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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft im allgemeinen drahtlose Kommunikationssysteme
und genauer Verfahren und Vorrichtungen zum Strahlformen von Trainingssymbolen
in drahtlosen Mehrfach-Eingabe-Mehrfach-Ausgabe(MIMO – Multiple Input
Multiple Output)-Systemen.
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HINTERGRUND
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Ein
Daten-Frame eines drahtlosen MIMO-Systems kann ein oder mehrere
Trainingssymbole umfassen, so wie Vorspann-Symbole, Pilot-Symbole
und/oder Zwischenspann-Symbole. Im allgemeinen kann ein Vorspann-Symbol
ein Trainingssymbol am Beginn jedes Daten-Frames sein. Typischerweise
kann das Vorspann-Symbol für
verschiedene Synchronisationsaufgaben verwendet werden. Ein Pilot-Symbol
kann ein Trainingssymbol sein, das Verfolgungsinformation zur Verfügung zu stellt,
die mit einem räumlichen
Kanal verknüpft
sein kann. Ein Zwischenspann-Symbol kann ein Trainingssymbol sein,
das einer Zeitnische entspricht (z.B. am Beginn einer Benutzerzone).
Um den Datendurchsatz in drahtlosen MIMO-Systemen zu erhöhen, sind
einige Anstrengungen bei der Entwicklung auf das Verbessern der
Kanalbewertung für
strahlgeformte räumliche
Kanäle
und das Reduzieren von Pilot-Zuweisung gerichtet worden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
die Darstellung eines schematischen Schaubildes eines beispielhaften
drahtlosen Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform
der hierin offenbarten Verfahren und Vorrichtungen.
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2 ist
eine Darstellung eines Blockschaubildes einer beispielhaften Basisstation.
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3 ist
eine Darstellung eines Blockschaubildes eines beispielhaften drahtlosen
MIMO-Systems.
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4 ist
eine Darstellung eines Ablaufdiagramms einer Art, in der die beispielhafte
Station der 1 konfiguriert werden kann,
um Trainingssymbole strahlzuformen.
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5 ist
eine Darstellung eines Blockschaubildes eines beispielhaften Prozessorsystems,
das verwendet werden kann, um die beispielhafte Basisstation der 2 zu
implementieren.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Im
allgemeinen werden hierin Verfahren und Vorrichtungen zum Strahlformen
von Trainingssymbolen in drahtlosen Mehrfach-Eingabe-Mehrfach-Ausgabe(MIMO)-Systemen
beschrieben. Die hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen sind
in dieser Hinsicht nicht beschränkt.
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Mit
Bezug auf 1 wird hierin ein beispielhaftes
drahtloses Kommunikationssystem 100 beschrieben, das eine
Basisstation (BS – Base
Station) 110 und eine Teilnehmerstation (SS – Subscriber
Station) 120 umfaßt.
Obwohl 1 eine Basisstation veranschaulichen mag, kann
das drahtlose Kommunikationssystem 100 zusätzliche
Basisstationen umfassen. In einer ähnlichen Weise kann das drahtlose Kommunikationssystem 100 zusätzliche
Teilnehmerstationen umfassen, obwohl 1 eine Teilnehmerstation
veranschaulicht.
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Die
Basisstation 110 kann eine Vielfalt an Modulationstechniken
verwenden, so wie Spreizspektrum-Modulation (z.B. Direktsequenz-Codemultiplexieren
(DS-CDMA – Direct
Sequence Code Division Multiple Access) und/oder Frequenzhopping-Codemultiplexieren(FH-CDMA – Frequency Hopping
Code Division Multiple Access)), Zeitmultiplexier(TDM – Time Division
Multiplexing)-Modulation, Frequenzmultiplexier(FDM – Frequency
Division Multiplexing)-Modulation, orthogonale Frequenzmultiplexier(OFDM – Orthogonal
Frequency Division Multiplexing)-Modulation, Mehrträgermodulation (MDM – Multi
Carrier Modulation) und/oder andere geeignete Modulationstechniken,
um über
drahtlose Verbindungen zu kommunizieren. Zum Beispiel kann die Basisstation 110 die
OFDM-Modulation implementieren, um große Mengen digitaler Daten zu
senden, indem ein Funkfrequenzsignal in mehrere kleinere Untersignale
aufgeteilt wird, die wiederum gleichzeitig mit unterschiedli chen
Frequenzen gesendet werden. Insbesondere kann die Basisstation 110 OFDM-Modulation verwenden,
wie es in der Familie der Standards 802.xx, entwickelt von dem Institute
of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) und/oder in Abänderungen
und Weiterentwicklungen dieser Standards (z.B. 802.11, 802.15, 802.16
usw.) beschrieben ist, um mit der Teilnehmerstation 120 zu kommunizieren.
Zusätzlich
oder als Alternative kann die Basisstation 110 gemäß anderen
geeigneten Protokollen für
die drahtlose Kommunikation arbeiten, die sehr geringe Leistung
erfordern, so wie Bluetooth, Ultrabreitband (UWB – Ultra
Wideband) und/oder Hochfrequenzidentifikation (RFID – Radio
Frequency Identification), um mit der Teilnehmerstation 120 zu kommunizieren.
