RU2351071C2 - Channel evaluation and spatial processing for tdd mimo systems - Google Patents
Channel evaluation and spatial processing for tdd mimo systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2351071C2 RU2351071C2 RU2005115857/09A RU2005115857A RU2351071C2 RU 2351071 C2 RU2351071 C2 RU 2351071C2 RU 2005115857/09 A RU2005115857/09 A RU 2005115857/09A RU 2005115857 A RU2005115857 A RU 2005115857A RU 2351071 C2 RU2351071 C2 RU 2351071C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- communication line
- transmission
- spatial processing
- mimo
- pilot
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radio Transmission System (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Данное изобретение, в целом, имеет отношение к передаче данных, и более конкретно, к методам выполнения оценки канала и пространственной обработки в системах дуплексной связи с временным разделением (TDD) со множеством входов и множеством выходов (MIMO).This invention, in General, relates to data transmission, and more specifically, to methods for performing channel estimation and spatial processing in time division duplex (TDD) systems with multiple inputs and multiple outputs (MIMO).
Уровень техникиState of the art
MIMO система использует множество (N T ) антенн передачи, и множество (N R) антенн приема для передачи данных. MIMO канал, сформированный посредством передающих N T и приемных N R антенн, может быть разложен в независимые каналы N S с . Каждый из независимых каналов N S также называется пространственным подканалом или собственной модой MIMO канала и соответствует размерности. MIMO система может обеспечить улучшенные характеристики (например, увеличенную пропускную способность) если используются дополнительные размерности, созданные множеством передающих и приемных антенн.A MIMO system uses multiple (N T ) transmit antennas, and multiple (N R ) receive antennas for data transmission. A MIMO channel formed by transmitting N T and receiving N R antennas can be decomposed into independent channels N S with . Each of the independent channels N S is also called a spatial subchannel or its own MIMO channel mode and corresponds to a dimension. A MIMO system can provide improved performance (for example, increased throughput) if additional dimensions created by multiple transmit and receive antennas are used.
Чтобы передать данные на одной или нескольких N S собственных модах канала MIMO, необходимо выполнить пространственную обработку в приемнике и обычно также в передатчике. Потоки данных, переданные от N Т передающих антенн, скрещиваются друг с другом в приемных антеннах. Пространственная обработка пытается разделить потоки данных в приемнике так, чтобы они могли быть возвращены по отдельности.In order to transmit data on one or several N S eigenmodes of the MIMO channel, it is necessary to perform spatial processing at the receiver and usually also at the transmitter. Data streams transmitted from N T transmit antennas are crossed with each other at receive antennas. Spatial processing attempts to separate data streams at the receiver so that they can be returned individually.
Чтобы выполнить пространственную обработку требуется точная оценка ответа канала между передатчиком и приемником. Для TDD системы нисходящая линия связи (т.е. прямая линия связи) и восходящая линия связи (т.е. обратная линия связи) между точкой доступа и терминалом пользователя разделяют ту же самую частотную полосу. В этом случае, ответы канала нисходящей линии связи и канала восходящей линии связи могут быть приняты так, чтобы быть взаимными друг с другом, после того, как калибровка была выполнена (как описано ниже) для составления различий в цепях приема и передачи в точке доступа и терминале пользователя. Таким образом, если H представляет матрицу ответа канала от антенной решетки А к антенной решетке B, то взаимный канал подразумевает, что связь от антенной решетки В к антенной решетке А предоставляется посредством , где обозначает перемещение М .To perform spatial processing, an accurate estimate of the channel response between the transmitter and receiver is required. For a TDD system, a downlink (i.e., a forward link) and an uplink (i.e., a reverse link) share the same frequency band between an access point and a user terminal. In this case, the responses of the downlink channel and the uplink channel can be adopted so as to be reciprocal with each other after the calibration has been performed (as described below) to make up the differences in the transmit and receive chains at the access point and user terminal. Thus, if H represents a channel response matrix from the antenna array A to the antenna array B, then the reciprocal channel implies that communication from the antenna array B to the antenna array A is provided by where denotes the movement of M.
Оценка канала и пространственная обработка для MIMO системы обычно потребляют большую часть ресурсов системы. Поэтому существует потребность в области техники для методов, чтобы эффективно выполнить оценку канала и пространственную обработку в TDD MIMO системе.Channel estimation and spatial processing for a MIMO system typically consumes most of the system resources. Therefore, there is a need in the art for techniques to efficiently perform channel estimation and spatial processing in a TDD MIMO system.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Методы, предусмотренные здесь, служат для выполнения оценки канала и пространственной обработки эффективным способом в TDD MIMO системе. Для TDD MIMO системы взаимные характеристики канала могут быть использованы для того, чтобы упростить оценку канала и пространственную обработку и в передатчике и в приемнике. Первоначально точка доступа и терминал пользователя в системе могут выполнить калибровку для того, чтобы определить различия в ответах их цепей приема и передачи, и получить поправочные коэффициенты, используемые для учета различий. Калибровка может быть выполнена для гарантии того, что "калиброванный" канал, с примененными поправочными коэффициентами, является взаимным. Таким образом, более точная оценка второй линии связи может быть получена на основании оценки, полученной для первой линии связи.The methods provided herein are used to perform channel estimation and spatial processing in an efficient manner in a TDD MIMO system. For a TDD MIMO system, channel mutual characteristics can be used to simplify channel estimation and spatial processing at both the transmitter and receiver. Initially, the access point and user terminal in the system can perform a calibration in order to determine the differences in the responses of their transmit and receive chains and obtain correction factors used to account for the differences. Calibration can be performed to ensure that the “calibrated” channel, with correction factors applied, is reciprocal. Thus, a more accurate estimate of the second communication line can be obtained based on the estimate obtained for the first communication line.
В течение обычной работы, пилот-сигнал (контрольный сигнал) MIMO, передается (например, точкой доступа) на первой линии связи (т.е. нисходящей линии связи), и используется для того, чтобы получить оценку ответа канала для первой линии связи. Оценка ответа канала затем может быть разложена (например, терминалом пользователя, используя сингулярную декомпозицию) для того, чтобы получить диагональную матрицу сингулярных значений и первую унитарную матрицу, содержащую и левые собственные векторы первой линии связи, и правые собственные векторы второй линии связи (например, восходящей линии связи). Первая унитарная матрица может быть использована таким образом, чтобы выполнить пространственную обработку для передачи данных, принятой на первой линии связи так же, как для передачи данных, которая была послана на второй линии связи.During normal operation, a MIMO pilot (pilot) is transmitted (for example, by an access point) on the first communication line (i.e., downlink), and is used to obtain a channel response estimate for the first communication line. The channel response estimate can then be decomposed (for example, by a user terminal using a singular decomposition) in order to obtain a diagonal matrix of singular values and a first unitary matrix containing both left eigenvectors of the first communication line and right eigenvectors of the second communication line (for example, uplink). The first unitary matrix can be used in such a way as to perform spatial processing for transmitting data received on the first communication line as well as for transmitting data that was sent on the second communication line.
Регулируемый опорный сигнал (регулируемая ссылка) может быть передан на второй линии связи с использованием собственных векторов в первой унитарной матрице. Регулируемый опорный сигнал (или регулируемый пилот-сигнал) представляет собой пилот-сигнал, переданный на определенных собственных модах, с использованием собственных векторов, используемых для передачи данных. Этот регулируемый опорный сигнал затем может быть обработан (например, точкой доступа) для того, чтобы получить диагональную матрицу и вторую унитарную матрицу, содержащую и левые собственные векторы второй линии связи, и правые собственные векторы первой линии связи. Вторая унитарная матрица может быть использована таким образом, чтобы выполнить пространственную обработку для передачи данных, принятой на второй линии связи так же, как для передачи данных, которая была послана на первой линии связи.An adjustable reference signal (adjustable reference) can be transmitted on the second communication line using eigenvectors in the first unitary matrix. An adjustable reference signal (or an adjustable pilot signal) is a pilot signal transmitted on certain eigenmodes using eigenvectors used to transmit data. This adjustable reference signal can then be processed (for example, by an access point) in order to obtain a diagonal matrix and a second unitary matrix containing both left eigenvectors of the second communication line and right eigenvectors of the first communication line. The second unitary matrix can be used in such a way as to perform spatial processing for transmitting data received on the second communication line as well as for transmitting data that was sent on the first communication line.
Различные аспекты и варианты осуществления изобретения подробно описаны ниже.Various aspects and embodiments of the invention are described in detail below.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Различные аспекты и особенности данного изобретения описаны ниже в связи со следующими чертежами, в которых:Various aspects and features of the present invention are described below in connection with the following drawings, in which:
Фиг.1 представляет собой блок-схему точки доступа и терминала пользователя в TDD MIMO системе, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;Figure 1 is a block diagram of an access point and a user terminal in a TDD MIMO system, in accordance with one embodiment of the invention;
Фиг.2A изображает блок-схему цепей приема и передачи в точке доступа и терминале пользователя, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;2A depicts a block diagram of a transmit and receive circuit at an access point and a user terminal, in accordance with one embodiment of the invention;
Фиг.2B изображает использование матриц коррекции для составления различий в цепях приема/передачи в точке доступа и терминале пользователя, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;FIG. 2B depicts the use of correction matrices to compose differences in transmit / receive circuits at an access point and a user terminal, in accordance with one embodiment of the invention;
Фиг.3 изображает пространственную обработку для нисходящей линии связи и восходящей линии связи для способа пространственного мультиплексирования, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;3 depicts spatial processing for a downlink and an uplink for a spatial multiplexing method, in accordance with one embodiment of the invention;
Фиг.4 изображает пространственную обработку для нисходящей линии связи и восходящей линии связи для способа регулирования луча, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения; и4 depicts spatial processing for a downlink and an uplink for a beam control method, in accordance with one embodiment of the invention; and
Фиг.5 изображает процесс для выполнения оценки канала и пространственной обработки в точке доступа и терминале пользователя, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.5 depicts a process for performing channel estimation and spatial processing at an access point and user terminal, in accordance with one embodiment of the invention.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Фиг.1 представляет собой блок-схему варианта осуществления точки доступа 110 и терминала пользователя 150 в TDD MIMO системе 100. Точка доступа 110 оснащена антеннами приема/передачи N ap для приема/передачи данных, и терминал пользователя 150 оснащен антеннами приема/передачи N ut.FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an
На нисходящей линии связи, в точке доступа 110, процессор передачи (TX) данных 114 принимает поток данных (т.е. информационные биты) от источника данных 112 и передачи сигналов и других данных от контроллера 130. ТХ процессор данных 114 форматирует, кодирует, чередует и модулирует (т.е. карты символа) данные для того, чтобы обеспечить символы модуляции. Пространственный ТХ процессор 120 принимает символы модуляции от ТХ процессора данных 114 и выполняет пространственную обработку для того, чтобы обеспечить потоки символов передачи N ap, по одному потоку для каждой антенны. Пространственный ТХ процессор 120 также мультиплексирует в символы контрольного сигнала как соответствующие (например, для калибровки и нормальной операции).On the downlink, at
Каждый модулятор (MOD) 122 (который включает в себя цепь передачи) принимает и обрабатывает соответствующий поток передачи символа для того, чтобы обеспечить соответствующий модулированный сигнал нисходящей линии связи. Модулированные сигналы нисходящей линии связи N ap от модуляторов 122a через 122ap затем передаются от антенн N ap 124a-124ap, соответственно.Each modulator (MOD) 122 (which includes a transmission chain) receives and processes a respective symbol transmission stream in order to provide a corresponding modulated downlink signal. The modulated downlink signals N ap from
В терминале пользователя 150 антенны N ut 152a-152ut принимают переданные модулированные сигналы нисходящей линии связи, и каждая антенна обеспечивает принятый сигнал к соответствующему демодулятору (DEMOD) 154. Каждый демодулятор 154 (который включает в себя цепь приема) выполняет обработку, в дополнение к выполненной в модуляторе 122, и обеспечивает принятые символы. Пространственный процессор приема (RX) 160 затем выполняет пространственную обработку принятых символов от всех демодуляторов 154a-154ut для того, чтобы обеспечить возвращенные символы, которые являются оценками символов модуляции, посланных точкой доступа. RX процессор данных 170 дополнительно обрабатывает (например, символ demaps, deinterleaves, и расшифровки) возвращенные символы для того, чтобы обеспечить декодированные данные. Декодированные данные могут включать в себя возвращенный поток данных, передачу сигналов, и так далее, которые могут быть предоставлены приемнику данных 172 для хранения и/или контроллеру 180 для дополнительной обработки.At
Обработка для восходящей линии связи может быть той же самой или отличной от обработки для нисходящей линии связи. Данные и передача сигналов обрабатываются (например, кодируются, чередуются, и модулируются) ТХ процессором данных 188 и дополнительно пространственно обрабатываются ТХ пространственным процессором 190, который также мультиплексирует в символы контрольного сигнала как соответствующие (например, для калибровки и нормальной работы). Контрольный сигнал и передача символов от ТХ пространственного процессора 190, дополнительно обрабатываются модуляторами 154a-154ut для того, чтобы сгенерировать модулированные сигналы N ut восходящей линии связи, которые затем передаются через антенны 152a-152ut к точке доступа.The processing for the uplink may be the same or different from the processing for the downlink. Data and signal transmission are processed (e.g., encoded, interleaved, and modulated) by TX
В точке доступа 110 модулированные сигналы восходящей линии связи принимаются антеннами 124a-124ap, демодулируются демодуляторами 122a-122ap, и обрабатываются пространственным RX процессором 140 и RX процессором данных 142 в дополнительном способе к выполненному в терминале пользователя. Декодированные данные для восходящей линии связи могут быть обеспечены приемнику данных 144 для хранения и/или контроллеру 130 для дополнительной обработки.At
Контроллеры 130 и 180 управляют работой различных блоков обработки данных в точке доступа и терминале пользователя соответственно. Блоки памяти 132 и 182 хранят данные и программные коды, используемые контроллерами 130 и 180 соответственно.
