RU2294599C2 - Способ и устройство для распределения ресурсов в коммуникационной системе с множественными входами и множественными выходами - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способам распределения ресурсов нисходящей линии связи в коммуникационной системе с множественными входами и множественными выходами. В способе для возможной передачи данных формируется один или более наборов терминалов, причем каждый набор включает в себя уникальную комбинацию из одного или более терминалов и соответствует гипотезе, подлежащей оценке. Могут дополнительно быть сформированы одна или более подгипотез для каждой гипотезы, причем каждая подгипотеза соответствует конкретному назначению нескольких передающих антенн одному или более терминалам в гипотезе. Затем оценивается эффективность каждой подгипотезы, и выбирается одна из оцененных подгипотез, исходя из их эффективности. Затем терминал (терминалы) в выбранной подгипотезе планируется для передачи данных, и после этого данные кодируются, модулируются и передаются на каждый терминал, запланированный для передачи, через одну или более передающих антенн, назначенных терминалу, что и является достигаемым техническим результатом. 7 н. и 42 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится в целом к передаче данных, а более точно к способам распределения ресурсов нисходящей линии связи в коммуникационной системе с множественными входами и множественными выходами (MIMO).

Уровень техники

Беспроводные коммуникационные системы широко используются для обеспечения различных типов связи, такой как голосовая, передача данных и т.п., для ряда пользователей. Такие системы могут быть основаны на множественном доступе с кодовым разделением (CDMA), множественном доступе с временным разделением (TDMA), множественном доступе с частотным разделением (FDMA), или каком-либо другом способе множественного доступа.

Коммуникационная система с множественными входами и множественными выходами (MIMO) использует для передачи множества независимых потоков данных множество (N_T) передающих антенн и множество (N_R) приемных антенн. В одном из обычных вариантов осуществления системы MIMO все потоки данных в данный момент времени передаются на один терминал. Однако коммуникационные системы с множественным доступом, имеющие базовую станцию с множеством антенн, могут также одновременно связываться с рядом терминалов. В этом случае базовая станция использует несколько антенн, и каждый терминал использует N_R антенн для приема одного или более из множества потоков данных.

Соединение между многоантенной базовой станцией и одним многоантенным терминалом называется каналом MIMO. Канал MIMO, сформированный этими N_T передающими и N_R приемными антеннами, может быть разложен на NC независимых каналов, с N_C≤min{N_T,N_R}. Каждый из N_C независимых каналов также называется пространственным подканалом канала MIMO и соответствует размерности. Система MIMO может обеспечить улучшенную эффективность (например, увеличение емкости при передаче), если используются дополнительные размерности данных подканалов, созданные множеством передающих и приемных антенн.

Каждый канал MIMO между базовой станцией и терминалом обычно обладает различными характеристиками линии связи и ассоциируется с различной емкостью при передаче, поскольку пространственные подканалы, доступные для каждого терминала, имеют различную эффективную емкость. Эффективное использование доступных ресурсов нисходящей (прямой) линии связи (и более высокая пропускная способность) может быть достигнуто, если N_C доступных пространственных подканалов распределены эффективно, таким образом, что данные передаются по этим подканалам на "соответствующее" множество терминалов в системе MIMO.

Таким образом, существует потребность в способах распределения ресурсов нисходящей линии связи в системе MIMO для улучшения эффективности системы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Аспекты настоящего изобретения предоставляют способы увеличения эффективности нисходящей линии связи беспроводной коммуникационной системы. В одном из аспектов, данные могут передаваться от базовой станции на один или более терминалов с использованием одного из некоторого количества различных режимов работы. В режиме MIMO все доступные потоки данных по нисходящей линии связи выделяются для одного терминала, использующего множество антенн (т.е. терминал MIMO). В режиме N-SIMO один поток данных выделяется каждому из некоторого количества различных терминалов, причем каждый терминал использует множество антенн (т.е. терминалы SIMO). И в смешанном режиме ресурсы нисходящей линии связи могут быть распределены комбинации терминалов MIMO и SIMO, причем оба типа терминала поддерживаются одновременно. При передаче данных одновременно на множество терминалов SIMO, один или более терминалов MIMO, или на их комбинацию, увеличивается передающая способность системы.

В другом аспекте предоставляются схемы планирования для планирования передачи данных на активные терминалы. Планировщик выбирает наилучшие режимы работы, основываясь на различных факторах, например, таких как услуги, запрошенные терминалами. Дополнительно, планировщик может реализовывать дополнительный уровень оптимизации, выбирая конкретный набор терминалов, для одновременной передачи данных и выделения доступных передающих антенн выбранным терминалам, так что достигается высокая эффективность системы, и другие требования. Ниже представлено и описано несколько схем планирования и схем распределения антенн.

Конкретный вариант осуществления изобретения предоставляет способ планирования передачи данных по нисходящей линии связи ряду терминалов в беспроводной коммуникационной системе. В соответствии с данным способом, для возможной передачи данных формируются один или более наборов терминалов, причем каждый набор терминалов включает в себя уникальную комбинацию одного или более терминалов, соответствующую гипотезе, которая подлежит оценке. Для каждой гипотезы могут быть сформированы одна или более подгипотез, причем каждая подгипотеза соответствует конкретному назначению некоторого количества передающих антенн одному или более терминалов в гипотезе. Затем оценивается эффективность каждой подгипотезы, и выбирается одна из оцененных подгипотез, исходя из их эффективности. Затем терминал (терминалы) в выбранной подгипотезе планируются для передачи данных, и после этого данные передаются на запланированный для передачи терминал через одну или более передающих антенн, назначенных терминалу.

Каждая антенна может использоваться для передачи независимого потока данных. Для достижения высокой эффективности каждый поток данных может кодироваться и модулироваться, основываясь на выбранной схеме, например, основываясь на оценке отношения сигнал/шум-плюс-помеха (SNR) для антенны, используемой для передачи потока данных.

Терминалам, требующим передачи данных (т.е., активным терминалам) может быть присвоен приоритет, основываясь на различных метриках и факторах. Приоритет активных терминалов затем может быть использован для определения, какой терминал (терминалы) должен быть рассмотрен для планирования и/или назначения доступных антенн для выбранных терминалов. Настоящее изобретение предоставляет способы, системы и устройства, которые реализуют различные аспекты, варианты осуществления и признаки настоящего изобретения, как это более подробно описано ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Признаки, природа и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из нижеследующего детального описания, совместно с чертежами, на которых одинаковые ссылки относятся к одинаковым элементам.

Фиг.1 представляет собой блок-схему коммуникационной системы с множественными входами и множественными выходами (MIMO), которая может быть разработана и функционировать, реализуя различные аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет собой блок-схему процесса планирования терминалов для передачи данных, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 представляет собой блок-схему процесса назначения передающих антенн с использованием критерия "max-max", согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 представляет собой блок-схему схемы планирования, основанного на приоритете, в котором для планирования рассматривается набор из одного или более терминалов с наивысшим приоритетом, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 представляет собой блок-схему базовой станции и ряда терминалов в коммуникационной системе MIMO.

Фиг.6 представляет собой блок-схему варианта осуществления передающей части базовой станции, способной обрабатывать данные для передачи терминалам, основываясь на доступной CSI.

Фиг.7 представляет собой блок-схему варианта осуществления приемной части терминала.

Фиг.8А и 8В представляют собой блок-схемы вариантов осуществления канального процессора MIMO/данных и устройства подавителя помех, соответственно, приемного (RX) процессора MIMO/данных в терминале; и

на Фиг.9 показана средняя пропускная способность для коммуникационной системы MIMO с четырьмя передающими антеннами (т.е. N_T=4) и четырьмя приемными антеннами на каждом терминале (т.е. N_R=4) двух различных режимов работы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1 представляет собой блок-схему коммуникационной системы 100 с множественными входами и множественными выходами (MIMO), которая может быть разработана и функционировать, реализуя различные аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения. Система 100 MIMO использует для передачи данных множество (N_T) передающих антенн и множество (N_R) приемных антенн. Система 100 MIMO эффективно формируется для коммуникационной системы с множественным доступом, имеющей базовую станцию (БС) 104, которая может одновременно связываться с некоторым количеством терминалов (Т) 106. В этом случае базовая станция 104 использует множество антенн и представляет множество входов (MI) для передач по нисходящей линии связи от базовой станции к терминалам. Набор из одного или более "связанных" терминалов 106 совместно представляет множественные выходы (MO) для передач по нисходящей линии связи. Как это используется в настоящем описании, термин «обменивающийся терминал» является терминалом, принимающим данные, специфичные для пользователя, от базовой станции, и "активный" терминал является терминалом, требующим передачи данных в наступающем или последующем интервале передачи. Активные терминалы могут включать в себя терминалы, которые являются в настоящее время связанными.

Система 100 MIMO может быть разработана для реализации любого количества стандартов и разработана для CDMA, TDMA, FDMA и других способов множественного доступа. Стандарты CDMA включают в себя стандарты IS-95, cdma2000, и W-CDMA, и стандарт TDMA включает в себя стандарт Глобальная Система Мобильной связи (GSM). Эти стандарты известны в данной области техники и включены в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.

Система 100 MIMO может функционировать для передачи данных через ряд каналов передачи. Каждый терминал 106 связывается с базовой станцией 104 через канал MIMO. Канал MIMO может быть разложен на N_C независимых каналов с N_C≤min{N_T,N_R}. Каждый из N_C независимых каналов также называется пространственным подканалом канала MIMO. Для системы MIMO, не использующей модуляцию с ортогональным частотным разделением (OFDM), обычно существует один частотный подканал, и каждый пространственный подканал может называться "канал передачи". И для системы MIMO, использующей OFDM, каждый пространственный подканал каждого частотного подканала может называться каналом передачи.

Для примера, приведенного на Фиг.1, базовая станция 104 одновременно обменивается с терминалами с 106a по 106d (как показано сплошными линиями) через множество антенн, доступных на базовой станции, и множество антенн, доступных на каждом терминале. Терминалы с 106a по 106d могут принимать пилотные сигналы и другую сигнальную информацию от базовой станции (как показано пунктирными линиями), но не принимать от базовой станции информацию, специфичную для пользователя.

Каждый терминал 106 в системе 100 MIMO использует N_R антенн для приема одного или более потоков данных. В общем случае, количество антенн на каждом терминале является равным или большим, чем количество потоков данных, передаваемых базовой станцией. Однако нет необходимости, чтобы все терминалы в системе были оснащены одинаковым количеством приемных антенн.

Для системы 100 MIMO количество антенн на каждом терминале (N_R) обычно является большим или равным количеству антенн на базовой станции (N_T). В этом случае, для нисходящей линии связи количество пространственных подканалов ограничено количеством передающих антенн на базовой станции. Каждая передающая антенна может быть использована для посылки независимого потока данных, который может кодироваться и модулироваться на основе схемы, поддерживаемой пространственным подканалом, ассоциированным с каналом MIMO между базовой станцией и выбранным терминалом.

Аспекты настоящего изобретения предоставляют способы повышения эффективности беспроводной коммуникационной системы. Эти способы могут быть успешно использованы для повышения эффективности нисходящей линии связи сотовой системы с множественным доступом. Эти способы также могут быть использованы в сочетании с другими способами множественного доступа.

В одном из аспектов данные могут передаваться от базовой станции на один или более терминалов, используя ряд различных режимов работы. В режиме MIMO доступные ресурсы нисходящей линии связи выделяются одному терминалу (т.е. терминалу MIMO). В режиме N-SIMO доступные ресурсы нисходящей линии связи выделяются ряду терминалов, причем каждый терминал демодулирует один поток данных (т.е. терминалы SIMO). И в смешанном режиме ресурсы нисходящей линии связи могут выделяться комбинации терминалов MIMO и SIMO, причем оба типа терминалов одновременно поддерживаются в одном и том же канале, который может быть слотом (интервалом) времени, кодовым каналом, частотным подканалом и т.д. При передаче данных одновременно на множество терминалов SIMO один или более терминалов MIMO, или на их комбинацию, увеличивается емкость передачи системы.

В другом аспекте предоставляются схемы планирования для планирования передачи данных на активные терминалы. Планировщик выбирает для использования наилучший режим работы, основываясь на различных факторах, например, таких как услуги, запрошенные терминалами. Дополнительно планировщик может реализовывать дополнительный уровень оптимизации, выбирая конкретное множество терминалов для одновременной передачи данных и выделения доступных передающих антенн выбранным терминалам, так что достигается высокая эффективность системы и другие требования. Ниже описаны более детально несколько схем планирования и схем распределения антенн.

В MIMO от базовой станции может передаваться множество независимых потоков данных через множество передающих антенн на один или более запланированных для передачи терминалов. Если среда распространения имеет значительное рассеяние, в терминалах могут быть использованы способы обработки MIMO приемника для эффективного использования пространственных размерностей канала MIMO для увеличения емкости при передаче. Способы MIMO обработки при приеме могут быть использованы, если базовая станция обменивается одновременно с множеством терминалов. С точки зрения терминала могут быть использованы одни и те же способы обработки при приеме для обработки N_T различных сигналов, предназначенных для данного терминала (т.е. одного терминала MIMO) или только одного из N_T сигналов (т.е. терминалы SIMO).

Как показано на Фиг.1, терминалы могут быть распределены случайным образом по области обслуживания базовой станции (или "соте") или могут быть расположены совместно. Для беспроводной коммуникационной системы обычно характеристики соединения меняются со временем благодаря ряду факторов, таких как замирание и многолучевое распространение. В конкретный момент времени отклик канала между массивом N_T передающих антенн базовой станции и N_R приемными антеннами для одного терминала может характеризоваться матрицей Н, чьи элементы представляют собой независимые случайные величины с гауссовским распределением:

где Н является матрицей отклика канала для терминала, а h_ij представляют собой соединение между i-й передающей антенной базовой станции и j-й приемной антенной терминала.

