RU2388142C2

RU2388142C2 - Способ и устройство для предварительного кодирования для мiмо-системы

Info

Publication number: RU2388142C2
Application number: RU2008121171/09A
Authority: RU
Inventors: Гвендолин Д. БАРРИАК (US); Гвендолин Д. Барриак; Цзибин ВАНГ (US); Цзибин Ванг; Алексей ГОРОХОВ (US); Алексей ГОРОХОВ; Хемантх САМПАТХ (US); Хемантх САМПАТХ; Тамер КАДОУС (US); Тамер КАДОУС
Original assignee: Квэлкомм Инкорпорейтед
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2010-04-27
Also published as: WO2007051192A2; RU2008121171A; KR20080059672A; US20070165738A1; JP2009514460A; CN101346923A; TW200733662A; KR100977434B1; BRPI0617866A2; WO2007051192A8; CA2627388A1; EP2039046A2

Abstract

Изобретение относится к беспроводной связи и может использоваться для генерирования унитарных матриц для предварительного кодирования для MIMO- системы. Достигаемый технический результат - упрощение алгоритма, связанного с вычислением индекса предварительного кодирования в MIMO-системе беспроводной связи. Описываются системы и методологии, которые способствуют вычислению индекса предварительного кодирования, который находится в определенном соотношении с матрицей предварительного кодирования в кодовой книге. Согласно различным аспектам описываются системы и/или способы, которые способствуют вычислению эффективного отношения сигнал/шум (SNR). Такие системы и/или способы могут дополнительно способствовать выбору матрицы предварительного кодирования и соответствующего индекса предварительного кодирования. Такие системы и/или способы могут еще дополнительно способствовать применению матрицы предварительного кодирования в MIMO-системе беспроводной связи. 6 н. и 39 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка претендует на привилегии предварительной заявки на патент США №60/731 022, озаглавленной «A METHOD AND APPARATUS FOR PRE-CODING FOR A MIMO SYSTEM», которая была подана 27 октября 2005 г. Вся вышеупомянутая заявка включена в настоящий документ по ссылке.

Уровень техники

I. Область техники, к которой относится изобретение

Нижеследующее описание относится, в основном, к беспроводной связи и, в частности, к генерированию унитарных матриц, которые могут использоваться в связи с линейным предварительным кодированием в системе беспроводной связи.

II. Уровень техники

Системы беспроводной связи широко применяются для предоставления различных типов содержимого связи, такого как, например, речь, данные и т.д. Типовыми системами беспроводной связи могут быть системы многостанционного доступа, способные поддерживать связь с многочисленными пользователями посредством совместного использования доступных системных ресурсов (например, полосы частот, мощности передачи, …). Примеры таких систем с многостанционным доступом могут включать в себя системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), системы многостанционного доступа с временным разделением каналов (TDMA), системы многостанционного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), системы многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) и т.п.

Как правило, системы беспроводной связи с многостанционным доступом могут одновременно поддерживать связь для многочисленных мобильных устройств. Каждое мобильное устройство может устанавливать связь с одной или несколькими базовыми станциями посредством передач по прямой или обратным линиям связи. Прямая линия связи (или нисходящая линия связи) относится к линии связи от базовых станций на мобильные устройства, и обратная линия связи (или восходящая линия связи) относится к линии связи от мобильных устройств на базовые станции. Далее, связь между мобильными устройствами и базовыми станциями может устанавливаться посредством систем с одним входом и одним выходом (SISO), систем с многими входами и одним выходом (MISO), систем с многими входами и многими выходами (MIMO) и т.п.

MIMO-системы обычно применяют многочисленные (N _T) передающие антенны и многочисленные (N _R) приемные антенны для передачи данных. MIMO-канал, образованный N _T передающими и N _R приемными антеннами, может быть разложен на N _S независимых каналов, которые могут упоминаться как пространственные каналы, где N _S≤{N _T, N _R}. Каждый из N _S независимых каналов соответствует измерению. Кроме того, MIMO-системы могут обеспечивать улучшенные рабочие характеристики (например, повышенную спектральную эффективность, большую пропускную способность и/или более высокую надежность), если используются дополнительные размерности, созданные многочисленными передающими и приемными антеннами.

MIMO-системы могут поддерживать различные методы дуплексирования, чтобы разделять связь по прямой и обратной линиям связи по общей физической среде. Например, системы дуплексного режима с частотным разделением каналов (FDD) могут использовать несхожие частотные области для передач по прямой и обратной линиям связи. Далее, в системах дуплексного режима с временным разделением каналов (TDD) связь по прямой и обратной линиям связи может использовать общую частотную область. Различные методы могут использоваться для вычисления индекса предварительного кодирования (PI) для предварительного кодирования MIMO. Однако может быть очень сложным вычисление индекса предварительного кодирования (PI), используемого в предварительном кодировании MIMO, и, в частности, схемах пофрагментной обратной связи и/или схемах обратной связи по средним величинам.

Сущность изобретения

Нижеследующее представляет упрощенную сущность изобретения одного или нескольких вариантов осуществления, чтобы обеспечить базовое понимание таких вариантов осуществления. Эта сущность изобретения не является исчерпывающим обзором всех рассмотренных вариантов осуществления и, как предполагается, ни идентифицирует ключевые или критичные элементы всех вариантов осуществления, ни обрисовывает объем любого или всех вариантов осуществления. Ее единственной целью является представление некоторых принципов одного или нескольких вариантов осуществления в упрощенном виде в качестве вводной части для более подробного описания, которое представлено ниже.

Согласно одному или нескольким вариантам осуществления и их соответствующим описаниям, описываются различные аспекты в связи со способствованием вычислению индекса предварительного кодирования, который соответствует матрице в кодовой книге, связанной со средой беспроводной связи. Чтобы использовать индекс предварительного кодирования (который может соответствовать матрице в кодовой книге), несколько упрощенных алгоритмов могут использоваться для предварительного кодирования MIMO. Для схемы пофрагментной обратной связи эффективное отношение сигнал/шум (SNR) может вычисляться для каждого фрагмента и для каждой матрицы предварительного кодирования, причем может выбираться матрица предварительного кодирования с наибольшим эффективным SNR. Для схемы обратной связи по средним величинам эффективное отношение сигнал/шум (SNR), усредненное по распределениям (например, по многим фрагментам) или усредненное по всей полосе частот, может вычисляться для каждой матрицы предварительного кодирования, причем может выбираться матрица предварительного кодирования с наибольшим эффективным SNR.

Согласно относящимся аспектам способ, который способствует вычислению индекса предварительного кодирования в среде беспроводной связи, описывается в данном документе. Способ может включать в себя использование схемы пофрагментной обратной связи для предварительного кодирования MIMO. Кроме того, способ может включать в себя вычисление эффективного отношения сигнал/шум (SNR) для матрицы предварительного кодирования и фрагмента. Кроме того, способ может включать в себя выбор матрицы предварительного кодирования, дающей наибольшее эффективное SNR. Кроме того, способ может включать в себя применение матрицы предварительного кодирования и соответствующего индекса предварительного кодирования в MIMO-среде беспроводной связи.

Согласно относящимся аспектам способ, который способствует вычислению индекса предварительного кодирования в среде беспроводной связи, описывается в данном документе. Способ может включать в себя использование схемы обратной связи по средним величинам для предварительного кодирования MIMO. Далее, способ может включать в себя вычисление среднего эффективного отношения сигнал/шум (SNR) для матрицы предварительного кодирования. Кроме того, способ может включать в себя получение усредненной канальной ковариационной матрицы. Кроме того, способ может включать в себя выбор матрицы предварительного кодирования из кодовой книги, используя по меньшей мере одно из усредненного эффективного SNR и усредненной канальной ковариационной матрицы.

Другой аспект относится к устройству связи, которое может включать в себя память, которая сохраняет инструкции, относящиеся к вычислению индекса предварительного кодирования посредством вычисления эффективного SNR для по меньшей мере одной из схемы пофрагментной обратной связи и схемы обратной связи по средним величинам. Кроме того, процессор, соединенный с памятью, может быть выполнен с возможностью определения инструкций для применения индекса предварительного кодирования, используя по меньшей мере один алгоритм, при этом индекс предварительного кодирования находится в определенном соотношении с матрицей в кодовой книге.

