kann erreicht werden durch Strahlformen und/oder Diversität.
  • In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsbeispielen kann die Multicarrierübertragungsstation 200 (2) die Subcarrier in Übereinstimmung mit individuellen Subcarriermodulationzuweisungen symbolmodulieren. Dies kann als ein adaptives Bitladen (ABL) bezeichnet werden. Entsprechend können ein oder mehrere Bits durch ein Symbol dargestellt werden, das auf einem Subcarrier moduliert ist. Die Modulationsanweisungen für die einzelnen Subkanäle können auf Kanaleigenschaften oder Kanalbedingungen für den Subcarrier basieren und können von der quantisierten Zeitbereichsrepräsentation 230 (2) der Kanaltransferfunktion erzeugt sein, die von einer mobilen Station empfangen worden ist, obwohl der Schutzbereich der Erfindung diesbezüglich nicht eingeschränkt ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Subcarriermudulationsanweisung reichen von null Bits pro Symbol bis zu zehn Bits oder mehr pro Symbol. Bezüglich der Modulationspegel kann die Subcarriermodulationsanweisung eine binäre Phasenverschiebungsverschlüsselung (BPSK) aufweisen, die ein Bit pro Symbol kommuniziert, eine Quadraturphasenverschiebungsverschlüsselung (QPSK), die zwei Bits pro Symbol kommuniziert, SPSK, das drei Bits pro Symbol kommuniziert, 16-Quadraturamplitudenmodulation (16-QAM), das vier Bits pro Symbol kommuniziert, 32-QAM, das fünf Bits pro Symbol kommuniziert, 64-QAM, das sechs Bits pro Symbol kommuniziert, 128-QAM, das sieben Bits pro Symbol kommuniziert und 256-QAM, das acht Bits pro Symbol kommuniziert. Modulationspegel mit höheren Datenkommunikationsraten pro Subcarrier können auch verwendet werden.
  • In einigen Ausführungsbeispielen können die Frequenzspektren über eine Multicarrierkanal entweder ein 5 GHz-Frequenzspektrum oder ein 2.4 GHz-Spektrum haben. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann das 5 GHz-Spektrum Frequenzen beinhalten, die von annähernd 4.9 bis 5.9 GHz und das 2.4 GHz-Spektrum kann Frequenzen aufweisen, die von ungefähr 2.3 bis 2.5 GHz reichen, obwohl der Schutzbereich dieser Erfindung diesbezüglich nicht begrenzt ist und auch andere Frequenzspektren in gleicher Weise geeignet sind.
  • In manchen Ausführungsbeispielen kann die Multicarrierempfangsstation 100 (1) und/oder die Multicarrierübertragungsstation 200 (2) ein Teil eines drahtlosen Kommunikationsgeräts sein. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann die drahtlose Kommunikationseinrichtung ein Personal Digital Assistent (PDA) sein, ein Laptop oder ein tragbarer Computer mit der Fähigkeit zur drahtlosen Kommunikation, ein Webtablet, ein drahtloses Telefon, ein drahtloser Headset, ein Pager, eine Warneinrichtung, eine digitale Kamera, ein Zugangspunkt oder ein anderes Gerät, das drahtlos Information übertragen und/oder empfangen kann. In manchen Ausführungsbeispielen können die Mulitcarrierempfangsstation 100 (1) und/oder eine Multicarrierübertragungsstation 200 (2) RF Kommunikationen in Übereinstimmung mit spezifischen Kommunikationsstandards übertragen und/oder empfangen, wie etwa den Institute od Electrical und Electronics Engineers (IEEE) Standard einschließlich IEEE 802.11 (a), 802.11 (b), 802.11 (g/h) und/oder 802.11 (n) Standards für drahtlose lokale Netze (WLANs) und/oder 802.16 Standards für drahtlose Großbereichsnetze (WMANs).
  • Antennen 102 (1) und Antennen 216 (2) können gerichtete oder rundabstrahlende Antennen aufweisen, beispielsweise Dipolantennen, Einpolantennen, Patchantennen, Schleifenantennen, Micostripantennen oder andere Typen von Antennen, die geeignet sind zum Empfang und/oder Übertragung von RF-Signalen durch Multicarrierempfangsstationen 100 (1) und/oder Multicarrierübertragungsstation 200 (2).