Как показано в уравнении (1), оценки канала для каждого терминала могут быть представлены матрицей, имеющей N_TxN_R элементов, соответствующих количеству передающих антенн базовой станции и количеству приемных антенн терминала. Каждый элемент матрицы Н описывает отклик для соответствующей пары приемная-передающая антенна между базовой станцией и одним терминалом. Для простоты, уравнение (1) описывает характеристики канала, исходя из модели амплитудного замирания в канале (т.е. одна комплексная величина для всей полосы пропускания системы). В реальной рабочей среде канал может быть селективным по частоте (т.е. отклик канала меняется по полосе пропускания системы) и могут быть использованы более детальные характеристики системы (например, каждый элемент матрицы Н может включать в себя множество значений для различных частотных подканалов или временных задержек).

Активные терминалы в системе MIMO периодически выполняют оценку отклика канала для каждой пары приемная-передающая антенна. Оценки канала могут быть облегчены различными способами, например, такими как способы, основанные на использовании пилотного сигнала и/или на данных для принятия решения, известными в данной области техники. Оценки каналов могут содержать комплекснозначные величину отклика канала для каждой пары приемная-передающая антенна, как это показано выше в уравнении (1). Оценки канала дают информацию о характеристиках передачи в каждом из пространственных подканалов, т.е. какая скорость передачи данных может поддерживаться в каждом подканале с данным набором параметров передачи. Информация, даваемая оценками канала, может быть переработана в получаемую после обработки оценку отношения сигнал/шум-плюс-помеха (SNR) для каждого пространственного подканала (описано ниже), или какую-либо другую статистику, которая позволяет передатчику выбирать подходящие параметры передачи для данного пространственного подканала. Обычно этот процесс получения необходимой статистики уменьшает количество данных, требуемых для характеризации канала. В любом случае, эта информация представляет одну из форм информации о состоянии канала (CSI, ИСК), которая может передаваться к базовой станции. Также могут передаваться другие формы ИСК, описанные ниже.

Совокупная ИСК, получаемая от набора терминалов, может быть использована для (1) выбора "наилучшего" набора из одного или более терминалов для передачи данных, (2) назначения доступных передающих антенн выбранным терминалам в наборе, и (3) выбора подходящей схемы кодирования и модуляции для каждой передающей антенны. При доступной ИСК могут быть разработаны различные схемы планирования для максимального увеличения эффективности нисходящей линии связи посредством оценки конкретной комбинации терминалов и назначением антенн, обеспечивая наилучшую эффективность системы (например, наивысшую пропускную способность) в зависимости от ограничений и требований системы. Используя пространственные (и возможно частотные) "сигнатуры" отельных активных терминалов (например их оценки канала), может быть увеличена средняя пропускная способность нисходящей линии связи.

Терминалы могут быть запланированы для передачи данных на основе различных факторов. Один набор факторов может относиться к ограничениям и требованиям системы, таким как требуемое качество обслуживания (QoS), максимальная задержка, средняя скорость передачи данных и т.п. Возможно, что в коммуникационной системе с множественным доступом потребуется удовлетворение некоторых или всех из этих факторов по-терминально (т.е. для каждого терминала). Другой набор факторов может относиться к эффективности системы, которая может быть количественно оценена как средний уровень пропускной способности системы или какими-либо другими индикаторами эффективности системы. Эти разнообразные факторы более детально описаны ниже.

Схемы планирования могут быть разработаны для выбора наилучшего набора терминалов для одновременной передачи данных по доступным каналам передачи, таким образом, что эффективность системы становиться максимальной при удовлетворении ограничений и требований системы. Для простоты различные аспекты изобретения описываются ниже для системы MIMO без OFDM, в которой базовая станция через каждую передающую антенну может передавать один независимый поток данных. В этом случае базовой станцией через N_T передающих антенн может одновременно передаваться (до) N_T независимых потоков данных, направленных одному или более терминалам, каждый оборудован N_R приемными антеннами (т.е N_TxN_R MIMO), где N_R≥N_T.

Для простоты предполагается, что количество приемных антенн равно количеству передающих антенн (т.е N_R=N_T) для большей части описания, приведенного ниже. Это не является необходимым условием, поскольку весь анализ применим к случаю, когда N_R≥N_T.

Планирование передачи данных по нисходящей линии связи включает в себя две части: (1) выбор одного или более наборов терминалов для оценки, и (2) назначение доступных передающих антенн терминалам в каждом наборе. Для планирования может рассматриваться все или только подмножество активных терминалов, и эти терминалы могут комбинироваться, формируя один или более наборов (т.е. гипотез), которые будут оцениваться. Для каждой гипотезы доступные передающие антенны могут быть назначены терминалам в гипотезе, основываясь на любой схеме назначения антенн. Терминалы в лучшей гипотезе затем могут быть запланированы для передачи данных в наступающем интервале. Гибкость как при выборе наилучшего набора терминалов для передачи данных, так и в назначении передающих антенн выбранным терминалам позволяет планировщику оптимизировать эффективность, используя среду с многопользовательским разнесением.

Для того, чтобы определить "оптимальную" передачу для набора терминалов, для каждого терминала и каждого пространственного подканала обеспечивается SNR или любая другая достаточная статистика. Если статистика представляет собой SNR, тогда для каждого набора терминалов, подлежащего оценке для передачи данных в наступающем интервале передачи, матрица гипотезы Г SNR "после обработки" (определенная ниже) для этого набора терминалов может быть выражена как:

где γ_i,j представляет собой SNR после обработки для потока данных (гипотетически), переданного с i-й передающей антенны на j-ый терминал.

В режиме N-SIMO N_T строк в матрице Г гипотез соответствуют N_T векторам SNR для N_T различных терминалов. В этом режиме каждая строка в матрице Г гипотез дает SNR каждого потока передаваемых данных для одного терминала. И в смешанном режиме для конкретного терминала MIMO, предназначенного для приема двух или более потоков данных, вектор SNR данного терминала может быть реплицирован таким образом, что вектор появляется в стольких же строках, сколько должно быть передано потоков данных на терминал (т.е. одна строка на поток данных). В качестве альтернативы, одна строка в матрице Г гипотез может быть использована для каждого SIMO или MIMO терминала, и планировщик может быть разработан для того, чтобы, соответственно, маркировать и оценивать эти различные типы терминалов.

В каждом терминале набора, предназначенного для оценки, (гипотетически) переданные N_T потоки данных принимаются через N_R приемных антенн терминала и N_R принятых сигналов могут быть обработаны с применением пространственной или пространственно-временной компенсации для разделения N_T переданных потоков данных, как это описано ниже. Может быть оценен SNR потока данных после обработки (т.е. после компенсации) и представляет собой SNR после обработки для потока данных. Для каждого терминала может быть обеспечен набор из N_T SNR после обработки для N_T потоков данных, которые могут приниматься терминалом.

Если в терминале для обработки принятых сигналов используется способ обработки при приеме с последующей компенсацией и подавлением помех (или "последующим подавлением"), то SNR после обработки, достижимый в терминале для каждого потока переданных данных, зависит от порядка, в котором потоки переданных данных детектируются (т.е. демодулируются и декодируются) для восстановления переданных данных, как это описано ниже. В этом случае для каждого терминала может быть предоставлен ряд наборов SNR для нескольких возможных порядков детектирования. Затем может быть сформировано и оценено множество матриц гипотез для определения, какая конкретная комбинация терминалов и порядка детектирования обеспечивает наилучшую эффективность системы.

В любом случае, каждая матрица Г гипотез включает в себя SNR после обработки для конкретного набора терминалов (т.е. гипотез), предназначенных для оценки. Такие SNR после обработки представляют SNR, достижимые в терминалах, и используются для оценки гипотез.

Фиг.2 представляет собой блок-схему процесса 200 планирования терминалов для передачи данных в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения. Для ясности сначала дается общее описание процесса, а затем описываются подробности некоторых этапов процесса.

Вначале на этапе 212 инициализируется метрика, которая должна быть использована для выбора наилучшего набора терминала для передачи данных. Для оценки наборов терминалов могут быть использованы различные метрики эффективности, и некоторые из них более детально описаны ниже. Например, может быть использована метрика эффективности, которая максимизирует пропускную способность системы.

Затем на этапе 214 из всех активных терминалов, рассматриваемых для планирования, выбирается (новый) набор из одного и более активных терминалов. Этот набор терминалов формирует гипотезу, предназначенную для оценки. Для ограничения количества активных терминалов, рассматриваемых для планирования, могут быть использованы различные способы, которые затем уменьшают количество гипотез, предназначенных для оценки, как это описано ниже. Для каждого терминала в гипотезе на этапе 216 восстанавливается вектор SNR (например,

). Векторы SNR для всех терминалов в гипотезе формируют матрицу Г гипотез, приведенную в уравнении (2).

Для каждой матрицы Г гипотез для N_T передающих антенн и N_T терминалов существует N_T факториал возможных комбинаций назначения передающих антенн терминалам (т.е. N_T! подгипотез). Таким образом, для оценки формируется конкретная (новая) комбинация назначений антенна/терминал. Эта конкретная комбинация назначений антенна/терминал образует подгипотезу, подлежащую оценке.

Затем на этапе 220 подгипотезы оцениваются и определяется метрика (например, пропускная способность системы), соответствующая данной подгипотезе (например, исходя из SNR для подгипотезы). Затем, на шаге 222, указанная метрика эффективности используется для обновления метрики эффективности, соответствующей текущей лучшей подгипотезе. Более точно, если метрика эффективности для подгипотезы лучше, чем такая метрика для лучшей подгипотезы, тогда эта под-гипотеза становится новой лучшей подгипотезой, и метрика эффективности и другие метрики терминалов, соответствующие этой подгипотезе, сохраняются. Метрики эффективности и метрики терминала описаны ниже.

Затем на этапе 224 определяется, все ли подгипотезы текущей гипотезы были оценены. Если не все подгипотезы были оценены, процесс возвращается на этап 218 и для оценки выбирается другая, еще не оцененная, комбинация назначений антенна/терминал. Этапы с 218 по 224 повторяются для каждой подгипотезы, предназначенной для оценки.

Если на этапе 224 определено, что все подгипотезы для данной гипотезы были оценены, затем на этапе 226 производится определение, все ли гипотезы были рассмотрены. Если не все гипотезы были рассмотрены, тогда процесс возвращается к этапу 214 и для оценки выбирается другой, еще не рассмотренный набор терминалов. Этапы с 214 по 226 повторяются для каждой гипотезы, подлежащей рассмотрению.

Если на этапе 226 были рассмотрены все гипотезы, тогда затем конкретный набор терминалов планируется для передачи данных в наступающем интервале передачи, и назначенные им антенны являются известными. SNR после обработки, соответствующее набору терминалов и назначению антенн, может быть использовано для выбора подходящих схем кодирования и модуляции для потоков данных, предназначенных для передачи на терминалы. На этапе 228 запланированным терминалам могут быть сообщены (например, через канал управления) запланированный интервал передачи, назначения антенн, схемы кодирования и модуляции. В качестве альтернативы, терминалы могут выполнять "слепое" детектирование и пытаться детектировать все потоки передаваемых данных для определения, какой из потоков данных, если таковой имеется, предназначен для них.

Если схема планирования требует, чтобы поддерживались другие метрики системы и терминала (например, средняя скорость передачи данных за последние К интервалов передачи, задержка в передаче данных и т.п.), тогда эти метрики обновляются на этапе 230. Метрики терминала могут использоваться для оценки эффективности отдельных терминалов, и описаны ниже. Планирование обычно выполняется для каждого интервала передачи.

Для заданной матрицы Г гипотез планировщик оценивает различные комбинации пар передающих антенн и терминалов (т.е. подгипотезы) для определения наилучших назначений для гипотез. Могут быть использованы различные схемы назначения для назначения терминалам передающих антенн для достижения системой различных целей, таких как равнодоступность, максимальная эффективность и т.д.

В одной из схем назначения антенн все возможные подгипотезы оцениваются на основе конкретной метрики эффективности, и выбирается подгипотеза с наилучшей метрикой эффективности. Для каждой матрицы Г гипотез существует N_T факториал (т.е. N_T!) возможных подгипотез, которые могут оцениваться. Каждая подгипотеза соответствует конкретному назначению каждой передающей антенны соответствующему терминалу. Каждая подгипотеза может, таким образом, быть представлена вектором SNR после обработки, который может быть выражен как:

где

представляет собой SNR после обработки i-й передающей антенны для j-го терминала, а подстрочные индексы {a,b,... и r} идентифицируют конкретные терминалы в парах антенна/терминал для подгипотезы.

Каждая подгипотеза дополнительно ассоциирована с метрикой эффективности, R_sub-hub, которая может быть функцией различных факторов. Например, метрика эффективности, основанная на SNR после обработки, может быть выражена как

где f(·) является конкретной положительной действительной функцией аргумента (аргументов), расположенных в круглых скобках.

Для определения метрики эффективности могут быть использованы различные функции. В одном из вариантов осуществления изобретения может быть использована функция достижимой пропускной способности для всех N_T передающих антенн для данной подгипотезы, которая может быть выражена как:

где r_i представляет собой пропускную способность, ассоциированную с i-й передающей антенной в подгипотезе, и может быть выражена как:

где c_i представляет собой положительную константу, которая отражает долю теоретической емкости, достигаемую при помощи схемы кодирования и модуляции, выбранной для потока данных, передаваемого через i-ю передающую антенну, и γ_i представляет собой SNR после обработки для i-го потока данных.