1. Калибровка 1. Calibration
Для TDD системы, поскольку нисходящая линия связи и восходящая линия связи совместно используют ту же самую частотную полосу, обычно возникает высокая степень корреляции между ответами канала нисходящей линии связи и канала восходящей линии связи. Таким образом, матрицы ответа канала нисходящей линии связи и канала восходящей линии связи предположительно могут быть взаимными (т.е. транспонироваться) друг из друга. Однако ответы цепей приема/передачи в точке доступа типично не равны ответам цепей приема/передачи в терминале пользователя. Для улучшенной характеристики, различия могут быть определены и учтены посредством калибровки.For a TDD system, since the downlink and the uplink share the same frequency band, there is usually a high degree of correlation between the responses of the downlink channel and the uplink channel. Thus, the response matrices of the downlink channel and the uplink channel can presumably be mutually (i.e. transposed) from each other. However, the responses of the transmit / receive chains at the access point are typically not equal to the responses of the transmit / receive chains at the user terminal. For improved performance, differences can be determined and accounted for through calibration.
Фиг.2A изображает блок-схему цепей приема и передачи в точке доступа 110 и терминале пользователя 150, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Для нисходящей линии связи в точке доступа 110 символы (обозначенные вектором “передача” ) обрабатываются цепью передачи 214 и передаются от антенн N ap 124 по каналу MIMO. В терминале пользователя 150 сигналы нисходящей линии связи принимаются антеннами N ul 152 и обрабатываются цепью приема 254 для того, чтобы обеспечить принятые символы (обозначенные вектором "прием" ). Для восходящей линии связи в терминале пользователя 150 символы (обозначенные вектором передачи ) обрабатываются цепью передачи 264 и передаются от антенн N ut 152 по каналу MIMO. В точке доступа 110, сигналы восходящей линии связи принимаются антеннами N ap 124 и обрабатываются цепью приема 224 для того, чтобы обеспечить принятые символы (обозначенные вектором приема ).FIG. 2A depicts a block diagram of a transmit and receive circuit at an
Для нисходящей линии связи вектор приема в терминале пользователя (в отсутствии помех) может быть выражен как:For the downlink, the receive vector in the user terminal (in the absence of interference) can be expressed as:
, Уравнение 1, , Equation 1,
где представляет собой вектор передачи с N ар элементами для нисходящей линии связи;Where represents a transmission vector with N ar elements for the downlink;
представляет собой вектор приема с N ut элементами; represents a receive vector with N ut elements;
представляет собой диагональную матрицу N ар × N ар с элементами для комплексных коэффициентов передачи, связанных с цепью передачи для антенн N ap в точке доступа; represents a diagonal matrix N ar × N ar with elements for complex transmission coefficients associated with the transmission chain for antennas N ap at the access point;
представляет собой диагональную матрицу N ut × N ut с элементами для комплексных коэффициентов передачи, связанных с цепью приема для антенн N ut в терминале пользователя; и represents a diagonal matrix N ut × N ut with elements for complex transmission coefficients associated with a receive circuit for antennas N ut in a user terminal; and
H представляет собой матрицу ответа канала N ut × N ap для нисходящей линии связи. H is a downlink channel response matrix N ut × N ap .
Ответы цепей приема/передачи и канала MIMO обычно представляют собой функцию частоты. Для простоты, канал амплитудного замирания (т.е. с плоской частотной характеристикой) допускается для последующего дифференцирования.The responses of the transmit / receive circuits and the MIMO channel are usually a function of frequency. For simplicity, an amplitude fading channel (i.e., with a flat frequency response) is allowed for subsequent differentiation.
Для восходящей линии связи вектор приема в точке доступа (в отсутствии помех) может быть выражен как:For the uplink, the receive vector at the access point (in the absence of interference) can be expressed as:
, Уравнение 2, , Equation 2,
где представляет собой вектор передачи с N ut элементами для восходящей линии связи;Where represents a transmission vector with N ut elements for the uplink;
представляет собой вектор приема с N ар элементами; is a receive vector with N ar elements;
представляет собой диагональную матрицу N ut × N ut с элементами для комплексных коэффициентов передачи, связанных с цепью передачи для антенн N ut в терминале пользователя; represents a diagonal matrix N ut × N ut with elements for complex transmission coefficients associated with the transmission chain for the antennas N ut in the user terminal;
представляет собой диагональную матрицу N ар × N ар с элементами для комплексных коэффициентов передачи, связанных с цепью приема для N ар антенн в точке доступа; и represents a diagonal matrix of N ar × N ar with elements for complex transmission coefficients associated with the receive circuit for N ar antennas at the access point; and
представляет собой матрицу ответа канала N ар × N ut для восходящей линии связи. represents the channel response matrix N ar × N ut for the uplink.
Из уравнений (1) и (2), "эффективные" ответы канала нисходящей линии связи и канала восходящей линии связи и , которые включают в себя ответы применяемых цепей приема и передачи, могут быть выражены как:From equations (1) and (2), the “effective” responses of the downlink channel and the uplink channel and , which include the responses of the applicable transmit and receive chains, can be expressed as:
и Уравнение 3 and Equation 3
Как показано в уравнении (3), если ответы цепей приема/передачи в точке доступа не равны ответам цепей приема/передачи в терминале пользователя, то эффективные ответы канала нисходящей линии связи и канала восходящей линии связи не взаимны друг другу, т.е. As shown in equation (3), if the responses of the transmit / receive chains at the access point are not equal to the responses of the transmit / receive chains at the user terminal, then the effective responses of the downlink channel and the uplink channel are not mutually related, i.e.
Объединяя эти два уравнения в наборе уравнения (3), могут быть получены следующие отношения:Combining these two equations in the set of equation (3), the following relationships can be obtained:
Уравнение 4 Equation 4
Перестраивая уравнение (4) получено следующее:By rearranging equation (4), the following is obtained:
илиor
Уравнение 5 Equation 5
где и . Так как , , , и являются диагональными матрицами, и также являются диагональными матрицами. Также уравнение (5) может быть выражено как:Where and . As , , , and are diagonal matrices, and are also diagonal matrices. Equation (5) can also be expressed as:
Уравнение 6 Equation 6
Матрицы и могут быть рассмотрены как, включающие в себя "поправочные коэффициенты", которые могут составлять различия в цепях приема/передачи в точке доступа и терминале пользователя. Тогда это позволило бы ответу канала для одной линии связи быть выраженным ответом канала для другой линии связи, как показано в уравнении (5).Matrices and may be considered as including “correction factors”, which may constitute differences in the transmit / receive chains at the access point and user terminal. Then this would allow the channel response for one communication line to be the expressed channel response for another communication line, as shown in equation (5).
Калибровка может быть выполнена для того, чтобы определить матрицы и . Как правило, истинный ответ канала H и ответы цепи приема/передачи не известны, и не могут быть точно или легко установлены. Вместо этого эффективные ответы канала нисходящей линии связи и канала восходящей линии связи и могут быть оценены основываясь на контрольных сигналах MIMO, посланных по нисходящей линии связи и на восходящей линии связи соответственно. Генерация и использование контрольного сигнала MIMO подробно описаны вышеупомянутой США заявке на патент № 60/421,309.Calibration can be performed to determine matrices and . Typically, the true response of channel H and the responses of the transmit / receive chain are not known, and cannot be accurately or easily established. Instead, the effective responses of the downlink channel and the uplink channel and can be estimated based on the MIMO pilots sent on the downlink and on the uplink, respectively. The generation and use of the MIMO pilot signal is described in detail in the aforementioned US patent application No. 60 / 421,309.
Оценки матриц и , которые упоминаются как матрицы коррекции и , могут быть получены на основании оценок ответа канала нисходящей линии связи и канала восходящей линии связи и в различных способах, включая вычисление матричного отношения и минимальной среднеквадратической ошибки (MMSE). Для вычисления матричного отношения, матрица С сначала вычисляется как отношение оценок ответов канала нисходящей линии связи и канала восходящей линии связи следующим образом:Matrix Estimates and referred to as correction matrices and can be obtained based on the response estimates of the downlink channel and the uplink channel and in various ways, including calculating the matrix ratio and the minimum mean square error (MMSE). To calculate the matrix ratio, the matrix C is first calculated as the ratio of the estimates of the responses of the downlink channel and the uplink channel as follows:
Уравнение 7, Equation 7
где отношение взято поэлементно. Таким образом, каждый элемент из С может быть вычислен как:where the relation is taken element-wise. Thus, each element of C can be calculated as:
, для и , for and ,
где и является (i,j)-м (ряд, колонка) элементом из и соответственно, и представляет собой (i,j)-й элемент из С .Where and is the ( i, j ) -th (row, column) element of and respectively, and represents the ( i, j ) th element of C.
Вектор коррекции для точки доступа, который включает в себя только диагональные элементы из , может быть определен так, чтобы быть равным значению нормализованных рядов С . Каждый ряд С , , сначала нормализован посредством разделения каждого элемента ряда с первым элементом ряда для того, чтобы получить соответствующий нормализованный ряд . Таким образом, если представляет собой i-й ряд из C , то нормализованный ряд , может быть выражен как:Correction Vector for an access point that includes only diagonal elements of It may be defined to be equal to the value of the normalized rows of C. Each row C , is first normalized by dividing each element of the row with the first element of the row in order to obtain the corresponding normalized row . So if represents the i-th row of C, then the normalized row may be expressed as:
. .
Вектор коррекции затем приравнивается к средним из нормализованных рядов С и может быть выражен как:Correction Vector then equated to the average of normalized series C and can be expressed as:
Уравнение 8 Equation 8
Вследствие нормализации, первый элемент из является единством.Due to normalization, the first element of is a unity.
Вектор коррекции для терминала пользователя, , который включает в себя только диагональные элементы из , может быть определен так, чтобы быть равным средней из инверсий нормализованных колонок С . Каждая колонка из С , , сначала нормализована посредством измерения каждого элемента в колонке с j-м элементом вектора , который обозначен как для того, чтобы получить соответствующую нормализованную колонку . Таким образом, если является j-й колонкой из C , тогда нормализованная колонка может быть выражена как:Correction Vector for user terminal,which includes only diagonal elements ofcan be defined to be equal to the average of the inversions of the normalized columns FROM . Each column of FROM ,is first normalized by measuring each element in column cj-m element of vectorwhich is designated as in order to get the corresponding normalized column. So ifis anjcolumn of C then normalized column may be expressed as:
Вектор коррекции затем устанавливается равным средней из инверсий из нормализованных колонок из С и может быть выражен как:Correction Vector then set equal to the average of the inversions of normalized columns from C and can be expressed as:
Уравнение 9 Equation 9
где инверсия нормализованных колонок выполнена поэлементно.where the inverse of normalized columns executed element by element.
Калибровка обеспечивает векторы коррекции и или соответствующие матрицы коррекции и для точки доступа и терминала пользователя соответственно.Calibration provides correction vectors and or corresponding correction matrices and for the access point and user terminal, respectively.
Вычисление MMSE для матриц коррекции и подробно описано в вышеупомянутой США заявке на патент № 60/421,462.MMSE calculation for correction matrices and described in detail in the aforementioned US patent application No. 60 / 421,462.
Фиг.2B иллюстрирует применение матриц коррекции для подсчета различий в цепях приема/передачи в точке доступа и терминале пользователя, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. На нисходящей линии связи вектор передачи сначала умножается с матрицей посредством блока 212. Последующая обработка цепью передачи 214 и цепью приема 254 для нисходящей линии связи является аналогичной показанной на Фиг.2А. Точно так же на восходящей линии связи вектор передачи сначала умножается с матрицей посредством блока 262. К тому же последующая обработка цепью передачи 264 и цепью приема 224 для восходящей линии связи является аналогичной показанной на Фиг.2А.FIG. 2B illustrates the use of correction matrices for counting differences in transmit / receive circuits at an access point and user terminal, in accordance with one embodiment of the invention. Downlink transmission vector first multiplied with matrix by
"Калиброванные" ответы канала нисходящей линии связи и канала восходящей линии связи, наблюдаемые терминалом пользователя и точкой доступа соответственно, могут быть выражены как:The “calibrated” responses of the downlink channel and the uplink channel observed by the user terminal and access point, respectively, can be expressed as:
и , Уравнение 10 and , Equation 10
где и представляют собой оценки "истинных" выражений ответа калиброванного канала в уравнении (6). Из уравнений (6) и (10) может быть выявлено, что . Точность отношений зависит от точности оценок и , которые в свою очередь зависят от качества оценок ответа канала нисходящей линии связи и канала восходящей линии связи и . Как показано выше, как только цепи приема/передачи были калиброваны, оценка ответа калиброванного канала полученная для одной линии связи (например, ), может быть использована как оценка ответа калиброванного канала для другой линии связи (например, ).Where and are estimates of the "true" expressions of the response of the calibrated channel in equation (6). From equations (6) and (10) it can be revealed that . Relationship accuracy depends on the accuracy of the estimates and , which in turn depend on the quality of the response estimates of the downlink channel and the uplink channel and . As shown above, as soon as the transmit / receive circuits were calibrated, a response estimate of the calibrated channel obtained for one communication line (for example, ) , can be used as an estimate of the response of a calibrated channel for another communication line (for example, )
Калибровка для TDD MIMO системы подробно описана в вышеупомянутой США заявке на патент № 60/421,309, и США заявке на патент № 60/421,462.Calibration for the TDD MIMO system is described in detail in the aforementioned US patent application No. 60 / 421,309, and US patent application No. 60 / 421,462.
2. Пространственная Обработка 2. Spatial Processing
Для MIMO системы данные могут быть переданы на одной или нескольких собственных модах MIMO канала. Способ пространственного мультиплексирования может быть определен для того, чтобы покрыть передачу данных на многих собственных модах, и способ регулирования луча может быть определен для того, чтобы покрыть передачу данных на единственной собственной моде. Оба рабочих способа требуют пространственной обработки в передатчике и приемнике.For a MIMO system, data can be transmitted on one or more eigenmodes of the MIMO channel. The spatial multiplexing method can be defined in order to cover data transmission on many eigenmodes, and the beam control method can be determined in order to cover data transmission on a single eigenmode. Both working methods require spatial processing at the transmitter and receiver.