Еще другой аспект относится к устройству связи, которое способствует вычислению индекса предварительного кодирования. Устройство связи может включать в себя средство для вычисления эффективного отношения сигнал/шум (SNR). Устройство связи может дополнительно включать в себя средство для выбора матрицы предварительного кодирования и соответствующего индекса предварительного кодирования. Кроме того, устройство связи может включать в себя средство для применения матрицы предварительного кодирования в MIMO-системе беспроводной связи.

Еще другой аспект относится к машиносчитываемому носителю, имеющему хранимые на нем исполняемые машиной инструкции для вычисления эффективного отношения сигнал/шум (SNR), выбора матрицы предварительного кодирования и соответствующего индекса предварительного кодирования и применения матрицы предварительного кодирования в MIMO-системе беспроводной связи.

Согласно другому аспекту в системе беспроводной связи в данном документе описывается устройство, причем данное устройство может включать в себя процессор. Процессор может быть выполнен с возможностью установления применения по меньшей мере одной из схемы пофрагментной обратной связи и схемы обратной связи по средним величинам. Далее, процессор может быть выполнен с возможностью выбора матрицы предварительного кодирования и соответствующего индекса предварительного кодирования. Кроме того, процессор может быть выполнен с возможностью применения матрицы предварительного кодирования в MIMO-системе беспроводной связи.

Для осуществления вышеприведенных и относящихся целей, один или несколько вариантов осуществления содержат ниже в данном документе признаки, полностью описанные и конкретно указанные в формуле изобретения. Нижеследующее описание и прилагаемые чертежи подробно излагают некоторые иллюстративные аспекты одного или нескольких вариантов осуществления. Эти аспекты указывают, однако, но только несколько из различных путей, как принципы различных вариантов осуществления могут применяться, и описанные варианты осуществления, как предполагается, включают в себя все такие аспекты и их эквиваленты.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой иллюстрацию системы беспроводной связи в соответствии с различными аспектами, изложенными в данном документе.

Фиг.2 представляет собой иллюстрацию примерного устройства связи для применения в среде беспроводной связи.

Фиг.3 представляет собой иллюстрацию примерной системы, которая способствует вычислению индекса предварительного кодирования в среде беспроводной связи.

Фиг.4 представляет собой иллюстрацию устройства связи, которое может применяться для уменьшения сложности, связанной с вычислением индекса предварительного кодирования в MIMO-системе беспроводной связи.

Фиг.5 представляет собой иллюстрацию примерной методологии, которая способствует реализации упрощенного алгоритма, связанного с вычислением индекса предварительного кодирования в MIMO-системе беспроводной связи.

Фиг.6 представляет собой иллюстрацию примерной методологии, которая способствует вычислению индекса предварительного кодирования в схеме пофрагментной обратной связи, применяемой в MIMO-системе беспроводной связи.

Фиг.7 представляет собой иллюстрацию примерной методологии, которая способствует вычислению индекса предварительного кодирования в схеме пофрагментной обратной связи, применяемой в MIMO-системе беспроводной связи.

Фиг.8 представляет собой иллюстрацию пользовательского устройства, которое способствует контролированию и/или обеспечению обратной связи в связи с широковещательной и/или многоадресной передачей (передачами).

Фиг.9 представляет собой иллюстрацию примерной беспроводной сетевой среды, которая может применяться в связи с различными системами и способами, описанными в данном документе.

Фиг.10 представляет собой иллюстрацию примерной системы, которая применяет упрощенные алгоритмы для вычисления индекса предварительного кодирования для MIMO-системы беспроводной связи.

Подробное описание

Ниже описываются различные варианты осуществления со ссылкой на чертежи, на которых подобные позиции используются для ссылки на подобные элементы по всем чертежам. В нижеследующем описании для целей объяснения многочисленные конкретные подробности излагаются для того, чтобы обеспечить полное понимание одного или нескольких вариантов осуществления. Может быть очевидным, однако, что такой вариант (варианты) осуществления может быть осуществлен на практике без этих конкретных подробностей. В других случаях, общеизвестные конструкции и устройства показаны в виде блок-схемы, чтобы способствовать описанию одного или нескольких вариантов осуществления.

Как используется в данной заявке, термины «модуль», «аппарат», «устройство», «система» и им подобные, как предполагается, ссылаются на относящийся к компьютеру объект, любой из аппаратных средств, программно-аппаратных средств, комбинации аппаратных и программных средств, программных средств или программных средств при исполнении. Например, модулем может быть, но не ограничивается ими, процесс, выполняющийся на процессоре, процессор, объект, исполняемый файл, поток управления, программа и/или компьютер. В качестве иллюстрации, модулем может быть как приложение, выполняющееся на вычислительном устройстве, так и вычислительное устройство. Один или несколько модулей могут постоянно находиться в процессе и/или потоке управления, и модуль может локализоваться на одном компьютере и/или распределяться между двумя или несколькими компьютерами. Кроме того, эти модули могут исполняться с различных считываемых компьютером носителей, имеющих различные структуры данных, хранимые на них. Модули могут устанавливать связь при помощи локальных и/или удаленных процессов, таких как в соответствии с сигналом, имеющим один или несколько пакетов данных (например, данные из одного модуля взаимодействуют с другим модулем в локальной системе, распределенной системе и/или по сети, такой как Интернет, с другими системами посредством сигнала).

Кроме того, различные варианты осуществления описываются в данном документе в связи с абонентской станцией. Абонентская станция также может называться системой, абонентским блоком, мобильной станцией, мобильником, удаленной станцией, точкой доступа, удаленным терминалом, терминалом доступа, пользовательским терминалом, пользовательским агентом, пользовательским устройством или пользовательским оборудованием. Абонентской станцией может быть сотовый телефон, беспроводный телефон, телефон протокола создания сеанса (SIP), станция беспроводного абонентского доступа (WLL), персональный цифровой помощник (PDA), карманное устройство, имеющее возможность беспроводного подключения, вычислительное устройство или другое устройство обработки, подключенное к беспроводному модему.

Кроме того, различные аспекты или признаки, описанные в данном документе, могут быть реализованы в виде способа, устройства или изделия, используя стандартные методы программирования и/или технологии машиностроения. Термин «изделие», используемый в данном документе, как предполагается, охватывает компьютерную программу, доступную с любого считываемого компьютером устройства, несущую или носители. Например, считываемые компьютером носители могут включать в себя, но не ограничиваются ими, магнитные запоминающие устройства (например, жесткий диск, гибкий диск, магнитные полоски и т.д.), оптические диски (например, компакт-диск (CD), цифровой многофункциональный диск (DVD) и т.д.), смарт карты и устройства флэш-памяти (например, стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EPROM), карточка, полоска, ключ-накопитель и т.д.). Кроме того, различные носители данных, описанные в данном документе, могут представлять одно или несколько устройств и/или другие машиносчитываемые носители для хранения информации. Термин «машиносчитываемый носитель» может включать в себя, без ограничения ими, беспроводные каналы и различные другие носители, способные хранить, содержать и/или переносить инструкцию (инструкции) и/или данные.

Ссылаясь теперь на фиг.1, система 100 беспроводной связи иллюстрируется согласно различным вариантам осуществления, представленным в данном документе. Система 100 содержит базовую станцию 102, которая может включать в себя многочисленные группы антенн. Например, одна группа антенн может включать в себя антенны 104 и 106, другая группа может содержать антенны 108 и 110, и дополнительная группа может включать в себя антенны 112 и 114. Для каждой группы антенн изображены две антенны; однако для каждой группы может использоваться большее или меньшее количество антенн. Базовая станция 102 может дополнительно включать в себя канал передатчика и канал приемника, каждый из которых может в свою очередь содержать множество компонентов, связанных с передачей и приемом сигнала (например, процессоры, модуляторы, мультиплексоры, демодуляторы, демультиплексоры, антенны и т.д.), что понятно для специалиста в данной области техники.