Первая схема назначения антенн, показанная на Фиг.2 и описанная выше, представляет конкретную схему, которая оценивает все возможные комбинации назначений передающих антенн терминалам. Полное количество возможных подгипотез, предназначенных для оценки планировщиком, для каждой гипотезы равно N_T!, что может быть большой величиной, исходя из того, что может потребоваться оценка большого количества гипотез. Первая схема планирования выполняет исчерпывающий поиск для определения подгипотезы, которая обеспечивает "оптимальную" эффективность системы, что численно выражается метрикой эффективности, используемой для выбора наилучшей подгипотезы.

Для уменьшения сложности обработки при назначении передающих антенн может быть использован ряд способов. Один из этих способов описан ниже, и также могут быть осуществлены другие способы, не выходя из объема изобретения. Эти способы также могут обеспечить высокую эффективность системы, одновременно уменьшая объем обработки, требуемый для назначения антенн терминалам.

Во второй схеме назначения антенн терминалам в оцениваемой гипотезе используется критерий максимума-максимума ("max-max"). Используя указанный критерий "max-max", каждая передающая антенна назначается конкретному терминалу, который дает наилучшее SNR для данной передающей антенны. Назначение антенны выполняется для одной передающей антенны за раз.

Фиг.3 представляет собой блок-схему процесса 300 назначения передающих антенн терминалам с использованием критерия "max-max" в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения. Обработка, показанная на Фиг.3, выполняется для конкретной гипотезы, которая соответствует конкретному набору из одного или более терминалов. Сначала на этапе 312 определяется максимальное SNR после обработки в матрице Г гипотез. Указанное максимальное SNR соответствует конкретной паре передающая антенна/терминал, и передающая антенна назначается данному терминалу на этапе 314. Данная передающая антенна и терминал затем, на этапе 316, удаляются из матрицы Г, и матрица уменьшается до размерности (N_T-1)x(N_T-1) путем удаления как столбца, соответствующего передающей антенне, так и строки, соответствующей терминалу, назначение которых было произведено.

На этапе 318 определяется, все ли передающие антенны гипотезе были назначены. Если все антенны были назначены, тогда на этапе 320 обеспечивается назначение антенн, и процесс завершается. В противном случае, процесс возвращается к этапу 312 и аналогичным образом производится назначение другой передающей антенны.

После завершения назначения антенн для данной матрицы Г гипотез может быть определена (например, на основе SNR, соответствующего назначению антенн) метрика эффективности (например, пропускная способность системы, соответствующая данной гипотезе, как показано в уравнениях (3 и 4). Указанная метрика эффективности обновляется для каждой гипотезы. После оценки всех гипотез наилучший набор терминалов и назначений антенн выбирается для передачи данных в последующем интервале передачи.

В таблице 1 приведен пример матрицы Г для SNR после обработки, полученных терминалами в 4х4 системе MIMO, в которой базовая станция содержит четыре передающих антенны, а каждый терминал содержит четыре приемных антенны. Для схемы назначения антенн, основанной на критерии max-max, лучшее SNR (16 дБ) в исходной матрице достигается передающей антенной 3 и назначено терминалу 1, как это показано затенением ячеек в третьей строке четвертого столбца. Затем антенна 3 и терминал 1 удаляются из матрицы. Наилучшее SNR (14 дБ) в редуцированной 3х3 матрице достигается антеннами 1 и 4, которые соответственно назначаются терминалам 3 и 2. Затем оставшаяся передающая антенна 2 назначается терминалу 4.

Таблица 1
SNR (дБ)	Передающая антенна
Терминал	1	2	3	4
1	7	9	16	5
2	8	10	12	14
3	14	7	6	9
4	12	10	7	5

В таблице 2 показано назначение антенн с использованием критерия max-max для примера матрицы Г, приведенной в таблице 1. Для терминала 1 лучшее SNR (16 дБ) достигается при обработке сигнала, передаваемого от передающей антенны 3. Лучшие передающие антенны для других терминалов также приведены в таблице 2. Планировщик может использовать эту информацию для выбора подходящей схемы кодирования и модуляции для использования при передаче данных.

Таблица 2
Терминал	Передающая антенна	SNR (дБ)
1	3	16
2	4	14
3	1	14
4	2	10

Схема планирования, представленная на Фиг.2 и 3, представляет конкретную схему, оценивающую различные гипотезы, соответствующие различным возможным наборам активных терминалов, требующих передачи данных в наступающем интервале передачи. Общее количество гипотез, предназначенных для оценки планировщиком, может быть довольно большим даже для малого количества активных терминалов. Фактически, общее количество гипотез, N_hyp, может быть выражено как:

где N_U является количеством активных терминалов, рассматриваемых для планирования. Например, если N_U=8 и N_T=4, то N_hyp=70. Может быть использован исчерпывающий поиск для определения конкретной гипотезы (и конкретных назначений антенн), обеспечивающих оптимальную эффективность системы, количественно представленную метрикой эффективности, используемой для выбора лучшей гипотезы и назначения антенн.

Также могут быть реализованы другие схемы планирования, уменьшающие сложность и находящиеся в объеме настоящего изобретения. Указанные схемы также могут обеспечить высокую эффективность системы при уменьшении объема обработки, требуемого для планирования терминалов для передачи данных.

В другой схеме планирования активные терминалы планируются для передачи данных, исходя из их приоритета. Приоритет каждого терминала может быть получен, основываясь на одной или более метриках (например, средней пропускной способности), ограничениях и требованиях системы (например, максимальной задержке), других факторах или их комбинации, как это описано ниже. Может поддерживаться список всех активных терминалов, требующих передачи данных в наступающем интервале передачи (также называемом "кадром"). Если терминал требует передачи данных, то он добавляется в список, и его метрики инициализируются (например, обнуляются). Метрики каждого терминала в списке после этого обновляются на каждом кадре. Если терминал больше не требует передачи данных, он удаляется из списка.

Для каждого кадра все или поднабор терминалов в списке могут быть рассмотрены для планирования. Конкретное количество рассматриваемых терминалов может быть основано на многих факторах. В одном из вариантов осуществления изобретения только N_T терминалов с наивысшим приоритетом выбираются для передачи данных. В другом варианте осуществления изобретения для планирования рассматривается N_X терминалов с наивысшим приоритетом, причем N_X>N_T.

Фиг.4 представляет собой диаграмму потоков для схемы 400 планирования, основанной на приоритете, причем, согласно варианту осуществления изобретения, для планирования рассматриваются N_T терминалов с наивысшим приоритетом. В каждом интервале кадра, на этапе 412, планировщик проверяет приоритет всех активных терминалов в списке и выбирает набор N_T терминалов с наивысшим приоритетом. Оставшиеся в списке терминалы не рассматриваются для планирования. Затем, на этапе 414, извлекают оценки для каждого выбранного терминала. Например, для выбранного терминала может быть получены SNR после обработки и использованы для формирования матрицы Г гипотез.

Затем на этапе 416, выбранным терминалам назначают N_T передающих антенн, основываясь на оценках каналов и используя одну из ряда схем назначения антенн. Например, назначение антенн может быть основано на исчерпывающем поиске или на критерии max-max, описанном выше. В другой схеме назначения антенн передающие антенны назначают терминалам таким образом, что после обновления метрик терминалов их приоритеты нормализуются настолько близко, насколько возможно.

Затем на этапе 418, исходя из назначения антенн, для терминалов определяются скорость передачи данных и схемы кодирования и модуляции. Запланированный интервал передачи и скорость передачи данных могут быть сообщены запланированным для передачи терминалам. На этапе 420 обновляют метрики запланированных (и не запланированных) для передачи терминалов в списке для отражения запланированной передачи данных (или отсутствие передачи), а также обновляют метрики системы.

Для определения приоритета активных терминалов могут быть использованы различные метрики и факторы. В одном из вариантов осуществления изобретения для каждого терминала в списке и для каждой метрики, используемых в планировании, поддерживается "количественный показатель". В одном из вариантов осуществления изобретения для каждого активного терминала поддерживается количественный показатель, отражающий среднюю пропускную способность по конкретному временному интервалу усреднения. В одном из вариантов осуществления изобретения количественный показатель

для терминала n в кадре k вычисляется как линейная средняя пропускная способность, полученная в некотором временном интервале, и может быть выражена как:

где

представляет собой реализованную скорость передачи данных (в единицах бит/кадр) для терминала n в кадре i и может быть вычислена, как показано в уравнении (4). Обычно,

ограничено конкретной максимально достижимой скоростью передачи данных,

, и конкретной минимальной скоростью передачи данных (например, нулевой). В другом варианте осуществления изобретения количественный показатель

для терминала n в кадре k представляет собой экспоненциальное среднее пропускной способности, полученной в некотором временном интервале, и может быть выражен как:

где α является константой экспоненциального усреднения, причем большее значение α соответствует большему временному интервалу усреднения.

Если терминал требует передачи данных, он добавляется в список и его количественный показатель инициализируется путем обнуления. Количественный показатель для каждого терминала в списке последовательно обновляется в каждом кадре. Всякий раз, когда терминал не запланирован для передачи в кадре, его скорость передачи данных для данного интервала устанавливается равной нулю (т.е.

), соответственно обновляется его количественный показатель. Если кадр принимается терминалом с ошибками, эффективная скорость передачи данных терминала для этого кадра может быть установлена равной 0. Об ошибке кадра может не быть известно немедленно (например, вследствие задержки при прохождении сигнала в оба конца в схеме подтверждения/опровержения (Ack/Nak), используемой при передаче данных), но количественный показатель может быть скорректирован соответствующим образом, как только информация станет доступной.

Приоритет активных терминалов может быть определен, в частности, на основе ограничений и требований системы. Например, если максимальная задержка для конкретного терминала превышает пороговое значение, тогда данному терминалу может быть назначен высокий приоритет.

Для определения приоритета активных терминалов также могут быть рассмотрены другие факторы. Один из указанных факторов может относиться к типу данных, предназначенных для передачи на терминалы. Данные, чувствительные к задержке, могут быть ассоциированы с высоким приоритетом, а данные, не чувствительные к задержке, могут быть ассоциированы с более низким приоритетом. Данные, повторно передаваемые вследствие ошибок декодирования в предыдущей передаче, также могут быть ассоциированы с высоким приоритетом, поскольку повторно передаваемые данные могут ожидать другие процессы. Другой фактор может относиться к типу услуг по передаче данных, предоставляемых данным терминалам. Также для определения приоритета могут рассматриваться другие факторы, не выходя за рамки объема настоящего изобретения.

Таким образом, приоритет терминала может быть функцией произвольной комбинации (1) количественного показателя, поддерживаемого для терминала для каждой рассматриваемой метрики, (2) значений других параметров, поддерживаемых для ограничений и требований системы, и (3) других факторов. В одном из вариантов осуществления изобретения ограничения и требования системы представляют "жесткие" значения (например, высокий или низкий приоритет, в зависимости от того, нарушаются или нет ограничения и требования), а количественные показатели представляет "гибкие" значения. Для указанного варианта осуществления изобретения терминалы, для которых системные ограничения и требования не выполняются, рассматриваются немедленно вместе с другими терминалами, основываясь на их количественных показателях.

Может быть разработана схема планирования, основанная на приоритетах, для достижения равной пропускной способности (т.е. одинакового QoS (качества обслуживания)) для всех терминалов в списке. В этом случае активным терминалам присваивается приоритет, исходя из достигнутой ими средней пропускной способности, которая может определяться, как показано в уравнениях (6) или (7). В такой схеме планирования, основанной на приоритетах, планировщик использует количественные показатели для определения приоритета терминалов для назначения доступных передающих антенн. Количественные показатели терминалов обновляются, исходя из того, имеют или нет они назначение передающих антенн. Приоритет терминалам в списке может быть присвоен таким образом, что терминалу с наименьшим количественным показателем будет присвоен высший приоритет, и напротив, терминалу с наивысшим количественным показателем будет присвоен наименьший приоритет. Также могут применяться другие способы ранжирования терминалов. Присвоение приоритетов может также назначать неодинаковые весовые коэффициенты количественным показателям терминалов.Для схемы планирования, в которой терминалы выбираются и планируются для передачи данных на основе их приоритетов, возможно, что время от времени будет происходить группировка слабых терминалов. Набор "слабых" терминалов представляет собой набор, дающий одинаковые матрицы H_k откликов канала, дающие одинаковые и низкие SNR для всех терминалов на всех потоках передаваемых данных, как это дано в матрице Г гипотез. Впоследствии это приводит к низкой общей пропускной способности для каждого терминала в наборе. Если это происходит, то приоритеты терминалов могут в основном не меняться в течение нескольких кадров. В этом случае планировщик может быть привязан к данному набору терминалов до тех пор, пока приоритеты не изменяться существенно для того, чтобы привести к изменению состава группы.

Для того чтобы избежать вышеописанного эффекта "кластеризации", планировщик может быть разработан таким образом, чтобы распознавать указанную ситуацию до назначения терминалов доступным передающим антеннам и/или определять данную ситуацию непосредственно после ее возникновения. Для определения степени линейной зависимости в матрице H_k откликов канала может применяться ряд способов. Простым способом определения является использование для матрицы Г определенного порога. Если все SNR находятся ниже данного порога, то существует условие кластеризации. В случае определения условия кластеризации планировщик может изменить порядок терминалов (например, случайным образом), пытаясь уменьшить линейную зависимость в матрице гипотез. Также могут быть разработаны схемы перемешивания для того, чтобы вынудить планировщика выбрать набор терминалов, дающий "хорошую" матрицу гипотез (т.е. матрицу, имеющую минимальный уровень линейной зависимости).

Некоторые схемы планирования, описанные выше, используют способы уменьшения объема обработки, требующейся для выбора терминалов и назначения выбранным терминалам передающих антенн. Эти и другие способы могут также комбинироваться для получения других схем планирования, не выходя за границы объема настоящего изобретения. Например, для планирования могут рассматриваться N_X терминалов с наивысшим приоритетом, используя любую из схем, описанных выше.