Оценка канала и методы пространственной обработки, описанные здесь, могут быть использованы для MIMO систем с или без OFDM. OFDM эффективно делит полную полосу пропускания системы на множество ортогональных подполос (поддиапазонов) ( ), которые также называются элементами разрешения по частоте или подканалами. С OFDM, каждая(ый) подполоса (поддиапазон) связана с соответствующей поднесущей, на которой могут быть модулированы данные. Для MIMO системы, использующей OFDM (т.е. MIMO-OFDM система), каждая собственная мода каждой подполосы может быть рассмотрена как независимый канал передачи. Для ясности, оценка канала и пространственные методы обработки описаны ниже для TDD MIMO-OFDM системы. Для этой системы, каждая подполоса беспроводного канала может быть предположена так, чтобы быть взаимной.Channel estimation and spatial processing techniques described herein can be used for MIMO systems with or without OFDM. OFDM effectively divides the overall system bandwidth into multiple orthogonal subbands (subbands) ( ) , which are also called frequency resolution elements or subchannels. With OFDM, each subband (subband) is associated with a corresponding subcarrier on which data can be modulated. For a MIMO system using OFDM (i.e., a MIMO-OFDM system), each eigenmode of each subband can be considered as an independent transmission channel. For clarity, channel estimation and spatial processing techniques are described below for a TDD MIMO-OFDM system. For this system, each subband of the wireless channel can be assumed to be mutual.
Корреляция между ответами канала нисходящей линии связи и канала восходящей линии связи может быть использована для того, чтобы упростить оценку канала и пространственную обработку в точке доступа и терминале пользователя для TDD системы. Это упрощение эффективно после того, как калибровка была выполнена, с целью составить различия в цепях приема/передачи. Ответы калиброванного канала могут быть выражены как функция частоты, следующим образом:The correlation between the responses of the downlink channel and the uplink channel can be used to simplify channel estimation and spatial processing at the access point and user terminal for the TDD system. This simplification is effective after the calibration has been performed in order to make up the differences in the transmit / receive circuits. The responses of a calibrated channel can be expressed as a function of frequency, as follows:
, для , for ,
и , для , Уравнение 11 and for , Equation 11
где К представляет ряд всех подполос, которые могут быть использованы для передачи данных (т.е. "подполосы данных"). Калибровка может быть выполнена так, чтобы матрицы и были получены для каждой из подполос данных. Альтернативно, калибровка может быть выполнена только для подмножества всех подполос данных, когда матрицы и для "некалиброванных" подполос могут быть получены, интерполируя матрицы для "калиброванных" подполос, как описано в вышеупомянутой США заявке на патент № 60/421,462.where K represents a series of all subbands that can be used to transmit data (ie, "data subbands"). Calibration can be performed so that the matrices and were obtained for each of the data subbands. Alternatively, calibration can only be performed for a subset of all data subbands when matrices and for "non-calibrated" subbands can be obtained by interpolating matrices for "calibrated" subbands, as described in the aforementioned US patent application No. 60 / 421,462.
Матрица ответа канала для каждой подполосы может быть "диагонализуемой " для того, чтобы получить N s собственных мод для той подполосы. Это может быть достигнуто либо посредством выполнения сингулярной декомпозиции на матрице ответа канала либо посредством разложения собственного значения на матрице корреляции из , являющейся . Для ясности, сингулярная декомпозиция используется для следующего описания.Channel Response Matrix for each subband can be "diagonalizable" in order to get N s eigenmodes for that subband. This can be achieved either by performing a singular decomposition on the channel response matrix either by expanding the eigenvalue on the correlation matrix from which is . For clarity, a singular decomposition is used for the following description.
Сингулярная декомпозиция матрицы калиброванного ответа канала восходящей линии связи может быть выражена как:Singular decomposition of a matrix of a calibrated response of the uplink channel may be expressed as:
, для Уравнение(12) for Equation (12)
где представляет собой унитарную матрицу (N ap × N ap) левых собственных векторов из ;Where is a unitary matrix ( N ap × N ap ) of left eigenvectors from ;
представляет собой диагональную матрицу (N ap × N ut) сингулярных значений из и; is a diagonal matrix ( N ap × N ut ) of singular values from and;
представляет собой унитарную матрицу (N ut × N ut) правых собственных векторов из . is a unitary matrix ( N ut × N ut ) of right eigenvectors from .
Унитарная матрица характеризована собственностью ,где представляет собой матрицу идентичности.The unitary matrix is characterized by property ,Where is an identity matrix.
Соответственно, сингулярная декомпозиция матрицы калиброванного ответа нисходящей линии связи может быть выражена как:Accordingly, a singular decomposition of a calibrated downlink response matrix may be expressed as:
, для , Уравнение (13) for , Equation (13)
где матрицы и являются унитарными матрицами левых и правых собственных векторов соответственно из . Как показано в уравнениях (12) и (13) и основано на вышеупомянутом описании, матрицы левых и правых собственных векторов для одной линии связи являются комплексом, сопряженным из матриц правых и левых собственных векторов, соответственно, для другой линии связи. Матрицы , , и являются различными формами матрицы , и матрицы , , и - также являются различными формами матрицы . Для простоты, ссылка на матрицы и в следующем описании может также может быть сделана к их различным другим формам. Матрицы и используются точкой доступа и терминалом пользователя соответственно, для пространственной обработки и обозначены также их подписями. Собственные векторы также часто называются "регулируемыми" векторами.where are the matrices and are unitary matrices of left and right eigenvectors respectively from . As shown in equations (12) and (13) and based on the above description, the matrix of left and right eigenvectors for one communication line are a complex conjugate of the matrices of right and left eigenvectors, respectively, for another communication line. Matrices , , and are different forms of matrix , and matrices , , and - are also different forms of matrix . For simplicity, a link to the matrix and the following description can also be made to their various other forms. Matrices and are used by the access point and user terminal, respectively, for spatial processing and are also indicated by their signatures. Eigenvectors are also often referred to as “regulated” vectors.
Сингулярная декомпозиция детально описана Гильбертом Странгом в книге, под названием «”Linear Algebra and Its Applications," Second Edition, Academic Press, 1980».A singular decomposition is described in detail by Hilbert Strang in a book entitled “Linear Algebra and Its Applications,” Second Edition, Academic Press, 1980.
Терминал пользователя может оценить калиброванный ответ канала нисходящей линии связи, основанный на контрольном сигнале MIMO, переданный точкой доступа. Тогда терминал пользователя может выполнить сингулярную декомпозицию для оценки калиброванного ответа канала нисходящей линии связи , для , для того, чтобы получить диагональную матрицу и матрицу левых собственных векторов из . Эта сингулярная декомпозиция может быть представлена как , где шапка над каждой матрицей указывает то, что это оценка фактической матрицы.The user terminal may evaluate a calibrated downlink channel response based on the MIMO pilot transmitted by the access point. Then, the user terminal may perform a singular decomposition to evaluate the calibrated response of the downlink channel for , in order to get the diagonal matrix and matrix left eigenvectors from . This singular decomposition can be represented as where is the hat above each matrix indicates that it is an estimate of the actual matrix.
Точно так же точка доступа может оценить калиброванный ответ канала восходящей линии связи, основанный на контрольном сигнале MIMO, переданный терминалом пользователя. Тогда точка доступа может выполнить сингулярную декомпозицию для оценки калиброванного ответа канала восходящей линии связи , для , для того, чтобы получить диагональную матрицу и матрицу левых собственных векторов из . Эта сингулярная декомпозиция может быть представлена как .Similarly, the access point can evaluate the calibrated uplink channel response based on the MIMO pilot transmitted by the user terminal. Then the access point can perform a singular decomposition to evaluate the calibrated response of the uplink channel for In order to obtain a diagonal matrix and matrix left eigenvectors from . This singular decomposition can be represented as .
Однако из-за взаимного канала и калибровки, сингулярная декомпозиция должна быть выполнена только терминалом пользователя или точкой доступа. Если выполнена терминалом пользователя, то матрица , для , используется для пространственной обработки в терминале пользователя, и матрица , для , может быть обеспечена в точке доступа в любой прямой форме (т.е. посылая элементы матриц ) или косвенной форме (например, через регулируемую ссылку, как описано ниже).However, due to the mutual channel and calibration, the singular decomposition should be performed only by the user terminal or access point. If executed by the user terminal, then the matrix for is used for spatial processing in the user terminal, and the matrix for , can be provided at the access point in any direct form (i.e., sending matrix elements ) or in indirect form (for example, through a regulated link, as described below).
Сингулярным значениям в каждой матрице , для , может быть задано такое, что первая колонка содержит наибольшее сингулярное значение, вторая колонка содержит следующее наибольшее сингулярное значение, и так далее (т.е. , где является собственным значением в i-й колонке после задания). Когда сингулярные значения для каждой матрицы заданы, собственные векторы (или колонки) связанных унитарных матриц и для той подполосы, также задаются соответственно. "Широкополосная" собственная мода может быть определена как набор того же самого порядка собственных мод всех подполос после упорядочения (т.е. m-я широкополосная собственная мода включает в себя m-е собственные моды всех подполос). Каждая широкополосная собственная мода связана с соответствующим набором собственных векторов для всех подполос. Основная широкополосная собственная мода представляет собой собственную моду, связанную с наибольшим сингулярным значением в каждой матрице после упорядочения.The singular values in each matrix for , can be set such that the first column contains the largest singular value, the second column contains the next largest singular value, and so on (i.e. where is an eigenvalue in the i- th column after the assignment). When the singular values for each matrix given eigenvectors (or columns) of connected unitary matrices and for that subband, are also set accordingly. A “wideband” eigenmode can be defined as a set of the same order of eigenmodes of all subbands after ordering (i.e., the mth wideband eigenmode includes the mth eigenmodes of all subbands). Each broadband eigenmode is associated with a corresponding set of eigenvectors for all subbands. The main broadband eigenmode is the eigenmode associated with the largest singular value in each matrix after streamlining.
A. Пространственная обработка восходящей линии связи A. Uplink Spatial Processing
Пространственная обработка терминалом пользователя для передачи восходящей линии связи может быть выражена как:Spatial processing by a user terminal for uplink transmission can be expressed as:
, для Уравнение 14 for Equation 14
где представляет собой вектор передачи для восходящей линии связи для k-й подполосы; иWhere represents an uplink transmission vector for the kth subband; and
представляет собой вектор "данных" с до N s элементами, отличными от нуля, для символов модуляции, которые будут переданы на N s собственных модах k-й подполосы. represents a vector of “data” with up to N s non-zero elements for modulation symbols that will be transmitted to N s eigenmodes of the kth subband.
Принятая передача восходящей линии связи в точке доступа может быть выражена как:The received uplink transmission at the access point may be expressed as:
, для Уравнение 15 for Equation 15
где представляет собой принятый вектор для восходящей линии связи для k-й подполосы; иWhere represents the received vector for the uplink for the k- th subband; and
представляет собой совокупные белые Гауссовы помехи (AWGN) для k-й подполосы. represents the aggregate white Gaussian interference (AWGN) for the kth subband.
Уравнение (15) использует следующие отношения: и .Equation (15) uses the following relationships: and .
Взвешенная матрица согласованного фильтра для передачи восходящей линии связи от терминала пользователя может быть выражена как:Matched Filter Matrix for uplink transmission from a user terminal may be expressed as:
, для Уравнение 16 for Equation 16
Пространственная обработка (или согласованная фильтрация) в точке доступа для принятой передачи восходящей линии связи может быть выражена как:The spatial processing (or matched filtering) at the access point for the received uplink transmission can be expressed as:
для Уравнение 17 for Equation 17
где представляет собой оценку вектора данных , переданную терминалом пользователя по восходящей линии связи, и представляет собой постобработанные помехи.Where is an estimate of the data vector transmitted by the user terminal on the uplink, and represents post-processed interference.
B. Пространственная обработка нисходящей линии связи B. Downlink Spatial Processing
Пространственная обработка точкой доступа для передачи нисходящей линии связи может быть выражена как:Spatial processing by an access point for downlink transmission can be expressed as:
, для , Уравнение 18 for , Equation 18
где представляет собой вектор передачи, и представляет собой вектор данных для нисходящей линии связи.Where represents the transfer vector, and is a data vector for the downlink.
Принятая передача нисходящей линии связи в терминале пользователя может быть выражена как:The received downlink transmission in the user terminal may be expressed as:
,для , Уравнение 19 for , Equation 19
Взвешенная матрица согласованного фильтра для передачи нисходящей линии связи от точки доступа может быть выражена как:Matched Filter Matrix for downlink transmission from an access point can be expressed as:
, для Уравнение 20 for Equation 20
Пространственная обработка (или согласованная фильтрация) в терминале пользователя для принятой передачи нисходящей линии связи может быть выражена как:Spatial processing (or matched filtering) in a user terminal for a received downlink transmission can be expressed as:
, для Уравнение 21 for Equation 21
Таблица суммирует пространственную обработку в точке доступа и терминале пользователя для приема и передачи данных.The table summarizes the spatial processing at the access point and user terminal for receiving and transmitting data.
В вышеупомянутом описании и как показано в таблице, матрицы коррекции и применены на стороне передачи в точке доступа и терминале пользователя соответственно. Матрицы коррекции и могут также быть объединены с другими диагональными матрицами (например, типа весовых матриц и используемых для достижения инверсии канала). Однако матрицы коррекции также могут быть применены на сторону приема, вместо стороны передачи, и это находится в рамках изобретения.In the above description and as shown in the table, correction matrices and applied on the transmission side at the access point and user terminal, respectively. Correction matrices and can also be combined with other diagonal matrices (e.g., type weight matrices and used to achieve channel inversion). However, correction matrices can also be applied to the receive side, instead of the transmit side, and this is within the scope of the invention.