Базовая станция 102 может устанавливать связь с одним или несколькими мобильными устройствами, таким как мобильное устройство 116 и мобильное устройство 122; однако необходимо принять во внимание, что базовая станция 102 может устанавливать связь, по существу, с любым количеством мобильных устройств, аналогичных мобильным устройствам 116 и 122. Мобильными устройствами 116 и 122 могут быть, например, сотовые телефоны, интеллектуальные телефоны, портативные компьютеры, карманные устройства связи, карманные вычислительные устройства, спутниковые радиостанции, системы глобального позиционирования, PDA и/или любое другое подходящее устройство для связи по системе 100 беспроводной связи. Как показано, мобильное устройство 116 находится в режиме связи с антеннами 112 и 114, где антенны 112 и 114 передают информацию на мобильное устройство 116 по прямой линии 118 связи и принимают информацию от мобильного устройства 116 по обратной линии 120 связи. Кроме того, мобильное устройство 122 находится в режиме связи с антеннами 104 и 106, где антенны 104 и 106 передают информацию на мобильное устройство 122 по прямой линии 124 связи и принимают информацию от мобильного устройства 122 по обратной линии 126 связи. В системе дуплексного режима с частотным разделением каналов (FDD) прямая линия 118 связи может использовать другую полосу частот, чем полоса, используемая обратной линией 120 связи, и прямая линия 124 связи может применять другую полосу частот, чем полоса, применяемая обратной линией 126 связи, например. Далее, в системе дуплексного режима с временным разделением каналов (TDD) прямая линия 118 связи и обратная линия 120 связи могут использовать общую полосу частот, и прямая линия 124 связи и обратная линия 126 связи могут использовать общую полосу частот.

Каждая группа антенн и/или зона, в которой они предназначены для связи, могут упоминаться как сектор базовой станции 102. Например, группы антенн могут быть предназначены для связи с мобильными устройствами в секторе зон, покрываемых базовой станцией 102. При связи по прямым линиям 118 и 124 связи передающие антенны базовой станции 102 могут использовать формирование луча для повышения отношения сигнал/шум прямых линий 118 и 124 связи для мобильных устройств 116 и 122. Также, хотя базовая станция 102 использует формирование луча для передачи на мобильные устройства 116 и 122, распределенные случайным образом по связанному с ней покрытию, мобильные устройства в соседних сотах могут подвергаться меньшим помехам по сравнению с базовой станцией, передающей через одну антенну на все свои мобильные устройства.

В соответствии с примером, системой 100 может быть система связи с многими входами и многими выходами (MIMO). Далее, система 100 может использовать любой тип дуплексирования, такой как FDD, TDD и т.п. Согласно иллюстрации, базовая станция 102 может передавать по прямым линиям 118 и 124 связи на мобильные устройства 116 и 122. Кроме того, мобильные устройства 116 и 122 могут оценивать соответствующие каналы прямой линии связи и генерировать соответствующую информацию обратной связи, которая может подаваться на базовую станцию 102 по обратным линиям 120 и 122 связи. Кроме того, мобильные устройства 116 и 122 могут вычислять индекс предварительного кодирования (PI) для предварительного кодирования MIMO, причем такой PI соответствует матрице в кодовой книге. Методы линейного предварительного кодирования могут осуществляться (например, базовой станцией 102), основываясь на относящейся к каналу обратной связи; таким образом, последующие передачи по каналу могут управляться посредством использования относящейся к каналу обратной связи (например, коэффициент усиления формирования луча может получаться посредством применения линейного предварительного кодирования).

Согласно другому примеру система 100 может использовать упрощенные алгоритмы для вычисления индекса предварительного кодирования (PI) для предварительного кодирования MIMO, предполагая, что предназначенная кодовая книга соотносится с

. Необходимо принять во внимание, что метод предварительного кодирования может применяться на основе пофрагментной обратной связи или обратной связи по средним величинам. В примере пофрагментной обратной связи PI может вычисляться для каждого фрагмента. При условии, что канальная матрица для различных фрагментов обозначается как H _f,1, H _f,2, … H _f,M, M может быть количеством фрагментов в текущем распределении и f - частота. Необходимо принять во внимание, что количество битов обратной связи может быть сэкономлено посредством учета обратной связи для одного PI для всего распределения (например, схема обратной связи по средним величинам).

В схеме пофрагментной обратной связи эффективное отношение сигнал/шум (SNR) может вычисляться для каждой матрицы предварительного кодирования, причем для каждого фрагмента существует i-е фрагменты H _f,i. После вычисления эффективного SNR может выбираться матрица предварительного кодирования с наибольшим эффективным SNR. Необходимо принять во внимание, что эффективное SNR может вычисляться посредством вычисления сначала SNR постобработки и затем преобразования SNR постобработки в ограниченную емкость (например, или неограниченную емкость) с некоторым интервалом емкости. Вычисление может быть упрощено, используя следующую метрику для выбора матрицы предварительного кодирования:

для i-го фрагмента H _f,i, вычислить следующее:

В схеме обратной связи по средним величинам может вычисляться эффективное SNR, усредненное по распределениям (например, многочисленным фрагментам) или усредненное по всей полосе частот. Другими словами, эффективное SNR может усредняться по меньшей мере по одному из следующего: 1) всему распределению; 2) по меньшей мере одному фрагменту распределения; и 3) части полосы частот, которая не зависит от распределения. Чтобы уменьшить сложность вычислений, может быть выбрано по меньшей мере одно из распределения и всей полосы для вычисления эффективного SNR. Например, усредненная канальная ковариационная матрица может быть получена посредством усреднения по распределениям или по всей полосе, что может дать R=E(H ^H H). Кодовая книга может выбираться посредством одного из нижеследующих методов: 1)

; 2)

, где ρ представляет собой среднее SNR; 3) максимизирования эффективного SNR посредством подстановки R в вычисление SNR постобработки.

Необходимо принять во внимание, что для обоих схем (например, схем пофрагментной обратной связи и/или схем обратной связи по средним величинам) можно уменьшить и/или исключить сложность исчерпывающего поиска посредством разделения кодовой книги на несколько поднаборов. Например, кодовая книга может быть разделена так, что матрицы предварительного кодирования в одном наборе близки друг к другу в смысле некоторых расстояний (например, такого как расстояние Евклида), тогда как матрицы из различных поднаборов имеют большие расстояния. Может вычисляться метрика (например, эффективное SNR) для матриц выборки в поднаборе, причем может выбираться один или несколько поднаборов с наибольшей метрикой. Исчерпывающий поиск может применяться в матрицах в пределах выбранных поднаборов.

Обращаясь теперь к фиг.2, на ней изображено устройство 200 связи для применения в среде беспроводной связи. Устройством 200 связи может быть базовая станция или ее часть, или мобильное устройство или его часть. Устройство 200 связи может включать в себя механизм 202 индекса предварительного кода, который использует по меньшей мере один упрощенный алгоритм для вычисления индекса предварительного кодирования (PI) для предварительного кодирования MIMO, причем такой индекс предварительного кодирования (PI) может соответствовать матрице, связанной с кодовой книгой. При вычислении индекса предварительного кодирования для предварительного кодирования MIMO устройство 200 связи и несхожее устройство связи (не показано) могут иметь общее понимание вычисленного PI, основываясь, по меньшей мере частично, на том, что устройство 200 связи и несхожее устройство связи реализуют общую кодовую книгу. Необходимо принять во внимание, что кодовая книга может, по существу, быть аналогичной кодовой книге несхожего устройства связи, с которым взаимодействует устройство 200 связи (например, мобильное устройство может применять общую кодовую книгу с несхожей кодовой книгой, связанной с базовой станцией).

Хотя и не показан, предполагается, что механизм 202 индекса предварительного кода может быть отдельным от устройства 200 связи; согласно данному примеру, механизм 202 индекса предварительного кода может вычислять индекс предварительного кодирования (PI) и пересылать выбранный PI на устройство 200 связи, что позволяет использовать выбор заданной матрицы. Согласно другому примеру устройство 200 связи может реализовывать матрицу в кодовой книге, которая соответствует PI и, поэтому, предоставлять такую матрицу несхожему устройству связи; однако необходимо принять во внимание, что заявленный предмет не ограничивается, таким образом, вышеупомянутыми примерами.

В качестве примера, устройством 200 связи может быть мобильное устройство, которое применяет по меньшей мере одну матрицу из кодовой книги посредством применения по-новому вычисления, реализуемого механизмом 202 индекса предварительного кода. Согласно данной иллюстрации мобильное устройство может оценивать канал и использовать унитарные матрицы для квантования оценки канала. Например, конкретная унитарная матрица, которая соответствует оценке канала, может выбираться из набора унитарных матриц, и вычисленный индекс предварительного кодирования, который имеет отношение к выбранной унитарной матрице, может передаваться на базовую станцию (например, которая применяет, по существу, подобную кодовую книгу, включающую в себя, по существу, подобный набор унитарных матриц).