Также могут быть разработаны более сложные схемы планирования, дающие возможность достижения пропускной способности, близкой к оптимальной. Такие схемы могут потребоваться для оценки большого количества гипотез и назначений антенн для определения наилучшего набора терминалов и наилучшего назначения антенн. Также могут быть разработаны другие схемы планирования для использования преимуществ статистического распределения скоростей передачи данных, достижимых каждым терминалом. Данная информация может быть полезной для уменьшения количества гипотез, подлежащих оценке. Дополнительно для некоторых приложений может быть возможно устанавливать, какие группировки терминалов (т.е. гипотезы) работают успешно, путем анализа эффективности в течение некоторого времени. Эту информацию в дальнейшем можно сохранять, обновлять и использовать в планировщике в последующих интервалах планирования.Способы, описанные выше, могут применять запланированные терминалы для передачи данных, используя режим MIMO, режим N-SIMO и смешанный режим. Для каждого из этих режимов работы могут применяться другие виды анализа, как это описано ниже.

Режим MIMO

В режиме MIMO (до) N_T независимых потоков данных могут одновременно передаваться базовой станцией через N_T передающих антенн, предназначенных одному терминалу MIMO с N_R приемными антеннами (т.е., N_TxN_R MIMO), причем N_R≥N_T. Терминал может использовать пространственную компенсацию (для канала MIMO без дисперсии, с плоской частотной характеристикой) или пространственно-временную компенсацию (для канала MIMO с дисперсией, с частотной характеристикой канала, зависящей от частоты) для обработки и разделения N_T потоков переданных данных. SNR каждого потока данных после обработки (т.е., после компенсации) может быть оценено и сообщено базовой станции в качестве CSI (информация о состоянии канала-ИСК), которая затем использует данную информацию для выбора подходящей схемы кодирования и модуляции для применения в каждой передающей антенне таким образом, чтобы заданный терминал имел возможность детектировать каждый поток передаваемых данных при требуемом уровне производительности.

Если все потоки данных передаются на один терминал, как в случае режима MIMO, тогда в терминале для обработки N_R принятых сигналов для восстановления N_T потоков переданных данных может быть использован способ обработки при приеме с последующим подавлением. Этот способ последовательно обрабатывает N_R принятых сигналов несколько раз (или итераций) для восстановления сигналов, переданных от терминалов, причем за каждую итерацию восстанавливается один сигнал. Для каждой итерации способ выполняет линейную или нелинейную обработку (т.е. пространственную или пространственно-временную компенсацию) для N_R принятых сигналов для восстановления одного из принятых сигналов, и подавляет помехи, связанные с восстановленным каналом, из принятых сигналов для получения "модифицированных" сигналов с удаленным компонентом помехи.

Затем на следующей итерации, модифицированные сигналы обрабатываются для восстановления другого принятого сигнала. При помощи подавления помех, связанных с восстановленным сигналом из принятых сигналов, улучшается SNR для переданных сигналов, входящих в состав модифицированных сигналов, но еще не восстановленных. Улучшенное SNR приводит к улучшению эффективности терминала так же, как и системы. Фактически в определенных рабочих условиях эффективность, достижимая при использовании обработки при приеме с последующим подавлением в сочетании с пространственной компенсацией по минимальной среднеквадратичной ошибке (MMSE), сравнима с эффективностью при обработке с полной ИСК. Способ обработки при приеме с последующим подавлением более детально описан в заявке на патент США №[Attorney Docket No. PD010210], озаглавленный "METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING DATA IN A MULTIPLE-INPUT MULTIPLE-OUTPUT (MIMO) COMMUNICATION SYSTEM UTILIZING CHANNEL STATE INFORMATION", поданной 11 мая, 2001, права на которую принадлежат правообладателю настоящей заявки и которая включена в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения каждый терминал MIMO в системе оценивает и отсылает обратно N_T значений SNR после обработки для N_T передающих антенн. SNR от активных терминалов могут оцениваться планировщиком для определения, на какой терминал производить передачу и когда, и для определения подходящей схемы кодирования и модуляции для использования на основе распределения каждой передающей антенны для каждого выбранного терминала.

Терминалы MIMO для передачи данных могут выбираться, исходя из конкретной метрики эффективности, формируемой для достижения требуемых целей системы. Метрика эффективности может быть основана на одной или более функциях и любом количестве параметров. Для формирования метрики эффективности могут использоваться различные функции, такие как функция достижимой пропускной способности для терминалов MIMO, которая задается уравнениями (3 и 4), приведенными выше.

Режим N-SIMO

В режиме N-SIMO (до) N_T независимых потоков данных могут одновременно передаваться базовой станцией через N_T передающих антенн для (до) N_T различных терминалов SIMO. Для максимизации эффективности планировщик может рассматривать для передачи данных большое количество возможных наборов терминалов. Затем планировщик определяет наилучший набор из N_T терминалов для одновременной передачи в данном канале (т.е. временном слоте, кодовом канале, частотном подканале и т.д.). В коммуникационной системе с множественным доступом в общем случае существуют ограничения на удовлетворение некоторых требований для каждого терминала, такие как максимальная задержка или средняя скорость передачи данных. В этом случае планировщик может быть разработан таким образом, что он выбирает наилучший набор терминалов, удовлетворяющих этим ограничениям.

В одном из вариантов осуществления изобретения для режима N-SIMO терминалы используют для обработки принятых сигналов линейную пространственную компенсацию, и SNR после обработки, соответствующее каждой передающей антенне, обеспечивается базовой станции. Затем планировщик использует данную информацию для выбора терминалов для передачи данных и назначения передающих антенн выбранным терминалам.

В другом варианте осуществления изобретения для режима N-SIMO терминалы используют для обработки принятого сигнала обработку при приеме с последующим подавлением для достижения наивысших SNR после обработки. В случае обработки при приеме с последующим подавлением SNR после обработки для потоков переданных данных зависят от порядка, в котором детектируются (т.е. демодулируются и декодируются) потоки данных. В некоторых случаях конкретный терминал SIMO может быть не способен подавить помехи из данного потока переданных данных, предназначенного для другого терминала, поскольку схема кодирования и модуляции, используемая для данного потока данных, выбиралась, исходя из SNR после обработки другого терминала. Например, поток переданных данных может быть предназначен для терминала u_x и кодируется и модулируется для правильного детектирования при (например, 10 дБ) SNR после обработки, достижимого в целевом терминале u_x, но другой терминал u_y может принимать тот же поток переданных данных при худшем SNR после обработки и, таким образом, не способен подходящим образом детектировать поток данных. Если поток данных, предназначенный для другого терминала, не может быть детектирован без ошибок, тогда подавление помех, связанных с этим потоком данных, невозможно. Обработка при приеме с последующим подавлением жизнеспособна, если SNR после обработки, соответствующий потоку переданных данных, допускает надежное детектирование.

Для того чтобы планировщик мог воспользоваться преимуществом улучшения SNR после обработки, обеспечиваемого терминалами SIMI, использующими обработку при приеме с последующим подавлением, каждый такой терминал может определять SNR после обработки, соответствующие различным возможным порядкам детектирования для потоков переданных данных. N_T потоков переданных данных могут детектироваться исходя из N_T факториал (т.е.N_T!) возможных порядков терминалов SIMO, и каждый порядок ассоциирован с N_T значениями SNR после обработки. Таким образом, каждый активный терминал может сообщать базовой станции N_T·N_Т! значений SNR (например, если N_T=4, тогда каждым терминалом SIMO могут сообщаться 96 значений SNR). Затем планировщик может использовать данную информацию для выбора терминалов для передачи данных и для дальнейшего назначения передающих антенн выбранным терминалам.

Если в терминалах используется обработка с последующим подавлением, планировщик также может рассмотреть для каждого терминала возможные порядки детектирования. Однако большое количество указанных порядков обычно являются неверными, так как конкретный терминал может быть не способен правильно детектировать потоки данных, переданные к другим терминалом вследствие низкого SNR после обработки, получаемого на этом терминале для недетектируемого потока данных.

Как указано выше, передающие антенны могут назначаться выбранным терминалам, основываясь на различных схемах. В одной из схем назначения антенн передающие антенны назначаются таким образом, чтобы достигалась высокая эффективность системы и исходя из приоритетов терминалов.

В таблице 3 приведен пример SNR после обработки, определенных каждым терминалом в рассматриваемой гипотезе. Для терминала 1 наилучшее SNR достигается при детектировании потока данных, переданных через передающую антенну 3, что показано затененной ячейкой в строке 3 столбце 4 таблицы. Наилучшие передающие антенны для других терминалов в гипотезе также указаны при помощи затенения ячеек.

Таблица 3
SNR (дБ)	Антенна передачи
Терминал	1	2	3	4
1	7	9	16	5
2	8	10	12	14
3	14	7	6	9
4	12	10	7	5

Если каждый терминал идентифицирует другую передающую антенну, от которой детектируется наилучшее SNR после обработки, тогда передающие антенны могут быть назначены терминалам, исходя из их наилучших SNR после обработки. Для примера, приведенного в таблице 3, терминал 1 может быть назначен передающей антенне 3, а терминал 2 может быть назначен передающей антенне 2.

Если более чем один терминал предпочитает одну и ту же передающую антенну, тогда планировщик может определить назначение антенн, исходя из различных критериев (например, равнодоступность, метрика эффективности и др.). Например, таблица 3 указывает, что наилучшие SNR после обработки для терминалов 3 и 4 получаются для потока данных, переданных через одну и ту же передающую антенну 1. Если исходить из максимальной пропускной способности, то планировщик может назначить передающую антенну 1 терминалу 3 и передающую антенну 2 терминалу 4. Однако, если антенны назначаются, исходя из требования равнодоступности, тогда передающая антенна 1 может быть назначена терминалу 4, в случае, если терминал 4 имеет более высокий приоритет, чем терминал 3.

Смешанный режим

Способы, описанные выше, могут быть обобщены на случай смешанных терминалов SIMO и MIMO. Например, если на базовой станции доступны четыре передающие антенны, тогда четыре независимых потока данных могут передаваться на один 4х4 терминал MIMO, два 2х4 терминала MIMO, четыре 1х4 терминала SIMO, один 2х4 терминал MIMO плюс два 1х4 терминала SIMO или на любую другую комбинацию терминалов, предназначенных для приема в целом четырех потоков данных. Планировщик может быть разработан таким образом, чтобы выбирать наилучшую комбинацию терминалов, исходя из SNR после обработки для различных гипотетических наборов терминалов, причем каждый гипотетический набор может включать в себя комбинацию как терминалов MIMO, так и терминалов SIMO.

Даже если поддерживается трафик смешанного режима, использование обработки при приеме с последующим подавлением терминалами (например, MIMO) налагает дополнительное ограничение на планировщик вследствие указанных зависимостей. Эти ограничения могут привести в результате к большему количеству оцениваемых гипотетических наборов, поскольку в дополнение к рассмотрению различных наборов терминалов планировщик также должен рассматривать различные порядки демодуляции каждым терминалом потоков данных. Назначение передающих антенн и выбор схем кодирования и модуляции может учитывать эти зависимости для повышения эффективности.

Передающие антенны

Набор передающих антенн на базовой станции может представлять собой физически определенный набор "апертур", каждая из которых может использоваться для непосредственной передачи соответствующего потока данных. Каждая апертура может быть сформирована набором из одного или более антенных элементов, распределенных в пространстве (например, физически локализованные в одном месте, или распределенные по множеству мест). В качестве альтернативы, антенные апертуры могут иметь одну или более (фиксированных) матриц, расположенных спереди и формирующих луч, причем каждая матрица используется для синтеза отдельного набора антенных лучей из набора апертур. В этом случае вышеприведенное описание передающих антенн аналогично применимо к преобразованным антенным лучам.

Может быть определено заранее некоторое количество формирующих лучи матриц, и терминалы могут оценивать SNR после обработки для каждой из возможных матриц (или наборов антенных пучков) и отсылать векторы SNR обратно базовой станции. Обычно для различных наборов преобразованных антенных лучей достигается различная эффективность (т.е. SNR после обработки), и это находит отражение в сообщаемых векторах SNR. Затем базовая станция может выполнить планирование и назначение антенн для каждой из возможных формирующих луч матриц (используя сообщенные векторы SNR), и выбрать конкретную формирующую луч матрицу так же, как и набор терминалов и им назначенных антенн, что позволяет достичь наилучшего использования доступных ресурсов.

Применение формирующих луч матриц обеспечивает дополнительную гибкость при планировании терминалов и дополнительно может обеспечить повышение эффективности. В качестве примера, следующие ситуации могут хорошо подходить для формирующих луч преобразований:

- высокая корреляция в канале MIMO, так что наилучшая эффективность может быть достигнута с малым количеством потоков данных. Однако передача только через поднабор доступных передающих антенн (и использование только ассоциированных с ними усилителей передачи) приводит в результате к меньшей общей мощности передачи. Может быть выбрано преобразование для использования большинства или всех передающих антенн (и их усилителей) для посылаемых потоков данных. В этом случае для потоков передаваемых данных достигается большая мощность передачи;

- физически разрозненные терминалы могут быть каким-либо образом изолированы в месте их расположения. В этом случае терминалы могут обслуживаться при помощи стандартного быстрого преобразования Фурье для апертур с горизонтальным разнесением в набор лучей, направленных по различным азимутам.

Производительность

Способы, изложенные в настоящем описании, могут рассматриваться как частная форма множественного доступа с пространственным разнесением (SDMA), где каждая передающая антенна в антенном массиве базовой станции используется для передачи отдельного потока данных, используя информацию о состоянии канала (например, SNR или какие-либо другие значимые параметры, которые определяют поддерживаемую скорость передачи данных), полученную терминалами в зоне обслуживания. Высокая эффективность достигается на основе информации о состоянии канала ИСК, которая используется для планирования терминалов и обработки данных.