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Die
Basisstation 110 kann auch gemäß anderen Protokollen für die drahtlose
Kommunikation arbeiten, die auf analogen, digitalen und/oder Dualmodus-Kommunikationssystemstandards
beruhen. Zum Beispiel kann die Basisstation 110 gemäß den Protokollen
für die
drahtlose Kommunikation, so wie Standards, die auf orthogonalem
Frequenzmultiplexieren (OFDMA – Orthogonal
Frequency Division Multiple Access) basieren, Standards, die auf
Zeitmultiplexieren (TDMA – Time
Division Multiple Access) basieren (z.B. Global System for Mobile
Communications (GSM), General Packet Radio Services (GPRS), Enhanced
Data GSM Environment (EDGE), Universal Mobile Telecommunications
System (UMTS) usw.) basierend, auf Codemultiplexieren (CDMA – Code Division
Multiple Access) basierende Standards, auf Breitband-CDMA (WCDMA – Wideband
CDMA) basierende Standards, Abänderungen und
Weiterentwicklungen dieser Standards und/oder weitere geeignete
Standards für
drahtlose Kommunikation.
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Die
Teilnehmerstation 120 kann ein Laptop-Computer, ein tragbarer
Computer, ein Notizbuch-Computer, ein Mobiltelephon (z.B. ein Smartphone),
ein Pager, ein Audio- und/oder Videoabspielgerät (z.B. ein MP3-Player, oder
ein DVD-Abspielgerät),
eine Spielevorrichtung, eine digitale Kamera, ein Navigationsgerät (z.B.
ein GPS-Gerät)
und/oder ein anderes geeignetes drahtloses elektronisches Gerät sein.
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Die
Teilnehmerstation 120 kann über drahtlose Verbindungen
kommunizieren, wie sie in der Familie der Standards 802.xx, entwickelt
von dem Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) und/oder
in Abänderungen
und Weiterentwicklungen dieser Standards (z.B. 802.11, 802.15, 802.16
usw.) beschrieben sind. Bei einem Beispiel kann die Teilnehmerstation 120 entsprechend
der Familie 802.16 der Standards, die von dem IEEE entwickelt worden sind,
für feste,
tragbare und/oder mobile Netzwerke mit Breitband-Drahtloszugriff
(BWA – Broadband Wireless
Access) (z.B. dem IEEE Std. 802.16, veröffentlicht 2004) arbeiten.
Die Teilnehmerstation 120 kann auch Direktsequenz-Spreizspektrum(DSSS – Direct
Sequence Spread Spectrum)-Modulation verwenden (z.B. den IEEE Std.
812.11b) und/oder Frequenzhopping-Spreizspektrum(FHSS – Frequency Hopping
Spread Spectrum)-Modulation (z.B. den IEEE Std. 802.11). Weiter
kann die Teilnehmerstation 120 auch gemäß anderen geeigneten Protokollen
für drahtlose
Kommunikation arbeiten, die sehr geringe Energie erfordern, so wie
Bluetooth, Ultrabreitband (UWB) und/oder Hochfrequenzidentifikation
(RFID), um über
drahtlose Verbindungen zu kommunizieren. Zusätzlich oder als Alternative
kann die Teilnehmerstation 120 über verdrahtete Verbindungen
(nicht gezeigt) kommunizieren. Zum Beispiel können die Teilnehmerstationen 120 eine
serielle Schnittstelle, eine parallele Schnittstelle, eine Schnittstelle
für ein
kleines Computersystem (SCSI – Small
Computer System Interface), eine Ethernet-Schnittstelle, einen universellen
seriellen Bus(USB – Universal
Serial Bus)-Schnittstelle, eine hochleistungsfähige serielle Busschnittstelle
(z.B. die Schnittstelle nach IEEE 1394), und/oder irgendeinen anderen
geeigneten Typ einer verdrahteten Schnittstelle verwenden, um zu
kommunizieren. Die Verfahren und Vorrichtungen, die hierin beschrieben
sind, sind in dieser Hinsicht nicht beschränkt.
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Weiter
kann das drahtlose Kommunikationssystem 100 weitere drahtlose
Funknetzwerk(WPAN – Wireless
Personal Area Network)-Vorrichtungen, drahtlose Nahbereichnetzwerk(WLAN – Wireless
Local Area Netzwork)-Vorrichtungen, drahtlose Mittelbereichsnetzwerk(WMAN – Wireless
Metropolitan Area Netzwork)-Vorrichtungen und/oder drahtlose Fernbereichsnetzwerk
(WWAN – Wireless
Wide Area Netzwerk)-Vorrichtungen umfassen, so wie Netzwerkschnittstellenvorrichtungen
und Peripheriebauteile (z.B. Netzwerkschnittstellenkarten (NICs – Network
Interface Cards)), Zugriffspunkte (APs – Access Points), Gateways,
Brücken,
Hubs etc., um ein Mobiltelephonsystem, ein Satellitensystem, ein
persönliches
Kommunikationssystem (PCS – Personal
Communication System), ein ZweiwegeFunksystem, ein Einweg-Pagersystem,
ein Zweiwege-Pagersystem, ein Personal Computer (PC)-System, ein
persönliches
Datenassistenz(PDA – Personal
Data Assistent)-System, ein persönliches
Rechenzubehör(PCA – Personal
Computing Accessory)-System und/oder irgendein anderes geeignetes
Kommunikationssystem (nicht gezeigt) zu implementieren. Demgemäß kann das
drahtlose vermaschte Netzwerk 110 implementiert werden,
um WPANs, WLANs, WMANs, WWANs und/oder andere geeignete Netzwerke
für drahtlose
Kommunikation zur Verfügung
zu stellen. Obwohl oben bestimmte Beispiele beschrieben worden sind,
ist der Umfang der Abdeckung dieser Offenbarung darauf nicht beschränkt.