Основываясь на упрощенном вычислении индекса предварительного кодирования (PI), устройство 200 связи может применять набор унитарных матриц, таких как

, где N может быть любым целым числом. Далее, N=2^M, где M может быть количеством битов обратной связи. Согласно примеру N может быть равно 64, и, следовательно, 6 битов обратной связи (например, связанных с индексом предварительного кодирования) могут пересылаться с приемника (например, мобильного устройства) на передатчик (например, базовую станцию); однако заявленный предмет не ограничивается вышеупомянутым примером.

Теперь ссылаясь на фиг.3, на ней изображена система 300, которая способствует вычислению индекса предварительного кодирования в среде беспроводной связи. Система 300 включает в себя базовую станцию 302, которая устанавливает связь с мобильным устройством 304 (и/или любым количеством несхожих мобильных устройств (не показаны)). Базовая станция 302 может передавать информацию на мобильное устройство 304 по каналу прямой линии связи; далее, базовая станция 302 может принимать информацию от мобильного устройства 304 по каналу обратной линии связи. Далее, системой 300 может быть MIMO-система. Согласно примеру мобильное устройство 304 может предоставлять обратную связь, относящуюся к каналу прямой линии связи, по каналу обратной линии связи, и базовая станция 302 может использовать обратную связь для управления и/или модифицирования последующей передачи по каналу прямой линии связи (например, применять для того, чтобы способствовать формированию луча).

Мобильное устройство 304 может включать в себя механизм 314 индекса предварительного кода, который использует по меньшей мере один упрощенный алгоритм для вычисления индекса предварительного кодирования (PI), который находится в определенном соотношении с матрицей в кодовой книге. Следовательно, базовая станция 302 и мобильное устройство 304 могут получить, по существу, подобные кодовые книги (описанные как кодовая книга 306 и кодовая книга 308), которые включают в себя общий набор унитарных матриц, выдаваемых механизмом 314 индекса предварительного кода, который вычисляет индекс предварительного кодирования, который находится в определенном соотношении с такой матрицей. Хотя и не показаны, предполагается, что механизм 314 индекса предварительного кода может вычислять PI, который связан с матрицей в кодовой книге 306 для мобильного устройства 304, и такой PI может предоставляться базовой станции 302, причем базовая станция 302 может идентифицировать соответствующую матрицу, используя, например, такой PI. Однако необходимо принять во внимание, что заявленный предмет не ограничивается вышеупомянутыми примерами.

Мобильное устройство 304 может дополнительно включать в себя блок 310 оценки канала и генератор 312 обратной связи. Блок 310 оценки канала может оценивать канал прямой линии связи от базовой станции 302 на мобильное устройство 304. Блок 310 оценки канала может генерировать матрицу H, которая соответствует каналу прямой линии связи, где столбцы H могут относиться к передающим антеннам базовой станции 302, и строки H могут относиться к приемным антеннам мобильного устройства 304. Согласно примеру базовая станция 302 может использовать четыре передающие антенны, и мобильное устройство 304 может применять две приемные антенны, и, таким образом, блок 310 оценки канала может оценивать канал прямой линии связи и выдавать 2х4 канальную матрицу (например, где

); однако необходимо принять во внимание, что заявленный предмет предполагает использование канальной матрицы H любого размера (например, любое количество строк и/или столбцов) (например, соответствующие любому количеству приемных и/или передающих антенн).

Генератор 312 обратной связи может применять оценку канала (например, канальную матрицу H), чтобы выдавать обратную связь, которая может пересылаться на базовую станцию 302 по каналу обратной линии связи. Например, канальная унитарная матрица U может включать в себя информацию, относящуюся к направлению канала, определенному из оцененной канальной матрицы H. Собственное разложение канальной матрицы H может осуществляться на основе

, где U может быть канальной унитарной матрицей, соответствующей канальной матрице H, H ^II может быть сопряженной транспозицией H, U ^II может быть сопряженной транспозицией U, и Λ может быть диагональной матрицей.

Кроме того, генератор 312 обратной связи может сравнивать канальную унитарную матрицу U с набором унитарных матриц (например, чтобы квантовать канальную унитарную матрицу U). Далее, выбор может выполняться из набора унитарных матриц. При вычислении унитарной матрицы и соответствующего индекса предварительного кодирования, используя механизм 314 индекса предварительного кода, генератор 312 обратной связи может предоставить индекс базовой станции 302 по каналу обратной линии связи.

Базовая станция 302 может дополнительно включать в себя блок 314 определения обратной связи и предварительный кодер 316. Блок 314 определения обратной связи может анализировать обратную связь (например, полученный индекс, связанный с квантованной информацией), принятую от мобильного устройства 304. Например, блок 314 определения обратной связи может использовать кодовую книгу 308 унитарных матриц для идентификации выбранной унитарной матрицы, основываясь на принятом индексе предварительного кодирования; таким образом, унитарная матрица, идентифицированная блоком 314 определения обратной связи, может быть, по существу, подобна унитарной матрице, применяемой механизмом 314 индекса предварительного кода.

Далее, предварительный кодер 316 может использоваться базовой станцией 302 для изменения последующих передач по каналу прямой линии связи, основываясь на унитарной матрице, идентифицированной блоком 314 определения обратной связи. Например, предварительный кодер 316 может выполнять формирование луча для связи по прямой линии связи, основываясь на обратной связи. Согласно другому примеру предварительный кодер 316 может умножать идентифицированную унитарную матрицу на вектор передачи, связанный с передающими антеннами базовой станции 302. Далее, мощность передачи для каждой передающей антенны, применяющей унитарную матрицу, может быть, по существу, одинаковой.

Согласно примеру предварительное кодирование и предварительное кодирование с кодовыми книгами многостанционного доступа с пространственным разделением каналов (SDMA) и SDMA могут представлять собой отображение между эффективными антеннами и антеннами фрагментов. Конкретное отображение может определяться матрицей предварительного кодирования. Столбцы матрицы предварительного кодирования могут определять набор пространственных лучей, которые могут использоваться базовой станцией 302. Базовая станция 302 может использовать один столбец матрицы предварительного кодирования в передаче SISO и много столбцов в передачах пространственно-временного разнесения на передаче (STTD) и MIMO.

С ссылкой на фиг.4, на ней изображено устройство 400 связи, которое может применяться для снижения сложности, присущей вычислению индекса предварительного кодирования в MIMO-системе беспроводной связи. Устройство 400 связи может вычислять индекс предварительного кодирования, который находится в определенном соотношении с матрицей в кодовой книге для реализации MIMO-системы беспроводной связи. В частности, устройство 400 связи может применять алгоритмы, которые являются упрощенными по сравнению с обычными методами. Например, устройство 400 связи может вычислять индекс предварительного кодирования (PI) для предварительного кодирования MIMO в схеме пофрагментной обратной связи и схеме обратной связи по средним величинам. В схеме пофрагментной обратной связи может вычисляться эффективное SNR для каждой матрицы предварительного кодирования, причем может выбираться матрица предварительного кодирования с наибольшим эффективным SNR. В схеме обратной связи по средним величинам может вычисляться усредненное эффективное SNR и по распределениям (например, многочисленным фрагментам) или по всей полосе частот для каждой матрицы предварительного кодирования. Необходимо принять во внимание, что, чтобы уменьшить сложность вычислений, распределение (например, или вся полоса) может выбираться для вычисления эффективного SNR. Кроме того, устройство 400 связи может включать в себя память 402, которая может сохранять инструкции, связанные с вычислением индекса предварительного кодирования посредством вычисления эффективного SNR по меньшей мере для одной из схем пофрагментной обратной связи или схем обратной связи по средним величинам. Кроме того, устройство 400 связи может включать в себя процессор 404, который может исполнять такие инструкции в памяти 402 и/или применять индекс предварительного кодирования с наибольшим эффективным SNR.

Например, память 402 может включать в себя инструкции на вычисление индекса предварительного кодирования для схемы пофрагментной обратной связи, причем такие инструкции могут исполняться процессором 404, чтобы иметь возможность определять матрицу предварительного кодирования и соответствующий индекс предварительного кодирования с высоким эффективным SNR. В другом примере, память 402 может включать в себя инструкции на вычисление индекса предварительного кодирования для схемы обратной связи по средним величинам, причем такие инструкции могут исполняться процессором 404, чтобы иметь возможность определять матрицу предварительного кодирования и соответствующий индекс предварительного кодирования с высоким эффективным SNR.