Способы, изложенные в настоящем описании, могут обеспечить повышенную эффективность (например, более высокую пропускную способность). Было произведено моделирование для количественного описания возможной пропускной способности системы для некоторых из указанных способов. При моделировании предполагалось, что матрица H_k откликов каналов, связанная с массивом передающих антенн и приемными антеннами k-го терминала, состоит из комплексных гауссовских случайных величин с одинаковой дисперсией и нулевым средним. Моделирование было выполнено для режимов MIMO и SIMO.

В режиме MIMO для каждой реализации (т.е. каждого интервала передачи) рассматривались четыре терминала MIMO (каждый с четырьмя приемными антеннами) и лучший терминал выбирался и планировался для передачи данных. Запланированному для передачи терминалу передавались четыре независимых потока данных, и терминал использовал обработку при приеме с последующим подавлением (c компенсацией MMSE) для обработки принятых сигналов и восстановления потоков переданных данных. Регистрировалась средняя пропускная способность для запланированных для передачи терминалов MIMO.

В режиме N-SIMO для каждой реализации рассматривались четыре терминала SIMO, каждый с четырьмя приемными антеннами. SNR после обработки для каждого терминала SIMO определялся, используя линейную пространственную компенсацию MMSE (без обработки при приеме с последующим подавлением). Передающие антенны назначались выбранным терминалам, основываясь на критерии max-max. Четырем запланированным для передачи терминалам передавались четыре независимых потока данных, и каждый терминал использовал компенсацию MMSE для обработки принятых сигналов и восстановления потока данных. Пропускная способность для каждого запланированного для передачи терминала SIMO регистрировалась отдельно, и также регистрировалась средняя пропускная способность для всех запланированных для передачи терминалов.

На Фиг.9 показана средняя пропускная способность для коммуникационной системы MIMO с четырьмя передающими антеннами (т.е. N_T=4) и четырьмя приемными антеннами на каждом терминале (т.е. N_R=4) для режимов MIMO и N-SIMO. Моделированная пропускная способность, связанная с каждым режимом работы, представлена как функция среднего SNR после обработки. Средняя пропускная способность для режима MIMO показана на графике 910, а средняя пропускная способность для режима N-SIMO показана на графике 912.

Как показано на Фиг.9, моделированная пропускная способность, ассоциированная с режимом N-SIMO с использованием критерия max-max назначения антенн, показывает лучшую эффективность, чем достигнутая в режиме MIMO. В режиме MIMO терминалы получают преимущество, используя обработку при приеме с последующим подавлением для достижения более высоких SNR после обработки. В режиме SIMO схемы планирования способности использовать разнесение с многопользовательским выбором для достижения повышенной эффективности (т.е. более высокой пропускной способности), несмотря на то, что каждый терминал использует линейную пространственную компенсацию. Фактически, многопользовательское разнесение, обеспеченное в режиме N-SIMO, приводит к средней пропускной способности нисходящей линии связи, которая превосходят пропускную способность, достижимую при делении интервала передачи на четыре подинтервала одинаковой длительности и назначении каждому терминалу MIMO соответствующего подинтервала.

Схемы планирования, использованные при моделировании двух указанных режимов работы, не разрабатывались для обеспечения пропорциональной равнодоступности, и некоторые терминалы показывают более высокую среднюю пропускную способность, чем другие. Если принять критерий равноправного обслуживания, различия в пропускной способности между двумя режимами могут уменьшиться. Тем не менее, возможность согласованного применения как терминалов MIMO, так и терминалов N-SIMO обеспечивает дополнительную гибкость при предоставлении услуг беспроводной передачи данных.

Для простоты, различные аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения были описаны для коммуникационной системы, в которой (1) количество приемных антенн равно количеству передающих антенн (т.е. N_R=N_T), и (2) через каждую антенну базовой станции передается один поток данных. В этом случае количество каналов передачи равно количеству доступных пространственных подканалов канала MIMO. Для системы MIMO, использующей OFDM, с каждым пространственным подканалом может быть ассоциировано множество частотных подканалов, и указанные частотные подканалы могут назначаться терминалам, основываясь на вышеописанных способах. Для канала с дисперсией матрица H будет представлять трехмерный куб оценок откликов канала для каждого терминала.

Каждый запланированный для передачи терминал также может быть снабжен приемными антеннами с количеством, большим чем общее количество потоков данных. Более того, множество терминалов могут совместно использовать данную передающую антенну, и совместное использование может достигаться посредством уплотнения (мультиплексирования) с временным разделением (например, назначая различные доли интервала передачи различным терминалам), уплотнения с кодовым разделением (например, назначая различные ортогональные коды различным терминалам), других схем уплотнения или любой комбинации указанных схем.

Схемы планирования, изложенные в настоящем описании, выбирают терминалы и назначают антенны для передачи данных, исходя из информации о состоянии канала (например, SNR после обработки). SNR после обработки для данных терминалов зависит от конкретного уровня мощности передачи, используемого для потоков данных, передаваемых базовой станцией. Для простоты предполагается, что для всех потоков данных уровень мощности передачи одинаков (т.е. отсутствует управление мощностью передачи). Однако при помощи управления мощностью передачи для каждой антенны может быть изменено достижимое SNR. Например, уменьшая мощность передачи для конкретной передающей антенны при помощи управления мощностью, уменьшается SNR, ассоциированное с потоком данных, передаваемых через данную антенну, помеха, вызываемая данным потоком данных, в других потоках данных также уменьшится, и в других потоках данных могут быть достигнуты лучшие SNR. Таким образом, управление мощностью также может быть использовано в сочетании со схемами планирования, изложенными в настоящем описании, не выходя за границы объема настоящего изобретения.

Планирование терминалов для передачи, основанное на приоритете, также описано в заявке на патент США № 09/675,706, озаглавленной "METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINIMG AVAILABLE TRANSMIT POWER IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM" поданной 29 сентября 2000 г. Планирование передачи данных для нисходящей линии связи также описано в заявке на патент США № 08/798,951, озаглавленной "METHOD AND APPARATUS FOR FORWARD LINK RATE SHEDULING", поданной 17 сентября, 1999 г. Права на указанные заявки на патент принадлежат правообладателю настоящей заявки, и они включены в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.

Схемы планирования, изложенные в настоящем описании, включают в себя ряд признаков и обеспечивают множество преимуществ. Некоторые из указанных признаков и преимуществ описаны ниже.

Во-первых, схемы планирования поддерживают различные режимы работы, включая смешанный режим, в котором для передачи данных по нисходящей линии связи могут планироваться различные комбинации терминалов SIMO и MIMO. Каждый терминал SIMO или MIMO ассоциирован с вектором SNR (т.е. одной строкой в уравнении (2)). Схемы планирования могут оценивать для передачи данных любое количество возможных комбинаций терминалов.

Во-вторых, схемы планирования обеспечивают планирование для каждого интервала передачи, что включает в себя набор (оптимальный или почти оптимальный) "взаимно совместимых" терминалов, исходя из их пространственных сигнатур. Взаимная совместимость может трактоваться как сосуществование передачи в одном и том же канале в одно и то же время при заданных специфических ограничениях, относящихся к требованиям к скорости передачи данных терминалов, мощности передачи, энергетического запаса линии связи, возможностям терминалов SIMO и MIMO, и возможно, другим факторам.

В-третьих, схемы планирования поддерживают различные скорости передачи данных, исходя из SNR после обработки, достижимых в терминалах. Каждый запланированный для передачи терминал может быть информирован о том, когда ожидать передачу данных, о назначенной антенне (антеннах) и скорости (скоростях) передачи данных (например, для каждой передающей антенны).

В-четвертых, схемы планирования могут быть разработаны для рассмотрения наборов, имеющих одинаковый энергетический запас линии связи. Терминалы могут быть сгруппированы согласно показателям их энергетического запаса линии связи. Затем планировщик может рассматривать комбинации терминалов в одной группе "энергетический запас линии связи" при поиске взаимно совместимых пространственных сигнатур. Такая группировка согласно энергетическому запасу линии связи может улучшить общую спектральную эффективность схемы планирования по сравнению с достижимой при игнорировании энергетического запаса линии связи. Более того, планируя для передачи терминалы с одинаковыми энергетическими запасами линии связи, может более легко производиться управление мощностью нисходящей линии связи (например, на всем наборе терминалов) для улучшения общего повторного использования спектра. На это можно смотреть как на комбинацию планирования адаптивного повторного использования нисходящей линии связи в комбинации с SDMA для SIMO/MIMO. Планирование, основанное на энергетическом запасе линии связи, более детально описано в заявке на патент США № 09/539,157, озаглавленной "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSIONS OF A COMMUNICATIONS SYSTEM", поданной 30 марта 2000 г., и заявке на патент США №[Attorney Docket No. PA010071], озаглавленной "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING UPLINK TRANSMISIONS OF A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM", ПОДАННОЙ 3 мая, 2001 г., права на которые принадлежат правообладателю настоящей заявки и которые включены в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.

Коммуникационная система MIMO

На Фиг.5 приведена блок-схема базовой станции 104 и терминалов 106 в коммуникационной системе 100 MIMO. В базовой станции 104 источник 512 данных предоставляет данные (т.е. информационные биты) процессору 514 передачи (TX) данных. Для каждой предающей антенны ТХ процессор 514 данных (1) кодирует данные в соответствии с конкретной схемой кодирования, (2) выполняет перемежение (т.е. изменяет порядок следования) кодированных данных, в соответствии с конкретной схемой перемежения, и (3) преобразует биты, подвергнутые перемежению, в символы модуляции для одного или более каналов передачи, выбранных для передачи данных. Кодирование увеличивает надежность передачи данных. Перемежение обеспечивает временное разнесение для кодированных битов, позволяя передавать данные, основываясь на среднем SNR для передающей антенны, бороться с замиранием и дополнительно устранять корреляцию между кодированными битами, используемыми для формирования каждого символа модуляции. Перемежение может дополнительно обеспечивать частотное разнесение, если кодированные биты передаются через множество частотных подканалов. В одном из аспектов кодирование и преобразование в символы может осуществляться на основании сигналов управления, предоставляемых планировщиком 534.

Кодирование, перемежение и преобразование сигналов может быть произведено, основываясь на различных схемах. Некоторые такие схемы описаны в вышеупомянутой заявке на патент США №[Attorney Docket No. PA010210]; заявке на патент США № 09/826,481, озаглавленной "METHOD AND APPARATUS FOR UTILIZING CHANNEL STATE INFORMATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM", поданной 23 марта 2001 г.; и в заявке на патент США № 09/776,075, озаглавленной "CODING SCHEME FOR A WIRELESS COMMUNICATION", поданной 1 февраля 2001 г., права на которые принадлежат правообладателю настоящей заявки и которые включены в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.

TX процессор 520 MIMO принимает и демультиплексирует символы модуляции от ТХ процессора 514 данных и выдает поток символов модуляции каждому каналу передачи (например, каждой передающей антенне), один символ модуляции на один временной слот (интервал). TX процессор 520 MIMO может дополнительно выполнять предварительную подготовку символов модуляции для каждого выбранного канала передачи, если доступна полная ИСК (например, матрица Н откликов каналов). Обработка MIMO и обработка с полной ИСК более детально описана в заявке на патент США № 09/532,492, озаглавленной "HIGH EFFICIENCY, HIGH PERFORMANCE COMMUNICATION SYSTEM EMPLOYING MULTI-CARRIER MODULATION", поданной 22 марта 2000 г., права на которую принадлежат правообладателю настоящей заявки и которая включена в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки. Если не применяется OFDM, то TX процессор 520 MIMO выдает поток символов модуляции для каждой антенны, используемой для передачи данных. А если OFDM применяется, то TX процессор 520 MIMO выдает каждой антенне, используемой для передачи данных, поток векторов символов модуляции. И если выполняется обработка с полной ИСК, TX процессор 520 MIMO выдает для каждой антенны, используемой для передачи данных, поток предварительно обработанных символов модуляции или предварительно обработанных векторов символов модуляции. Затем каждый поток принимается и модулируется соответствующим модулятором (MOD) 522 и передается через ассоциированную антенну 524.

В каждом запланированном для передачи терминале 106 определенное количество приемных антенн 552 принимает переданные сигналы, и каждая приемная антенна выдает принятый сигнал соответствующему демодулятору (DEMOD) 554. Каждый демодулятор (или входное устройство) 554 выполняет обработку, комплементарную выполненной в модуляторе 552. Затем символы модуляции ото всех демодуляторов 554 выдаются приемному (RX) процессору 556 MIMO/данных и обрабатываются для восстановления одного или более потоков данных, переданных для данного терминала. RX процессор 556 MIMO/данных выполняет обработку, комплементарную выполненной ТХ процессором 514 данных и TX процессором 520 MIMO и выдает декодированные данные в приемник 560 данных. Обработка в терминале 106 более детально описана в вышеупомянутых заявках на патент США №[Attorney Docket No. PA010210] и 09/776,075.

В каждом активном терминале 106 RX процессор 556 MIMO/данных дополнительно оценивает состояние линии связи и выдает ИСК (например, оценку SNR после обработки или оценку коэффициента передачи канала). Затем ТХ процессор 562 данных получает и обрабатывает ИСК и выдает обработанные данные, отражающие ИСК, в один или более модуляторов 554. Модулятор(модуляторы) 554 производит дополнительную обработку обработанных данных и передает ИСК обратно базовой станции 104 по обратному каналу. ИСК может сообщаться терминалом при помощи различных способов сигнализации (например, полностью, в дифференциальном представлении или в виде их комбинации), как это описано в вышеупомянутой заявке на патент США № 09/826,481.

