DE112006001512T5

DE112006001512T5 - Verfahren und Vorrichtung zum Strahlformen von Trainingssymbolen in drahtlosen Mehrfach-Eingabe-Mehrfach-Ausgabe-Systemen

Info

Publication number: DE112006001512T5
Application number: DE112006001512T
Authority: DE
Inventors: Qinghua Pleasanton Li; Xintian Mountain View Lin
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2006-06-06
Publication date: 2008-06-12
Also published as: WO2006135653A1; TW200711346A; US20070121751A1; CN101218758A; GB0721282D0; GB2439892A

Abstract

Verfahren, das aufweist:
Identifizieren einer Vielzahl räumlicher Kanäle;
Bestimmen einer Vielzahl von Strahlformungsgewichten, wobei jedes aus der Vielzahl der Strahlformungsgewichte 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.

Description

TECHNISCHES GEBIET
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.
HINTERGRUND
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.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist die Darstellung eines schematischen Schaubildes eines beispielhaften drahtlosen Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der hierin offenbarten Verfahren und Vorrichtungen.
2 ist eine Darstellung eines Blockschaubildes einer beispielhaften Basisstation.
3 ist eine Darstellung eines Blockschaubildes eines beispielhaften drahtlosen MIMO-Systems.
4 ist eine Darstellung eines Ablaufdiagramms einer Art, in der die beispielhafte Station der 1 konfiguriert werden kann, um Trainingssymbole strahlzuformen.
5 ist eine Darstellung eines Blockschaubildes eines beispielhaften Prozessorsystems, das verwendet werden kann, um die beispielhafte Basisstation der 2 zu implementieren.
GENAUE BESCHREIBUNG
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 u₂ 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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^® Centrino^TM-Technologie, der Intel^® Xeon^TM-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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
ZUSAMMENFASSUNG
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.