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In
dem Beispiel der 2 kann eine Basisstation 200 eine
Eingabequelle 210, einen Kanalidentifizierer 220 und
einen Strahlformer 230 umfassen. Der Strahlformer 230 kann
an die Eingabequelle 210 und den Kanalidentifizierer 220 gekoppelt
sein. Die Eingabequelle 210 kann einen oder mehrere Datenströme an den
Strahlformer 230 liefern. Zum Beispiel kann ein Datenstrom
einen Teil eines Daten-Frames umfassen. Bei einem anderen Beispiel kann
ein Datenstrom einen oder mehrere Daten-Frames umfassen. Jeder Frame
kann ein oder mehrere Trainingssymbole enthalten. Insbesondere kann
ein Trainingssymbol ein Vorspann-Symbol, ein Pilot-Symbol und/oder
ein Zwischenspann-Symbol sein.
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Im
allgemeinen kann ein Vorspann-Symbol ein Trainingssymbol sein, das
sich am Beginn jedes Frames befindet und für verschiedene Synchronisationsaufgaben
verwendet wird. Ein Pilot-Symbol kann ein Trainingssymbol sein,
um Information für
die Kanalverfolgung und – bewertung
zur Verfügung
zu stellen, die mit einer Sendeantenne und/oder einem räumlichen
Kanal verknüpft
sein kann. Ein Zwischenspann-Symbol kann ein Trainingssymbol sein,
das einer Zeitnische entspricht (z.B. am Beginn einer Benutzerzone).
Ein Benutzer kann eine Teil nehmerstation (z.B. SS 120 der 1)
tragen und/oder betätigen,
und eine Benutzerzone kann ein Satz Unterträger und ein Satz Zeitnischen
innerhalb eines OFDMA-Frames sein, der mit der Teilnehmerstation
verknüpft
ist. Zum Beispiel können
das Pilot- und das Zwischenspann-Symbol verwendet werden, um für einen
bestimmten Benutzer die Kanalbewertung in Breitbandkanälen zu verbessern.
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Der
Kanalidentifizierer 220 kann eine Vielzahl räumlicher
Kanäle
identifizieren, die für
die Basisstation 200 verfügbar sind. Die Vielzahl der
räumlichen
Kanäle
kann gemeinsam von zwei oder mehr Teilnehmerstationen (z.B. einer,
die als 120 in 1 gezeigt ist) genutzt werden.
Zum Beispiel kann die Vielzahl der räumlichen Kanäle zwei
oder mehr Teilnehmerstationen zugewiesen sein, wobei jede Teilnehmerstation
einen Empfänger
mit mehreren aktiven Empfangsantennen (z.B. Punkt-zu-Punkt-MIMO),
mehrere Empfänger,
wobei jeder Empfänger eine
aktive Empfangsantenne hat (z.B. Punkt-zu-Mehrpunkt-MIMO) oder eine
Kombination aus diesen umfaßt.
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Wie
in Einzelheiten hiernach beschrieben wird, kann der Strahlformer 230 Strahlformungsgewichte
berechnen, die mit jedem aus der Vielzahl der räumlichen Kanäle, die
von dem Kanalidentifzierer 220 identifiziert worden sind,
verknüpft
sind, um Piloten strahlzuformen, die mit den Datenströmen von der
Eingabequelle 210 verknüpft
sind. Die Basisstation 200 kann auch eine Vielzahl Sender 240 umfassen,
im allgemeinen als 242, 244 und 246 gezeigt, und
eine Vielzahl von Antennen 250, im allgemeinen als 252, 254 und 256 gezeigt.
Die Vielzahl der Sender 240 kann an den Strahlformer 230 gekoppelt sein.
Jeder aus der Vielzahl der Sender 240 kann mit einer aus
der Vielzahl der Antennen 250 gekoppelt sein. Zum Beispiel
kann der Sender 242 an die Antenne 252 gekoppelt
sein, der Sender 244 kann an die Antenne 254 gekoppelt
sein und der Sender 246 kann an die Antenne 256 gekoppelt
sein. Obwohl 2 drei Sender veranschaulicht,
kann die Basisstation 200 zusätzliche oder weniger Sender
umfassen. In einer ähnlichen
Weise kann die Basisstation 200 zusätzliche oder weniger Antennen umfassen, obwohl 2 drei
Antennen veranschaulicht. Die hierin beschriebenen Verfahren und
Vorrichtungen sind in dieser Hinsicht nicht beschränkt.
