RU2437220C2 - Calibration of channel for communication system with duplex communication and time division channelling - Google Patents

Calibration of channel for communication system with duplex communication and time division channelling Download PDF

Info

Publication number
RU2437220C2
RU2437220C2 RU2009134903/08A RU2009134903A RU2437220C2 RU 2437220 C2 RU2437220 C2 RU 2437220C2 RU 2009134903/08 A RU2009134903/08 A RU 2009134903/08A RU 2009134903 A RU2009134903 A RU 2009134903A RU 2437220 C2 RU2437220 C2 RU 2437220C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
correction factors
downlink
user
channel
uplink
Prior art date
Application number
RU2009134903/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009134903A (en
Inventor
Марк УОЛЛЭЙС (US)
Марк УОЛЛЭЙС
Джон У. КЕТЧУМ (US)
Джон У. КЕТЧУМ
Родни Дж. УОЛТОН (US)
Родни Дж. Уолтон
Стивен Дж. ГОВАРД (US)
Стивен Дж. ГОВАРД
Original Assignee
Квэлкомм Инкорпорейтед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Квэлкомм Инкорпорейтед filed Critical Квэлкомм Инкорпорейтед
Publication of RU2009134903A publication Critical patent/RU2009134903A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2437220C2 publication Critical patent/RU2437220C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: information technologies.
SUBSTANCE: in one of realisation versions, pilot signals are transferred along a downlink and an upperlink, and are used to produce estimate responses of the downlink and the upperlink, accordingly. Then two sets of correction factors are identified, being based on estimate responses of the downlink and the upperlink. The calibrated downlink is formed using the first set of correction factors for the downlink, and the calibrated upperlink is formed using the second set of correction factors for the upperlink. The first and the second sets of correction factors may be determined using calculation of matrices ratio or calculation with a minimum mean square error (MMSE). Calibration may be carried out on a real time basis based on their transfer along a radio channel.
EFFECT: account of differences in frequency responses of transmitting and receiving circuits in a point of access and a user terminal.
38 cl, 6 dwg

Description

Притязание на приоритет по 35 U.S.C. § 119.Priority claim by 35 U.S.C. § 119.

Настоящая заявка на патент притязает на приоритет по предварительной заявке на патент США № 60/421462, озаглавленной “Channel Calibration for a Time Division Duplexed Communication System”, и предварительной заявке на патент США № 60/421309, озаглавленной “MIMO WLAN System”, обе поданы 25 октября 2002 года, и права на которые принадлежат правообладателю настоящей заявки на патент, и которые включены в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.This patent application claims priority for provisional patent application US No. 60/421462, entitled “Channel Calibration for a Time Division Duplexed Communication System”, and provisional patent application US No. 60/421309, entitled “MIMO WLAN System”, both filed October 25, 2002, and the rights to which belong to the copyright holder of this patent application, and which are incorporated into this description in its entirety by reference.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится в общем случае к связи и более точно к способам калибровки откликов нисходящего и восходящего каналов в коммуникационной системе с дуплексной связью и временным разделением каналов (TDD).The present invention relates generally to communications, and more specifically to methods for calibrating downlink and uplink responses in a full duplex and time division multiplexing (TDD) communication system.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

В беспроводной коммуникационной системе передача данных между точкой доступа и пользовательским терминалом происходит по беспроводному каналу. В зависимости от конструкции системы одни и те же или различные полосы частот могут использоваться для нисходящей линии и восходящей линии. Нисходящая линия (или прямая линия) относится к передаче от точки доступа к пользовательскому терминалу, а восходящая линия (или обратная линия) относится к передаче от пользовательского терминала к точке доступа. Если доступны две полосы частот, тогда нисходящая линия и восходящая линия могут передаваться в отдельных полосах частот, используя дуплексную связь с частотным разделением каналов (FDD). Если доступна только одна полоса частот, тогда нисходящая линия и восходящая линия могут совместно использовать одну полосу частот с применением дуплексной связи с временным разделением каналов (TDD).In a wireless communication system, data transmission between the access point and the user terminal occurs wirelessly. Depending on the design of the system, the same or different frequency bands can be used for the downlink and the uplink. A downlink (or straight line) refers to transmission from an access point to a user terminal, and an uplink (or reverse line) refers to transmission from a user terminal to an access point. If two frequency bands are available, then the downlink and uplink can be transmitted in separate frequency bands using frequency division duplex (FDD). If only one frequency band is available, then the downlink and the uplink can share the same frequency band using time division duplex (TDD).