  • Wenn nicht anders angegeben, können Begriffe wie Verarbeitung, Berechnung, Bestimmung, Darstellung und dergleichen sich auf eine Aktion und/oder einen Prozess oder einen oder mehrere Prozesse oder Rechensysteme oder ähnliche Geräte beziehen, die Daten manipulieren oder transformieren die dargestellt werden als eine physikalische (auf beispielsweise elektronische) Mengen innerhalb eines Prozesssystemregisters und -speichers in andere Daten, die ähnlich dargestellt werden als physikalische Mengen innerhalb eines Verarbeitungssystemregisters oder -speichers oder andere derartige Informationsspeicher, -übertragungs- und -anzeigegeräte.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung können in einer oder einer Kombination aus Hardware, Firmware und Software implementiert sein. Ausführungsbeispiele der Erfindung können auch implementiert sein als Befehle, die in einem maschinenlesbaren Medium gespeichert sind, das ausgeführt werden kann durch wenigstens einen Prozessor zum Durchführen der hier beschriebenen Operationen. Ein maschinenlesbares Medium kann jeden Mechanismus zum Speichern oder Übertragen von Information in Form in einer von einer Maschine (beispielsweise einem Computer) lesbaren Form. Beispielsweise kann eine maschinenlesbares Medium einen nur Lesespeicher (ROM), eine Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), ein magnetisches Plattenspeichermedium, ein optisches Speichermedium, Flashspeichergeräte, elektrische, optische, akustische oder andere Form von fortschreitenden Signalen (d. h. Trägerwellen, Infrarotsignale, digitale Signale usw.) und so weiter.
  • Die Zusammenfassung ist in Übereinstimmung mit 37 C.F:R. Sektion 1.72(b), die eine Zusammenfassung verlangt, die es dem Leser erlaubt, die Natur und den Grundgedanken der technischen Offenbarung zu gewinnen. Es ist zu beachten, dass dies nicht dazu dient den Schutzbereich oder die Bedeutung der Ansprüche zu begrenzen oder zu interpretieren.
  • In der vorangehenden eingehenden Beschreibung sind verschiedene Merkmale manchmal in einem Ausführungsbeispiel zum Zwecke der Vereinfachung der Offenbarung zusammengefasst. Das Verfahren der Offenbarung dient dahingehend, dass die beanspruchten Ausführungsbeispiele des Gegenstands mehr Merkmale beinhalten muss als diese ausdrücklich in dem Anspruch angegeben sind. Die Erfindung liegt, wie sich aus den Ansprüchen ergibt, in weniger als allen Merkmalen eines einzelnen offenbarten Ausführungsbeispiels. Die nachfolgenden Ansprüche werden hiermit in die eingehende Beschreibung mit einbezogen, wobei jeder Anspruch für sich selbst als einzelnes Ausführungsbeispiel steht.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • In einem Mehreingangs/Mehrausgangs-(MIMO)Multicarrier Kommunikationssystem sendet eine bewegliche Station eine quantisierte Zeitbereichdarstellung einer Kanalübergangsfunktion an eine Basisstation zur Verwendung von der Basisstation bei der Erzeugung von Strahlformungskoeffizienten für die Verwendung in den folgenden Übertragungen zur beweglichen Station. In einigen Ausführungsbeispielen kann die quantisierte Darstellung der Kanalübergangsfunktion aus den ausgewählten höchstwertigen Strahlen einer initial abgeschätzen, abgetasteten Kanalimpulsantwort erzeugt werden. Andere Ausführungsbeispiele können wie beschrieben und beansprucht sein.

Claims (49)

  1. Ein Verfahren, bei dem eine quantisierte Zeitbereichdarstellung einer Kanalübergangsfunktion von einer beweglichen Station zu einer Basisstation zur Verwendung von der Basisstation bei der Erzeugung von Strahlformungskoeffizienten für die Verwendung in den folgenden Übertragungen zur beweglichen Station gesendet wird.