Фиг.3 представляет собой блок-схему пространственной обработки для нисходящей линии связи и восходящей линии связи для способа пространственного мультиплексирования, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.FIG. 3 is a block diagram of a spatial processing for a downlink and an uplink for a spatial multiplexing method, in accordance with one embodiment of the invention.
Для нисходящей линии связи в пространственном ТХ процессоре 120x точки доступа 110х, вектор данных , для , сначала умножается с матрицей посредством блока 310 и затем дополнительно умножается с матрицей коррекции посредством блока 312 для того, чтобы получить вектор передачи . Вектор , для , затем обрабатывается цепью передачи 314 в модуляторе 122x и передается по каналу MIMO на терминал пользователя 150x. Блок 310 выполняет пространственную обработку для передачи данных нисходящей линии связи.For the downlink in the TX
В терминале пользователя 150x сигналы нисходящей линии связи обрабатываются цепью приема 354 в демодуляторе 154x для того, чтобы получить вектор приема , для . В пространственном RX процессоре 160x, вектор приема , для , сначала умножается с матрицей посредством блока 356 и дополнительно измеряется обратной диагональной матрицей посредством блока 358 для того, чтобы получить вектор , который является оценкой вектора данных . Блоки 356 и 358 выполняют пространственную обработку для подобранной фильтрации нисходящей линии связи.In the
Для восходящей линии связи в пространственном ТХ процессоре 190x терминала пользователя 150x, вектор данных , для , сначала умножается с матрицей посредством блока 360 и затем дополнительно умножается с матрицей коррекции посредством блока 362 для того, чтобы получить вектор передачи . Вектор , для , затем обрабатывается цепью передачи 364 в модуляторе 154x и передается по каналу MIMO в точку доступа 110x. Блок 360 выполняет пространственную обработку для передачи данных восходящей линии связи.For uplink in TX
В точке доступа 110 сигналы восходящей линии связи обрабатываются цепью приема 324 в демодуляторе 122x для того, чтобы получить вектор приема , для . В пространственном RX процессоре 140x вектор приема , для , сначала умножается с матрицей посредством блока 326 и дополнительно измеряется обратной диагональной матрицей посредством блока 328 для того, чтобы получить вектор , который является оценкой вектора данных . Блоки 326 и 328 выполняют пространственную обработку для согласованной фильтрации восходящей линии связи.At
3. Регулирование луча 3. Beam adjustment
Для определенных режимов канала лучше передать данные только на одной широкополосной собственной моде - обычно лучшей или основной широкополосной собственной моде. Это может иметь место, если принятые отношения сигнала к помехам (SNRs) для всех других широкополосных собственных мод достаточно плохи для того, чтобы улучшенные характеристики были достигнуты при использовании всей доступной энергии передачи на основной широкополосной собственной моде.For certain channel modes, it is better to transmit data only on one broadband eigenmode — usually the best or primary broadband eigenmode. This may be the case if the received signal-to-interference ratios (SNRs) for all other broadband eigenmodes are bad enough for improved performance to be achieved by using all available transmit energy on the main broadband eigenmode.
Передача данных на одной широкополосной собственной моде может быть достигнута, используя или формирование луча или регулирование луча. Для формирования луча символы модуляции пространственно обрабатываются с собственными векторами или , для , для основной широкополосной собственной моды (т.е. первая колонка или , после задания). Для регулирования луча символы модуляции пространственно обрабатываются с рядом "нормализованных" (или "насыщенных"), собственных векторов или , для , для основной широкополосной собственной моды. Для ясности, регулирование луча описано ниже для восходящей линии связи.Data transmission on one wideband eigenmode can be achieved using either beamforming or beam steering. To form a beam, the modulation symbols are spatially processed with eigenvectors or for , for the main broadband eigenmode (i.e., the first column or after the assignment). To control the beam, the modulation symbols are spatially processed with a number of “normalized” (or “saturated”) eigenvectors or for , for the main broadband native fashion. For clarity, beam control is described below for the uplink.
Для восходящей линии связи элементы каждого собственного вектора , для , для основной широкополосной собственной моды, могут иметь различные величины. Таким образом, предобусловленные символы для каждой подполосы, которые получены, посредством умножения символа модуляции для подполосы k с элементами собственного вектора для подполосы k, могут тогда иметь различные величины. Следовательно, per-антенна передает векторы, каждый из которых включает в себя предварительно кондиционированные символы для всех подполос данных к антенне передачи, могут иметь различные величины. Если переданная мощность для каждой антенны передачи ограничена (например, из-за ограничений усилителей мощности), то формирование луча, возможно, полностью не использует полную мощность, доступную для каждой антенны.For the uplink, elements of each eigenvector for , for the main broadband eigenmode, can have different values. Thus, the preconditioned symbols for each subband that are obtained by multiplying the modulation symbol for subband k with eigenvector elements for subband k, can then have different values. Therefore, the per-antenna transmits vectors, each of which includes pre-conditioned symbols for all data subbands to the transmission antenna, can have different values. If the transmitted power for each transmission antenna is limited (for example, due to the limitations of power amplifiers), then beamforming may not fully utilize the full power available for each antenna.
Регулирование луча использует только информацию фазы от собственных векторов , для , для основной широкополосной собственной моды и нормализует каждый собственный вектор так, что все элементы в собственном векторе имеют равные величины. Нормализованный собственный вектор для k-й подполосы может быть выражен как:Beam control uses only phase information from eigenvectors for , for the main broadband eigenmode and normalizes each eigenvector so that all elements in the eigenvector have equal values. Normalized Eigenvector for the k- th subband can be expressed as:
, Уравнение 22 , Equation 22
где A представляет собой константу (например, А=1); иwhere A is a constant (for example, A = 1); and
представляет собой фазу для k-й подполосы j-й антенны передачи, которая дается как: represents the phase for the kth subband of the jth transmission antenna, which is given as:
Уравнение 23 Equation 23
Как показано в уравнении (23), фаза каждого элемента в векторе получена от соответствующего элемента собственного вектора (т.е. получен от где As shown in equation (23), the phase of each element in the vector obtained from the corresponding element of the eigenvector (those. received from Where
A. Регулирование луча восходящей линии связи A. Uplink Beam Regulation
Пространственная обработка терминалом пользователя для регулирования луча на восходящей линии связи может быть выражена как:Spatial processing by a user terminal for uplink beam control can be expressed as:
, для Уравнение 24 for Equation 24
где представляет собой символ модуляции, который будет передан на k-й подполосе; и представляет собой вектор передачи для k-й подполосы для регулирования луча.Where represents the modulation symbol to be transmitted on the k-th subband; and represents the transmission vector for the kth subband for beam control.
Как показано в уравнении (22), элементы N ut нормализованного регулируемого вектора для каждой подполосы имеют равную величину, но возможно различные фазы. Регулирование луча таким образом генерирует каждый вектор передачи для каждой подполосы с элементами N ut из имеющий ту же самую величину, но возможно различные фазы.As shown in equation (22), the elements N ut of the normalized controlled vector for each subband, they are of equal magnitude, but different phases are possible. Beam control thus generates each transmission vector for each subband with elements N ut from having the same magnitude but possibly different phases.
Принятая передача по восходящей линии связи в точке доступа для регулирования луча может быть выражена как:The received uplink transmission at the access point for beam control can be expressed as:
, для , Уравнение 25 for , Equation 25
где представляет собой принятый вектор для канала восходящей связи для k-й подполосы для регулирования луча.Where represents the received vector for the uplink for the kth subband for beam control.
Согласованный вектор-строка фильтра для передачи по восходящей линии связи, использующий регулирование луча может быть выражен как:Matched Filter String Vector for uplink transmission using beam control can be expressed as:
, для . Уравнение 26 for . Equation 26
Согласованный вектор фильтра может быть получен как описано ниже. Пространственная обработка (или согласованная фильтрация) в точке доступа для принятой передачи по восходящей линии связи с регулированием луча может быть выражена как:Matched Filter Vector can be obtained as described below. Spatial processing (or matched filtering) at the access point for received uplink transmission with beam control can be expressed as:
, для , Уравнение 27 for , Equation 27
где (т.е., представляет собой скалярное произведение и его сопряженного перемещения),Where (those., is a scalar product and its associated displacement),
представляет собой оценку символа модуляции , переданного терминалом пользователя по восходящей линии связи, и is an estimate of the modulation symbol Transmitted by the user terminal on the uplink, and
представляет собой постобработанные помехи. represents post-processed interference.
B. Регулирование луча на нисходящей линии связи B. Downlink beam control
Пространственная обработка точкой доступа для регулирования луча на нисходящей линии связи может быть выражена как:Spatial processing by an access point for downlink beam control can be expressed as:
, для , Уравнение 28 for , Equation 28
где представляет собой нормализованный собственный вектор для k-й подполосы, который сгенерирован основываясь на собственном векторе для основной широкополосной собственной моды, как описано выше.Where represents the normalized eigenvector for the kth subband, which is generated based on the eigenvector for the main broadband eigenmode as described above.
Подобранный вектор-строка фильтра для передачи по нисходящей линии связи, используя регулирование луча, может быть выражен как:Matched Filter String Vector for downlink transmission using beam control, can be expressed as:
, для Уравнение 29 for Equation 29
Пространственная обработка (или согласованная фильтрация) в терминале пользователя для принятой передачи по нисходящей линии связи может быть выражена как:Spatial processing (or matched filtering) in a user terminal for a received downlink transmission can be expressed as:
для , Уравнение 30 for , Equation 30
где (т.е., представляет собой скалярное произведение и его сопряженного перемещения).Where (those., is a scalar product and its associated displacement).
Регулирование луча может быть рассмотрено как специальный случай пространственной обработки, в которой только один собственный вектор для одной собственной моды используется для передачи данных, и этот собственный вектор нормализован для того, чтобы иметь равные величины.Beam control can be considered as a special case of spatial processing, in which only one eigenvector for one eigenmode is used to transmit data, and this eigenvector is normalized in order to have equal values.
Фиг.4 представляет собой блок-схему пространственной обработки для нисходящей линии связи и восходящей линии связи для регулирующего луч способа, в соответствии с одним вариантном осуществления изобретения.FIG. 4 is a block diagram of a spatial processing for a downlink and an uplink for a beam-steering method, in accordance with one embodiment of the invention.
Для нисходящей линии связи в пространственном ТХ процессоре 120y точки доступа 110y символ модуляции , для , сначала умножается с нормализованным собственным вектором (k) блоком 410 и затем дополнительно умножается с матрицей коррекции блоком 412 для того, чтобы получить вектор передачи . Вектор , для , затем обрабатывается цепью передачи 414 в модуляторе 122y и передается по MIMO каналу на терминал пользователя 150y. Блок 410 выполняет пространственную обработку для передачи данных по нисходящей линии связи для регулирующего луч способа.For the downlink in the TX
В терминале пользователя 150y сигналы нисходящей линии связи обрабатываются цепью приема 454 в демодуляторе 154y для того, чтобы получить вектор приема , для . В пространственном RX процессоре 160y блок 456 выполняет скалярное произведение вектора , для , с подобранным вектором фильтра . Результат скалярного произведения затем измеряется блоком 458 для того, чтобы получить символ , который является оценкой символа модуляции . Блоки 456 и 458 выполняют пространственную обработку для согласованной фильтрации нисходящей линии связи для регулирующего луч способа.At
Для восходящей линии связи в пространственном ТХ процессоре 190y терминала пользователя 150y символ модуляции , для , сначала умножается с нормализованным собственным вектором блоком 460 и затем дополнительно умножается с матрицей коррекции блоком 462 для того, чтобы получить вектор передачи . Вектор , для , затем обрабатывается цепью передачи 464 в модуляторе 154y и передается по каналу MIMO в точку доступа 110y. Блок 460 выполняет пространственную обработку для передачи данных по восходящей линии связи для регулирующего луч способа.For the uplink in the TX
В точке доступа 110у, сигналы восходящей линии связи обрабатываются цепью приема 424 в демодуляторе 124y для того, чтобы получить вектор приема , для . В пространственном RX процессоре 140y блок 426 выполняет скалярное произведение вектора приема , для , с подобранным вектором фильтра . Результат скалярного произведения затем измеряется блоком 428 для того, чтобы получить символ , который является оценкой символа модуляции . Блоки 426 и 428 выполняют пространственную обработку для согласованной фильтрации восходящей линии связи для регулирующего луч способа.At
4. Регулируемый опорный сигнал (регулируемая ссылка) 4. Adjustable reference signal (adjustable link)
Как показано в уравнении (15), в точке доступа, принятый вектор , для , восходящей линии связи, в отсутствии помех, равен вектору данных , преобразованному , который является матрицей левых собственных векторов , измеренных диагональной матрицей сингулярных значений. Как показано в уравнениях (17) и (18), из-за взаимного канала и калибровки, матрица и ее перемещение используются для пространственной обработки передачи нисходящей линии связи и пространственной обработки (согласованной фильтрации) принятой передачи восходящей линии связи, соответственно.As shown in equation (15), at the access point, the received vector for , uplink, in the absence of interference, equal to the data vector , transformed which is a matrix left eigenvectors measured by a diagonal matrix singular values. As shown in equations (17) and (18), due to the mutual channel and calibration, the matrix and its movement is used for spatial processing of the downlink transmission and spatial processing (matched filtering) of the received uplink transmission, respectively.
Регулируемая ссылка (или регулируемый контрольный сигнал) может быть передана терминалом пользователя и использоваться точкой доступа для того, чтобы получить оценки и и , для , не имея необходимость оценивать MIMO канал или выполнять сингулярную декомпозицию. Точно так же регулируемая ссылка может быть передана точкой доступа и использоваться терминалом пользователя для того, чтобы получить оценки и и .An adjustable link (or adjustable pilot) may be transmitted by the user terminal and used by the access point in order to obtain estimates and and for Without having to evaluate the MIMO channel or perform the singular value decomposition. Similarly, a regulated link can be transmitted by an access point and used by a user terminal in order to obtain estimates and and .