Для достижения высокой производительности часто бывает необходимым знать частотный отклик беспроводного канала. Например, отклик нисходящего канала может быть необходим точке доступа для выполнения пространственной обработки (описано ниже) для передачи данных по нисходящей линии пользовательскому терминалу. Отклик нисходящего канала может быть оценен пользовательским терминалом, основываясь на пилот-сигнале, передаваемом точкой доступа. Пользовательский терминал может затем отправить оценку канала обратно в точку доступа для дальнейшего использования. Для такой схемы оценки канала необходимо передавать пилот-сигнал по нисходящей линии и отправка оценки канала в точку доступа вызывает дополнительные задержки и требует дополнительных ресурсов.To achieve high performance, it is often necessary to know the frequency response of a wireless channel. For example, a downlink response may be needed by an access point to perform spatial processing (described below) for downlink data to a user terminal. The downlink response can be estimated by the user terminal based on the pilot transmitted by the access point. The user terminal may then send the channel estimate back to the access point for future use. For such a channel estimation scheme, it is necessary to transmit a pilot signal in a downlink and sending the channel estimate to the access point causes additional delays and requires additional resources.

Для TDD систем с общей полосой частот можно предположить, что отклики нисходящего канала и восходящего канала являются взаимно-обратными. То есть, если

Figure 00000001
представляет матрицу отклика канала от антенной решетки A до антенной решетки B, то взаимно-обратный канал подразумевает, что соединение от решетки B к решетке A дается
Figure 00000002
, где
Figure 00000002
обозначает транспонированную матрицу
Figure 00000001
. Таким образом, для TDD системы отклик канала для одной линии может быть оценен, основываясь на пилот-сигнале, посланном по другой линии. Например, отклик восходящего канала может быть оценен, основываясь на пилот-сигнале восходящей линии, и транспонированный отклик восходящего канала может быть использован в качестве оценки отклика нисходящего канала. For TDD systems with a common frequency band, it can be assumed that the responses of the downlink and uplink are mutually inverse. That is, if
Figure 00000001
represents the response matrix of the channel from the antenna array A to the antenna array B, then the reciprocal channel implies that the connection from the array B to the array A is given
Figure 00000002
where
Figure 00000002
denotes the transposed matrix
Figure 00000001
. Thus, for a TDD system, the channel response for one line can be estimated based on the pilot sent on the other line. For example, the uplink channel response can be estimated based on the uplink pilot, and the transposed uplink response can be used as an estimate of the downlink response.

Однако частотные отклики передающей и приемной цепей в точке доступа обычно отличаются от частотных откликов передающей и приемной цепей в пользовательском терминале. В частности, частотные отклики передающей/приемной цепей, используемые для передачи по восходящей линии, могут отличаться от частотных откликов передающих/приемных цепей, используемых для передачи по нисходящей линии. “Эффективный” отклик нисходящего канала (т.е. включающего в себя передающие/приемные цепи) может быть отличным от отклика, взаимно-обратного эффективного нисходящего канала вследствие различий в передающих/приемных цепях (т.е. отклики эффективных каналов не являются взаимно-обратными). Если взаимно-обратная оценка отклика канала, полученная для одной линии, используется для пространственной обработки в другой линии, тогда различие в частотных откликах передающих/приемных цепей представляет ошибку, которая в случае, если ее не определить и не учесть, может вызвать деградацию производительности. However, the frequency responses of the transmitting and receiving circuits at the access point usually differ from the frequency responses of the transmitting and receiving circuits at the user terminal. In particular, the frequency responses of the transmit / receive chains used for uplink transmission may be different from the frequency responses of the transmit / receive chains used for downlink transmission. The “effective” response of the downstream channel (that is, including the transmit / receive chains) may be different from the response of the reciprocal effective downstream channel due to differences in the transmit / receive chains (ie, the responses of the effective channels are not mutually reverse). If the reciprocal inverse channel response estimate obtained for one line is used for spatial processing in another line, then the difference in the frequency responses of the transmit / receive circuits is an error that, if not determined and taken into account, can cause degradation in performance.