В базовой станции 104 переданный сигнал обратной связи принимается антеннами 524, демодулируется демодуляторами 522 и предоставляется в RX процессор 532 MIMO/данных. RX процессор 532 MIMO/данных выполняет обработку, комплементарную выполненной ТХ процессором 562 данных и восстанавливает сообщаемую ИСК, которая затем передается планировщику 534.

Планировщик 534 использует сообщенную ИСК для выполнения ряда функций, таких как (1) выбор набора лучших терминалов для передачи данных, (2) назначение доступных антенн выбранным терминалам и (3) определение схемы кодирования и модуляции, которые будут использоваться для каждой назначенной передающей антенны. Планировщик 534 может планировать терминалы с целью достижения высокой пропускной способности или исходя из других критериев или метрик эффективности, как это описано выше. На Фиг.5 планировщик 534 показан входящим в состав базовой станции 104. В другом варианте осуществления изобретения планировщик 534 может быть реализован как составная часть какого-либо другого элемента коммуникационной системы 100 (например, контроллера базовых станций, который связан и взаимодействует с несколькими базовыми станциями).

Фиг.6 представляет собой блок-схему варианта осуществления базовой станции 104х, способной обрабатывать данные для передачи на терминалы, исходя из ИСК, доступной базовой станции (например, сообщенной терминалами). Базовая станция 104х представляет собой один из вариантов осуществления передающей части базовой станции 104 на Фиг.5. Базовая станция 104х включает в себя (1) ТХ процессор 514х данных, который принимает и обрабатывает биты информации для получения символов модуляции и (2) TX процессор 520х MIMO, который демультиплексирует символы модуляции для N_T передающих антенн.

В частном варианте осуществления, приведенном на Фиг.6, ТХ процессор 514х данных включает в себя демультиплексор 608, связанный с рядом канальных процессоров 610 данных, один процессор для каждого из N_C каналов передачи. Демультиплексор 608 принимает и демультиплексирует объединенные биты информации в несколько (до N_C) потоков данных, один канал данных для каждого из каналов передачи, используемых для передачи данных. Каждый поток данных выдается соответствующему канальному процессору 610 данных.

В варианте осуществления, приведенном на Фиг.6, каждый канальный процессор 610 данных включает в себя кодер 612, блок 614 перемежения канала и элемент 616 преобразования символов. Кодер 612 принимает и кодирует информационные биты принимаемого потока данных в соответствии с конкретной схемой кодирования для получения кодированных битов. Блок 614 перемежения канала подвергает перемежению кодированные биты, основываясь на конкретной схеме перемежения, для обеспечения временного разнесения. И элемент 616 преобразования символов преобразует биты, подвергнутые перемежению, в символы модуляции для канала передачи, используемого для передачи потока данных.

Также вместе с обработанными информационными битами могут кодироваться и мультиплексироваться пилотные данные (например, данные с известной структурой (шаблоном)). Обработанные пилотные данные могут передаваться (например, используя уплотнение с разделением времени (TDM)) во все каналы передачи или их поднабор, используемые для передачи информационных битов. Пилотные данные могут использоваться в терминалах для выполнения оценки канала.

Как показано на Фиг.6, кодирование, перемежение и модуляция данных (или их комбинация) может производиться, основываясь на доступной ИСК (например, сообщаемой терминалами). В одной из схем кодирования и модуляции, адаптивное кодирование осуществляется при помощи использования фиксированного базового кода (например, турбокода со скоростью кодирования 1/3) и регулировки перфорирования (периодического исключения символов) для достижения требуемой скорости передачи данных, поддерживаемой при данной ИСК в канале передачи, используемом для передачи данных. Для этой схемы перфорирование может выполняться после перемежения в канале. В другой схеме кодирования и модуляции могут использоваться различные схемы кодирования, исходя из сообщаемой ИСК. Например, каждый из потоков данных может кодироваться независимым кодом. При этой схеме в терминалах может применяться схема обработки при приеме с последующим подавлением для детектирования и декодирования потоков данных, как более детально описано ниже.

Элемент 616 преобразования символов может быть разработан для группировки наборов битов, подвергнутых перемежению для формирования не двоичных символов, и преобразования каждого не двоичного символа в точку в совокупности сигналов, соответствующей конкретной схеме модуляции (например, QPSK, M-PSK, QAM, или какой-либо другой схеме), выбранной для данного канала передачи. Каждая преобразованная точка сигналов соответствует символу модуляции. Количество информационных битов, которые могут передаваться с каждым символом модуляции при определенном уровне эффективности (например, одном проценте пакетных ошибок), зависит от SNR канала связи.

Символы модуляции от ТХ процессора 514х данных передаются в TX процессор 520х MIMO, который представляет собой один из вариантов осуществления TX процессора 520 MIMO на Фиг.5. В TX процессоре 520х MIMO демультиплексор 622 принимает (до) N_C потоков символов модуляции от N_C канальных процессоров 610 данных и демультиплексирует принятые символы модуляции в ряд (N_T) потоков символов модуляции, один поток для каждой антенны, используемой при передаче символов модуляции. Каждый поток символов модуляции подается в соответствующий модулятор 522. Каждый модулятор 522 преобразует символы модуляции в аналоговый сигнал и дополнительно усиливает, фильтрует, выполняет квадратурную модуляцию и повышает частоту сигналов для получения модулированных сигналов, подходящих для передачи по беспроводной линии связи.

Конструкция передатчика, реализующего OFDM, описана в вышеупомянутых заявках на патент США №[Attorney Docket No. PA010210], 09/826,481, 09/776,075 и 09/532,492.

Фиг.7 представляет собой блок-схему варианта осуществления терминала 106х, способного к реализации различных аспектов и вариантов осуществления настоящего изобретения. Терминал 106х является одним из вариантов осуществления приемной части терминалов 106а-106n по Фиг.5 и реализует способ обработки при приеме с последующим подавлением для приема и восстановления переданных сигналов. Переданные сигналы от (до) N_T передающих антенн принимаются каждой из N_R антенн с 552а по 552r и направляются в соответствующий демодулятор (DEMOD) 554 (который также называется входным процессором). Каждый демодулятор 554 выполняет приведение к требуемому виду (например, фильтрует и усиливает) соответствующего принятого сигнала, понижает частоту приведенного к требуемому виду сигнала до промежуточной частоты или полосы и оцифровывает сигнал с пониженной частотой для получения выборок. Каждый демодулятор 554 может дополнительно демодулировать выборки с принятым пилотным сигналом для получения потока принятых символов модуляции, который подается в RX процессор 556х MIMO/данных.

В варианте осуществления, приведенном на Фиг.7, RX процессор 556х MIMO/данных (который представляет собой один из вариантов осуществления RX процессора 556 MIMO/данных по Фиг.5) включает в себя определенное количество последовательных (т.е. каскадированных) каскадов 710 обработки приемника, один каскад для каждого потока переданных данных, предназначенных для восстановления в терминале 106х. В одной из схем обработки при передаче один поток данных передается через каждый канал передачи, назначенный терминалу 106х, и каждый поток данных независимо обрабатывается (например, по его собственной схеме кодирования и модуляции) и передается через соответствующую передающую антенну. Для указанной схемы обработки при передаче количество потоков данных равно количеству назначенных каналов передачи, что также равно количеству передающих антенн, назначенных терминалу 106х для передачи данных (который также может быть поднабором доступных передающих антенн). Для простоты RX процессор 556х MIMO/данных описывается для указанной схемы обработки при передаче.

Каждый каскад 710 обработки при приеме (кроме последнего каскада 710n) включает в себя канальный процессор 720 MIMO/данных, связанный с подавителем 730 помех, и последний каскад 710n включает в себя только канальный процессор 720 MIMO/данных. На первом каскаде 710а обработки при приеме канальный процессор 720 MIMO/данных принимает и обрабатывает N_R потоков символов модуляции от демодуляторов с 554a по 554r для получения потока декодированных данных для первого канала передачи (или для первого переданного сигнала). И для каждого каскада, со второго 710b по 710n канальный процессор 720 MIMO/данных на этих каскадах принимает и обрабатывает N_R потоков модифицированных символов от подавителя 730 помех предшествующего каскада обработки для получения потока декодированных данных для канала передачи, обрабатываемого на этом этапе. Каждый канальный процессор 720 MIMO/данных дополнительно предоставляет ИСК (например, SNR) для ассоциированного канала передачи.

Для первого каскада 710а обработки при приеме подавитель 730а помех принимает N_R потоков символов модуляции ото всех N_R демодуляторов 554. И для каждого каскада со второго по предпоследний, подавитель 730 помех принимает N_R потоков модифицированных символов от подавителя помех предыдущего каскада. Каждый подавитель 730 помех также принимает и декодирует поток данных от канального процессора 720 MIMO/данных того же каскада и выполняет обработку (например, кодирование, перемежение, модуляцию, получение отклика канала и т.п.) для получения N_R потоков повторно модулированных символов, которые являются оценками компонентов помехи принятых потоков символов модуляции из-за этого потока декодированных данных. Потоки повторно модулированных символов затем вычитаются из принятых потоков символов модуляции для получения N_R потоков модифицированных символов, которые включают в себя все кроме вычтенных (т.е. удаленных) компонентов помехи. N_R потоков модифицированных символов затем подаются в следующий каскад.

На Фиг.7 показан контроллер 740, связанный с RX процессором 556х MIMO/данных, и он может быть использован для управления различными этапами в обработке при приеме с последующим подавлением, выполняемой процессором 556х.

На Фиг.7 показана структура приемника, которая может быть использована непосредственно, если каждый поток данных передается через соответствующую передающую антенну (т.е. каждому переданному сигналу соответствует один поток данных). В этом случае каждый каскад 710 обработки при приеме может работать, восстанавливая один из переданных сигналов и получая поток декодированных данных, соответствующий восстановленному переданному сигналу. Для некоторых других схем обработки при передаче поток данных может передаваться через множество передающих антенн, частотных подканалов, и/или временных интервалов для обеспечения, соответственно, частотного и временного разнесения. Для этих схем обработка при приеме сначала дает поток принятых символов модуляции для переданного сигнала каждой передающей антенны каждого частотного подканала. Символы модуляции для множества передающих антенн частотных подканалов и/или временных интервалов затем могут комбинироваться способом, комплементарным к процессу демультиплексирования, выполненному базовой станцией. Затем поток скомбинированных символов модуляции обрабатывается для получения соответствующего потока декодированных данных.

Фиг. 8А представляет собой блок-схему варианта осуществления канального процессора 720х MIMO/данных, который представляет собой один из вариантов осуществления канального процессора 720 MIMO/данных по Фиг.7. В данном варианте осуществления канальный процессор 720х MIMO/данных включает в себя пространственный/пространственно-временной процессор 810, процессор 812 ИСК, селектор 814, элемент 816 демодуляции, устройство 818 обратного перемежения и декодер 820.

Пространственный/пространственно-временной процессор 810 выполняет линейную пространственную обработку N_R принятых сигналов для канала MIMO без дисперсии (т.е. с амплитудным замиранием) или пространственно-временную обработку N_R принятых сигналов для канала MIMO с дисперсией (т.е. с замиранием, зависящим от частоты). Пространственная обработка может выполняться с использованием способов линейной пространственной обработки, таких как способ инверсии корреляционной матрицы канала (CCMI), способ минимальной среднеквадратичной ошибки (MMSE) и др. Эти способы могут быть использованы для исключения нежелательных сигналов или для максимизации принятого SNR каждого из составляющих сигналов в присутствии шума и помех от других сигналов. Пространственно-временная обработка может выполняться с использованием способов линейно-временной обработки, таких как MMSE линейный корректор (MMSE-LE), корректор с решающей обратной связью (DFE), устройство оценки максимально правдоподобной последовательности (MLSE) и др. Способы CCMI, MMSE, MMSE-LE и DFE более детально описаны в вышеупомянутой заявке на патент США №[Attorney Docket No. PA010210]. Способы DFE и MLSE также описаны более детально S.L. Ariyavistakul et.al. в работе озаглавленной "Optimum Space-Time Processor with Dispersive Interference: Unified Analysis and Required Filter Span", IEEE Trans. On Communication, Vol.7, №7, июль 1999 и которая включена в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.

Процессор 812 ИСК определяет ИСК для каждого канала передачи, используемого для передачи данных. Например, процессор 812 ИСК может оценивать шумовую матрицу ковариаций, исходя из принятых пилотных сигналов, и затем вычислять SNR для k-го канала передачи, используемого для потока данных, предназначенного для декодирования. SNR может оцениваться способами, аналогичными способам с использованием пилотного сигнала в системах с одной и множеством несущих, известных в данной области техники. SNR для всех каналов передачи, используемых для передачи данных, могут составлять ИСК, которая сообщается базовой станции для указанных каналов передачи. Процессор 812 ИСК дополнительно выдает селектору 814 сигнал управления, идентифицирующий конкретный поток данных, предназначенный для восстановления на данном каскаде обработки при приеме.

Селектор 814 принимает ряд потоков символов от пространственного/пространственно-временного процессора 810 и выделяет поток символов, соответствующий потоку данных, предназначенному для декодирования, который указывается сигналом управления от процессора 812 ИСК. Выделенный поток символов модуляции затем выдается в элемент 814 демодуляции.