  2. Das Verfahren nach Anspruch 1 mit Abschätzen einer abgetasteten Kanalantwort für Kanalwege zwischen der beweglichen Station und der Basisstation, wobei die gesampelte Kanalimpulsantwort durch eine Mehrzahl der Strahlen für jeden Kanalpfad dargestellt wird und wobei jeder Strahl mit einer Verzögerung versehen ist und einen Amplitudenbestandteil und einen Phasenbestandteil hat.
  3. Das Verfahren nach Anspruch 2 weiter mit, Auswählen der höchstwertigen Strahlen aus der gesampelten Kanalimpulsantwort für jeden Kanalpfad; Berechnen einer Zeitbereichsdarstellung der Kanalübertragungsfunktion für die ausgewählten Strahlen; und Quantisieren der Zeitbereichsdarstellung, um die quantisierte Darstellung der Kanalübergangsfunktion für das Senden zur Basisstation zu erzeugen.
  4. Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Quantisieren das Darstellen der zugehörigen Verzögerung, der Amplitudenkomponente und der Phasenkomponente der ausgewählten Strahlen der gesampelten Kanalimpulsantwort durch eine vorbestimmte Anzahl von Bits enthält.
  5. Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei jeder der Kanalpfade durch eine Kombination der Übertragungs- und Empfangsantennenpaare definiert wird, und wobei ein Kommunikationskanal zwischen der beweglichen Station und der Basisstation, die Kanalpfade zwischen diesen enthält.
  6. Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Basisstation und die bewegliche Station wenigstens einen Teil eines Mehreingangs/Mehrausgangs-Multicarrierkommunikationssystem aufweisen, wobei die Basisstation mindestens zwei Übertragungsantennen und die Basisstation mindestens zwei Empfangenantennen aufweist, die die Kanalpfade definieren, und wobei das Auswählen, die Berechnung und das Quantisieren durch die Basisstation durchgeführt werden, damit jeder Kanalpfad die quantisierte Zeitbereichsdarstellung der Kanalübergangsfunktion für den Kommunikationskanal erzeugt.
  7. Das Verfahren nach Anspruch 3 weiter mit dem Durchführen einer inversen Fourier-Umwandlung der Ausgangskanalübergangsfunktionsabschätzung, um die gesampelte Kanalimpulsantwort zu erzeugen.
  8. Das Verfahren nach Anspruch 7 weiter mit dem Erzeugen einer Abschätzung der Ausgangskanalübergangsfunktion aus orthogonalen Trainingssymbolen, die von der Basisstation auf unterschiedlichen Antennen übertragen werden.
  9. Das Verfahren nach Anspruch 3 wobei, nach dem Empfangen der quantisierten Zeitbereichsdarstellung der Kanalübergangsfunktion von der beweglichen Station, die Basisstation eine Fouriertransformation der quantisierten Zeitbereichsdarstellung der Kanalübergangsfunktion durchführt, um eine Kanalübergangsfunktionsmatrix für jeden Zwischenträger zu erzeugen.
  10. Das Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Basisstation weiter singulare Wertzerlegungen an den Kanalübergangsfunktionsmatrizen ausführt, um die Strahlformungskoeffizienten für die Verwendung durch die Basisstation bei dem Erzeugen von Signalen für eine Mehrzahl von Übertragungsantennen zu erzeugen.
  11. Eine bewegliche Mehrträgerstation mit: einem Schaltkreis zum Erzeugen einer quantisierten Zeitbereichsdarstellung einer Kanalübergangsfunktion; und einem Schaltkreis zum Senden der quantisierten Zeitbereichsdarstellung einer Kanalübergangsfunktion zu einer Basisstation zur Verwendung durch die Basisstation bei der Erzeugung von Strahlformungskoeffizienten für die nachfolgenden Übertragungen zur der beweglichen Station.
  12. Die bewegliche Station nach Anspruch 11 mit einem Schaltkreis zum Erzeugen einer gesampelten Kanalimpulsantwort für Kanalpfade zwischen der beweglichen Station und der Basisstation, wobei die gesampelte Kanalimpulsantwort durch eine Mehrzahl der Strahlen für jeden Kanalpfad dargestellt wird und wobei jeder Strahl einer Verzögerung zugehörig ist und eine Amplitudenkomponente und eine Phasenkomponente hat.