Таким образом, в данной области техники существует потребность в способах калибровки нисходящего и восходящего каналов в TDD коммуникационной системе.Thus, in the art there is a need for methods for calibrating downlink and uplink in a TDD communication system.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

В настоящем описании изложены способы для калибровки нисходящего и восходящего каналов для учета различий в частотных откликах передающей и приемной цепей в точке доступа и пользовательском терминале. После калибровки оценка отклика канала, полученная для одной линии, может быть использована для получения оценки отклика канала для другой линии. Это упрощает оценку канала и пространственную обработку.Methods for calibrating the downstream and upstream channels to account for differences in the frequency responses of the transmitter and receiver chains at the access point and user terminal are described herein. After calibration, the channel response estimate obtained for one line can be used to obtain the channel response estimate for the other line. This simplifies channel estimation and spatial processing.

В одном из вариантов осуществления предложен способ калибровки нисходящего и восходящего каналов в беспроводной TDD коммуникационной системе с множеством входов и множеством выходов (MIMO). Согласно способу пилот-сигнал передают по восходящему каналу и используют для вывода оценки отклика восходящего канала. Пилот-сигнал также передают по нисходящему каналу и используют для вывода оценки отклика нисходящего канала. Затем определяют два набора поправочных факторов, основываясь на оценках откликов нисходящего и восходящего каналов. Калиброванный нисходящий канал формируют путем использования первого набора поправочных факторов для нисходящего канала, и калиброванный восходящий канал формируют путем использования второго набора поправочных факторов для восходящего канала. Соответствующие поправочные факторы используют в соответствующих передатчиках для нисходящего и восходящего каналов. Отклики калиброванных нисходящего и восходящего каналов являются приблизительно взаимно-обратными благодаря двум наборам поправочных факторов. Первый и второй наборы поправочных факторов могут быть определены с использованием вычисления отношения матриц или вычисления с минимальной среднеквадратичной ошибкой (MMSE), как описано ниже.In one embodiment, a method for calibrating downlink and uplink channels in a multi-input multi-output wireless TDD communication system (MIMO) is provided. According to the method, a pilot signal is transmitted on the uplink and is used to derive an estimate of the response of the uplink. The pilot is also transmitted in the downlink and is used to derive an estimate of the response of the downlink. Then, two sets of correction factors are determined based on the estimates of the responses of the downstream and upstream channels. A calibrated downlink is formed by using the first set of correction factors for the downlink, and a calibrated uplink is formed by using the second set of correction factors for the uplink. Corresponding correction factors are used in the respective transmitters for the downstream and upstream channels. The responses of the calibrated downstream and upstream channels are approximately mutually inverse due to two sets of correction factors. The first and second sets of correction factors can be determined using matrix ratio calculation or minimum mean square error (MMSE) calculation, as described below.

Калибровка может выполняться в реальном масштабе времени, основываясь на передаче по радиоканалу. Каждый пользовательский терминал в системе может вывести второй набор поправочных факторов для использования в нем. Первый набор поправочных факторов для точки доступа может быть выведен множеством терминалов. Для системы с мультиплексированием с ортогональным делением частот (OFDM) калибровка может выполняться для первого набора поддиапазонов для получения двух наборов поправочных факторов для каждого поддиапазона в наборе. Поправочные факторы для других “некалиброванных” поддиапазонов могут быть интерполированы, основываясь на поправочных факторах, полученных для “калиброванных” поддиапазонов.Calibration can be performed in real time based on radio transmission. Each user terminal in the system can output a second set of correction factors for use in it. The first set of correction factors for the access point may be output by a plurality of terminals. For an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system, calibration can be performed for a first set of subbands to obtain two sets of correction factors for each subband in the set. Correction factors for other “uncalibrated” subbands can be interpolated based on correction factors obtained for the “calibrated” subbands.

Различные аспекты вариантов осуществления настоящего изобретения более подробно описаны ниже.Various aspects of embodiments of the present invention are described in more detail below.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Отличительные особенности, сущность и преимущество настоящего изобретения станут более очевидными из приведенного ниже подробного описания, рассматриваемого совместно с чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы.Distinctive features, the essence and advantage of the present invention will become more apparent from the following detailed description, taken in conjunction with the drawings, in which the same reference position denotes the same elements.