Для варианта осуществления, приведенного на Фиг.6, в котором поток данных для каждого канала передачи независимо кодируется и модулируется, основываясь на SNR канала, восстановленные символы модуляции для выбранного канала передачи демодулируются согласно схеме демодуляции (например, M-PSK, M-QAM), которая является комплементарной схеме модуляции, применяемой в канале передачи. Затем демодулированные данные из элемента 816 демодуляции подвергаются обратному перемежению в устройстве 818 обратного перемежения, способом, комплементарным выполняемому устройством 614 перемежения канала, и далее данные, подвергнутые обратному перемежению, декодируются декодером 820 способом, комплементарным выполняемому кодером 612. Например, в качестве декодера 820 может применяться турбо-декодер или декодер Витерби, если в базовой станции применяется, соответственно, турбокодирование или сверточное кодирование. Поток декодированных данных из декодера 820 представляет оценку потока переданных данных, восстанавливаемых в данное время.

Фиг.8В представляет собой блок-схему подавителя 730х помех, который представляет собой вариант осуществления подавителя 730 помех по Фиг.7. В подавителе 730х помех поток декодированных данных от канального процессора 720 MIMO/данных того же каскада повторно кодируется, подвергается перемежению и повторной модуляции канальным процессором 610х данных для получения символов повторной модуляции, которые представляют собой оценки символов модуляции в базовой станции перед обработкой MIMO и искажением в канале. Канальный процессор 610х данных выполняет ту же обработку (например, кодирование, перемежение и модуляцию), которая выполняется в базовой станции для данного потока данных. Символы повторной модуляции затем подаются в имитатор 830 канала, который обрабатывает символы модуляции совместно с оценкой отклика канала для получения оценок,

, помехи, связанной с потоком декодированных данных. Оценка отклика канала может быть получена, основываясь на пилотных данных и/или на данных, передаваемых базовой станцией и в соответствии со способами, описанными в вышеупомянутой заявке на патент США №[Attorney Docket No. PA010210]. N_R элементов вектора

помех соответствуют компонентам принятого сигнала в каждой из N_R приемных антенн, связанного с потоком символов, переданных через k-ю передающую антенну. Каждый элемент вектора представляет оценку компонента, связанного с потоком декодированных данных в соответствующем потоке принятых символов модуляции. Эти компоненты представляют собой помеху для оставшихся (еще не детектированных) переданных сигналов в N_R потоках принятых символов модуляции (т.е. вектор

), и вычитаются (т.е. удаляются) из вектора

принятых сигналов сумматором 832 для получения модифицированного вектора

с удаленными компонентами, соответствующими декодированному потоку данных. Модифицированный вектор

подается в качестве входного вектора для следующего каскада обработки при приеме, как это показано на Фиг.7.

Различные аспекты обработки при приеме с последующим подавлением более детально описаны в вышеупомянутой заявке на патент США №[Attorney Docket No. PA010210].

Конструкции приемных устройств, которые не используют способ обработки при приеме с последующим подавлением, также могут быть использованы для приема, обработки и восстановления потоков переданных данных. Некоторые конструкции приемных устройств описаны в вышеупомянутых заявках на патент США №№ 09/776,075 и 09/826,481 и заявке на патент США №09/532,492, озаглавленной "HIGH EFFICIENCY, HIGH PERFORMANCE COMMUNICATIONS SYSTEM EMPLOYING MULTI-CARRIER MODULATION", поданной 30 марта 2000, права на которую принадлежат правообладателю настоящей заявки и которая включена в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.

Для простоты различные аспекты и варианты осуществления данного изобретения были описаны, исходя из того, что ИСК представляет собой SNR. В общем случае ИСК может содержать информацию любого типа, которая отражает характеристики линии связи. В качестве ИСК могут применяться различные типы информации, некоторые примеры которых описаны ниже.

В одном из вариантов осуществления изобретения ИСК содержит отношение сигнал/шум-плюс-помеха (SNR), которое вычисляется как отношение мощности сигнала к мощности шума плюс помеха. Обычно SNR оценивается и предоставляется для каждого канала передачи, используемого для передачи данных (например, для каждого потока передаваемых данных), хотя также может быть представлено комплексное SNR для ряда каналов передачи. Оценка SNR может быть численно выражена как значение, представленное определенным количеством битов. В одном из вариантов осуществления изобретения оценка SNR преобразуется в индекс SNR, например, используя таблицу преобразования.

В другом варианте осуществления изобретения ИСК содержит мощность сигнала и мощность шума плюс помеха. Эти два компонента могут быть определены отдельно и предоставлены для каждого канала передачи, используемого для передачи данных.

В еще одном варианте осуществления изобретения ИСК содержит мощность сигнала, мощность помехи и мощность шума. Эти три компонента могут быть определены и предоставлены для каждого канала передачи, используемого для передачи данных. В еще одном варианте осуществления изобретения ИСК содержит отношение сигнал/шум плюс список мощностей помехи для каждого наблюдаемого элемента помехи. Эта информация может быть определена и предоставлена для каждого канала передачи, используемого для передачи данных.

В еще одном варианте осуществления изобретения ИСК содержит компоненты сигнала в матричной форме (например, N_TxN_R комплексных записей для всех пар (передающая антенна - приемная антенна) и компоненты шум плюс помеха в матричной форме (например, N_TxN_R комплексных записей). Базовая станция затем может комбинировать в подходящей форме компоненты сигнала и компоненты шума плюс помеха для соответствующей пары передающая антенна - приемная антенна для определения качества для каждого канала передачи, используемого в передаче данных (например, SNR после обработки для каждого потока переданных данных, принятых терминалом).

В еще одном варианте осуществления изобретения ИСК содержит индикатор скорости передачи данных для потока передаваемых данных. Качество канала передачи, предназначенного для передачи данных, может быть определено внутренне (например, основываясь на SNR, оцененном для канала передачи), и затем может быть идентифицирована скорость передачи данных, соответствующая определенному качеству канала (например, основываясь на таблице преобразования). Идентифицированная скорость передачи данных отражает максимальную скорость передачи данных, с которой может вестись передача в канале передачи при требуемом уровне эффективности. Затем скорость передачи данных преобразуется в индикатор скорости передачи данных (DRI - ИСПД), который может быть эффективно кодирован, и представляется им. Например, если базовой станцией для каждой передающей антенны поддерживается семь (до семи) возможных скоростей передачи данных, тогда для представления ИСПД может быть использовано трехбитное число, где, например, 0 может обозначать нулевую скорость передачи данных (т.е. неиспользование передающей антенны), а с 1 по 7 могут быть использованы для обозначения семи различных скоростей передачи данных. При обычной реализации измерения качества (например, оценки SNR) преобразуются непосредственно в ИСПД, основываясь, например, на таблице преобразования.

В другом варианте осуществления изобретения ИСК содержит информацию управления мощностью для каждого канала передачи. Информация управления мощностью может включать в себя один бит для каждого канала передачи для индикации запроса либо на увеличение мощности, либо на уменьшение мощности, либо может включать в себя множество битов для индикации запрашиваемой величины изменения уровня мощности. В указанном варианте осуществления базовая станция может использовать информацию управления мощностью обратной связи от терминалов для настройки обработки данных и/или мощности передачи.

В еще одном варианте осуществления изобретения ИСК содержит индикатор конкретной схемы обработки, которая должна использоваться в базовой станции для каждого потока передаваемых данных. В таком варианте осуществления изобретения индикатор может идентифицировать конкретную схему кодирования и конкретную схему модуляции, которые используются для передачи потока данных, так что при этом достигается требуемый уровень эффективности.

В еще одном варианте осуществления изобретения ИСК содержит различные индикаторы для конкретного измерения качества канала передачи. Вначале SNR или ИСПД, или какая-либо другая численная характеристика передающего канала определяется и сообщается в виде опорного значения характеристики. После этого продолжается контроль качества канала передачи, и определяется отличие между последней сообщенной характеристикой и текущей характеристикой. Затем различие может быть оцифровано в один или более битов, и оцифрованная разница преобразуется в индикатор различия и представляется им, индикатор затем сообщается. Индикатор различия может указывать возрастание или уменьшение последней сообщенной характеристики на конкретную величину шага (либо подтверждать последнюю сообщенную характеристику). Например, индикатор различия может индицировать, что (1) наблюдаемое SNR для конкретного канала передачи возросло или уменьшилось на конкретную величину шага, или (2) скорость передачи данных должна быть отрегулирована на конкретную величину, или какие-либо другие изменения. Опорные значения характеристики могут передаваться периодически для того, чтобы гарантировать, что ошибки в индикаторах отличий и/или ошибочные определения этих индикаторов не накапливаются.

Другие формы ИСК также могут быть использованы и находятся в пределах объема настоящего изобретения. В общем случае ИСК включает в себя существенную информацию в том виде, в котором она может быть использована для регулировки, обработки в базовой станции, так что достигается требуемый уровень эффективности для потоков передаваемых данных.

ИСК может быть определена, основываясь на сигналах, передаваемых базовой станцией и принимаемых терминалами. В одном из вариантов осуществления ИСК определяется, основываясь на опорных пилотных сигналах, включенных в передаваемые сигналы. В качестве альтернативы или дополнения ИСК может определяться, основываясь на данных, включенных в передаваемые сигналы.

В другом варианте осуществления изобретения ИСК содержит один или более сигналов, передаваемых по обратной линии связи от терминалов к базовой станции. В некоторых системах степень корреляции, существующей между прямой и обратной линиями связи (например, в дуплексных системах с временным разделением (TDD), где обратная линия связи и прямая линия связи совместно используют одну и ту же полосу способом временного мультиплексирования). В таких системах качество прямой линии связи может быть оценено (с разумным уровнем точности), основываясь на качестве обратной линии связи, которое может быть оценено, основываясь на сигналах (например, пилотных сигналах), передаваемых от терминалов. Пилотные сигналы будут затем представлять значение, для которого базовая станция может оценить ИСК, которая наблюдается приемным устройством.

Качество сигналов может быть оценено в терминалах, основываясь на различных способах. Некоторые из этих способов описаны в следующих патентах, права на которые принадлежат правообладателю настоящей заявки и которые включены в данное описание во всей своей полноте в качестве ссылки:

Патент США No. 5799005, озаглавленный "SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING RECEIVED PILOT POWER AND PATH LOSS IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM", опубликованный 25 августа 1998,

Патент США No. 5903554, озаглавленный "METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING LINK QUALITY IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM", опубликованный 11 мая 1999,

Патенты США Nos. 5056109 и 5265119, оба озаглавленные "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM", соответственно опубликованные 8 октября 1991 и 23 ноября 1993, и

Патент США No. 6097972, озаглавленный "METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING POWER CONTROL SIGNALS IN CDMA MOBILE TELEPHONE SYSTEM", опубликованный 1 августа 2000.

Способы оценки одного канала передачи, основанные на пилотном сигнале или передаче данных, также могут быть найдены в ряде работ, известных в данной области техники. Один такой способ оценки канала описан F. Ling в работе, озаглавленной "Optimal Reception, Performance Bound, and Cutoff-Rate Analysis of References-Assisted Coherent CDMA Communications with Applications" Ieee Transaction On Communication, октябрь, 1999.

Различные типы информации для ИСК и различные механизмы ИСК также описаны в заявке на патент США № 08/963,386 озаглавленной "Method and apparatus for high rate packet data transmission", поданной 3 ноября 1997, права на которую принадлежат правообладателю настоящей заявки, и в "TIE/EIA/IS-856 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification", обе включены в данное описание во всей своей полноте в качестве ссылки.

ИСК может сообщаться в базовую станцию, используя различные схемы передачи ИСК. Например, ИСК может быть послан полностью, дифференциально (в виде разности), либо как комбинация этих способов. В одном из вариантов осуществления ИСК сообщается периодически, и посылается дифференциальное обновление, основываясь на предыдущей переданной ИСК. В другом варианте осуществления изобретения ИСК посылается только, если существует изменение (например, если изменение превышает определенный порог), которое может понизить эффективную скорость передачи данных в канале обратной связи. Например, SNR могут отсылаться (например, в дифференциальном представлении) только когда они изменяются. Для системы OFDM (с или без MIMO) корреляции в частотной области могут быть использованы для уменьшения объема сообщаемой ИСК. Например, для системы ODFM, если SNR, соответствующее конкретному пространственному подканалу для N_M частотных подканалов является одним и тем же, то могут сообщаться SNR и первый и последний частотные подканалы, для которых это условие верно. Другие способы сжатия и исправления ошибок в канале обратной связи для уменьшения количества сообщаемых данных ИСК также могут быть использованы и находятся в пределах объема изобретения.

Элементы базовой станции и терминалов могут быть реализованы при помощи одного или более цифровых сигнальных процессов (DSP), специализированных интегральных схем (ASIC), микропроцессоров, контроллеров, микроконтроллеров, программируемых вентильных матриц (FPGA), программируемых логических устройств, других электронных элементов, или любой их комбинации. Некоторые из функций и видов обработки, изложенные в данном описании, могут быть также реализованы при помощи программного обеспечения, выполняемого процессором.

Некоторые аспекты данного изобретения могут быть реализованы в виде комбинации программного обеспечения и аппаратного обеспечения. Например, обработка для планирования (т.е. выбор терминалов и назначение передающих антенн) могут выполняться при помощи программных кодов, выполняемых процессором (планировщик 534 на Фиг.5).

Заголовки включены в настоящее описание для ссылок и для облегчения нахождения нужного раздела. Данные заголовки не предназначены для ограничения объема концепций, изложенных под этими заголовками, и данные концепции могут применяться в других разделах всего описания.

Предыдущее описание раскрытых вариантов осуществления изобретения предназначено для предоставления возможности любому специалисту в данной области техники создать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации данных вариантов осуществления изобретения очевидны для специалистов данной области техники и общие принципы, определенные в настоящем описании, могут быть применены в других вариантах осуществления изобретения без отрыва от формы и объема настоящего изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления, приведенными в настоящем описании, но должно рассматриваться согласно самому широкому объему, совместимому с принципами и новыми признаками, изложенными в настоящем описании.