  13. Die Basisstation des nach Anspruch 12 mit: einem Strahlselektor zum Auswählen der höchstwertigen Strahlen aus der gesampelten Kanalimpulsantwort für jeden Kanalpfad, und zum Berechnen einer Zeitbereichsdarstellung der Kanalübergangsfunktion für die ausgewählten Strahlen; und einen Quantisierer zum Ouantisieren der Zeitbereichsdarstellung, um die quantisierte Darstellung der Kanalübergangsfunktion für das Senden zur Basisstation zu erzeugen.
  14. Die Basisstation nach Anspruch 13, wobei der Quantisierer zum Darstellen der zugehörigen Verzögerung, der Amplitudenkomponente und der Phasenkomponente der ausgewählten Strahlen der gesampelten Kanalimpulsantwort durch eine vorbestimmte Anzahl von Bits dient.
  15. Die Basisstation nach Anspruch 13, wobei jeder der Kanalpfade durch eine Kombination von Übertragungs- und Empfangsantennenpaare definiert wird, wobei ein Kommunikationskanal zwischen der beweglichen Station und der Basisstation die Kanalpfade zwischen diesen enthält.
  16. Die Basisstation nach Anspruch 15, wobei die Basisstation und die bewegliche Station wenigstens einen Teil eines Mehreingangs/Mehrausgangs-Mehrträgerkommunikationssystems enthalten, wobei die Basisstation mindestens zwei Übertragungsantennen und die bewegliche Station mindestens zwei Empfangsantennen einschließt, die die Kanalpfade definieren, und wobei der Strahlselektor zum Erzeugen der quantisierten Zeitbereichsdarstellung der Kanalübergangsfunktion für den Kommunikationskanal die höchstwertigen Strahlen auswählt und der Quantisierer die Zeitbereichsdarstellung der Kanalübergangsfunktion für jeden Kanalpfad quantisiert.
  17. Die Basisstation nach Anspruch 13, mit einem Kanalabschätzer, zum Erzeugen einer initialen Kanalabschätzung; und einen Schaltkreis für eine inverse Fourier-Transformation zum Durchzuführen einer inversen Fouriertransformation der initialen Kanalabschätzung, um die gesampelte Kanalimpulsantwort zu erzeugen.
  18. Die Basisstation nach Anspruch 17, wobei der Kanalabschätzer die initiale Kanalabschätzung aus den orthogonalen Trainingssymbolen erzeugt, die durch die Basisstation auf unterschiedlichen Übertragungsantennen übertragen werden.
  19. Die Basisstation nach Anspruch 13, wobei die Basisstation nach dem Empfang der quantisierten Zeitbereichsdarstellung der Kanalübergangsfunktion von der beweglichen Station, eine Fouriertransformation auf der quantisierten Zeitbereichsdarstellung der Kanalübergangsfunktion durchzuführen hat, um eine Kanalübergangsfunktionsmatrix für jeden Zwischenträger zu erzeugen.
  20. Die Basisstation nach Anspruch 19, wobei die Basisstation weiter zum Durchführen von singularen Wertaufspaltungen auf den Kanalübergangsfunktionsmatrizen dient, um die Strahlformungskoeffizienten für die Verwendung von der Basisstation zum Erzeugen von Signalen für eine Mehrzahl von Übertragungsantennen.
  21. Ein Verfahren durchgeführt durch eine Basisstation, mit dem Empfangen einer quantisierten Zeitbereichsdarstellung einer Kanalübergangsfunktion von einer beweglichen Station zur Verwendung durch die Basisstation bei der Erzeugung von Strahlformungskoeffizienten zur Verwendung bei der nachfolgenden Übertragungen zur beweglichen Station.
  22. Das Verfahren nach Anspruch 21, wobei nach dem der Empfang der quantisierten Zeitbereichsdarstellung der Kanalübergangsfunktion von der beweglichen Station das Verfahren weiter aufweist: Ausführen einer inversen Fouriertransformation der quantisierten Zeitbereichsdarstellung der Kanaltransferfunktion, um eine Kanaltransferfunktionsmatrix für jeden Subcarrier eines Multicarrier Kommunkationskanals zu erzeugen.