Ссылаясь на фиг.5-7, на них изображены методологии, относящиеся к вычислению индекса предварительного кодирования и соответствующей матрицы предварительного кодирования для MIMO-систем. Хотя, с целью простоты объяснения, методологии показаны и описаны в виде последовательности действий, необходимо понять и принять во внимание, что методологии не ограничиваются порядком действий, так как некоторые действия, согласно одному или нескольким вариантам осуществления, могут происходить в другом порядке и/или одновременно с другими действиями, в отличие от показанного и описанного в данном документе. Например, специалист в данной области техники поймет и примет во внимание, что методология может альтернативно быть представлена в виде последовательности связанных между собой состояний или событий, таких как в диаграмме состояний. Кроме того, не все изображенные действия могут потребоваться для реализации методологии согласно одному или нескольким вариантам осуществления.

Обращаясь теперь к фиг.5, на ней изображена методология 500, которая способствует реализации упрощенного алгоритма, связанного с вычислением индекса предварительного кодирования в MIMO-системе беспроводной связи. В позиции 502 для предварительного кодирования MIMO может использоваться схема пофрагментной обратной связи. Кодовой книгой для схемы пофрагментной обратной связи может быть

. В примере обратной связи на фрагмент PI может вычисляться для каждого фрагмента. При условии, если канальная матрица для различных фрагментов обозначается как H _f,1, H _f,2, … H _f,M, M может быть количеством фрагментов в текущем распределении и f представляет собой частоту. В позиции 504 может вычисляться эффективное отношение сигнал/шум (SNR) для каждой матрицы предварительного кодирования и каждого фрагмента. Эффективное SNR может вычисляться посредством вычисления сначала SNR постобработки и затем преобразования SNR постобработки в ограниченную емкость (например, или неограниченную емкость) с некоторым интервалом для емкости. В позиции 506 может выбираться матрица предварительного кодирования, дающая наибольшее эффективное SNR. Необходимо принять во внимание, что вычисления, на которые ссылаются позиции 504 и 506, могут быть упрощены для выбора матрицы предварительного кодирования согласно с нижеследующим:

для i-го фрагмента H _f,i, вычислить

.

В позиции 508 матрица предварительного кодирования и соответствующий индекс предварительного кодирования могут использоваться в MIMO-системе беспроводной связи.

Ссылаясь на фиг.6, на ней изображена методология 600, которая способствует вычислению индекса предварительного кодирования в схеме пофрагментной обратной связи, применяемого в MIMO-системе беспроводной связи. В позиции 602 схема обратной связи по средним величинам может использоваться для предварительного кодирования MIMO. Кодовой книгой для схемы пофрагментной обратной связи может быть

. При условии, что канальная матрица для различных фрагментов обозначаются как H _f,1, H _f,2, … H _f,M, M может быть количеством фрагментов в текущем распределении и f - частота. Необходимо принять во внимание, что количество битов обратной связи может сокращено посредством учета обратной связи для одного PI для всего распределения (например, схема обратной связи по средним величинам). В позиции 604 может вычисляться среднее эффективное отношение сигнал/шум (SNR). Необходимо принять во внимание, что среднее эффективное SNR может усредняться по распределениям (например, многим фрагментам) и/или усредняться по всей полосе частот. Сложность вычислений может быть снижена посредством выборки распределения (например, или всей полосы частот) для вычисления эффективное SNR. В позиции 606 может быть получена усредненная канальная ковариационная матрица. Усредненная канальная ковариационная R=E(H ^H H) может быть получена посредством усреднения по распределениям или по всей полосе. В позиции 608 может выбираться матрица предварительного кодирования из кодовой книги, используя по меньшей мере одно из среднего эффективного SNR и усредненной канальной ковариационной матрицы. Кодовая книга может выбираться посредством одного из нижеследующих методов: 1)

; 2)

Фиг.7 представляет собой иллюстрацию примерной методологии, которая способствует вычислению индекса предварительного кодирования в схеме пофрагментной обратной связи, применяемой в MIMO-системе беспроводной связи. В позиции 702 может вычисляться по меньшей мере одно из эффективного отношения сигнал/шум (SNR) и усредненного SNR. Необходимо принять во внимание, что могут применяться схема пофрагментной обратной связи и/или схема обратной связи по средним величинам (например, описано ниже). В позиции 704 кодовая книга может разделяться на по меньшей мере два или более поднаборов. В позиции 706 поднабор матриц в кодовой книге может разделяться на основе, по меньшей мере частично, расстояния. Например, может применяться расстояние Евклида, причем матрицы предварительного кодирования в одном наборе близки друг к другу, тогда как матрицы разных поднаборов могут иметь большие расстояния. В позиции 708 может быть осуществлен исчерпывающий поиск по выбранному поднабору (поднаборам), причем такой выбранный поднабор (поднаборы) имеет наибольший SNR.

Понятно, что, согласно одному или нескольким аспектам, описанным в данном документе, логические выводы могут быть сделаны относительно вычисления индекса предварительного кодирования (PI) для предварительного кодирования MIMO, причем такой индекс предварительного кодирования может соотноситься с матрицей, связанной с кодовой книгой, которая является общей между по меньшей мере одного из базовой станции и мобильного устройства. Как используется в данном документе, термин «делать логический вывод» или «логический вывод» относится, в основном, к процессу рассуждения или логического вывода состояний системы, среды и/или пользователя из набора наблюдений, фиксируемых посредством событий и/или данных. Логический вывод может применяться для идентификации заданного контекста или действия, или может генерировать распределение вероятностей по состояниям, например. Логический вывод может быть вероятностным, т.е. вычислением распределения вероятностей по состояниям, представляющим интерес, основываясь на учете данных и событий. Логический вывод также может ссылаться на методы, применяемые для составления событий более высокого уровня из набора событий и/или данных. Такие логические выводы приводят к созданию новых событий или действий из набора наблюдаемых событий и/или хранимых данных о событиях, коррелируются ли события или нет в непосредственной временной близости, и поступают ли события и данные от одного или нескольких источников событий и данных.

Согласно примеру один или несколько представленных выше способов могут включать в себя выполнение логических выводов, относящихся к вычислению индекса предварительного кодирования (PI) для предварительного кодирования MIMO. В качестве дополнительной иллюстрации, логический вывод может быть сделан в отношении к определению, применять или схему пофрагментной обратной связи, или схему обратной связи по средним величинам. Кроме того, логический вывод может быть сделан в отношении определения эффективного SNR для каждой матрицы предварительного кодирования в кодовой книге. Понятно, что вышеприведенные примеры являются иллюстративными по природе и не предназначены для ограничения количества логических выводов, которые могут быть сделаны, или того, каким образом такие логические выводы сделаны в связи с различными вариантами осуществления и/или способами, описанными в данном документе.

Фиг.8 представляет собой иллюстрацию пользовательского устройства 800 (например, карманного устройства, портативного цифрового помощника (PDA), сотового телефона, устройства мобильной связи, интеллектуального телефона, устройства доставки сообщений и т.д.), который способствует контролированию и/или обеспечению обратной связи в связи с широковещательной и/или многоадресной передачей (передачами). Пользовательское устройство 800 содержит приемник 802, который принимает сигнал, например, от приемной антенны (не показана) и выполняет типичные действия над ним (например, фильтрует, усиливает, преобразует с понижением частоты и т.д.) принятый сигнал и оцифровывает приведенный в определенное состояние сигнал для получения отсчетов. Приемником 802 может быть, например, приемник по минимальной среднеквадратической ошибке (MMSE) и может содержать демодулятор 804 (также упоминаемый как demod 804), который может демодулировать принятые символы и предоставлять их процессору 806 для оценки канала. Процессором 806 может быть процессор, предназначенный для анализа информации, принятой приемником 802, и/или генерирования информации для передачи передатчиком 814, процессор, который управляет одним или несколькими компонентами пользовательского устройства 800, и/или процессор, который как анализирует информацию, принятую приемником 802, генерирует информацию для передачи передатчиком 814, так и управляет одним или несколькими компонентами пользовательского устройства 800.

Пользовательское устройство 800 может дополнительно содержать память 808, которая подсоединена с возможностью функционирования к процессору 806 и которая может хранить подлежащие передаче данные, принятые данные, информацию, относящуюся к доступным каналам, данные, связанные с анализируемым сигналом и/или интенсивностью помех, информацию, относящуюся к распределенному каналу, мощности, скорости передачи или т.п., и любую другую подходящую информацию для оценки канала и передачи по каналу. Память 808 может дополнительно хранить протоколы и/или алгоритмы, связанные с оценкой и/или использованием канала (например, основанные на рабочих характеристиках, основанные на емкости и т.д.).