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Mit
Bezug auf 3 kann ein beispielhaftes drahtloses
MIMO-System 300 eine Basisstation 310 und eine
oder mehrere Teilnehmerstationen, im allgemeinen als 320 und 325 gezeigt,
umfassen. Das drahtlose MIMO-System 300 kann ein Punkt-zu-Punkt-MIMO-System
und/oder ein Punkt-zu-Mehrpunkt-MIMO-System umfassen. Zum Beispiel
kann ein Punkt-zu-Punkt-MIMO-System
die Basisstation 310 und die Teilnehmerstation 320 umfassen.
Ein Punkt-zu-Mehrpunkt-MIMO-System kann die Basisstation 310 und
die Teilnehmerstation 325 umfassen. Die Basisstation 310 kann
Datenströme an
die Teilnehmerstationen 320, 325 gleichzeitig
senden. Zum Beispiel kann die Basisstation 310 zwei Datenströme an die
Teilnehmerstation 320 und einen Datenstrom an die Teilnehmerstation 325 senden. Obwohl 1 zwei
Teilnehmerstationen veranschaulichen mag, kann das drahtlose MIMO-System 300 zusätzliche
oder weniger Teilnehmerstationen umfassen.
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Die
Basisstation 310 kann eine Eingabequelle 330 und
einen Strahlformer 340 umfassen. Die Basisstation 310 kann
zwei Datenströme
von der Eingabequelle 330 durch zwei strahlgeformte räumliche Kanäle über vier
Sendeantennen 350, die im allgemeinen bei 352, 354, 356 und 358 gezeigt
sind, senden. Obwohl 3 vier Sendeantennen veranschaulicht,
kann die Basisstation 310 zusätzliche oder weniger Sendeantennen
umfassen.
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Die
Eingabequelle
310 kann einen Daten/Pilot-Symbolvektor u
zur Verfügung
stellen. Der Daten/Pilot-Symbolvektor u kann als
dargestellt werden, wobei
u, durch einen ersten räumlichen
Kanal gesendet werden kann und u
2 durch
einen zweiten räumlichen
Kanal gesendet werden kann. Der erste und der zweite räumliche
Kanal können
der Teilnehmerstation
320 zugewiesen sein, die einen Empfänger mit
mehreren Empfangsantennen (z.B. Punktzu-Punkt-MIMO) umfaßt.
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Um
die Piloten der beiden Datenströme strahlzuformen,
kann der Strahlformer
330 ein Strahlformungsgewicht für jedes
Paar aus Sendeantenne/räumlichem
Kanal bestimmen. Bei einem Beispiel kann die Basisstation
300 acht
Paare aus Sendeantenne/räumlichem
Kanal umfassen, die den vier Sendeantennen und den zwei räumlichen
Kanälen
entsprechen. Insbesondere kann der Strahlformer
330 eine
Strahlformungsmatrix V verwenden, die auf der Anzahl der Sendeantennen
und der Anzahl der räumlichen
Kanäle
der Basisstation
300 basiert. Demgemäß kann die Strahlformungsmatrix
V als eine 4×2-Matrix
dargestellt werden, mit
wobei v
ij das
komplexe Gewicht für
den j-ten Kanal auf der i-ten Antenne ist.
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Zum
Beispiel kann v11 das Strahlformungsgewicht
für den
ersten räumlichen
Kanal auf der Antenne 352 darstellen, während v42 das
Strahlformungsgewicht für
den zweiten räumlichen
Kanal auf der Antenne 358 darstellen kann. In einer ähnlichen Weise
kann v41 das Strahlformungsgewicht für den ersten
räumlichen
Kanal auf der Antenne 358 darstellen, während v12 das
Strahlformungsgewicht für
den zweiten räumlichen
Kanal auf der Antenne 352 darstellen kann.
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Die
Basisstation 310 kann einen Signalvektor x an die Teilnehmerstation 320 über die
Vielzahl der Sendeantennen 350 senden. Der Signalvektor
x kann als x = Vu dargestellt werden, wobei V die Strahlformungsmatrix
ist und u der Daten-Pilot/Symbolvektor ist. Bei einem Beispiel kann
die Antenne 352 x1 senden und die
Antenne 354 kann x2 des Signalvektors
x senden.
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Wie
oben angegeben kann die Basisstation 310 Piloten über vier
räumliche
Kanäle
senden, da die vier Sendeantennen die vier räumlichen Kanäle bilden
können.
Obwohl die Basisstation 310 bis zu vier räumliche
Kanäle
benutzen kann, kann die Basisstation 310 Piloten über zwei räumliche
Kanäle senden,
die von den vier Sendeantennen gebildet werden, da die Teilnehmerstation 320 höchstens zwei
räumliche
Ströme
mit nur zwei Empfangsantennen empfangen kann. Demgemäß kann die
Strahlformungsmatrix V als eine M×N-Matrix dargestellt werden,
um Redundanz zu vermeiden, wobei M die Anzahl der benutzten Sendeantennen
ist und N die Anzahl der aktiven räumlichen Kanäle ist.