На фиг.1 показаны передающие и приемные цепи в точке доступа и пользовательском терминале MIMO системы;Figure 1 shows the transmit and receive chains at the access point and user terminal of the MIMO system;

фиг.2 иллюстрирует применение поправочных факторов для учета различий в передающих/приемных цепях точки доступа и пользовательского терминала;Figure 2 illustrates the use of correction factors to account for differences in the transmit / receive chains of the access point and user terminal;

на фиг.3 показан процесс калибровки откликов нисходящего и восходящего каналов в TDD MIMO-OFDM системе;figure 3 shows the calibration process of the responses of the downward and upward channels in the TDD MIMO-OFDM system;

на фиг.4 показан процесс вывода оценок поправочных векторов из оценок откликов нисходящего и восходящего каналов;figure 4 shows the process of deriving estimates of correction vectors from estimates of responses of the downward and upward channels;

фиг.5 представляет собой блок-схему точки доступа и пользовательского терминала; и5 is a block diagram of an access point and user terminal; and

фиг. 6 представляет собой блок-схему TX пространственного процессора.FIG. 6 is a block diagram of a TX spatial processor.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Способы калибровки, изложенные в настоящем описании, могут быть использованы для различных коммуникационных систем. В частности, эти способы могут быть использованы в системах с одним входом и одним выходом (SISO), системах с множеством входов и одним выходом (MISO), системах с одним входом и множеством выходов (SIMO) и системах с множеством входов и множеством выходов (MIMO).The calibration methods described herein can be used for various communication systems. In particular, these methods can be used in systems with one input and one output (SISO), systems with multiple inputs and one output (MISO), systems with one input and many outputs (SIMO), and systems with many inputs and multiple outputs ( MIMO).

MIMO система использует множество (NT) передающих антенн и множество (NR) приемных антенн для передачи данных. MIMO канал, сформированный NT передающими и NR приемными антеннами, может быть разделен на NS независимых каналов, причем NS≤min{NT,NR}. Каждый из NS независимых каналов также называется пространственным каналом или собственной модой MIMO канала и соответствует размерности. MIMO система может обеспечить улучшенную производительность (т.е. увеличенную емкость передачи) в случае, если используются дополнительные размерности, созданные множеством передающих и приемных антенн. Обычно это требует точной оценки отклика канала между передатчиком и приемником.A MIMO system uses multiple (N T ) transmit antennas and multiple (N R ) receive antennas for data transmission. The MIMO channel formed by N T transmit and N R receive antennas can be divided into N S independent channels, with N S ≤min {N T , N R }. Each of the N S independent channels is also called a spatial channel or its own MIMO channel mode and corresponds to a dimension. A MIMO system can provide improved performance (i.e., increased transmission capacity) if additional dimensions created by multiple transmit and receive antennas are used. This usually requires an accurate estimate of the channel response between the transmitter and receiver.

На Фиг. 1 показана блок-схема передающей и приемной цепей в точке 102 доступа и пользовательском терминале 104 в MIMO системе. Для этой системы восходящая линия и нисходящая линия совместно используют один и тот же частотный диапазон способом дуплексной связи с временным разделением.In FIG. 1 shows a block diagram of a transmitter and receiver chain at an access point 102 and a user terminal 104 in a MIMO system. For this system, the uplink and downlink share the same frequency range in a time division duplex manner.

Для нисходящей линии в точке 102 доступа символы (определяемые вектором

Figure 00000003
“передачи”) обрабатываются передающей цепью (TMTR) 114 и передаются через Nap антенны 116 по беспроводному каналу. В пользовательском терминале 104 сигналы нисходящей линии принимаются Nut антеннами 152 и обрабатываются приемной цепью (RCVR) 154 для обеспечения принятых символов (обозначаемых вектором
Figure 00000004
“приема”). Обработка в передающей цепи 114, как правило, включает в себя цифроаналоговое преобразование, усиление, фильтрацию, повышение частоты и т.д. Обработка в приемной цепи 154, как правило, включает в себя понижение частоты, усиление, фильтрацию, аналого-цифровое преобразование и т.д.For a downlink at access point 102, symbols (defined by a vector
Figure 00000003
“Transmissions”) are processed by a transmit chain (TMTR) 114 and transmitted via an N ap antenna 116 over a wireless channel. At user terminal 104, downlink signals are received by N ut antennas 152 and processed by a receive circuit (RCVR) 154 to provide received symbols (denoted by a vector
Figure 00000004
“Reception”). Processing in the transmit chain 114 typically includes digital-to-analog conversion, amplification, filtering, frequency boost, etc. Processing in receive chain 154 typically includes down-frequency, gain, filtering, analog-to-digital conversion, etc.