Регулируемая ссылка содержит определенный символ OFDM (который называется контрольным сигналом или "P" OFDM символом), который передается от всех антенн N ut в терминале пользователя (для восходящей линии связи) или антенн N ap в точке доступа (для нисходящей линии связи). P OFDM символ передается только на одной широкополосной собственной моде, выполняя пространственную обработку с набором собственных векторов для той широкополосной собственной моды.An adjustable link contains a specific OFDM symbol (called a pilot or “P” OFDM symbol), which is transmitted from all antennas N ut in the user terminal (for the uplink) or antennas N ap in the access point (for the downlink). The P OFDM symbol is transmitted on only one wideband eigenmode, performing spatial processing with a set of eigenvectors for that broadband eigenmode.
A. Регулируемая ссылка восходящей линии связи A. Regulated Uplink Link
Регулируемая ссылка восходящей линии связи, переданная терминалом пользователя может быть выражена как:An uplink adjustable link transmitted by a user terminal may be expressed as:
, для , Уравнение 31 for , Equation 31
где представляет собой вектор передачи для k-й подполосы m-й широкополосной собственной моды;Where represents the transmission vector for the kth subband of the mth wideband eigenmode;
представляет собой собственный вектор для k-й подполосы m-й широкополосной собственной моды; и represents an eigenvector for the kth subband of the mth broadband eigenmode; and
p(k) представляет собой символ модуляции контрольного сигнала, который был передан на k-й подполосе. p (k) is the modulation symbol of the pilot signal that was transmitted on the k-th subband.
Собственный вектор представляет собой m-ю колонку матрицы , где .Eigenvector represents the mth column of the matrix where .
Принятая регулируемая ссылка восходящей линии связи в точке доступа может быть выражена как:A received uplink adjustable link at an access point may be expressed as:
, для , Уравнение 32 for , Equation 32
где представляет собой принятый вектор для регулируемой ссылки восходящей линии связи для k-й подполосы m-й широкополосной собственной моды; иWhere represents an accepted vector for an uplink adjustable link for the kth subband of the mth wideband eigenmode; and
представляет собой сингулярное значение для k-й подполосы m-й широкополосной собственной моды. represents the singular value for the kth subband of the mth wideband eigenmode.
Методы оценки ответа канала, основанные на регулируемой ссылке, описаны в деталях ниже.Methods for evaluating a channel response based on a custom link are described in detail below.
B. Регулируемая ссылка нисходящей линии связи B. Adjustable Downlink Link
Регулируемая ссылка нисходящей линии связи, переданная точкой доступа, может быть выражена как:A downlink adjustable link transmitted by an access point may be expressed as:
, для , Уравнение 33, for , Equation 33 ,
где представляет собой вектор передачи для k-й подполосы m-й широкополосной собственной моды; иWhere represents the transmission vector for the kth subband of the mth wideband eigenmode; and
представляет собой собственный вектор для k-й подполосы m-й широкополосной собственной моды. Регулируемый вектор представляет собой m-ю колонку матрицы , где . is an eigenvector for the kth subband of the mth broadband eigenmode. Adjustable vector represents the mth column of the matrix where .
Регулируемая ссылка нисходящей линии связи может быть использована терминалом пользователя в различных целях. Например, регулируемая ссылка нисходящей линии связи позволяет терминалу пользователя определять, какую оценку для канала MIMO имеет точка доступа (так как точка доступа имеет оценку оценки канала). Регулируемая ссылка нисходящей линии связи может также быть использована терминалом пользователя для оценки принятой SNR передачи нисходящей линии связи.A downlink adjustable link may be used by a user terminal for various purposes. For example, an adjustable downlink link allows the user terminal to determine which rating for the MIMO channel the access point has (since the access point has a channel rating estimate). A downlink adjustable link may also be used by a user terminal to evaluate a received downlink transmission SNR.
C. Регулируемая ссылка для регулирования луча C. Adjustable link for beam adjustment
Для регулирующего луч способа пространственная обработка на стороне передачи выполнена, используя ряд нормализованных собственных векторов для основной широкополосной собственной моды. Полная функция передачи с нормализованным собственным вектором отличается от полной функции передачи с ненормализованным собственным вектором (т.е., ). Регулируемая ссылка, сгенерированная, используя набор нормализованных собственных векторов для всех подполос, затем может быть послана передатчиком и использована приемником для того, чтобы получить согласованные векторы фильтра для этих подполос для регулирующего луч способа.For the beam-regulating method, spatial processing on the transmission side is performed using a series of normalized eigenvectors for the main broadband eigenmode. The full transfer function with a normalized eigenvector is different from the full transfer function with a non-normalized eigenvector (i.e., ) An adjustable link generated using a set of normalized eigenvectors for all subbands can then be sent by the transmitter and used by the receiver to obtain consistent filter vectors for these subbands for the beam-controlling method.
Для канала восходящей линии связи, регулируемая ссылка для регулирующего луч способа может быть выражена как:For an uplink channel, an adjustable link for a beam-steering method may be expressed as:
, для Уравнение 34 for Equation 34
В точке доступа, регулируемая ссылка приема восходящей линии связи для регулирующего луч способа может быть выражена как:At the access point, the adjustable uplink reception link for the beam-steering method may be expressed as:
, для Уравнение 35 for Equation 35
Чтобы получить согласованный вектор-строку фильтра для передачи с регулированием луча восходящей линии связи, принятый вектор для регулируемой ссылки сначала умножают с . Затем результат объединяют по многократным принятым символам регулируемой ссылки для того, чтобы сформировать оценку . Вектор затем объединяет перемещение этой оценки.To get a consistent filter string vector for uplink beam control transmission, received vector for an adjustable reference, first multiply with . Then, the result is combined over multiple received symbols of the adjustable link in order to form an estimate . Vector then combines the movement of this estimate.
Работая в регулирующем луч способе, терминал пользователя может передать множество символов регулируемой ссылки, например, один или более символов, используя нормализованный собственный вектор , один или более символов, используя собственный вектор для основной собственной моды, и возможно один или более символов, используя собственные векторы для другой собственной моды. Символы регулируемой ссылки, сгенерированные с могут быть использованы точкой доступа для того, чтобы получить подобранный вектор фильтра . Символы регулируемой ссылки, сгенерированные с могут быть использованы для того, чтобы получить , который может затем быть использован для того, чтобы получить нормализованный собственный вектор , используемый для регулирования луча на нисходящей линии связи. Символы регулируемой ссылки, сгенерированные с собственными векторами через для других собственных мод, могут быть использованы точкой доступа для того, чтобы получить через и сингулярные значения для этих других собственных мод. Затем эта информация может быть использована точкой доступа для того, чтобы решить, использовать ли способ пространственного мультиплексирования или регулирующий луч способ для передачи данных.By operating in a beam-steering manner, a user terminal may transmit a plurality of adjustable link symbols, for example, one or more symbols, using a normalized eigenvector one or more characters using an eigenvector for the main eigenmode, and possibly one or more characters, using eigenvectors for another eigenmode. Custom Link Symbols Generated With can be used by an access point in order to obtain a matched filter vector . Custom Link Symbols Generated With can be used in order to get , which can then be used to obtain a normalized eigenvector used to control the beam in the downlink. Custom Link Symbols Generated with Eigenvectors across for other own mods, can be used by an access point in order to get across and singular values for these other eigenmodes. This information can then be used by the access point to decide whether to use the spatial multiplexing method or the beam steering method for data transmission.
Для нисходящей линии связи, терминал пользователя может получить согласованный вектор фильтра для регулирующего луч способа, основанный на калиброванной оценке ответа канала нисходящей линии связи . В частности, терминал пользователя имеет от сингулярной декомпозиции и может получить нормализованный собственный вектор . Терминал пользователя может затем умножить с для того, чтобы получить , и может затем получить , основанный на . Альтернативно, регулируемую ссылку можно послать точкой доступа, используя нормализованный собственный вектор , и эта регулируемая ссылка может быть обработана терминалом пользователя способом, описанным выше, чтобы получить .For the downlink, the user terminal may receive a consistent filter vector for a beam-steering method based on a calibrated downlink channel response estimate . In particular, the user terminal has from singular decomposition and can get a normalized eigenvector . User terminal can then multiply from in order to receive , and can then get , based on . Alternatively, a custom link can be sent by an access point using a normalized eigenvector , and this custom link can be processed by the user terminal in the manner described above to obtain .
D. Оценка канала, основанная на регулируемой ссылке D. Custom Link Estimation
Как показано в уравнении (32), в точке доступа, принятая регулируемая ссылка восходящей линии связи (в отсутствии помех) - приблизительно . Точка доступа может таким образом получить оценку ответа канала восходящей линии связи, основанную на регулируемой ссылке, посланной терминалом пользователя. Различные методы оценки могут быть использованы для того, чтобы получить оценку ответа канала.As shown in equation (32), at the access point, the received uplink adjustable link (in the absence of interference) is approximately . An access point can thus obtain an uplink channel response estimate based on a controlled link sent by a user terminal. Various estimation methods can be used to obtain an estimate of the channel response.
В одном варианте осуществления для того, чтобы получить оценку , принятый вектор , для регулируемой ссылки для m-ой широкополосной собственной моды, сначала умножают с комплексом, сопряженным из символа модуляции контрольного сигнала, p * (k), используемого для регулируемой ссылки. Результат затем объединяют по множеству принятым символам регулируемой ссылки для каждой широкополосной собственной моды для того, чтобы получить оценку , которая измеряет левый собственный вектор для m-й широкополосной собственной моды. Каждые из N ap элементов получены на основании соответствующего одного из N ap элементов для , где N ap элементы - принятые символы, полученные от антенн N ap в точке доступа. Так как собственные векторы имеют единичную мощность, сингулярное значение может быть оценено на основании полученной мощности регулируемой ссылки, которая может быть измерена для каждой подполосы каждой широкополосной собственной моды.In one embodiment, in order to obtain an estimate , accepted vector, for an adjustable link form-th broadband eigenmode, first multiplied with a complex conjugated from the modulation symbol of the control signal,p * (k) used for adjustable links. The result is then combined over the plurality of received adjustable link symbols for each broadband eigenmode in order to obtain an estimate , which measures the left eigenvector form-th broadband own fashion. Each ofN ap elements obtained on the basis of one ofN ap elements forwhereN ap the elements - received symbols received from antennasN ap at the access point. Since the eigenvectors have unit power, the singular value can be estimated based on the received power of the adjustable link, which can be measured for each subband of each broadband eigenmode.
В другом варианте осуществления, метод минимальной среднеквадратической ошибки (MMSE) используется для того, чтобы получить оценку , основанную на принятом векторе для регулируемой ссылки. Так как символы p(k) модуляции контрольного сигнала известны, точка доступа может получить оценку так, как среднеквадратическая ошибка между принятыми символами контрольного сигнала (полученная после выполнения подобранного фильтрования на принятом векторе ) и переданными символами контрольного сигнала минимизирована. Использование метода MMSE для пространственной обработки в приемнике подробно описано в США заявке на патент № 09/993,087, названной "Multiple-Access Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communication System", поданной 6 ноября 2001 г.In another embodiment, the minimum mean square error (MMSE) method is used to obtain an estimate based on accepted vector for an adjustable link. Since the pilot modulation symbols p (k) are known, the access point can obtain an estimate as the standard error between the received symbols of the control signal (obtained after performing selected filtering on the received vector ) and transmitted pilot symbols are minimized. The use of the MMSE method for spatial processing at the receiver is described in detail in US Patent Application No. 09 / 993,087, entitled "Multiple-Access Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communication System", filed November 6, 2001.
Регулируемую ссылку посылают для одной широкополосной моды в любой данный период символа, и может в свою очередь использоваться для того, чтобы получить оценку одного собственного вектора для каждой подполосы той широкополосной собственной моды. Таким образом, приемник в состоянии получить оценку одного собственного вектора в унитарной матрице в течение любого данного периода символа. Так как оценки многократных собственных векторов для унитарной матрицы получены за различные периоды символа, и из-за помех и других источников ухудшения в дорожке передачи, оцененные собственные векторы для унитарной матрицы вряд ли будут ортогональными. Если оцененные собственные векторы впоследствии используются для пространственной обработки передачи данных на другой линии связи, то любые ошибки в ортогональности в этих оцененных собственных векторах привели бы к перекрестной связи среди собственных мод, которая может ухудшить производительность.An adjustable link is sent for one broadband mode at any given symbol period, and can in turn be used to obtain an estimate of one eigenvector for each subband of that wideband eigenmode. Thus, the receiver is able to obtain an estimate of one eigenvector in the unitary matrix during any given symbol period. Since estimates of multiple eigenvectors for the unitary matrix were obtained for different periods of the symbol, and due to interference and other sources of deterioration in the transmission path, the estimated eigenvectors for the unitary matrix are unlikely to be orthogonal. If the estimated eigenvectors are subsequently used for spatial processing of data transmission on another communication line, then any errors in orthogonality in these estimated eigenvectors would lead to cross-coupling among the eigenmodes, which can degrade performance.
В варианте осуществления, оцененные собственные векторы для каждой унитарной матрицы вынуждены быть ортогональными друг к другу. Ортогонализация собственных векторов может быть достигнута, используя технику Грам-Шмидта, которая подробно описана в вышеупомянутой ссылке от Гильберта Странга, или некоторого другого метода.In an embodiment, the estimated eigenvectors for each unitary matrix are forced to be orthogonal to each other. Orthogonalization of eigenvectors can be achieved using the Gram-Schmidt technique, which is described in detail in the above link from Hilbert Strang, or some other method.
Другие методы для оценки ответа канала, основанной на регулируемой ссылке могут также быть использованы, и это находится в рамках изобретения.Other methods for evaluating a channel response based on a custom link may also be used, and this is within the scope of the invention.