Insbesondere können
aktive räumliche
Kanäle
räumliche
Kanäle sein,
die Daten transportieren und von der Teilnehmerstation 320 verwendet
werden, um Datenströme von
der Basisstation 310 über
Empfangsantennen zu empfangen. Die Basisstation 310 kann
Bandbreite freigeben, die Piloten nicht aktiver räumlicher
Kanäle zugewiesen
ist. Somit kann die Basisstation 310 den Datendurchsatz
erhöhen,
indem eine größere Menge an
Daten mit der freigegebenen Bandbreite gesendet wird.
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Durch
das Senden von Trainingssymbolen (z.B. Pilot oder Zwischenspann) über eine
Antenne in einer nicht strahlgeformten Weise können zum Beispiel weitere Antennen
keine Datensymbole senden, da die Datensymbole die Trainingssymbole
stören können. Als
Ergebnis kann es sein, daß besondere Zeitnischen
reserviert werden müssen,
um Trainingssymbole einer nicht strahlgeformten Umgebung zu senden.
Im Gegensatz dazu können
Trainingssymbole und Datensymbole einer strahlgeformten Umgebung
gleichzeitig (z.B. während
desselben Zeitnische) oder gleichlaufend (z.B. dieselbe Zeitnische überlappend), über verschiedene
strahlgeformte räumliche
Kanäle
ohne Interferenz gesendet werden.
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Um
zu vermeiden, daß zusätzliche
Bandbreite zum Senden von Information verwendet wird, die mit den
räumlichen
Kanälen
verknüpft
ist, kann die Basisstation
300 Trainingssymbole strahlformen (z.B.
Piloten und/oder Zwischenspanne), so daß die Teilnehmerstation
320 die
strahlgeformten räumlichen
Kanäle
identifizieren kann, um Daten von der Basisstation
310 wiederzugewinnen
(z.B. über
kohärente
Erfassung). Insbesondere können
die strahlgeformten räumlichen
Kanäle
das Produkt zweier Matrizen sein. Die strahlgeformten räumlichen
Kanäle können dargestellt
werden als
wobei H die Kanalmatrix ist
und V die Strahl formungsmatrix ist. Demgemäß kann die Teilnehmerstation
320 die
strahlgeformten Kanäle
V bestimmen, um strahlgeformte Daten wiederzugewinnen, die von der
Basisstation
310 gesendet worden sind. Ansonsten, ohne
strahlgeformte Trainingssymbole, kann die Teilnehmerstation
320 nur
die Kanalmatrix H abschätzen,
wobei Trainingssymbole verwendet werden, die von den Antennen ohne
Strahlformen gesendet werden, und es kann erforderlich sein, daß die Basisstation
310 zusätzliche
Bandbreite benutzt, um die Strahlformungsmatrix V an die Teilnehmerstation
320 zu
senden. Die hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen sind
in dieser Hinsicht nicht beschränkt.
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4 veranschaulicht
eine Art und Weise, in der die beispielhaften Basisstationen der 2 und 3 konfiguriert
werden können,
um Trainingssymbole in drahtlosen MIMO-Systemen strahlzuformen. Der
beispielhafte Prozeß 400 der 4 kann
als durch eine Maschine zugreifbare Befehle implementiert werden,
wobei irgendeiner aus vielen unterschiedlichen Programmiercodes,
die gespeichert sind, verwendet werden kann, der auf irgendeiner Kombination
aus durch eine Maschine zugreifbare Medien, so wie einem flüchtigen
oder einem nicht flüchtigen
Speicher oder einem andere Massenspeichergerät (z.B. eine Floppy Disk, eine
CD und eine DVD) gespeichert ist. Zum Beispiel können die durch eine Maschine
zugreifbaren Befehle in einem durch eine Maschine zugreifbarem Medium
verkörpert
sein, so wie einer programmierbaren Gatteranordnung, einer anwendungsspezifischen
integrierten Schaltung (ASIC – Application
Specific Integrated Circuit), einem löschbaren, programmierbaren
Nur-Lese-Speicher
(EPROM – Erasable
Programmable Read Only Memory), einem Nur-Lese-Speicher (ROM – Read Only Memory), einem
Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM – Random Access Memory), einem
magnetischen Medium, einem optischen Medium und/oder irgendeinem
geeigneten Typ eines Mediums.
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Weiter,
obwohl in 4 eine bestimmte Anordnung von
Aktionen veranschaulicht ist, können diese
Aktionen in anderen zeitlichen Abfolgen durchgeführt werden. Wieder wird der
beispielhafte Prozeß 400 lediglich
im Zusammenhang mit der Vorrichtung der 2 und 3 zur
Verfügung
gestellt und beschrieben, als ein Beispiel eines Weges, eine Basisstation
zu konfigurieren, um Trainingssymbole in drahtlosen MIMO-Systemen
strahlzuformen.
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Bei
dem Beispiel der 4 kann der Prozeß 400 damit
beginnen, daß die
Basisstation 310 (3) eine
Vielzahl von Teilnehmerstationen identifiziert, die eine Vielzahl
räumlicher
Kanäle
gleichzeitig nutzen (z.B. die Teilnehmerstation 320 der 3) (Block 410).