В случае восходящей линии в пользовательском терминале 104 символы (обозначаемые вектором

Figure 00000005
передачи) обрабатываются в передающей цепи 164 и передаются через Nut антенны 152 по беспроводному каналу. В точке 102 доступа сигналы восходящей линии принимаются Nap антеннами 116 и обрабатываются в приемной цепи 124 для обеспечения принятых символов (обозначаемых вектором
Figure 00000006
приема).In the case of an uplink in the user terminal 104 characters (denoted by a vector
Figure 00000005
transmissions) are processed in the transmit chain 164 and transmitted via N ut antennas 152 over a wireless channel. At access point 102, the uplink signals are received by N ap antennas 116 and processed in the receive chain 124 to provide received symbols (denoted by a vector
Figure 00000006
reception).

В случае нисходящей линии вектор приема в пользовательском терминале может быть выражен какIn the case of a downlink, the receive vector in the user terminal may be expressed as

Figure 00000007
,
Figure 00000007
, уравнение (1)equation (1)

где

Figure 00000008
представляет собой вектор передачи с Nap элементами для символов, передаваемых через Nap антенны точки доступа;Where
Figure 00000008
represents a transmission vector with N ap elements for symbols transmitted through the N ap antennas of the access point;

Figure 00000009
представляет собой вектор приема с Nut элементами для символов, принятых Nut антеннами в пользовательском терминале;
Figure 00000009
represents a receive vector with N ut elements for symbols received by N ut antennas in a user terminal;

Figure 00000010
представляет собой Nap×Nap диагональную матрицу с элементами, представляющими собой комплексные усиления, связанные с передающей цепью для Nap антенн в точке доступа;
Figure 00000010
represents an N ap × N ap diagonal matrix with elements representing complex amplifications associated with the transmit chain for the N ap antennas at the access point;

Figure 00000011
представляет собой Nut×Nut диагональную матрицу с элементами, представляющими собой комплексные усиления, связанные с приемной цепью для Nut антенн в пользовательском терминале;
Figure 00000011
represents a N ut × N ut diagonal matrix with elements representing complex amplifications associated with the receive circuit for N ut antennas in a user terminal;

Figure 00000001
представляет собой Nut×Nap матрицу откликов каналов для нисходящей линии.
Figure 00000001
represents the N ut × N ap channel response matrix for the downlink.

Отклики передающих/приемных цепей и беспроводного канала, как правило, являются функцией частоты. Для простоты предполагается, что канал является каналом с амплитудным замиранием (т.е. с равномерным частотным откликом).The responses of the transmit / receive circuits and the wireless channel are typically a function of frequency. For simplicity, it is assumed that the channel is a channel with amplitude fading (i.e., with a uniform frequency response).

В случае восходящей линии вектор приема в точке доступа может быть выражен какIn the case of an uplink, the receive vector at the access point can be expressed as

Figure 00000012
Figure 00000012
уравнение (2)equation (2)

где

Figure 00000013
представляет собой вектор передачи для символов, передаваемых через Nut антенны пользовательского терминала;Where
Figure 00000013
represents a transmission vector for symbols transmitted through the N ut antennas of a user terminal;

Figure 00000014
представляет собой вектор приема для символов, принятых Nap антеннами в точке доступа;
Figure 00000014
represents a receive vector for the symbols received by the N ap antennas at the access point;

Figure 00000015
представляет собой Nut×Nut диагональную матрицу с элементами в виде комплексных усилений, связанных с передающей цепью для Nut антенн в пользовательском терминале;
Figure 00000015
represents a N ut × N ut diagonal matrix with elements in the form of complex amplifications associated with the transmission chain for N ut antennas in the user terminal;

Figure 00000016
представляет собой Nap×Nap диагональную матрицу с элементами в виде комплексных усилений, связанных с приемной цепью для Nap антенн в точке доступа; и
Figure 00000016
represents an N ap × N ap diagonal matrix with elements in the form of complex amplifications associated with the receive circuit for N ap antennas at the access point; and

Figure 00000002
представляет собой Nap×Nut матрицу откликов каналов для восходящей линии.
Figure 00000002
represents the N ap × N ut channel response matrix for the uplink.