Понятно, что хранилище данных (например, память 808), описанное в данном документе, может представлять собой или энергозависимую память, или энергонезависимую память, или оно может включать в себя как энергозависимую, так и энергонезависимую память. В качестве иллюстрации, и не ограничения, энергонезависимая память может включать в себя постоянное запоминающее устройство (ROM), программируемое ROM (PROM), электрически программируемое ROM (EPROM), электрически стираемое PROM (EEPROM) или флэш-память. Энергозависимая память может включать в себя оперативное запоминающее устройство (RAM), которое действует в качестве внешней кэш-памяти. В качестве иллюстрации и не ограничения, RAM доступно во многих видах, таких как синхронное RAM (SRAM), динамическое RAM (DRAM), синхронное DRAM (SDRAM), SDRAM с удвоенной скоростью обмена данными (DDR SDRAM), усовершенствованное SDRAM (ESDRAM), DRAM с синхронной связью (SLDRAM) и RAM с шиной прямого резидентного доступа (DRRAM). Память 808 рассматриваемых систем и способов, как предполагается, содержит, без ограничения ими, эти и любые другие подходящие типы памяти. Кроме того, необходимо принять во внимание, что хранилищем данных (например, памятью 808) может быть сервер, база данных, жесткий диск и т.п.

Приемник 802 дополнительно подсоединен с возможностью функционирования к механизму 810 индекса предварительного кода, который может способствовать вычислению индекса предварительного кодирования (PI), используемого для предварительного кодирования MIMO, причем такой индекс предварительного кодирования может находиться в определенном соотношении с матрицей в кодовой книге, связанной с по меньшей мере одним из базовой станции и мобильного устройства. Механизм 810 индекса предварительного кода может вычислять эффективное отношение сигнал/шум (SNR) для каждой матрицы предварительного кодирования и затем выбирать матрицу предварительного кодирования с наибольшим эффективным SNR. Для схемы пофрагментной обратной связи эффективное SNR может вычисляться для каждой матрицы предварительного кодирования для каждого фрагмента. Для схемы обратной связи по средним величинам эффективное SNR может усредняться по распределениям (например, многим фрагментам) или усредняться по всей полосе частот.

Пользовательское устройство 800 дополнительно содержит модулятор 812 и передатчик 814, который передает сигнал, например, на базовую станцию, другое пользовательское устройство, центр управлению сетью (NOC), удаленный агент и т.д. Хотя и показаны отдельными от процессора 806, необходимо принять во внимание, что механизм 810 индекса предварительного кода и/или модулятор 812 могут быть частью процессора 806 или нескольких процессоров (не показаны).

Фиг.9 изображает пример системы 900 беспроводной связи. Система 900 беспроводной связи описывает одну базовую станцию 910 и одно мобильное устройство 950 для краткости. Однако необходимо принять во внимание, что система 900 может включать в себя более одной базовой станции и/или более одного мобильного устройства, причем дополнительные базовые станции и/или мобильные устройства могут быть, по существу, подобными или отличными от примерной базовой станции 910 и мобильного устройства 950, описанных ниже. Кроме того, необходимо принять во внимание, что базовая станция 910 и/или мобильное устройство 950 могут применять системы (фиг.1-4 и 8) и/или способы (фиг.5-7), описанные в данном документе, чтобы способствовать установлению беспроводной связи между ними.

На базовой станции 910 данные трафика для нескольких потоков данных предоставляются от источника 912 данных на процессор 914 данных передачи (ТХ). Согласно примеру каждый поток данных может передаваться через соответствующую антенну. Процессор 914 данных ТХ форматирует, кодирует и перемежает поток данных трафика, основываясь на конкретной схеме кодирования, выбранной для этого потока данных, чтобы обеспечить кодированные данные.

Кодированные данные для каждого потока данных могут мультиплексироваться с пилотными данными, используя методы мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM). Дополнительно или альтернативно, пилот-символы могут мультиплексироваться с частотным разделением каналов (FDM), мультиплексироваться с временным разделением каналов (TDM) или мультиплексироваться с кодовым разделением каналов (CDM). Пилотные данные обычно представляют собой известный шаблон данных, который обрабатывается известным образом и может использоваться на мобильном устройстве 950 для оценки характеристики канала. Мультиплексированные пилотные данные и кодированные данные для каждого потока данных могут модулироваться (например, выполняться отображение символов), основываясь на конкретной схеме модуляции (например, двоичной фазовой модуляции (BPSK), квадратурной фазовой манипуляции (QPSK), многократной фазовой манипуляции (M-PSK), многопозиционной квадратурной амплитудной модуляции (M-QAM) и т.д.), выбранной для этого потока данных, чтобы обеспечить символы модуляции. Скорость передачи данных, кодирование и модуляция для каждого потока данных могут определяться инструкциями, выполняемыми или обеспечиваемыми процессором 930.

Символы модуляции для потоков данных могут подаваться на MIMO-процессор 920 ТХ, который может дополнительно обрабатывать символы модуляции (например, для OFDM). MIMO-процессор 920 TX затем подает N _T потоков символов модуляции на N _T передатчиков (TMTR) 922a-922t. В различных вариантах осуществления MIMO-процессор 920 ТХ применяет весовые коэффициенты формирования луча к символам потоков данных и к антеннам, с которых передается символ.

Каждый передатчик 922 принимает и обрабатывает соответствующий поток символов для получения одного или нескольких аналоговых сигналов и дополнительно приводит в определенное состояние (например, усиливает, фильтрует и преобразует с повышением частоты) аналоговые сигналы для получения модулированного сигнала, пригодного для передачи по MIMO-каналу. Далее, N _T модулированных сигналов от передатчиков 922а-922t передаются с N _T антенн 924а-924t соответственно.

На мобильном устройстве 950 переданные модулированные сигналы принимаются посредством N _R антенн 952а-952r, и принятый сигнал от каждой антенны 952 подается на соответствующий приемник (RCVR) 954а-954r. Каждый приемник 954 приводит в определенное состояние (например, фильтрует, усиливает и преобразует с понижением частоты) соответствующий сигнал, оцифровывает приведенный в определенное состояние сигнал для получения отсчетов и дополнительно обрабатывает отсчеты для получения соответствующего «принятого» потока символов.

Процессор 960 данных RX может принимать и обрабатывать N _R принятых потоков символов от N _R приемников 954, основываясь на конкретном методе обработки приемника для получения N _T «обнаруженных» потоков символов. Процессор 960 данных RX может демодулировать, устранять перемежение и декодировать каждый обнаруженный поток символов для восстановления данных трафика для потока данных. Обработка процессором 960 данных RX является дополняющей к обработке, выполняемой MIMO-процессором 920 TX и процессором 914 данных ТХ на базовой станции 910.

Процессор 970 может периодически определять, какую использовать матрицу предварительного кодирования, как описано выше. Далее, процессор 970 может формулировать сообщение обратной линии связи, содержащее часть индекса матрицы и часть значения ранга.

Сообщение обратной линии связи может содержать информацию различных типов, касающуюся линии связи и/или принятого потока данных. Сообщение обратной линии связи может обрабатываться процессором 938 данных ТХ, который также принимает данные трафика от нескольких потоков данных от источника 936 данных, модулированных модулятором 980, приведенных в определенное состояние передатчиками 954а-954r и переданных обратно на базовую станцию 910.

На базовой станции 910 модулированные сигналы от мобильного устройства 950 принимаются антеннами 924, приводятся в определенное состояние приемниками 922, демодулируются демодулятором 940 и обрабатываются процессором 942 данных RX для извлечения сообщения обратной линии связи, переданного мобильным устройством 950. Далее, процессор 930 может обрабатывать извлеченное сообщение, чтобы определить, какую матрицу предварительного кодирования использовать для определения весовых коэффициентов формирования луча.

Процессоры 930 и 970 могут руководить (например, управлять, координировать, организовать и т.д.) работой на базовой станции 910 и мобильном устройстве 950 соответственно. Соответствующие процессоры 930 и 970 могут быть связаны с памятью 932 и 972, которая хранит программные коды и данные. Процессоры 930 и 970 также могут выполнять вычисления для вывода оценок частотной и импульсной характеристик для восходящей и нисходящей линий связи соответственно.