Точка доступа может таким образом оценить и и основываясь на регулируемой ссылке, посланной терминалом пользователя, не имея необходимость оценивать ответ канала восходящей линии связи или выполнять сингулярную декомпозицию на . Так как только N ut широкополосных собственных мод имеют любую мощность, матрица левых собственных векторов является эффективной (N ap × N ut ), и матрица может быть рассмотрена, чтобы быть (N ut × N ut)An access point can thus evaluate and and based on the adjustable link sent by the user terminal without having to evaluate the response of the uplink channel or perform a singular decomposition into . Since only N ut broadband eigenmodes have any power, the matrix left eigenvectors is effective (N ap × N ut ), and the matrix may be considered to be ( N ut × N ut )
Обработка в терминале пользователя для оценки матриц и , для , основанной на регулируемой ссылке нисходящей линии связи, может быть выполнена подобно регулируемой ссылке восходящей линии связи, описанной выше.Processing in user terminal for matrix evaluation and for Based on an adjustable link downlink it may be performed similarly adjustable link uplink as described above.
5. Оценка канала и пространственная обработка 5. Channel estimation and spatial processing
Фиг.5 представляет собой блок-схему определенного варианта осуществления процесса 500 для выполнения оценки канала и пространственной обработки в точке доступа и терминале пользователя, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Процесс 500 включает в себя две части - калибровка (блок 510), и нормальная операция (блок 520).5 is a flowchart of a specific embodiment of a process 500 for performing channel estimation and spatial processing at an access point and user terminal, in accordance with one embodiment of the invention. The process 500 includes two parts — calibration (block 510) and normal operation (block 520).
Первоначально, точка доступа и терминал пользователя выполняют калибровку для того, чтобы определить различия в ответах их цепей приема и передачи и получить матрицы коррекции и , для (в блоке 512). Калибровка должна быть выполнена лишь однажды (например, в начале сеанса связи, или в самый первый раз, когда терминал пользователя включают). Матрицы коррекции и впоследствии используются точкой доступа и терминалом пользователя, соответственно, на стороне передачи, как описано выше.Initially, the access point and user terminal perform calibration in order to determine the differences in the responses of their transmit and receive chains and obtain correction matrices and for (in block 512). Calibration should be performed only once (for example, at the beginning of a communication session, or the very first time that a user terminal is turned on). Correction matrices and subsequently used by the access point and user terminal, respectively, on the transmission side, as described above.
В течение нормальной работы, точка доступа передает контрольный сигнал MIMO на калиброванный канал нисходящей линии связи (в блоке 522). Терминал пользователя принимает и обрабатывает контрольный сигнал MIMO, оценивает ответ калиброванного канала нисходящей линии связи, основанный на полученном контрольном сигнале MIMO, и поддерживает оценку ответа калиброванного канала нисходящей линии связи (в блоке 524). Это показывает, что характеристики лучше (т.е. меньше ухудшения), когда оценка ответа канала точна. Точная оценка ответа канала может быть получена, составляя в среднем оценки, полученные из множества принятых передач контрольного сигнала MIMO.During normal operation, the access point transmits a MIMO pilot to a calibrated downlink channel (at block 522). The user terminal receives and processes the MIMO pilot, estimates the response of the calibrated downlink channel based on the received MIMO pilot, and supports the estimation of the response of the calibrated downlink (in block 524). This shows that the characteristics are better (i.e., less degradation) when the channel response estimate is accurate. An accurate estimate of the channel response can be obtained by averaging the estimates obtained from the plurality of received MIMO pilot transmissions.
Терминал пользователя затем анализирует калиброванную оценку ответа канала нисходящей линии связи, , для , для того, чтобы получить диагональную матрицу и унитарную матрицу (в блоке 526). Матрица содержит и левые собственные векторы и и правые собственные векторы . Матрица таким образом может быть использована терминалом пользователя для того, чтобы выполнить пространственную обработку для передачи данных, принятой на нисходящей линии связи так же, как для передачи данных, которая будет послана по восходящей линии связи.The user terminal then analyzes a calibrated downlink channel response estimate, for , in order to get the diagonal matrix and unitary matrix (at block 526). Matrix contains left eigenvectors and and right eigenvectors . Matrix thus can be used by a user terminal to perform spatial processing for transmitting data received on the downlink as well as for transmitting data to be sent on the uplink.
Терминал пользователя затем передает регулируемую ссылку по восходящей линии связи в точку доступа, используя собственные векторы в матрице , как показано в уравнении (31) (в блоке 530). Точка доступа принимает и обрабатывает регулируемую ссылку восходящей линии связи для того, чтобы получить диагональную матрицу и унитарную матрицу , для (в блоке 532).The user terminal then transmits the adjustable link on the uplink to the access point using eigenvectors in the matrix as shown in equation (31) (at block 530). The access point receives and processes an uplink adjustable link in order to obtain a diagonal matrix and unitary matrix for (at block 532).
Матрица содержит и левые собственные векторы и и правые собственные векторы . Матрица может таким образом использоваться точкой доступа для того, чтобы выполнить пространственную обработку для передачи данных, принятой по восходящей линии связи так же, как для передачи данных, которая будет послана по нисходящей линии связи.Matrix contains left eigenvectors and and right eigenvectors . Matrix can thus be used by the access point to perform spatial processing for transmitting data received on the uplink as well as for transmitting data to be sent on the downlink.
Матрица , для , получена на основании оценки регулируемой ссылки восходящей линии связи, которая в свою очередь сгенерирована с собственным вектором, который получен на основании оценки ответа калиброванного канала нисходящей линии связи. Таким образом, матрица эффективно оценивает оценку. Точка доступа может усреднить передачи регулируемой ссылки восходящей линии связи для того, чтобы получить более точную оценку фактической матрицы .Matrix for , obtained on the basis of the estimated adjustable link uplink, which in turn is generated with an eigenvector, which is obtained on the basis of the estimated response of the calibrated channel downlink. So the matrix effectively evaluates the score. An access point can average the transmission of a regulated uplink link in order to obtain a more accurate estimate of the actual matrix .
Как только терминал пользователя и точка доступа получают matrices и , соответственно, передача данных может начаться на нисходящей линии связи и/или восходящей линии связи. Для передачи данных нисходящей линии связи точка доступа выполняет пространственную обработку на символах с матрицей правых собственных векторов и передает на терминал пользователя (в блоке 540). Терминал пользователя затем получает и пространственно обрабатывает передачу данных нисходящей линии связи с матрицей , которая является объединенным перемещением матрицы левых собственных векторов (в блоке 542). Для передачи данных восходящей линии связи, терминал пользователя выполняет пространственную обработку на символах с матрицей правых собственных векторов , и передает в точку доступа (в блоке 550). Точка доступа получает и пространственно обрабатывает передачу данных восходящей линии связи с матрицей , которая является объединенной с перемещением матрицы левых собственных векторов (в блоке 552).Once the user terminal and access point receive matrices and accordingly, data transmission may begin on the downlink and / or uplink. To transmit downlink data, the access point performs spatial processing on matrix symbols right eigenvectors and transmits to the user terminal (at block 540). The user terminal then receives and spatially processes the downlink data transmission with the matrix which is the combined displacement of the matrix left eigenvectors (at block 542). For uplink data transmission, the user terminal performs spatial processing on matrix symbols right eigenvectors , and transmits to the access point (in block 550). The access point receives and spatially processes the uplink data transmission with the matrix which is combined with the displacement of the matrix left eigenvectors (at block 552).
Передача данных по нисходящей линии связи и/или восходящей линии связи может продолжаться до тех пор, пока не будет прекращена точкой доступа или терминалом пользователя. В то время как терминал пользователя неактивен (т.е. не имеет данных для приема и передачи), контрольный сигнал MIMO и/или регулируемая ссылка могут все еще отсылаться для того, чтобы позволить точке доступа и терминалу пользователя поддерживать самые свежие оценки ответов канала нисходящей линии связи и канала восходящей линии связи, соответственно. Тогда это позволит передаче данных начинаться быстро, даже при возобновлении.Data transmission on the downlink and / or uplink may continue until it is terminated by the access point or user terminal. While the user terminal is inactive (i.e., has no data to receive and transmit), the MIMO pilot and / or adjustable link can still be sent in order to allow the access point and user terminal to maintain the most recent downstream channel response estimates link and uplink channel, respectively. Then it will allow data transfer to start quickly, even when resuming.
Для ясности, оценка канала и методы пространственной обработки были описаны для определенного варианта осуществления, в котором терминал пользователя оценивает ответ калиброванного канала нисходящей линии связи, основанный на контрольном сигнале MIMO канала нисходящей линии связи и выполняет сингулярную декомпозицию. Оценка канала и сингулярная декомпозиция могут также быть выполнены точкой доступа, и это находится в рамках изобретения. В общем, из-за взаимного канала для TDD системы, оценка канала должна быть выполнена только в одном конце связи.For clarity, channel estimation and spatial processing techniques have been described for a specific embodiment in which a user terminal estimates the response of a calibrated downlink channel based on the MIMO pilot of the downlink channel and performs a singular decomposition. Channel estimation and singular decomposition can also be performed by an access point, and this is within the scope of the invention. In general, due to the mutual channel for a TDD system, channel estimation should only be performed at one end of the communication.
Методы, описанные здесь, могут быть использованы с или без калибровки. Калибровка может быть выполнена для того, чтобы улучшить оценки канала, которые могут затем улучшить характеристики системы.The methods described here can be used with or without calibration. Calibration can be performed in order to improve channel estimates, which can then improve system performance.
Методы, описанные здесь, могут также быть использованы в соединении с другими методами пространственной обработки, такими как water-filling (водное заполнение) для распределения мощности передачи среди широкополосных собственных мод, и инверсия канала для распределения мощности передачи среди подполос каждой широкополосной собственной моды. Инверсия канала и water-filling описаны в вышеупомянутой США заявке на патент № 60/421,309.The methods described here can also be used in conjunction with other spatial processing methods, such as water-filling to distribute transmit power among wideband eigenmodes, and channel inversion for distributing transmit power among subbands of each broadband eigenmode. Channel inversion and water-filling are described in the aforementioned US Patent Application No. 60 / 421,309.
Оценка канала и пространственные методы обработки, описанные здесь, могут быть осуществлены различными средствами. Например, эти методы могут быть осуществлены в аппаратных средствах, программном обеспечении, или в их комбинации. Для выполнения в аппаратных средствах элементы используются для осуществления методов, описанных здесь, могут быть осуществлены в пределах одной или более специализированных интегральных схем (ASICs), цифровых обработчиков сигнала (DSP), обрабатывающих устройств цифрового сигнала (DSPD), программируемых логических устройств (PLD), программируемых матриц логических элементов (FPGA), процессоров, контроллеров, микроконтроллеров, микропроцессоров, других электронных блоков, предназначенных для выполнения функций, описанных здесь, или их комбинации.Channel estimation and spatial processing techniques described herein may be implemented by various means. For example, these methods may be implemented in hardware, software, or a combination thereof. For execution in hardware, elements used to implement the methods described here can be implemented within one or more specialized integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSP), digital signal processing devices (DSPD), programmable logic devices (PLD) , programmable logic element arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, other electronic units designed to perform the functions described here, or a combination thereof .
Для выполнения в программном обеспечении, оценка канала и методы пространственной обработки могут быть осуществлены с модулями (например, процедуры, функции, и так далее), которые выполняют функции, описанные здесь. Коды программного обеспечения могут быть сохранены в блоке памяти (например, блоке памяти 132 и 182 на Фиг.1) и выполнены процессором (например, контроллеры 130 и 180). Блок памяти может быть использован в процессоре или вне его, в некоторых случаях это может быть объединено с процессором через различные средства, как известно в области техники.For execution in software, channel estimation and spatial processing techniques may be implemented with modules (eg, procedures, functions, and so on) that perform the functions described herein. Software codes may be stored in a memory unit (e.g.,
Заголовки включены здесь для ссылки и помощи в расположении определенных секций. Эти заголовки не предназначены для того, чтобы ограничить возможности понятий, описанных там, и эти понятия могут иметь применимость в других секциях всюду по всей спецификации.Headings are included here for reference and assistance in locating specific sections. These headings are not intended to limit the scope of the concepts described there, and these concepts may have applicability in other sections throughout the specification.
Предыдущее описание раскрытых вариантов осуществления обеспечивается для того, чтобы позволить любому человеку, квалифицированному в данной области техники, сделать или использовать данное изобретение. Различные модификации к этим вариантам осуществления будут очевидны специалистам в данной области техники, и основные принципы, определенные здесь, могут быть применены к другим вариантам осуществления, не отступая от сущности или объема изобретения. Таким образом, данное изобретение не предназначено для того, чтобы быть ограниченным вариантами осуществления, показанными здесь, но должно получить самые широкие возможности, совместимые с принципами и новыми признаками, раскрытыми здесь.The previous description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art, and the basic principles defined herein can be applied to other embodiments without departing from the spirit or scope of the invention. Thus, the present invention is not intended to be limited by the embodiments shown here, but should receive the broadest possible possibilities consistent with the principles and new features disclosed herein.
Claims (60)
обрабатывают сигнал первой передачи, принятый через первую линию связи для получения, по меньшей мере, одного собственного вектора, используемого для пространственной обработки и для передачи данных, принятой через первую линию связи и для передачи данных, посланных через вторую линию связи; и
выполняют пространственную обработку для сигнала второй передачи, с, по меньшей мере, одним собственным вектором до передачи по второй линии связи.1. A method of performing spatial processing in a wireless time division duplex (TDD) system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO), which is that
processing a first transmission signal received through the first communication line to obtain at least one eigenvector used for spatial processing and to transmit data received through the first communication line and to transmit data sent via the second communication line; and
perform spatial processing for the second transmission signal, with at least one eigenvector prior to transmission on the second communication line.
выполняют пространственную обработку на сигнале третьей передачи, принятом через первую линию связи, с, по меньшей мере, одним собственным вектором для восстановления символов данных для сигнала третьей передачи.2. The method according to claim 1, in which additionally
performing spatial processing on a third gear signal received via a first communication link with at least one eigenvector for reconstructing data symbols for a third gear signal.
получают оценку ответа канала для первой линии связи на основании пилот-сигнала MIMO, и
осуществляют разложение оценки ответа канала для получения множества собственных векторов, используемых для пространственной обработки для первой и второй линий связи.5. The method according to claim 4, in which the processing of the first transmission signal includes the steps of
obtaining a channel response estimate for the first communication link based on the MIMO pilot, and
carry out decomposition of the channel response estimate to obtain a plurality of eigenvectors used for spatial processing for the first and second communication lines.