Для TDD системы, поскольку нисходящая линия и восходящая линия совместно используют один и тот же диапазон частот, обычно существует сильная корреляция между откликами нисходящего и восходящего каналов. Таким образом, матрицы откликов нисходящего и восходящего каналов могут рассматриваться как взаимно-обратные (т.е. транспонированные) по отношению друг к другу, и обозначаемые как

Figure 00000001
,
Figure 00000002
, соответственно, как показано в уравнениях (1) и (2). Однако отклики передающих/приемных цепей в точке доступа, как правило, не совпадают с откликами передающих/приемных цепей в пользовательском терминале. Указанные различия приводят к неравенству
Figure 00000017
.For a TDD system, since the downlink and uplink share the same frequency range, there is usually a strong correlation between the responses of the downlink and uplink. Thus, the response matrices of the descending and ascending channels can be considered as mutually inverse (i.e., transposed) with respect to each other, and denoted as
Figure 00000001
,
Figure 00000002
, respectively, as shown in equations (1) and (2). However, the responses of the transmit / receive chains at the access point, as a rule, do not coincide with the responses of the transmit / receive chains in the user terminal. These differences lead to inequality
Figure 00000017
.

Из уравнения (1) и (2) “эффективные” отклики нисходящего и восходящего каналов,

Figure 00000018
и
Figure 00000019
, которые включают в себя отклики, используемых передающих и приемных цепей, могут быть выражены какFrom equations (1) and (2), the “effective” responses of the downward and upward channels,
Figure 00000018
and
Figure 00000019
, which include the responses used by the transmit and receive chains, can be expressed as

Figure 00000020
и
Figure 00000021
Figure 00000020
and
Figure 00000021
уравнение (3)equation (3)

Комбинируя указанные два уравнения и уравнение (3), может быть получено следующее соотношение:Combining these two equations and equation (3), the following relation can be obtained:

Figure 00000022
Figure 00000022
уравнение (4)equation (4)

Преобразуя уравнение (4), получаем следующее:Transforming equation (4), we obtain the following:

Figure 00000023

или
Figure 00000024
Figure 00000023

or
Figure 00000024
уравнение (5)equation (5)

где

Figure 00000025
и
Figure 00000026
.Where
Figure 00000025
and
Figure 00000026
.

Уравнение (5) также может быть представлено в виде:Equation (5) can also be represented as:

Figure 00000027
.
Figure 00000027
. уравнение (6)equation (6)

Левая сторона уравнения (6) представляет отклик калиброванного канала восходящей линии, а правая сторона представляет транспонированный отклик калиброванного канала нисходящей линии. Использование диагональных матриц,

Figure 00000028
и
Figure 00000029
, в эффективных откликах нисходящего и восходящего каналов, как показано в уравнении (6), позволяет выразить отклики калиброванных каналов для нисходящей линии и восходящей линии как результат транспонирования друг друга. (Nap×Nap) диагональная матрица
Figure 00000030
для точки доступа представляет собой отношение отклика
Figure 00000031
приемной цепи к отклику
Figure 00000032
передающей цепи (т.е.
Figure 00000033
), причем отношение является поэлементным отношением. Аналогично (Nut×Nut) диагональная матрица
Figure 00000034
для пользовательского терминала представляет собой отношение отклика
Figure 00000035
приемной цепи и отклика
Figure 00000036
передающей цепи.The left side of equation (6) represents the response of the calibrated uplink channel, and the right side represents the transposed response of the calibrated downlink channel. Using diagonal matrices,
Figure 00000028
and
Figure 00000029
, in the effective responses of the descending and ascending channels, as shown in equation (6), allows expressing the responses of the calibrated channels for the descending line and the ascending line as a result of transposing each other. (N ap × N ap ) diagonal matrix
Figure 00000030
for an access point is the response ratio
Figure 00000031
receive chain to response
Figure 00000032
transmission chain (i.e.
Figure 00000033
), and the relation is an elementwise relation. Similarly (N ut × N ut ) diagonal matrix
Figure 00000034
for the user terminal is the response ratio
Figure 00000035
receive circuit and response
Figure 00000036
transmission chain.