Claims (49)

1. Способ планирования передачи данных множеству терминалов по прямой линии связи в беспроводной коммуникационной системе, содержащий этапы: формируют один или более наборов терминалов для возможной передачи данных, причем каждый набор включает в себя комбинацию из одного или более терминалов и соответствует гипотезе, предназначенной для оценки; назначают множество передающих антенн одному или более терминалам в каждом наборе; оценивают эффективность каждой гипотезы, частично основываясь на назначении антенн для данной гипотезы; выбирают одну из одной или более оцененных гипотез, основываясь на эффективности; планируют передачу данных одному или более терминалам в выбранной гипотезе.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы: формируют множество подгипотез для каждой гипотезы, причем каждая подгипотеза соответствует конкретному назначению передающих антенн одному или более терминалам в гипотезе, при этом оценивают эффективность каждой подгипотезы и одну из оцененных подгипотез выбирают, основываясь на эффективности.

3. Способ по п.1, в котором назначение включает в себя этапы: идентифицируют пару передающая антенна и терминал с наилучшей эффективностью среди всех неназначенных передающих антенн; назначают передающую антенну из пары терминалу из этой пары; удаляют назначенные передающую антенну и терминал из рассмотрения.

4. Способ по п.1, в котором каждая гипотеза оценивается, в частности основываясь на информации о состоянии канала (ИСК) для каждого терминала в гипотезе, причем ИСК отражает характеристики канала между передающими антеннами и терминалом.

5. Способ по п.4, в котором ИСК для каждого терминала содержит оценку отношения сигнал/шум-плюс-помеха (SNR), определенную в терминале, основываясь на сигналах, переданных через передающие антенны.

6. Способ по п.5, в котором каждый набор из одного или более терминалов, предназначенных для оценки, ассоциируется с соответствующей матрицей SNR, полученных в одном или более терминалах набора.

7. Способ по п.4, дополнительно содержащий этап: определяют схему кодирования и модуляции для каждой передающей антенны, основываясь на ИСК, ассоциированной с передающей антенной.

8. Способ по п.1, в котором один или более терминалов в каждом наборе выбираются из совокупности терминалов.

9. Способ по п.8, в котором совокупность терминалов включает в себя один или более терминалов SIMO, причем каждый выполнен с возможностью приема одного потока данных.

10. Способ по п.9, в котором выбранная гипотеза включает в себя множество терминалов SIMO.

11. Способ по п.8, в котором совокупность терминалов включает в себя один или более терминалов MIMO, причем каждый выполнен с возможностью приема множества потоков данных от множества передающих антенн.

12. Способ по п.11, в котором выбранная гипотеза включает в себя один терминал MIMO.

13. Способ по п.11, в котором каждый запланированный для передачи терминал MIMO выполняет обработку при приеме с последующим подавлением для восстановления данных, переданных на терминал MIMO.

14. Способ по п.5, в котором один или более наборов лучей антенн оценивается каждым терминалом, предназначенным для планирования, для получения одного или более векторов SNR, по одному вектору для каждого набора лучей антенн.

15. Способ по п.1, в котором каждый набор включает в себя терминалы, имеющие аналогичный энергетический запас линии связи.

16. Способ по п.1, в котором этап оценки включает в себя вычисление метрики эффективности для каждой гипотезы.

17. Способ по п.16, в котором метрика эффективности представляет собой функцию пропускной способности, достижимой каждым терминалом в гипотезе.

18. Способ по п.16, в котором для планирования выбирается гипотеза, имеющая наилучшую метрику эффективности.

19. Способ по п.1, дополнительно содержащий присвоение приоритетов терминалам, подлежащим рассмотрению для планирования.

20. Способ по п.19, в котором в каждом наборе множество передающих антенн назначается одному или более терминалам, исходя из приоритетов терминалов в наборе.

21. Способ по п.20, в котором терминалу в наборе с наивысшим приоритетом назначается передающая антенна, ассоциированная с наибольшей пропускной способностью, а терминалу с самым низким приоритетом в наборе назначается передающая антенна, ассоциированная с самой низкой пропускной способностью.

22. Способ по п.19, дополнительно содержащий ограничение количества терминалов, подлежащих рассмотрению для планирования, до группы из N терминалов с наивысшим приоритетом, где N равно или больше единицы.

23. Способ по п.19, дополнительно содержащий поддержание одной или более метрик для каждого терминала, подлежащего рассмотрению для планирования, при этом приоритет каждого терминала определяется, в частности, основываясь на одной или более метриках, поддерживаемых для терминала.

24. Способ по п.23, в котором одна метрика, поддерживаемая для каждого терминала, относится к уровню средней пропускной способности, достигнутой терминалом.

25. Способ по п.19, в котором приоритет для каждого терминала дополнительно определяется, основываясь на одном или более факторах, поддерживаемых для терминала и ассоциированных с качеством услуги (QoS).

26. Способ по п.1, в котором один или более терминалов в выбранной гипотезе планируются для передачи данных по каналу, который включает в себя множество пространственных подканалов.

27. Способ по п.1, в котором один или более терминалов в выбранной гипотезе планируется для передачи данных по каналу, который включает в себя множество частотных подканалов.

28. Способ планирования передачи данных множеству терминалов в беспроводной коммуникационной системе, содержащий этапы: формируют один или более наборов терминалов для возможной передачи данных, причем каждый набор включает в себя уникальную комбинацию из одного или более терминалов и соответствует гипотезе, подлежащей оценке; формируют одну или более подгипотез для каждой гипотезы, причем каждая подгипотеза соответствует конкретному назначению множества передающих антенн одному или более терминалам в гипотезе; оценивают эффективность каждой подгипотезы; выбирают одну из множества оцененных подгипотез, основываясь на их эффективности, планируют передачу данных одному или более терминалам в выбранной подгипотезе и передают данные каждому запланированному для передачи терминалу в выбранной подгипотезе через одну или более передающих антенн, назначенных терминалу.

29. Способ по п.28, в котором этап оценки включает в себя этап: определяют пропускную способность для одного или более терминалов в подгипотезе, исходя из конкретных назначений антенн, при этом выбирают подгипотезу с наивысшей пропускной способностью.

30. Способ по п.28, в котором формируют один набор терминалов и в котором терминалы в наборе выбирают, исходя из приоритетов терминалов, требующих передачи данных.

31. Коммуникационная система с множественными входами и множественными выходами (MIMO), содержащая базовую станцию, содержащую множество передающих антенн, планировщик, выполненный с возможностью приема информации о состоянии канала (ИСК), отражающей оценки каналов для множества терминалов в коммуникационной системе, выбора набора из одного или более терминалов для передачи данных по прямой линии связи и назначения множества передающих антенн одному или более выбранным терминалам, процессор передаваемых данных, выполненный с возможностью приема и обработки данных для одного или более выбранных терминалов, основываясь на ИСК для получения множества потоков данных, и множество модуляторов, выполненных с возможностью обработки этого множества потоков данных для получения модулированных сигналов, подходящих для передачи через множество передающих антенн; один или более терминалов, причем каждый терминал содержит множество приемных антенн, причем каждая приемная антенна выполнена с возможностью приема множества модулированных сигналов, передаваемых базовой станцией, множество входных устройств, причем каждое входное устройство выполнено с возможностью обработки сигнала от ассоциированной приемной антенны для получения соответствующего принятого сигнала, процессор приема, выполненный с возможностью обработки множества принятых сигналов от множества входных устройств для получения одного или более потоков декодированных данных и для последующего получения ИСК для множества модулированных сигналов, и процессор передаваемых данных, выполненный с возможностью обработки ИСК для передачи обратно к базовой станции.

32. Базовая станция в коммуникационной системе с множественными входами и множественными выходами (MIMO), содержащая процессор передаваемых данных, выполненный с возможностью приема и обработки данных для получения множества потоков данных для передачи одному или более терминалам, запланированным для передачи данных, причем данные обрабатываются, основываясь на информации о состоянии канала (ИСК), указывающей оценки канала для одного или более запланированных терминалов; множество модуляторов, выполненных с возможностью обработки множества потоков данных для получения множества модулированных сигналов; множество передающих антенн, выполненных с возможностью приема и передачи множества модулированных сигналов одному или более терминалам, запланированным для передачи; планировщик, выполненный с возможностью приема ИСК для множества терминалов в коммуникационной системе, выбора набора из одного или более терминалов для передачи данных, и назначения множества передающих антенн одному или более выбранных терминалов.

33. Базовая станция по п.32, в которой поток данных для каждой передающей антенны обрабатывается, основываясь на схеме кодирования и модуляции, выбранной для передающей антенны, исходя из ИСК, ассоциированной с данной передающей антенной.

34. Базовая станция по п.32, дополнительно содержащая множество демодуляторов, выполненных с возможностью обработки множества сигналов, принимаемых через множество передающих антенн для получения множества принятых сигналов, и процессор принятых данных, выполненный с возможностью дополнительной обработки множества принятых сигналов для получения ИСК для множества терминалов в коммуникационной системе.

35. Терминал в коммуникационной системе с множественными входами и множественными выходами (MIMO), содержащий множество приемных антенн, причем каждая приемная антенна выполнена с возможностью приема множества модулированных сигналов, передаваемых базовой станцией; множество входных устройств, причем каждое входное устройство выполнено с возможностью обработки сигнала от ассоциированной приемной антенны для получения соответствующего принятого сигнала; процессор приема, выполненный с возможностью обработки множества принятых сигналов от множества входных устройств для получения одного или более потоков декодированных данных и для дальнейшего получения информации о состоянии канала (ИСК) для каждого потока декодированных данных; процессор передаваемых данных, выполненный с возможностью обработки ИСК для передачи обратно к базовой станции, в котором терминал является одним из одного или более терминалов, содержащихся в наборе, запланированных для приема данных, передаваемых от базовой станции в конкретном временном интервале, и в котором набор из одного или более терминалов, запланированных для приема передаваемых данных, выбирается из одного или более наборов терминалов, основываясь на эффективности, оцененной для каждого набора.

36. Терминал по п.35, в котором терминал запланирован для приема данных передачи от одной или более передающих антенн базовой станции, назначенной терминалу.

37. Устройство планирования передачи данных множеству терминалов в беспроводной коммуникационной системе, содержащее средство для формирования одного или более наборов терминалов для возможной передачи данных, причем каждый набор включает в себя комбинацию из одного или более терминалов и соответствует гипотезе, предназначенной для оценки; средство для назначения множества передающих антенн одному или более терминалам в каждом наборе; средство для оценки эффективности каждой гипотезы, частично основываясь на назначении антенн для данной гипотезы; средство для выбора одной из одной или более оцененных гипотез, основываясь на эффективности; средство для планирования передачи данных одному или более терминалам в выбранной гипотезе.

38. Устройство по п.37, дополнительно содержащее средство для формирования множества подгипотез для каждой гипотезы, причем каждая подгипотеза соответствует конкретному назначению передающих антенн одному или более терминалам в гипотезе, при этом выполняется оценка эффективности каждой подгипотезы и выбор одной из оцененных подгипотез, основываясь на эффективности.

39. Устройство по п.37, в котором средство для назначения включает в себя средство для идентификации пары передающая антенна и терминал с наилучшей эффективностью среди всех неназначенных передающих антенн; средство для назначения передающей антенны из этой пары терминалу из этой пары; средство для удаления назначенной передающей антенны и терминала из рассмотрения.

40. Устройство по п.37, в котором каждая гипотеза оценивается, в частности, основываясь на информации о состоянии канала (ИСК) для каждого терминала в гипотезе, причем ИСК отражает характеристики канала между передающими антеннами и терминалом.

41. Устройство по п.40, в котором ИСК для каждого терминала содержит оценки отношения сигнал/шум-плюс-помеха (SNR), основываясь на сигналах, переданных через передающие антенны.

42. Устройство по п.40, дополнительно содержащее средство для определения схемы кодирования и модуляции для каждой передающей антенны, основываясь на ИСК, ассоциированной с передающей антенной.

43. Устройство по п.42, в котором средство оценки включает в себя средство для вычисления метрики эффективности для каждой гипотезы.

44. Устройство по п.43, в котором метрика эффективности представляет собой функцию пропускной способности, достижимой каждым терминалом в гипотезе.

45. Устройство по п.37, дополнительно содержащее средство для присвоения приоритетов терминалам, подлежащим рассмотрению для планирования.

46. Устройство по п.45, в котором в каждом наборе множество передающих антенн назначается одному или более терминалам, исходя из приоритетов терминалов в наборе.

47. Устройство по п.45, дополнительно содержащее средство для поддержания одной или более метрик для каждого терминала, подлежащего рассмотрению для планирования, при этом приоритет каждого терминала определяется, в частности, основываясь на одной или более метриках, поддерживаемых для терминала.

48. Устройство планирования передачи данных множеству терминалов в беспроводной коммуникационной системе, содержащее средство для формирования одного или более наборов терминалов для возможной передачи данных, причем каждый набор включает в себя уникальную комбинацию из одного или более терминалов и соответствует гипотезе, подлежащей оценке; средство для формирования одной или более подгипотез для каждой гипотезы, причем каждая подгипотеза соответствует конкретным назначениям множества передающих антенн одному или более терминалам в гипотезе; средство для оценки эффективности каждой подгипотезы; средство для выборки одной из множества оцененных подгипотез, основываясь на их эффективности, средство для планирования передачи данных одному или более терминалам в выбранной подгипотезе, средство для передачи данных каждому запланированному для передачи терминалу в выбранной подгипотезе через одну или более передающих антенн, назначенных терминалу.

49. Устройство по п.48, в котором средство для оценки включает в себя средство для определения пропускной способности для одного или более терминалов в подгипотезе, исходя из конкретных назначений антенн, при этом выбирается подгипотеза с наивысшей пропускной способностью.

Images