  23. Das Verfahren nach Anspruch 22, weiter mit Ausführen von singularen Wertaufspaltungen der Kanalübertragungsfunktionsmatrizen, um die Strahlformungskoeffizienten zu erzeugen.
  24. Das Verfahren nach Anspruch 21, wobei eine gesampelte Kanalimpulsantwort für Kanalpfade zwischen der beweglichen Station und der Basisstation erzeugt wird, wobei die gesampelte Kanalimpulsantwort durch eine Mehrzahl der Strahlen für jeden Kanalpfad dargestellt wird und wobei jeder Strahl mit einer Verzögerung verbunden ist, verzögert ist und eine Amplitudenkomponente und eine Phasenkomponente hat.
  25. Das Verfahren nach Anspruch 24, wobei für jeden Kanalpfad die höchstwertigen Strahlen von der gesampelten Kanalimpulsantwort ausgewählt werden, eine Zeitbereichsdarstellung der Kanalübergangsfunktion für die ausgewählten Strahlen errechnet wird und die Zeitbereichsdarstellung quantisiert wird zum Erzeugen der quantisierten Darstellung der Kanalübergangsfunktion für den Empfang durch die Basisstation.
  26. Das Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Quantifisieren das Darstellen jeder der zugehörigen Verzögerung, der Amplitudenkomponente und der Phasenkomponente der ausgewählten Strahlen der gesampelten Kanalimpulsantwort durch eine vorbestimmte Anzahl von Bits.
  27. Das Verfahren nach Anspruch 24, wobei jeder der Kanalpfade durch eine Kombination von Übertragungs- und Empfangsantennen definiert wird, und wobei ein Kommunikationskanal zwischen der beweglichen Station und der Basisstation zwischen diesen die Kanalpfade aufweist.
  28. Das Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Basisstation wenigstens zwei Übertragungsantennen und die bewegliche Station wenigstens einen Teil eines Mehrfacheingangs/Mehrfachausgangs-Multicarrier Kommunikationssystems aufweisen, wobei die Basisstation wenigstens zwei Übertragungsantennen und die bewegliche Station wenigstens zwei Empfangsantennen, die den Kanalweg definieren, aufweisen, wobei die bewegliche Station für jeden Kanalweg auswählt, berechnet und quantisiert zur Erzeugung der quantisierten Zeitbereichsdarstellung der Kanaltransferfunktion für den Kommunikationskanal.
  29. Das Verfahren nach Anspruch 24, wobei die bewegliche Station eine inverse Fouriertransformation einer Abschätzung der Ausgangskanaltransferfunktion durchführt, um die gesampelte Kanalimpulsantwort zu erzeugen.
  30. Das Verfahren nach Anspruch 29, wobei die bewegliche Station eine initiale Kanalabschätzung aus orthogonalen Trainingssymbolen erzeugt, die durch die Basisstation auf unterschiedlichen Übertragungsantennen übertragen werden.
  31. Eine Basisstation mit: einem Schaltkreis, zum Empfangen einer quantisierten Zeitbereichsdarstellung einer Kanalübergangsfunktion von einer beweglichen Station; und einem Schaltkreis zum Erzeugen der Strahlformungskoeffizienten zur Verwendung in den nachfolgenden Übertragungen zur beweglichen Station.
  32. Die Basisstation nach Anspruch 31, mit einem Schaltkreises zur inversen Fourier-Transformation zum Ausführen einer inversen Fouriertransformation der quantisierten Zeitbereichsdarstellung der Kanalübergangsfunktion zum Erzeugen einer Kanalübergangsfunktionsmatrix für jeden Subcarrier eines Multicarrier Kommunikationskanals.
  33. Die Basisstation nach Anspruch 32, mit: einem singularen Wertaufspaltung schaltkreis zur singularen Wertaufspaltung der Kanalübergangsfunktionsmatrizen zur Erzeugung der Strahlformungskoeffizienten; und Strahlformer zum Aufbringen der Strahlformungskoeffizienten auf die Frequenzbereichssignale.