Матрицы

Figure 00000037
и
Figure 00000038
включают в себя значение, учитывающие различия в передающих/приемных цепях точки доступа и пользовательского терминала. Это позволяет отклик канала для одной линии выразить через отклик канала для другой линии, как показано в уравнении (6).Matrices
Figure 00000037
and
Figure 00000038
include a value that takes into account the differences in the transmit / receive chains of the access point and user terminal. This allows the channel response for one line to be expressed through the channel response for another line, as shown in equation (6).

Для определения матриц

Figure 00000039
и
Figure 00000040
может быть выполнена калибровка. Как правило, истинный отклик
Figure 00000001
канала и отклики передающей/приемной цепи не являются известными, а также не могут быть легко и точно получены. Напротив, эффективные отклики нисходящего и восходящего каналов,
Figure 00000041
и
Figure 00000042
, могут быть оценены, основываясь на пилот-сигналах, передаваемых по нисходящей линии и восходящей линии, соответственно, как описано ниже. Затем оценки матриц
Figure 00000043
и
Figure 00000044
, которые называются поправочными матрицами
Figure 00000045
и
Figure 00000046
, могут быть выведены, основываясь на оценках откликов нисходящего и восходящего каналов,
Figure 00000047
и
Figure 00000048
, как описано ниже. Матрицы
Figure 00000049
и
Figure 00000050
включают в себя поправочные факторы, которые позволяют учитывать различия в передающих/приемных цепях точки доступа и пользовательского терминала. To determine the matrices
Figure 00000039
and
Figure 00000040
calibration can be performed. Usually true response
Figure 00000001
The channel and responses of the transmit / receive chain are not known, nor can they be easily and accurately received. On the contrary, the effective responses of the downward and upward channels,
Figure 00000041
and
Figure 00000042
can be estimated based on the pilot signals transmitted on the downlink and uplink, respectively, as described below. Then matrix scores
Figure 00000043
and
Figure 00000044
called correction matrices
Figure 00000045
and
Figure 00000046
can be derived based on the estimates of the responses of the downstream and upstream channels,
Figure 00000047
and
Figure 00000048
as described below. Matrices
Figure 00000049
and
Figure 00000050
include correction factors that allow for differences in the transmit / receive chains of the access point and user terminal.

Фиг. 2 иллюстрирует использование поправочных матриц

Figure 00000051
и
Figure 00000052
для учета различий в передающих/приемных цепях точки доступа и пользовательского терминала. В случае нисходящей линии вектор
Figure 00000053
передачи сначала умножают на матрицу
Figure 00000054
в блоке 112. Последующая обработка в передающей цепи 114 и приемной цепи 154 для нисходящей линии является такой же, как показано на Фиг. 1. Аналогично, в случае восходящей линии вектор
Figure 00000055
передачи сначала умножают на матрицу
Figure 00000056
в блоке 162. Опять же последующая обработка в передающей цепи 164 и приемной цепи 124 для восходящей линии является такой же, как показано на Фиг. 1.FIG. 2 illustrates the use of correction matrices
Figure 00000051
and
Figure 00000052
to account for differences in the transmit / receive chains of the access point and user terminal. In the case of a downward line, the vector
Figure 00000053
gears are first multiplied by the matrix
Figure 00000054
at block 112. Subsequent processing in the transmit chain 114 and the receive chain 154 for the downlink is the same as shown in FIG. 1. Similarly, in the case of an ascending line, the vector
Figure 00000055
gears are first multiplied by the matrix
Figure 00000056
at block 162. Again, subsequent processing in the transmit chain 164 and the receive chain 124 for the uplink is the same as shown in FIG. one.

“Калиброванные” отклики нисходящего и восходящего каналов, видимые в пользовательском терминале и точке доступа, соответственно, при этом могут быть выражены какThe “calibrated” responses of the downstream and upstream channels, visible in the user terminal and access point, respectively, can be expressed as

Figure 00000057
и
Figure 00000058
Figure 00000057
and
Figure 00000058
уравнение (7)equation (7)

где

Figure 00000059
и
Figure 00000060
представляют собой выражения для оценки “истинных” откликов калиброванных каналов в уравнении (6). Комбинируя два уравнения набора уравнений (7) с использованием выражения из уравнения (6), можно показать, что
Figure 00000061
. Точность отношения
Figure 00000062
зависит от точности матриц
Figure 00000063
и
Figure 00000064
, которая в свою очередь, как правило, зависит от качества оценок откликов нисходящего и восходящего каналов,
Figure 00000065
и
Figure 00000066
.Where
Figure 00000059
and
Figure 00000060
are expressions for estimating the “true” responses of calibrated channels in equation (6). Combining the two equations in the set of equations (7) using the expression from equation (6), we can show that
Figure 00000061
. Relationship accuracy
Figure 00000062
depends on the accuracy of the matrices
Figure 00000063
and
Figure 00000064
, which, in turn, usually depends on the quality of the responses of the downstream and upstream channels,
Figure 00000065
and
Figure 00000066
.