Необходимо понять, что описанные в данном документе варианты осуществления могут быть реализованы аппаратными, программными, программно-аппаратными, промежуточными программными средствами, микрокомандами или любой их комбинацией. Для аппаратной реализации блоки обработки могут реализовываться в одной или нескольких специализированных интегральных схемах (специализированных ИС), процессорах цифровой обработки сигналов (DSP), устройствах цифровой обработки сигналов (DSPD), программируемых логических устройствах (PLD), программируемых вентильных матрицах (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, других электронных блоках, предназначенных для выполнения функций, описанных в данном документе, или их комбинациях.

Когда варианты осуществления реализуются программными, программно-аппаратными, промежуточными программными средствами или микрокомандами, программным кодом или сегментами кода, они могут храниться на машиносчитываемом носителе, таком как запоминающий компонент. Сегмент кода может представлять процедуру, функцию, подпрограмму, программу, рутинную процедуру, рутинную подпроцедуру, модуль, пакет программного обеспечения, класс или любую комбинацию инструкций, структур данных или операторов программы. Сегмент кода может быть связан с другим сегментом кода или аппаратной схемой посредством пересылки и/или приема информации, данных, аргументов, параметров или содержимого памяти. Информация, аргументы, параметры, данные и т.д. могут пересылаться, направляться или передаваться с использованием любого подходящего средства, включая совместное использование памяти, передачу сообщений, передачу маркера, сетевую передачу и т.д.

При реализации программными средствами описанные в данном документе методы могут реализовываться при помощи модулей (например, процедур, функций и т.п.), которые выполняют функции, описанные в данном документе. Программные коды могут храниться в блоках памяти и исполняться процессорами. Блок памяти может быть реализован в процессоре или вне процессора, в этом случае он может соединяться с процессором с возможностью передачи данных при помощи различных средств, что известно в технике.

С ссылкой на фиг.10, на ней изображена система 1000, которая использует упрощенные алгоритмы для вычисления индекса предварительного кодирования для MIMO-системы беспроводной связи. Необходимо принять во внимание, что система 1000 представлена как включающая в себя функциональные блоки, которые могут быть функциональными блоками, которые представляют функции, реализуемые процессором, программными средствами или их комбинацией (например, программно-аппаратными средствами). Например, система 100 может быть реализована в мобильном устройстве. Система 1000 включает в себя логическое группирование 1002 электрических компонентов, которые могут действовать совместно, для указания, что требуется интервал измерения. Например, группирование 1002 может включать в себя электрический компонент 1004 для вычисления эффективного отношения сигнал/шум (SNR). Например, для схемы пофрагментной обратной связи эффективное SNR может вычисляться для каждого фрагмента для каждой матрицы предварительного кодирования. Для схемы обратной связи по средним величинам среднее эффективное SNR может вычисляться посредством усреднения по распределениям (например, многим фрагментам) или усреднения по всей полосе частот.

Группирование 1002 может дополнительно включать в себя электрический компонент 1006 для выбора матрицы предварительного кодирования. Например, может выбираться матрица предварительного кодирования с наибольшим отношением сигнал/шум (SNR). Группирование 1002 может дополнительно включать в себя электрический компонент 1008 для применения матрицы предварительного кодирования в MIMO-системе беспроводной связи. Кроме того, система 1000 может включать в себя память 1010, которая сохраняет инструкции для исполнения функций, связанных с электрическим компонентами 1004, 1006 и 1008. Хотя они показаны как внешние по отношению к памяти 1010, необходимо понять, что электрические компоненты 1004, 1006 и 1008 могут существовать внутри памяти 1010.

То, что описано выше, включает в себя примеры одного или нескольких вариантов осуществления. Конечно, нельзя описать любую возможную комбинацию компонентов или методологий с целью описания вышеупомянутых вариантов осуществления, но для специалиста в данной области техники может быть понятно, что возможны многочисленные дополнительные комбинации и перестановки различных вариантов осуществления. Следовательно, как предполагается, описанные варианты осуществления охватывают все такие изменения, модификации и варианты, которые подпадают под сущность и объем прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, в той степени, в какой термин «включает в себя» используется как в подробном описании, так и в формуле изобретения, такой термин, как предполагается, является включающим аналогично термину «содержащий», как «содержащий» интерпретируется при применении в качестве переходного слова в формуле изобретения.

Claims

1. Способ для предварительного кодирования в MIMO-системе связи, содержащий: использование схемы пофрагментной обратной связи для предварительного кодирования MIMO; вычисление эффективного отношения сигнал/шум (SNR) для матрицы предварительного кодирования и фрагмента; выбор матрицы предварительного кодирования, дающей наибольшее эффективное SNR; и применение матрицы предварительного кодирования и соответствующего индекса предварительного кодирования в MIMO-среде беспроводной связи.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий кодовую книгу, соотнесенную с

, где С обозначает кодовую книгу,
F_j представляет собой матрицу в кодовой книге, и N представляет собой целое число матриц, включенных в кодовую книгу.

3. Способ по п.1, дополнительно содержащий вычисление индекса предварительного кодирования для каждого фрагмента в схеме пофрагментной обратной связи.

4. Способ по п.3, дополнительно содержащий канальную матрицу, которая обозначает несхожие фрагменты как H_f,1, H_f,2, … H_f,M, где М представляет собой число фрагментов в текущем распределении, и f представляет частоту.

5. Способ по п.4, дополнительно содержащий применение следующей метрики для выбора матрицы предварительного кодирования:
для i-го фрагмента H_f,i вычислить

.

6. Способ по п.1, дополнительно содержащий: вычисление SNR постобработки; и преобразование SNR постобработки по меньшей мере в одно из ограниченной емкости с интервалом для емкости и неограниченной емкости с интервалом для емкости.

7. Способ по п.2, дополнительно содержащий: разделение кодовой книги по меньшей мере на два или более поднаборов; разделение поднабора матриц, основываясь по меньшей мере частично на расстоянии; и применение исчерпывающего поиска по выбранному поднабору с наибольшим отношением сигнал/шум (SNR).

8. Способ для предварительного кодирования в MIMO-системе связи, содержащий: использование схемы обратной связи по средним величинам для предварительного кодирования MIMO; вычисление среднего эффективного отношения сигнал/шум (SNR) для матрицы предварительного кодирования; получение усредненной канальной ковариационной матрицы; и выбор матрицы предварительного кодирования из кодовой книги, используя по меньшей мере одно из усредненного эффективного SNR и усредненной канальной ковариационной матрицы.

9. Способ по п.8, дополнительно содержащий кодовую книгу, соотнесенную с

10. Способ по п.8, дополнительно содержащий вычисление среднего эффективного отношения сигнал/шум (SNR), которое усредняется по меньшей мере по одному из следующего: 1) всему распределению; 2) по меньшей мере одному фрагменту распределения; и 3) части полосы частот, которая не зависит от распределения.

11. Способ по п.8, дополнительно содержащий выборку по меньшей мере одного из фрагмента распределения и всей полосы частот для вычисления эффективного SNR.

12. Способ по п.8, дополнительно содержащий использование следующего для вычисления усредненной канальной ковариационной матрицы: R=E(H^HH), где R представляет собой усредненную канальную ковариационную матрицу.

13. Способ по п.12, дополнительно содержащий выбор кодовой книги при помощи по меньшей мере одного из нижеследующего: 1)

;
2)

, где ρ представляет собой среднее SNR; и 3) максимизирования эффективного SNR посредством подстановки R в вычисление SNR постобработки.

14. Способ по п.8, дополнительно содержащий: разделение кодовой книги по меньшей мере на два или более поднаборов; разделение поднабора матриц, основываясь по меньшей мере частично на расстоянии; и применение исчерпывающего поиска по выбранному поднабору с наибольшим отношением сигнал/шум (SNR).

15. Устройство связи для предварительного кодирования в MIMO-системе связи, содержащее: память, которая сохраняет инструкции, относящиеся к вычислению индекса предварительного кодирования посредством вычисления эффективного SNR для по меньшей мере одной из схемы пофрагментной обратной связи и схемы обратной связи по средним величинам; и процессор, соединенный с памятью, выполненный с возможностью определения инструкций для применения индекса предварительного кодирования, используя по меньшей мере один алгоритм, при этом индекс предварительного кодирования коррелируется с матрицей в кодовой книге.

16. Устройство связи по п.15, дополнительно содержащее то, что кодовая книга соотносится с

, где С обозначает кодовую книгу,
F_jпредставляет собой матрицу в кодовой книге, и N представляет собой целое число матриц, включенных в кодовую книгу.