Die Basisstation 310 kann die Teilnehmerstation basierend
auf der Trennung räumlicher Kanäle und/oder
Verkehrsplanungen auswählen.
Bei einem Beispiel können
die räumlichen
Signaturen zweier benachbarter Teilnehmerstationen identisch oder
relativ ähnlich
sein. Um zwischen Teilnehmerstationen zu unterscheiden, kann die
Basisstation 310 Teilnehmerstationen mit unterschiedlichen
räumlichen
Signaturen auswählen.
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Bei
einem weiteren Beispiel kann eine Änderung der Strahlformungsgewichte
während
eines Impulses an Sendungen an zwei Teilnehmerstationen einen Ausgleich
dafür herstellen,
daß eine
der Teilnehmerstationen die Sendung von der Basisstation 310 früher empfängt als
die andere Teilnehmerstation. Jedoch kann das Ändern der Strahlformungsgewichte
eine Unterbrechung des Kanalstatus hervorrufen, was bei den Teilnehmerstationen
ein unerwünschter
Effekt ist. Somit kann die Basisstation 310 Teilnehmerstationen
mit identischer oder relativ ähnlicher
Sendedauer auswählen.
Als Alternative kann die Basisstation weiter die Strahlformungsgewichte für räumliche
Kanäle
für jedwede
verbleibenden Teilnehmerstationen verwenden, um die Unterbrechung zu
vermeiden. Weiter kann die Basisstation die Strahlformungsgewichte ändern, von
den abgeschlossenen Teilnehmerstationen verwendet wurden, deren Übertragung
beendet ist, so daß Daten
an neue Teilnehmerstationen durch die neuen strahlgeformten räumlichen
Kanäle
gesendet werden können.
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Die
Basisstation 310 kann (z.B. über den Kanalidentifizierer 220 der 2)
die Vielzahl der räumlichen
Kanäle
identifizieren, die von der Teilnehmerstation 320 verwendet
wird (Block 420). Insbesondere kann die Basisstation 310 eine
Anzahl räumlicher Kanäle basierend
auf einer Anzahl von Sendeantennen, die mit der Basisstation 310 verknüpft sind,
und einer Anzahl von Empfangsantennen, die mit der Teilnehmerstation 320 verknüpft sind,
identifizieren. In einem drahtlosen Punkt-zu-Punkt-MIMO-System zum
Beispiel kann die Teilnehmerstation 320 (3) einen
einzelnen Empfänger
mit einer Vielzahl von Antennen umfassen. Bei einem anderen Beispiel kann
ein drahtloses Punkt-zu-Mehrpunkt-MIMO-System eine Vielzahl der
Teilnehmerstationen umfassen, wobei jede Teilnehmerstation einen
Empfänger
mit einer aktiven Antenne (z.B. die Teilnehmerstation 325 der 3)
hat.
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Bei
einem Beispiel kann die Basisstation 310 zwei Sendeantennen
umfassen und die Teilnehmerstation 320 kann zwei Empfangsantennen
umfassen (z.B. ist die Kanalmatrix H eine 2×2-Matrix). Demgemäß können zwei
strahlgeformte räumliche
Kanäle gebildet
werden. Die Basisstation 310 kann einen oder beide strahlgeformte
räumliche
Kanäle
basierend auf der Signalqualität
verwenden. Wenn zum Beispiel die Signalstärke eines der strahlgeformten räumlichen
Kanäle
unterhalb einer Qualitätsschwelle für die Datenübertragung
ist, kann die Basisstation 310 nur den anderen strahlgeformten
räumlichen
Kanal verwenden.
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Basierend
auf der Anzahl der räumlichen
Kanäle
kann die Basisstation 310 (z.B. über den Strahlformer 230)
ein Strahlformungsgewicht bestimmen, das mit jedem aus der Vielzahl
der räumlichen
Kanäle
verknüpft
ist (Block 430). Jedes Strahlformungsgewicht kann einem
Paar aus Sendeantenne/räumlichen
Kanal entsprechen. Basierend auf der Vielzahl der Strahlformungsgewichte
kann die Basisstation 310 einen oder mehrere Datenströme und Piloten, die
mit den Datenströmen
verknüpft
sind, an die Teilnehmerstation 320 senden (Block 440).
Bei einem Beispiel kann die Basisstation 310 Daten auf
einem ersten räumlichen
Kanal über
eine bestimmte Frequenz und der Pilot auf einem zweiten räumlichen Kanal über dieselbe
Frequenz an die Teilnehmerstation 320 senden, ohne daß Interferenz
hervorgerufen würde.
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Als
Alternative kann die Basisstation 310 einen oder mehrere
Datenströme
und Zwischenspanne, die mit den Datenströmen verknüpft sind, an die Teilnehmerstation 320 senden.
Die Teilnehmerstation 320 kann Daten von der Basisstation 310 wiedergewinnen,
ohne explizit die Strahlformungsmatrix V zu kennen, da die Daten
und Trainingssymbole über dieselben
strahlgeformten räumlichen
Kanäle
gesendet werden können.