  34. Die Basisstation nach Anspruch 31, wobei eine gesampelte Kanalimpulsantwort durch die Basisstation für Kanalpfade zwischen der beweglichen Station und der Basisstation erzeugt wird, wobei die gesampelte Kanalimpulsantwort durch eine Mehrzahl der Strahlen für jeden Kanalpfad dargestellt wird und wobei jeder Strahl einer Verzögerung zugehörig ist und eine Amplitudenkomponente und ein Phasenkomponente hat.
  35. Die Basisstation nach Anspruch 34, wobei durch die bewegliche Station für jeden Kanalpfad die höchstwertigen Strahlen von der gesampelten Kanalimpulsantwort ausgewählt werden, eine Zeitbereichsdarstellung der Kanalübergangsfunktion für die ausgewählten Strahlen errechnet wird, und die Zeitbereichsdarstellung quantisiert wird, um die quantisierte Darstellung der Kanalübergangsfunktion für den Empfang durch die Basisstation zu erzeugen.
  36. Die Basisstation nach Anspruch 34, wobei die bewegliche Station die Verzögerung, die Amplitudenkomponente und die Phasenkomponente der ausgewählten Strahlen der gesampelten Kanalimpulsantwort durch eine vorbestimmte Anzahl von Bits darstellt.
  37. Die Basisstation nach Anspruch 34, wobei jeder der Kanalpfade zwischen der beweglichen Station und der Basisstation durch eine Kombination von Ubertragungs- und Empfangsantennepaare definiert werden, und wobei ein Kommunikationskanal zwischen der beweglichen Station und der Basisstation die Kanalpfade aufweist.
  38. Die Basisstation nach Anspruch 37, wobei die Basisstation und die bewegliche Station mindestens einen Teil eines Mehrfach-Eingang/Mehrfach-Ausgang Multicarrier Kommunikationssystem enthalten, wobei die Basisstation mindestens zwei Übertragungsantennen und die bewegliche Station mindestens zwei Empfangsantennen, die die Kanalpfade definieren, einschließt, und wobei die bewegliche Station für jeden Kanalpfad auswählt, berechnet und quantisiert, um die quantisierte Zeitbereichsdarstellung der Kanalübergangsfunktion für den Kommunikationskanal zu erzeugen.
  39. Die Basisstation nach Anspruch 34, wobei die bewegliche Station eine inverse Fouriertransformation einer Ausgangskanalübergangsfunktionsabschätzung durchführt, um die gesampelte Kanalimpulsantwort zu erzeugen.
  40. Die Basisstation nach Anspruch 39, wobei die Basisstation die initiale Kanalabschätzung von den orthogonalen Training Symbolen erzeugt, die durch die Basisstation auf unterschiedlichen Übertragungsantennen übertragen werden.
  41. Ein Multicarrier Kommunikationssystem mit: einer Basisstation; und einer beweglichen Station zum Erzeugen einer quantisierten Zeitbereichsdarstellung einer Kanalübergangsfunktion zum Erzeugen und zum Senden der quantisierten Zeitbereichsdarstellung einer Kanalübergangsfunktion zu einer Basisstation zu deren Verwendung durch die Basisstation bei der Erzeugung von Strahlformungskoeffizienten für eine Verwendung bei den nachfolgenden Übertragungen zu der r beweglichen Station, wobei die Basisstation, eine inverse Fouriertransformation der quantisierten Zeitbereichsdarstellung der Kanalübergangsfunktion durchführt, um eine Kanalübergangsfunktionsmatrix für jeden Subcarrier eines Multicarrier Kommunikationskanals zu erzeugen.
  42. Das System nach Anspruch 41, wobei die Basisstation enthält: einen singularen Wertaufspaltungsschaltkreis zum Durchzuführen singularer Wertaufspaltungen auf den Kanalübertragungsfunktionsmatrizen, um die Strahlformungskoeffizienten zu erzeugen; und Strahlformer zum Aufbringen der Strahlformungskoeffizienten am Frequenzbereichssignalen.