Claims

Verfahren, das aufweist: Identifizieren einer Vielzahl räumlicher Kanäle; Bestimmen einer Vielzahl von Strahlformungsgewichten, wobei jedes aus der Vielzahl der Strahlformungsgewichte 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.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Identifizieren der Vielzahl räumlicher Kanäle das Identifizieren von einem oder mehreren räumlichen Kanälen basierend auf einer oder mehreren Sendeantennen oder Empfangsantennen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Identifizieren der Vielzahl der räumlichen Kanäle das Identifizieren einer Vielzahl räumlicher Kanäle aufweist, die mit einem aus einem drahtlosen Punkt-zu-Punkt-Mehrfach-Eingabe-Mehrfach-Ausgabe-System oder einem drahtlosen Punkt-zu-Mehrfachpunkt-Mehrfach-Eingabe-Mehrfach-Ausgabe-System verknüpft ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bestimmen der Vielzahl der Strahlformungsgewichte das Bestimmen einer Vielzahl von Strahlformungsgewichten basierend auf einer Zahl, die der Vielzahl der räumlichen Kanäle entspricht, und einer Anzahl von Antennen an einer Teilnehmerstation aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Senden des Trainingssymbols das Senden entweder eines Piloten oder eines Zwischenspanns, der mit einem aus der Vielzahl der Datenströme verknüpft sind, basierend auf einem aus der Vielzahl der Strahlformungsgewichte aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Senden des Trainingssymbols das gleichzeitige Senden eines Piloten auf einem ersten räumlichen Kanal und von Daten auf einem zweiten räumlichen Kanal aufweist und bei dem der erste und der zweite räumliche Kanal mit der Vielzahl der räumlichen Kanäle verknüpft sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Senden des Trainingssymbols das Senden des Trainingssymbols von einer Basisstation zu einer Teilnehmerstation aufweist.
Herstellungsgegenstand, der Inhalt umfaßt, welcher, wenn auf ihn zugegriffen wird, bewirkt, daß eine Maschine: eine Vielzahl räumlicher Kanäle identifiziert; eine Vielzahl von Strahlformungsgewichten bestimmt, wobei jedes aus der Vielzahl der Strahlformungsgewichte mit einem aus der Vielzahl der räumlichen Kanäle verknüpft ist; und ein Trainingssymbol sendet, das mit einem aus einer Vielzahl von Datenströmen verknüpft ist, basierend auf einer der Vielzahl der Strahlformungsgewichte.
Herstellungsgegenstand nach Anspruch 8, bei dem der Inhalt, wenn auf ihn zugegriffen wird, bewirkt, daß die Maschine die Vielzahl der räumlichen Kanäle identifiziert, indem ein oder mehrere räumliche Kanäle basierend auf einer oder mehreren Sendeantennen oder Empfangsantennen identifiziert werden.
Herstellungsgegenstand nach Anspruch 8, bei dem der Inhalt, wenn auf ihn zugegriffen wird, bewirkt, daß die Maschine die Vielzahl der Strahlformungsgewichte bestimmt, in dem die Vielzahl der Strahlformungsgewichte basierend auf einer Zahl, die der Anzahl der räumlichen Kanäle entspricht, und einer Anzahl von Antennen an einer Teilnehmerstation bestimmt wird.
Herstellungsgegenstand nach Anspruch 8, bei dem der Inhalt, wenn auf ihn zugegriffen wird, bewirkt, daß die Maschine das Trainingssymbol sendet, indem entweder ein Pilot oder ein Zwischenspann, die mit einem aus der Vielzahl der Datenströme verknüpft sind, basierend auf einem aus der Vielzahl der Strahlformungsgewichte gesendet wird.
Herstellungsgegenstand nach Anspruch 8, bei dem der Inhalt, wenn auf ihn zugegriffen wird, bewirkt, daß die Maschine das Trainingssymbol sendet, indem ein Pilot auf einem ersten räumlichen Kanal und gleichzeitig Daten auf einem zweiten räumlichen Kanal gesendet werden, und bei dem der erste und der zweite räumlichen Kanal mit der Vielzahl der räumlichen Kanäle verknüpft ist.
Vorrichtung, die aufweist: eine Vielzahl von Antennen; einen Kanalidentifizierer, um eine Vielzahl räumlicher Kanäle zu identifizieren; einen Strahlformer, der an den Kanalidentifizierer gekoppelt ist, um eine Vielzahl von Strahlformungsgewichten zu bestimmen, wobei jedes aus der Vielzahl der Strahlformungsgewichte mit einem aus der Vielzahl der räumlichen Kanäle verknüpft ist; und eine Vielzahl von Sendern, die mit dem Strahlformer gekoppelt ist, um ein Trainingssymbol zu senden, das mit einem aus der Vielzahl von Datenströmen verknüpft ist, ba sierend auf einem aus der Vielzahl der Strahlformungsgewichte, wobei jeder aus der Vielzahl der Sender mit einer aus der Vielzahl der Antennen gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei dem der Kanalidentifizierer so ausgestaltet ist, daß er einen oder mehrere räumlichen Kanäle basierend auf einer oder mehreren Sendeantennen oder Empfangsantennen identifiziert.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Strahlformer so ausgestaltet ist, daß er die Vielzahl der Strahlformungsgewichte basierend auf einer Zahl, die der Vielzahl der räumlichen Kanäle entspricht, und einer Anzahl von Antennen an einer Teilnehmerstation bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Vielzahl der Sender so ausgestaltet ist, daß ein Pilot auf einem ersten räumlichen Kanal und Daten auf einem zweiten räumlichen Kanal gleichzeitig gesendet werden und bei der der erste und der räumliche Kanal mit der Vielzahl der räumlichen Kanäle verknüpft ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der das Trainingssymbol einen Piloten oder einen Zwischenspann aufweist.
System, das aufweist: einen Flash-Speicher; und einen Prozessor, der mit dem Flash-Speicher gekoppelt ist, um eine Vielzahl räumlicher Kanäle zu identifizieren, um eine Vielzahl von Stahlformungsgewichten zu bestimmen und um ein Trainingssymbol, das mit einem aus der Vielzahl der Datenströme verknüpft ist, basierend auf einem aus der Vielzahl der Strahlformungsgewichte zu senden, wobei jedes aus der Vielzahl der Strahlformungsgewichte mit einem aus der Vielzahl der räumlichen Kanäle verknüpft ist.
System nach Anspruch 18, bei dem der Prozessor so ausgestaltet ist, daß er einen oder mehrere räumliche Kanäle basierend auf einer oder mehreren Sendeantennen oder Empfangsantennen identifiziert.
System nach Anspruch 18, bei dem der Prozessor so ausgestaltet ist, daß er die Vielzahl der Strahlformungsgewichte basierend auf einer Zahl, die der Vielzahl der räumlichen Kanäle entspricht, und einer Anzahl von Antennen an einer Teilnehmerstation bestimmt.
System nach Anspruch 18, bei dem der Prozessor so ausgestaltet ist, daß er einen Piloten auf einem ersten räumlichen Kanal und Daten auf einem zweiten räumlichen Kanal gleichzeitig sendet und bei dem der erste und der zweite räumliche Kanal mit der Vielzahl der räumlichen Kanäle verknüpft sind.
System nach Anspruch 18, bei dem das Trainingssymbol einen Piloten oder einen Zwischenspann aufweist.