17. Устройство связи по п.16, дополнительно содержащее вычисление индекса предварительного кодирования для каждого фрагмента в схеме пофрагментной обратной связи.

18. Устройство связи по п.17, дополнительно содержащее канальную матрицу, которая обозначает несхожие фрагменты как H_f,1, H_f,2, … H_f,M, где М представляет собой количество фрагментов в текущем распределении.

19. Устройство связи по п.18, дополнительно содержащее применение следующей метрики для выбора матрицы предварительного кодирования:
для i-го фрагмента H_f,i вычислить

.

20. Устройство связи по п.19, дополнительно содержащее:
вычисление SNR постобработки; и преобразование SNR постобработки по меньшей мере в одно из ограниченной емкости с интервалом для емкости и неограниченной емкости с интервалом для емкости.

21. Устройство связи по п.20, дополнительно содержащее вычисление среднего эффективного отношения сигнал/шум (SNR), который усредняется по меньшей мере по одному из следующего: 1) всему распределению; 2) по меньшей мере одному фрагменту распределения; и 3) части полосы частот, которая не зависит от распределения.

22. Устройство связи по п.21, дополнительно содержащее выборку по меньшей мере одного из фрагмента распределения и всей полосы частот для вычисления эффективного SNR.

23. Устройство связи по п.22, дополнительно содержащее использование нижеследующего для вычисления усредненной канальной ковариационной матрицы: R=E(H^HH), где R представляет собой усредненную канальную ковариационную матрицу.

24. Устройство связи по п.23, дополнительно содержащее выбор кодовой книги при помощи по меньшей мере одного из нижеследующего: 1)

; 2)

25. Устройство связи по п.15, дополнительно содержащее: разделение кодовой книги по меньшей мере на два или более поднаборов; разделение поднабора матриц, основываясь по меньшей мере частично на расстоянии; и применение исчерпывающего поиска по выбранному поднабору с наибольшим отношением сигнал/шум (SNR).

26. Устройство связи для предварительного кодирования в MIMO-системе связи, содержащее: средство для вычисления эффективного отношения сигнал/шум (SNR); средство для выбора матрицы предварительного кодирования и соответствующего индекса предварительного кодирования; и средство для применения матрицы предварительного кодирования в MIMO-системе беспроводной связи.

27. Устройство связи по п.26, в котором средство для вычисления эффективного отношения сигнал/шум (SNR) дополнительно содержит средство для вычисления среднего эффективного отношения сигнал/шум (SNR), которое усредняется по меньшей мере по одному из нижеследующего: 1) всему распределению; 2) по меньшей мере одному фрагменту распределения; и 3) части полосы частот, которая не зависит от распределения.

28. Устройство связи по п.27, в котором средство для вычисления эффективного отношения сигнал/шум (SNR) дополнительно содержит средство для выборки по меньшей мере одного из фрагмента распределения и всей полосы частот для вычисления эффективного SNR.

29. Устройство связи по п.28, в котором средство для вычисления эффективного отношения сигнал/шум (SNR) дополнительно содержит средство для вычисления усредненной канальной ковариационной матрицы согласно нижеследующему:
R=E(H^HH), где R представляет собой усредненную канальную ковариационную матрицу.

30. Устройство связи по п.29, в котором средство для вычисления эффективного отношения сигнал/шум (SNR) дополнительно содержит средство для выбора кодовой книги при помощи по меньшей мере одного из нижеследующего: 1)

2)

где ρ представляет собой среднее SNR; и 3) максимизирования эффективного SNR посредством подстановки R в вычисление SNR постобработки.

31. Устройство связи по п.26, дополнительно содержащее средство кодовой книги, которое соотносится с

, где С обозначает средство кодовой книги,
F_j представляет собой матрицу в кодовой книге, и N представляет собой целое число матриц, включенных в кодовую книгу, причем индекс предварительного кодирования соответствует матрице в кодовой книге.

32. Устройство связи по п.31, в котором средство для выбора матрицы предварительного кодирования и соответствующего индекса предварительного кодирования дополнительно содержит средство для вычисления индекса предварительного кодирования для каждого фрагмента в схеме пофрагментной обратной связи.

33. Устройство связи по п.32, в котором средство для вычисления индекса предварительного кодирования для каждого фрагмента в схеме пофрагментной обратной связи дополнительно содержит использование канальной матрицы, которая обозначает несхожие фрагменты как H_f,1, H_f,2, … H_f,M, где М представляет собой количество фрагментов в текущем распределении.

34. Устройство связи по п.33, в котором средство для вычисления индекса предварительного кодирования для каждого фрагмента в схеме пофрагментной обратной связи дополнительно содержит средство для применения следующей метрики для выбора матрицы предварительного кодирования:
для i-ro фрагмента H_f,i вычислить

.

35. Устройство связи по п.26, в котором средство для выбора матрицы предварительного кодирования и соответствующего индекса предварительного кодирования дополнительно содержит: средство для разделения кодовой книги по меньшей мере на два или более поднаборов;
средство для разделения поднабора матриц, основываясь по меньшей мере частично на расстоянии; и средство для применения исчерпывающего поиска по выбранному поднабору с наибольшим отношением сигнал/шум (SNR).

36. Машиносчитываемый носитель, имеющий хранимые на нем исполняемые машиной инструкции, которые при исполнении компьютером предписывают компьютеру осуществлять способ, содержащий:
вычисление эффективного отношения сигнал/шум (SNR);
выбор матрицы предварительного кодирования и соответствующего индекса предварительного кодирования; и
применение матрицы предварительного кодирования в MIMO-системе беспроводной связи.

37. Машиносчитываемый носитель по п.36, имеющий хранимые дополнительные инструкции, которые при исполнении компьютером предписывают компьютеру осуществлять способ для вычисления эффективного отношения сигнал/шум (SNR), дополнительно содержит вычисление среднего эффективного отношения сигнал/шум (SNR), которое усредняется по меньшей мере по одному из нижеследующего: 1) всему распределению; 2) по меньшей мере одному фрагменту распределения; и 3) части полосы частот, которая не зависит от распределения.

38. Машиносчитываемый носитель по п.37, имеющий хранимые дополнительные инструкции, которые при исполнении компьютером предписывают компьютеру осуществлять способ, дополнительно содержащий выборку по меньшей мере одного из фрагмента распределения и всей полосы частот для вычисления эффективного SNR.

39. Машиносчитываемый носитель по п.38, имеющий хранимые дополнительные инструкции, которые при исполнении компьютером предписывают компьютеру осуществлять способ, дополнительно содержащий вычисление усредненной канальной ковариационной матрицы согласно нижеследующему: R=E(H^HH), где R представляет собой усредненную канальную ковариационную матрицу.

40. Машиносчитываемый носитель по п.39, имеющий хранимые дополнительные инструкции, которые при исполнении компьютером предписывают компьютеру осуществлять способ, дополнительно содержащий выбор кодовой книги при помощи по меньшей мере одного из нижеследующего: 1)

2)

41. Машиносчитываемый носитель по п.36, имеющий хранимые дополнительные инструкции, которые при исполнении компьютером предписывают компьютеру осуществлять способ, дополнительно содержащий кодовую книгу, которая соотносится с

42. Машиносчитываемый носитель по п.41, имеющий хранимые дополнительные инструкции, которые при исполнении компьютером предписывают компьютеру осуществлять способ, содержащий вычисление индекса предварительного кодирования для каждого фрагмента в схеме пофрагментной обратной связи.

43. Машиносчитываемый носитель по п.42, имеющий хранимые дополнительные инструкции, которые при исполнении компьютером предписывают компьютеру осуществлять способ, содержащий канальную матрицу, которая обозначает несхожие фрагменты как H_f,1, H_f,2, … H_f,M, где М представляет собой количество фрагментов в текущем распределении.

44. Машиносчитываемый носитель по п.43, имеющий хранимые дополнительные инструкции, которые при исполнении компьютером предписывают компьютеру осуществлять способ, содержащий применение следующей метрики для выбора матрицы предварительного кодирования:
для i-го фрагмента H_f,i вычислить

.

45. Устройство в системе беспроводной связи для предварительного кодирования в MIMO-системе связи, содержащее процессор, выполненный с возможностью: установления применения по меньшей мере одной из схемы пофрагментной обратной связи и схемы обратной связи по средним величинам; выбора матрицы предварительного кодирования и соответствующего индекса предварительного кодирования; и применения матрицы предварительного кодирования в MIMO-системе беспроводной связи.