выполняют пространственную обработку на символах пилот-сигнала с, по меньшей мере, одним собственным вектором для генерирования регулируемого пилот-сигнала для передачи на, по меньшей мере, одной собственной моде канала MIMO для второй линии связи.7. The method according to claim 4, in which additionally
performing spatial processing on the pilot symbols with at least one eigenvector to generate an adjustable pilot signal for transmission on the at least one eigenmode of the MIMO channel for the second communication line.
калибруют первую и вторую линии связи таким образом, что оценка ответа канала для первой линии связи является взаимной оценке ответа канала для второй линии связи.11. The method according to claim 1, in which additionally
calibrate the first and second communication lines so that the channel response estimate for the first communication line is a mutual channel response estimate for the second communication line.
получают поправочные коэффициенты для первой линии связи на основании оценок ответа канала для первой и второй линий связи, и
получают поправочные коэффициенты для второй линии связи на основании оценок ответа канала для первой и второй линий связи.12. The method according to claim 11, in which the calibration includes steps in which
receive correction factors for the first communication line based on the channel response estimates for the first and second communication lines, and
receive correction factors for the second communication line based on the channel response estimates for the first and second communication lines.
средство для обработки сигнала первой передачи, принятого через первую линию связи, для получения, по меньшей мере, одного собственного вектора, используемого для пространственной обработки и для передачи данных, принятой через первую линию связи и для передачи данных, посланных через вторую линию связи; и
средство для выполнения пространственной обработки для сигнала второй передачи с, по меньшей мере, одним собственным вектором до передачи по второй линии связи.14. A device for spatial processing in a wireless time division duplex (TDD) system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO), comprising
means for processing the first transmission signal received through the first communication line to obtain at least one eigenvector used for spatial processing and to transmit data received through the first communication line and to transmit data sent through the second communication line; and
means for performing spatial processing for the second transmission signal with at least one eigenvector prior to transmission on the second communication line.
средство для выполнения пространственной обработки на сигнале третьей передачи, принятом через первую линию связи с, по меньшей мере, одним собственным вектором для восстановления символов данных для сигнала третьей передачи.15. The device according to 14, additionally containing
means for performing spatial processing on the third gear signal received through the first communication line with at least one eigenvector for reconstructing data symbols for the third gear signal.
средство для получения оценки ответа канала для первой линии связи на основании пилот-сигнала MIMO; и
средство для разложения оценки ответа канала для получения множества собственных векторов, используемых для пространственной обработки для первой и второй линий связи.18. The device according to 17, additionally containing
means for obtaining a channel response estimate for a first communication link based on a MIMO pilot; and
means for decomposing the channel response estimate to obtain a plurality of eigenvectors used for spatial processing for the first and second communication lines.
контроллер, выполненный с возможностью обработки сигнала первой передачи, принятого через первую линию связи для получения, по меньшей мере, одного собственного вектора, используемого для пространственной обработки и для передачи данных, принятой через первую линию связи и для передачи данных, посланной через вторую линию связи; и
пространственный процессор передачи, выполненный с возможностью выполнения пространственной обработки для сигнала второй передачи с, по меньшей мере, одним собственным вектором до передачи по второй линии связи.19. A device for spatial processing in a wireless time division duplex (TDD) system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO), comprising
a controller configured to process the first transmission signal received through the first communication line to obtain at least one eigenvector used for spatial processing and to transmit data received through the first communication line and to transmit data sent through the second communication line ; and
a spatial transmission processor configured to perform spatial processing for the second transmission signal with at least one eigenvector prior to transmission on the second communication line.
пространственный процессор приема, выполненный с возможностью выполнения пространственной обработки на сигнале третьей передачи, принятом через первую линию связи с, по меньшей мере, одним собственным вектором для восстановления символов данных для сигнала третьей передачи.20. The device according to claim 19, further comprising
a spatial receive processor configured to perform spatial processing on a third gear signal received via a first communication link with at least one eigenvector for reconstructing data symbols for a third gear signal.
обрабатывают пилот-сигнал MIMO, принятый через первую линию связи, для получения множества собственных векторов, используемых для пространственной обработки и для передачи данных, принятых через первую линию связи и для передачи данных, посланной через вторую линию связи, причем пилот-сигнал MIMO содержит множество передач пилот-сигнала, посланных от множества передающих антенн, и при этом передача пилот-сигнала от каждой передающей антенны является идентифицируемой приемником пилот-сигнала MIMO;
выполняют пространственную обработку на первой передаче данных, принятой через первую линию связи с множеством собственных векторов для восстановления символов данных для первой передачи данных; и
выполняют пространственную обработку для второй передачи данных с множеством собственных векторов до передачи по второй линии связи.24. A method of performing spatial processing in a wireless time division duplex (TDD) system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO), namely, that
processing the MIMO pilot received through the first communication line to obtain a plurality of eigenvectors used for spatial processing and for transmitting data received through the first communication line and for transmitting data sent through the second communication line, the MIMO pilot containing a plurality pilot transmissions sent from a plurality of transmit antennas, and wherein the pilot transmission from each transmit antenna is an identifiable MIMO pilot receiver;
performing spatial processing on a first data transmission received via a first communication line with a plurality of eigenvectors for recovering data symbols for a first data transmission; and
perform spatial processing for the second data transmission with many eigenvectors before transmission on the second communication line.
выполняют калибровку для получения поправочных коэффициентов; и
масштабируют вторую передачу данных с поправочными коэффициентами до передачи по второй линии связи.26. The method according to paragraph 24, in which additionally
perform calibration to obtain correction factors; and
scale the second data transmission with correction factors before transmission on the second communication line.
средство для обработки пилот-сигнала MIMO, принятого через первую линию связи, для получения множества собственных векторов, используемых для пространственной обработки и для передачи данных, принятой через первую линию связи и для передачи данных, посланной через вторую линию связи, причем пилот-сигнал MIMO содержит множество передач пилот-сигнала, посланных от множества передающих антенн, и при этом передача пилот-сигнала от каждой передающей антенны является идентифицируемым приемником пилот-сигнала MIMO;
средство для выполнения пространственной обработки на первой передаче данных, принятой через первую линию связи, с множеством собственных векторов для восстановления символов данных для первой передачи данных; и
средство для выполнения пространственной обработки для второй передачи данных с множеством собственных векторов до передачи по второй линии связи.28. A device for spatial processing in a wireless time division duplex (TDD) system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO), comprising
means for processing the MIMO pilot received through the first communication line to obtain a plurality of eigenvectors used for spatial processing and for transmitting data received through the first communication line and for transmitting data sent through the second communication line, the MIMO pilot comprises a plurality of pilot transmissions sent from a plurality of transmit antennas, and wherein the pilot transmission from each transmit antenna is an identifiable MIMO pilot receiver;
means for performing spatial processing on a first data transmission received via a first communication line with a plurality of eigenvectors for reconstructing data symbols for a first data transmission; and
means for performing spatial processing for a second data transmission with multiple eigenvectors prior to transmission on the second communication line.
средство для выполнения пространственной обработки на символах пилот-сигнала с, по меньшей мере, одним из собственных векторов для генерирования регулируемого пилот-сигнала для передачи на, по меньшей мере, одной собственной моде MIMO канала для второй линии связи.29. The device according to p, optionally containing
means for performing spatial processing on the pilot symbols with at least one of the eigenvectors for generating an adjustable pilot signal for transmission on the at least one eigenmode of the MIMO channel for the second communication line.
средство для выполнения калибровки для получения поправочных коэффициентов; и
средство для масштабирования второй передачи данных с поправочными коэффициентами до передачи по второй линии связи.30. The device according to p, optionally containing
means for performing calibration to obtain correction factors; and
means for scaling the second data transmission with correction factors before transmission on the second communication line.
контроллер, выполненный с возможностью обработки пилот-сигнала MIMO, принятого через первую линию связи, для получения множества собственных векторов, используемых для пространственной обработки и для передачи данных, принятой через первую линию связи и для передачи данных, посланной через вторую линию связи, причем пилот-сигнал MIMO содержит множество передач пилот-сигнала, посланных от множества передающих антенн, и при этом передача пилот-сигнала от каждой передающей антенны является идентифицируемой приемником пилот-сигнала MIMO;
пространственный процессор приема, выполненный с возможностью выполнения пространственной обработки на первой передаче данных, принятой через первую линию связи с множеством собственных векторов для восстановления символов данных для первой передачи данных; и
пространственный процессор передачи, выполненный с возможностью выполнения пространственной обработки для второй передачи данных с множеством собственных векторов до передачи по второй линии связи.31. A device for spatial processing in a wireless time division duplex (TDD) system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO), comprising
a controller configured to process the MIMO pilot received through the first communication line to obtain a plurality of eigenvectors used for spatial processing and to transmit data received through the first communication line and to transmit data sent through the second communication line, the pilot the MIMO signal comprises a plurality of pilot transmissions sent from a plurality of transmit antennas, and wherein the transmission of a pilot signal from each transmit antenna is an identifiable MIMO pilot receiver;
a spatial receive processor configured to perform spatial processing on a first data transmission received via a first communication line with a plurality of eigenvectors for reconstructing data symbols for a first data transmission; and
a spatial transmission processor configured to perform spatial processing for a second data transmission with a plurality of eigenvectors prior to transmission on the second communication line.
обрабатывают регулируемый пилот-сигнал, принятый через, по меньшей мере, одну собственную моду MIMO канала для первой линии связи, для получения, по меньшей мере, одного собственного вектора, используемого для пространственной обработки и для передачи данных, принятой через первую линию связи и для передачи данных, посланной через вторую линию связи;
выполняют пространственную обработку на первой передаче данных, принятой через первую линию связи с, по меньшей мере, одним собственным вектором; и
выполняют пространственную обработку для второй передачи данных с, по меньшей мере, одним собственным вектором до передачи по второй линии связи.34. A method of performing spatial processing in a wireless time division duplex (TDD) system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO), which is that
process an adjustable pilot signal received through at least one eigenmode of the MIMO channel for the first communication line to obtain at least one eigenvector used for spatial processing and for transmitting data received through the first communication line and for transmitting data sent through a second communication line;
performing spatial processing on a first data transmission received via a first communication line with at least one eigenvector; and
perform spatial processing for a second data transmission with at least one eigenvector prior to transmission on the second communication line.
средство для обработки регулируемого пилот-сигнала, принятого через, по меньшей мере, одну собственную моду MIMO канала для первой линии связи, для получения, по меньшей мере, одного собственного вектора, используемого для пространственной обработки и для передачи данных, принятой через первую линию связи и для передачи данных, посланной через вторую линию связи;
средство для выполнения пространственной обработки на первой передаче данных, принятой через первую линию связи с, по меньшей мере, одним собственным вектором; и
средство для выполнения пространственной обработки для второй передачи данных с, по меньшей мере, одним собственным вектором до передачи по второй линии связи.36. A device for spatial processing in a wireless time division duplex (TDD) system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO), comprising
means for processing the adjustable pilot signal received through at least one eigenmode of the MIMO channel for the first communication line, to obtain at least one eigenvector used for spatial processing and for transmitting data received through the first communication line and for transmitting data sent through a second communication line;
means for performing spatial processing on a first data transmission received via a first communication line with at least one eigenvector; and
means for performing spatial processing for the second data transmission with at least one eigenvector prior to transmission on the second communication line.
средство для генерирования пилот-сигнала MIMO для передачи по второй линии связи, причем пилот-сигнал MIMO содержит множество передач пилот-сигнала, посланных от множества передающих антенн, и при этом передача пилот-сигнала от каждой передающей антенны является идентифицируемой приемником пилот-сигнала MIMO.37. The device according to clause 36, further comprising
means for generating a MIMO pilot for transmission on a second communication line, wherein the MIMO pilot comprises a plurality of pilot transmissions sent from a plurality of transmit antennas, and wherein the transmission of a pilot signal from each transmit antenna is an identifiable MIMO pilot receiver .
контроллер, выполненный с возможностью обработки регулируемого пилот-сигнала, принятого через, по меньшей мере, одну собственную моду MIMO канала для первой линии связи для получения, по меньшей мере, одного собственного вектора, используемого для пространственной обработки и передачи данных, принятой через первую линию связи, и передачи данных, посланной через вторую линию связи;
пространственный процессор приема, выполненный с возможностью выполнения пространственной обработки на первой передаче данных, принятой через первую линию связи, с, по меньшей мере, одним собственным вектором; и
пространственный процессор передачи, выполненный с возможностью выполнения пространственной обработки для второй передачи данных с, по меньшей мере, одним собственным вектором до передачи по второй линии связи.38. A device for spatial processing in a wireless time division duplex (TDD) system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO), comprising
a controller configured to process the adjustable pilot received through at least one eigenmode of the MIMO channel for the first communication line to obtain at least one eigenvector used for spatial processing and data transmission received through the first line communication, and data transmission sent through a second communication line;
a spatial receiving processor, configured to perform spatial processing on a first data transmission received via a first communication line with at least one eigenvector; and
a spatial transmission processor configured to perform spatial processing for a second data transmission with at least one eigenvector prior to transmission on the second communication line.
выполняют пространственную обработку на символах пилот-сигнала с нормализованным собственным вектором для одной собственной моды MIMO канала для генерирования первого регулируемого пилот-сигнала для передачи через одну собственную моду MIMO канала, причем нормализованный собственный вектор содержит множество элементов, имеющих ту же самую величину; и
выполняют пространственную обработку на символах данных с нормализованным собственным вектором до передачи на одной собственной моде MIMO канала.40. A method of performing spatial processing in a wireless time division duplex (TDD) system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO), which is that
performing spatial processing on the pilot symbols with a normalized eigenvector for one eigenmode of the MIMO channel to generate a first adjustable pilot signal for transmission through one eigenmode of the MIMO channel, wherein the normalized eigenvector contains many elements having the same value; and
perform spatial processing on data symbols with a normalized eigenvector before transmission on one eigenmode of the MIMO channel.