Insbesondere braucht die Basisstation 310 keine zusätzliche
Bandbreite, um die Strahlformungsmatrix V zu senden. Wenn die Basisstation 310 mehr
Sendeantennen umfaßt,
als die Gesamtanzahl der aktiven räumlichen Kanäle, kann
die Basisstation 310 die räumlichen Kanäle mit der stärksten Signalstärke auswählen, um
Daten an die Teilnehmerstation 320 zu senden. Weiter kann
die strahlgeformte Sendung eine „Anordnungsverstärkung" bei den empfangenen
Signalen bewirken, wenn die Basisstation 310 mehr Sendeantennen
als die Gesamtanzahl der aktiven räumlichen Kanäle umfaßt. Somit
kann die Kanalabschätzung
für strahlgeformte
räumliche
Kanäle
verbessert werden. Die hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen sind
in dieser Hinsicht nicht beschränkt.
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5 ist
ein Blockschaubild eines beispielhaften Prozessorsystems 200,
das dazu ausgelegt ist, die hierin offenbarten Verfahren und Vorrichtungen
zu implementieren. Das Prozessorsystem 2000 kann ein Desktop-Computer,
ein Laptop-Computer, ein tragbarer Computer, ein Notizbuch-Computer,
ein PDA, ein Server, eine Internet-Einrichtung und/oder irgendein
anderer Typ einer Rechenvorrichtung sein.
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Das
Prozessorsystem 2000, das in 5 veranschaulicht
ist, umfaßt
einen Chipsatz 2010, der einen Speichercontroller 2012 und
einen Eingabe/Ausgabe(I/O – Input/Output)-Controller 2014 umfaßt. Der
Chipsatz 2010 kann für
Speicher- und I/O-Verwaltungsfunktionen sorgen, ebenso wie für eine Vielzahl
universeller und/oder spezieller Register, Zeitgeber usw., auf die
von einem Prozessor 2020 zugegriffen werden oder die von
ihm benutzt werden können,
umfassen. Der Prozessor 2020 kann implementiert werden,
indem ein oder mehrere Prozessoren, WLAN-Komponenten, WMAN-Komponenten,
WWAN-Komponenten und/oder andere geeignete Prozessorkomponenten
verwendet werden. Zum Beispiel kann der Prozessor 2020 implementiert
werden, indem eine oder mehrere aus der Intel® Pentium®-Technologie,
der Intel® Itanium®-Technologie, der
Intel® CentrinoTM-Technologie, der Intel® XeonTM-Technologie
und/oder der Intel® XScale®-Technologie
verwendet werden. Als Alternative kann eine andere Prozessortechnologie
verwendet werden, um den Prozessor 2020 zu implementieren.
Der Prozessor 2020 kann einen Cache 2022 umfassen,
der implementiert werden kann, indem ein einheitlicher Cache erster
Ebene (L1), ein einheitlicher Cache zweiter Ebene (L2), ein einheitlicher
Cache dritter Ebene (L3) und/oder irgendwelche anderen geeigneten Strukturen,
um Daten zu speichern, verwendet werden.
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Der
Speichercontroller 2012 kann Funktionen durchführen, die
es dem Prozessor 2020 ermöglichen, auf einen Hauptspeicher 2030 zuzugreifen und
mit ihm über
einen Bus 2040 zu kommunizieren, der einen flüchtigen
Speicher 2032 und einen nicht flüchtigen Speicher 2034 umfaßt. Der
flüchtige
Speicher 2032 kann als synchroner dynamischer Speicher
mit wahlfreiem Zugriff (SDRAM – Synchronous Dynamic
Random Access Memory), dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff
(DRAM – Dynamic Random
Access Memory), RAMBUS dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff
(RDRAM) und/oder irgendein anderer Typ einer Speichervorrichtung
mit wahlfreiem Zugriff implementiert werden. Der nicht flüchtige Speicher 2034 kann
implementiert werden, indem ein Flash-Speicher, ein Nur-Lese-Speicher (ROM – Read Only
Memory), ein elektrisch löschbarer
programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM – Electrically Erasable Programmable
Read Only Memory) und/oder irgendein an derer gewünschter
Typ einer Speichervorrichtung verwendet wird.
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Das
Prozessorsystem 2000 kann auch eine Schnittstellenschaltung 2050 umfassen,
die an den Bus 2040 gekoppelt ist. Die Schnittstellenschaltung 2050 kann
implementiert werden, indem irgendein Typ eines Schnittstellenstandards
verwendet wird, so wie eine Ethernet-Schnittstelle, ein universeller serieller
Bus (USB – Universal
Serial Bus), eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle der dritten Generation (3GIO)
und/oder irgendein anderer geeigneter Typ einer Schnittstelle.
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Eine
oder mehrere Eingabevorrichtungen 2060 können mit
der Schnittstellenschaltung 2050 verbunden sein. Das/die
Eingabegerät(e) 2060 erlaubt/erlauben
es einer Person, Daten und Befehle in den Prozessor 2020 einzugeben.
Zum Beispiel kann/können
das/die Eingabegerät(e) 2060 durch eine
Tastatur, eine Maus, eine berührungsempfindliche
Anzeige, ein Trackpad, eine Rollkugel, einen Isopunkt und/oder ein
Spracherkennungssystem implementiert werden.