  43. Das System nach Anspruch 42, wobei die Basisstation einen Schaltkreis zum Erzeugen einer gesampelten Kanalimpulsantwort für Kanalpfade zwischen der beweglichen Station und der Basisstation aufweist. wobei die gesampelte Kanalimpulsantwort durch eine Mehrzahl der Strahlen für jeden Kanalpfad dargestellt wird und wobei jeder Strahl einer Verzögerung zugehörig ist und hat eine Amplitudenkomponente und eine Phasenkomponente hat.
  44. Ein System mit: einer Mehrzahl von im wesentlichen rundabstrahlenden Antennen, zum Übermitteln von Multicarrier Kommunikationssignalen an eine Basisstation; und einen Multicarrier Empfänger, der mit den Antennen gekoppelt ist und eine Schaltung aufweist, um eine quantisierte Zeitbereichsdarstellung einer Kanalübergangsfunktion zu erzeugen, und eine Schaltung, um die quantisierte Zeitbereichsdarstellung einer Kanalübergangsfunktion zu einer Basisstation zu schicken zur Verwendung von der Basisstation, bei der Erzeugung von Strahlformungskoeffizienten zur Verwendung bei den nachfolgenden Übertragungen zur beweglichen Station.
  45. Das System nach Anspruch 44, wobei der Multicarrier Empfänger weiter eine Schaltung aufweist, um eine gesampelte Kanalimpulsantwort für Kanalpfade zwischen der beweglichen Station und der Basisstation zu erzeugen, wobei die gesampelte Kanalimpulsantwort durch eine Mehrzahl der Strahlen für jeden Kanalpfad dargestellt wird und wobei jeder Strahl einer Verzögerung zugeordnet ist und eine Amplitudenkomponente und eine Phasenkomponente hat.
  46. Das System nach Anspruch 45, wobei der Multicarrier Empfänger weiter aufweist: einen Strahlselektor zum Vorwählen, für jeden Kanalpfad, die höchstwertigen Strahlen aus der gesampelten Kanalimpulsantwort und Berechnen einer Zeitbereichsdarstellung der Kanalübergangsfunktion für die ausgewählten Strahlen; und einen Quantisierer zum Quantisieren der Zeitbereichsdarstellung, um eine quantisierte Darstellung der Kanalübergangsfunktion für deren Senden zur Basisstation zu erzeugen.
  47. Ein maschinenzugängliches Medium, das Anweisungen liefert, die, wenn auf sie zugriffen wird, eine Maschine veranlassen, die Operationen auszuführen, die das Senden einer quantisierten Zeitbereichsdarstellung einer Kanalübergangsfunktion von einer beweglichen Station zu einer Basisstation bewirken, die von der Basisstation verwendet werden zur Erzeugung von Strahlformungskoeffizienten zur Verwendung bei den nachfolgenden Übertragungen zur beweglichen Station.
  48. Das maschinenzugängliche Medium nach Anspruch 47, wobei die Anweisungen bei einem weiteren Zugriff die Maschine veranlassen, Operationen durchzuführen, weiter das Abschätzen einer gesampelte Kanalimpulsantwort für Kanalpfade zwischen der beweglichen Station und der Basisstation aufweist, wobei die geschätzte gesampelte Kanalimpulsantwort durch eine Mehrzahl von Strahlen für jeden Kanalpfad dargestellt wird und wobei jedem Strahl eine Verzögerung zugehörig ist und eine Amplitudenkomponente und eine Phasenkomponente hat.
  49. Das maschinenzugängliche Medium nach Anspruch 48, wobei die Anweisungen bei einem weiteren Zugriff die Maschine veranlassen, Operationen durchzuführen, weiter aufweisen: Auswählen der höchstwertigen Strahlen für jeden Kanalpfad aus der gesampelten abgeschätzten Kanalimpulsantwort; Berechnen einer Zeitbereichsdarstellung der Kanalübertragungsfunktion für die ausgewählten Strahlen; und Quantisieren der Zeitbereichsdarstellung, um die quantisierte Darstellung der Kanalübergangsfunktion für das Senden zu der Basisstation zu erzeugen.
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