выполняют пространственную обработку на символах пилот-сигнала с ненормализованным собственным вектором для одной собственной моды для генерирования второго регулируемого пилот-сигнала для передачи через одну собственную моду MIMO канала.41. The method according to p, in which additionally:
performing spatial processing on pilot symbols with a non-normalized eigenvector for one eigenmode to generate a second adjustable pilot signal for transmission through one eigenmode of the MIMO channel.
обрабатывают сигнал первой передачи, принятый через первую линию связи для получения матрицы собственных векторов для каждого множества поддиапазонов, причем множество матриц собственных векторов получают для множества поддиапазонов и используют для пространственной обработки и для передачи данных, принятых через первую линию связи и передачи данных, посланных через вторую линию связи; и
выполняют пространственную обработку для сигнала второй передачи с множеством матриц собственных векторов до передачи по второй линии связи.42. A method of performing spatial processing in a wireless time division duplex (TDD) system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO) with orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), the method comprising:
they process the first transmission signal received through the first communication line to obtain an eigenvector matrix for each of a plurality of subbands, wherein a plurality of eigenvector matrices are obtained for a plurality of subbands and used for spatial processing and for transmitting data received through the first communication line and transmitting data sent through second line of communication; and
perform spatial processing for the second transmission signal with many matrices of eigenvectors before transmission on the second communication line.
упорядочивают собственные векторы в каждой матрице на основании коэффициентов передачи канала, связанных с собственными векторами.43. The method according to § 42, in which additionally
arrange the eigenvectors in each matrix based on the transmission coefficients of the channel associated with the eigenvectors.
обрабатывают передачу пилот-сигнала, принятого через первую линию связи, для получения оценки ответа канала для первой линии связи; и
осуществляют разложение оценки ответа канала для получения матрицы собственных векторов, используемой для пространственной обработки и для передачи данных, принятой через первую линию связи и для передачи данных, посланной через вторую линию связи.45. A method for estimating a wireless channel in a time division duplex (TDD) system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO), the method comprising:
processing the transmission of the pilot signal received through the first communication line to obtain an estimate of the channel response for the first communication line; and
carry out decomposition of the channel response estimate to obtain a matrix of eigenvectors used for spatial processing and for transmitting data received through the first communication line and for transmitting data sent through the second communication line.
принимают регулируемый пилот-сигнал на, по меньшей мере, одной собственной моде MIMO канала для первой линии связи; и
обрабатывают принятый регулируемый пилот-сигнал для получения, по меньшей мере, одного собственного вектора, используемого для пространственной обработки и для передачи данных, принятой через первую линию связи и для передачи данных, посланной через вторую линию связи.46. A method for estimating a wireless channel in a time division duplex (TDD) system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO), the method comprising:
receiving an adjustable pilot on at least one eigenmode of the MIMO channel for the first communication line; and
process the received adjustable pilot signal to obtain at least one eigenvector used for spatial processing and for transmitting data received through the first communication line and for transmitting data sent through the second communication line.
демодулируют принятый регулируемый пилот-сигнал для удаления модуляции от символов пилот-сигнала, используемых для генерирования регулируемого пилот-сигнала, и
обрабатывают демодулированный регулируемый пилот-сигнал для получения, по меньшей мере, одного собственного вектора.47. The method according to item 46, in which the processing includes the steps of
demodulating the received adjustable pilot signal to remove modulation from the pilot symbols used to generate the adjustable pilot signal, and
process a demodulated adjustable pilot signal to obtain at least one eigenvector.
калибруют одну или несколько линий связи, включая первую линию связи и вторую линию связи, между точкой доступа и терминалом пользователя для формирования калиброванной первой линии связи и калиброванной второй линии связи;
получают оценку ответа канала для калиброванной первой линии связи на основании одного или нескольких пилот-сигналов, переданных на калиброванной первой линии связи; и
осуществляют разложение оценки ответа канала для получения одного или нескольких собственных векторов, используемых для пространственной обработки одной или нескольких линий связи.50. A method of performing data processing in a wireless communication system including an access point and a user terminal, the method comprising:
calibrating one or more communication lines, including a first communication line and a second communication line, between the access point and the user terminal to form a calibrated first communication line and a calibrated second communication line;
obtaining a channel response estimate for the calibrated first communication line based on one or more pilot signals transmitted on the calibrated first communication line; and
carry out decomposition of the channel response estimate to obtain one or more eigenvectors used for spatial processing of one or more communication lines.
применяют один или несколько наборов поправочных коэффициентов к первой и второй линиям связи, для формирования калиброванных первой и второй линий связи.51. The method of claim 50, wherein the calibration comprises the steps of determining one or more sets of correction factors based on channel response estimates for one or more communication lines; and
apply one or more sets of correction factors to the first and second communication lines to form a calibrated first and second communication lines.
выполняют пространственную обработку для передач данных на первой и второй линиях связи, используя один или несколько собственных векторов, полученных от разложения оценки ответа канала для калиброванной первой линии связи.52. The method according to item 50, in which additionally
perform spatial processing for data transmission on the first and second communication lines using one or more eigenvectors obtained from the decomposition of the channel response estimates for the calibrated first communication line.
передают регулируемый опорный сигнал на второй линии связи, используя один или несколько собственных векторов.53. The method according to paragraph 52, in which the implementation of the spatial processing includes a stage in which
transmit an adjustable reference signal on the second communication line using one or more eigenvectors.
выполняют пространственную обработку одного или нескольких символов пилот-сигнала с одним или несколькими собственными векторами для генерирования регулируемого опорного сигнала.54. The method according to item 53, in which additionally
performing spatial processing of one or more pilot symbols with one or more eigenvectors to generate an adjustable reference signal.
средство для калибровки одной или нескольких линий связи, включая первую линию связи и вторую линию связи, между точкой доступа и терминалом пользователя для формирования калиброванной первой линии связи и калиброванной второй линии связи;
средство для получения оценки ответа канала для калиброванной первой линии связи на основании одного или нескольких пилот-сигналов, переданных на калиброванной первой линии связи; и
средство для разложения оценки ответа канала для получения одного или нескольких собственных векторов, используемых для пространственной обработки одной или нескольких линий связи.55. An apparatus for performing data processing in a wireless communication system including an access point and a user terminal, comprising
means for calibrating one or more communication lines, including a first communication line and a second communication line, between the access point and the user terminal to form a calibrated first communication line and a calibrated second communication line;
means for obtaining a channel response estimate for the calibrated first communication line based on one or more pilot signals transmitted on the calibrated first communication line; and
means for decomposing the channel response estimate to obtain one or more eigenvectors used for spatial processing of one or more communication lines.
средство для применения одного или нескольких наборов поправочных коэффициентов к первой и второй линиям связи для формирования калиброванных первой и второй линий связи.56. The device according to clause 55, in which the means for calibration comprises means for determining one or more sets of correction factors based on estimates of channel responses for one or more communication lines; and
means for applying one or more sets of correction factors to the first and second communication lines to form a calibrated first and second communication lines.
средство для выполнения пространственной обработки для передач данных на первой и второй линиях связи с использованием одного или нескольких собственных векторов, полученных от разложения оценки ответа канала для калиброванной первой линии связи.57. The device according to item 55, further containing
means for performing spatial processing for transmitting data on the first and second communication lines using one or more eigenvectors obtained from decomposing the channel response estimate for the calibrated first communication line.
средство для передачи регулируемого опорного сигнала по второй линии связи с использованием одного или нескольких собственных векторов.58. The device according to clause 57, in which the means for performing spatial processing contains
means for transmitting an adjustable reference signal on a second communication line using one or more eigenvectors.
средство для выполнения пространственной обработки одного или нескольких символов пилот-сигнала с одним или несколькими собственными векторами для генерирования регулируемого опорного сигнала.59. The device according to § 58, further comprising
means for performing spatial processing of one or more pilot symbols with one or more eigenvectors to generate an adjustable reference signal.
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US42146202P | 2002-10-25 | 2002-10-25 | |
US42142802P | 2002-10-25 | 2002-10-25 | |
US60/421,462 | 2002-10-25 | ||
US60/421,309 | 2002-10-25 | ||
US60/421,428 | 2002-10-25 | ||
US10/693,171 | 2003-10-23 | ||
US10/693,171 US7151809B2 (en) | 2002-10-25 | 2003-10-23 | Channel estimation and spatial processing for TDD MIMO systems |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005115857A RU2005115857A (en) | 2006-01-20 |
RU2351071C2 true RU2351071C2 (en) | 2009-03-27 |
Family
ID=35873173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005115857/09A RU2351071C2 (en) | 2002-10-25 | 2003-10-24 | Channel evaluation and spatial processing for tdd mimo systems |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2351071C2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7839944B2 (en) | 2006-09-19 | 2010-11-23 | Lg Electronics, Inc. | Method of performing phase shift-based precoding and an apparatus for supporting the same in a wireless communication system |
US7881395B2 (en) | 2006-09-19 | 2011-02-01 | Lg Electronics, Inc. | Method of transmitting using phase shift-based precoding and an apparatus for implementing the same in a wireless communication system |
US7885349B2 (en) | 2007-02-14 | 2011-02-08 | Lg Electronics Inc. | Data transmitting and receiving method using phase shift based precoding and transceiver supporting the same |
US7961808B2 (en) | 2007-09-19 | 2011-06-14 | Lg Electronics Inc. | Data transmitting and receiving method using phase shift based precoding and transceiver supporting the same |
US8000401B2 (en) | 2006-05-26 | 2011-08-16 | Lg Electronics Inc. | Signal generation using phase-shift based pre-coding |
US8284849B2 (en) | 2006-05-26 | 2012-10-09 | Lg Electronics Inc. | Phase shift based precoding method and transceiver for supporting the same |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455765C2 (en) * | 2006-05-26 | 2012-07-10 | Эл Джи Электроникс Инк. | Method for phase shift based precoding and transducer for its supporting |
US8787499B2 (en) * | 2007-03-27 | 2014-07-22 | Qualcomm Incorporated | Channel estimation with effective co-channel interference suppression |
US8340605B2 (en) * | 2008-08-06 | 2012-12-25 | Qualcomm Incorporated | Coordinated transmissions between cells of a base station in a wireless communications system |
KR101564479B1 (en) * | 2008-11-13 | 2015-10-29 | 애플 인크. | Method and system for reduced complexity channel estimation and interference cancellation for v-mimo demodulation |
-
2003
- 2003-10-24 RU RU2005115857/09A patent/RU2351071C2/en active
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8331464B2 (en) | 2006-05-26 | 2012-12-11 | Lg Electronics Inc. | Phase shift based precoding method and transceiver for supporting the same |
US8284849B2 (en) | 2006-05-26 | 2012-10-09 | Lg Electronics Inc. | Phase shift based precoding method and transceiver for supporting the same |
US8000401B2 (en) | 2006-05-26 | 2011-08-16 | Lg Electronics Inc. | Signal generation using phase-shift based pre-coding |
US8036286B2 (en) | 2006-05-26 | 2011-10-11 | Lg Electronics, Inc. | Signal generation using phase-shift based pre-coding |
US8135085B2 (en) | 2006-09-19 | 2012-03-13 | Lg Electroncis Inc. | Method of transmitting using phase shift-based precoding and an apparatus for implementing the same in a wireless communication system |
US7881395B2 (en) | 2006-09-19 | 2011-02-01 | Lg Electronics, Inc. | Method of transmitting using phase shift-based precoding and an apparatus for implementing the same in a wireless communication system |
US7839944B2 (en) | 2006-09-19 | 2010-11-23 | Lg Electronics, Inc. | Method of performing phase shift-based precoding and an apparatus for supporting the same in a wireless communication system |
US8213530B2 (en) | 2006-09-19 | 2012-07-03 | Lg Electronics Inc. | Method of transmitting using phase shift-based precoding and an apparatus for implementing the same in a wireless communication system |
US7899132B2 (en) | 2007-02-14 | 2011-03-01 | Lg Electronics Inc. | Data transmitting and receiving method using phase shift based precoding and transceiver supporting the same |
US8284865B2 (en) | 2007-02-14 | 2012-10-09 | Lg Electronics Inc. | Data transmitting and receiving method using phase shift based precoding and transceiver supporting the same |
US7885349B2 (en) | 2007-02-14 | 2011-02-08 | Lg Electronics Inc. | Data transmitting and receiving method using phase shift based precoding and transceiver supporting the same |
US8208576B2 (en) | 2007-09-19 | 2012-06-26 | Lg Electronics Inc. | Data transmitting and receiving method using phase shift based precoding and transceiver supporting the same |
US7970074B2 (en) | 2007-09-19 | 2011-06-28 | Lg Electronics Inc. | Data transmitting and receiving method using phase shift based precoding and transceiver supporting the same |
US7961808B2 (en) | 2007-09-19 | 2011-06-14 | Lg Electronics Inc. | Data transmitting and receiving method using phase shift based precoding and transceiver supporting the same |
US8670500B2 (en) | 2007-09-19 | 2014-03-11 | Lg Electronics Inc. | Data transmitting and receiving method using phase shift based precoding and transceiver supporting the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005115857A (en) | 2006-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1559209B1 (en) | Channel estimation and spatial processing for tdd mimo systems | |
JP4532412B2 (en) | Eigenvector derivation for spatial processing in MIMO communication systems | |
EP1880484B1 (en) | Rate selection for eigensteering in a mimo communication system | |
TWI436617B (en) | Multi-mode terminal, access point, and method of processing data in a wireless mimo system | |
US20050185728A1 (en) | Calibration of downlink and uplink channel responses in a wireless MIMO communication system | |
US20110028108A1 (en) | Method and apparatus to provide low cost transmit beamforming for network devices | |
CN102123023A (en) | Multi-antenna transmission for spatial division multiple access | |
RU2351071C2 (en) | Channel evaluation and spatial processing for tdd mimo systems | |
CN1729634B (en) | Channel estimation and spatial processing for TDD MIMO systems |