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Ein
oder mehrere Ausgabegeräte 2070 können auch
mit der Schnittstellenschaltung 2050 verbunden sein. Zum
Beispiel kann/können
das/die Ausgabegerät(e) 2070 durch
Anzeigegeräte
(z.B. eine lichtemittierende Anzeige (LED – Light Emitting Display),
eine Flüssigkristallanzeige
(LCD – Liquid
Crystal Display), eine Kathodenstrahlröhren(CRT – Cathode Ray Tube)-Anzeige,
einen Drucker und/oder Lautsprecher) implementiert werden. Die Schnittstellenschaltung 2050 kann
unter anderem eine Graphiktreiberkarte umfassen.
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Das
Prozessorsystem 2000 kann auch eines oder mehrere Massenspeichervorrichtungen 2080 umfassen,
um Software und Daten zu speichern. Beispiele solcher Massenspeichervorrichtung(en) 2080 umfassen
Floppy Disks und Laufwerke, Festplattenlaufwerke, Kompaktdisks und
Laufwerke und digitale vielseitige Mehrzweck-Disks (DVD – Digital
Versatile Disks) und Laufwerke.
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Die
Schnittstellenschaltung 2050 kann auch eine Kommunikationseinrichtung
umfassen, so wie ein Modem oder eine Netzwerkschnittstellenkarte, um
den Austausch von Daten mit externen Computer über ein Netzwerk zu vereinfachen.
Die Kommunikationsverbindung zwischen dem Prozessorsystem 2000 und
dem Netzwerk kann irgendeine Art einer Netzwerkverbindung sein,
so wie eine Ethernet-Verbindung, eine digitale Teilnehmerleitung
(DSL – Digital
Subscriber Line), eine Telefonleitung, ein Mobiltelefonsystem, ein
Koaxialkabel usw.
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Der
Zugriff auf das/die Eingabegerät(e) 2060,
das/die Ausgabegeräte 2070,
die Massenspeichervorrichtung(en) 2080 und/oder das Netzwerk kann
durch den I/O-Controller 2014 gesteuert werden. Insbesondere
kann der I/O-Controller 2014 Funktionen durchführen, die
es dem Prozessor 2020 ermöglichen, mit dem/den Eingabegerät(en) 2060, dem/den
Ausgabegerät(en) 2070,
der/den Massenspeichervorrichtung(en) 2080 und/oder dem
Netzwerk über
den Bus 2040 und die Schnittstellenschaltung 2050 zu
kommunizieren.
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Obwohl
die Komponenten, die in 5 gezeigt sind, als getrennte
Blöcke
innerhalb des Prozessorsystems 200 veranschaulicht sind,
können
die Funktionen, die von einigen dieser Blöcke ausgeführt werden, in einer einzigen
Halbleiterschaltung integriert sein oder können implementiert werden,
indem zwei oder mehr getrennte integrierte Schaltungen verwendet
werden. Zum Beispiel, obwohl der Speichercontroller 2012 und
der I/O-Controller 2014 als getrennte Blöcke innerhalb
des Chipsatzes 2010 veranschaulicht sind, können der
Speichercontroller 2012 und der I/O-Controller 2014 in
einer einzigen Halbleiterschaltung integriert sein.
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Obwohl
bestimmte beispielhafte Verfahren, Vorrichtungen und Herstellungsgegenstände hierin beschrieben
worden sind, ist der Abdeckungsumfang dieser Offenbarung nicht darauf
beschränkt.
Im Gegenteil deckt diese Offenbarung alle Verfahren, Vorrichtungen
und Herstellungsgegenstände
ab, die rechtmäßig in den
Umfang der angefügten
Ansprüche
fallen, entweder wörtlich
oder nach der Rechtsprechung der Aquivalente. Zum Beispiel, obwohl das
Obige beispielhafte Systeme offenbart, die unter anderem Komponenten
Software oder Firmware, die auf Hardware ausgeführt wird, umfaßt, sollte
angemerkt werden, daß solche
Systeme lediglich veranschaulichend sind und nicht als beschränkend betrachtet
werden sollten. Insbesondere wird in Betracht gezogen, daß irgendwelche
oder alle der offenbarten Hardware-, Software- und/oder Firmwarekomponenten
ausschließlich
in Hardware, ausschließlich in
Software, ausschließlich
in Firmware oder in irgendeiner Kombination aus Hardware, Software und/oder
Firmware verkörpert
werden könnten.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ausführungsformen
von Verfahren und Vorrichtungen zum Strahlformen von Trainingssymbolen in
drahtlosen Mehrfach-Eingabe-Mehrfach-Ausgabe-Systeme werden hierin
allgemein beschrieben. Die Verfahren weisen auf: Identifizieren
einer Vielzahl räumlicher
Kanäle;
Bestimmen einer Vielzahl von Strahlformungsgewichten, wobei jedes
von ihnen mit einem aus der Vielzahl der räumlichen Kanäle verknüpft ist;
und Senden eines Trainingssymbols, das mit einem aus der Vielzahl
der Datenströme
verknüpft
ist, basierend auf einem aus der Vielzahl der Strahlformungsgewichte.