Как показано выше, калибровка может выполняться в TDD системе для определения различий в откликах передающих/приемных цепей в точке доступа и пользовательском терминале, и для учета этих различий. После калибровки передающих/приемных цепей оценка отклика калиброванного канала, полученная для одной линии (например,

Figure 00000067
), может быть использована для определения оценки отклика калиброванного канала для другой линии (например,
Figure 00000068
).As shown above, calibration can be performed in a TDD system to determine the differences in the responses of the transmit / receive chains at the access point and user terminal, and to account for these differences. After calibrating the transmit / receive circuits, an estimate of the response of the calibrated channel obtained for one line (for example,
Figure 00000067
), can be used to determine the estimated response of a calibrated channel for another line (for example,
Figure 00000068
)

Способы калибровки, изложенные в настоящем описании, также могут быть использованы для беспроводных коммуникационных систем, которые используют OFDM. При OFDM весь диапазон частот системы эффективно разделяют на несколько (NF) ортогональных поддиапазонов, которые также называются частотными бинами или подканалами. В случае OFDM каждый поддиапазон связан с соответствующей поднесущей, которая может быть модулирована данными. Для MIMO системы, которая использует OFDM (т.е. MIMO-OFDM системы), каждый поддиапазон каждой собственной моды можно рассматривать как независимый канал передачи.The calibration methods described herein can also be used for wireless communication systems that use OFDM. With OFDM, the entire system frequency range is effectively divided into several (N F ) orthogonal subbands, which are also called frequency bins or subchannels. In the case of OFDM, each subband is associated with a corresponding subcarrier that can be modulated with data. For a MIMO system that uses OFDM (i.e., a MIMO-OFDM system), each subband of each eigenmode can be considered an independent transmission channel.

Калибровка может выполняться различными способами. Для ясности конкретная схема калибровки описана ниже для TDD MIMO-OFDM системы. Для такой системы каждый поддиапазон беспроводной линии может рассматриваться как взаимно-обратный.Calibration can be performed in various ways. For clarity, a specific calibration scheme is described below for a TDD MIMO-OFDM system. For such a system, each subband of the wireless line can be considered mutually inverse.

На фиг. 3 показана блок-схема последовательности операций процесса 300 калибровки откликов нисходящего и восходящего каналов в TDD MIMO-OFDM системе. Сначала пользовательский терминал получает тайминг и частоту точки доступа, используя процедуры получения, определенные для данной системы (этап 310). Затем пользовательский терминал может отправить сообщение для инициирования калибровки точкой доступа, или калибровка может быть инициирована точкой доступа. Калибровка может выполняться параллельно с регистрацией/аутентификацией пользовательского терминала точкой доступа (например, во время установки вызова) и также может выполняться по необходимости в любое время.In FIG. 3 is a flowchart of a process 300 for calibrating downlink and uplink responses in a TDD MIMO-OFDM system. First, the user terminal receives the timing and frequency of the access point using the acquisition procedures specific to the system (step 310). The user terminal may then send a message to initiate calibration by the access point, or calibration may be initiated by the access point. Calibration can be performed in parallel with the registration / authentication of the user terminal by the access point (for example, during call setup) and can also be performed as needed at any time.

Калибровка может выполняться для всех поддиапазонов, которые могут быть использованы для передачи данных (которые называются поддиапазонами “данных”). Поддиапазоны, не используемые для передачи данных (т.е. охранные поддиапазоны), как правило, не требуют калибровки. Однако поскольку частотные отклики передающих/приемных цепей в точке доступа и пользовательском терминале обычно являются равномерными по большинству полос частот, представляющих интерес, и поскольку смежные поддиапазоны с большой вероятностью являются коррелированными, калибровка может выполняться только для подмножества поддиапазонов данных. Если калибруются не все поддиапазоны данных, то информация о поддиапазонах, предназначенных для калибровки (которые называются как “назначенные” поддиапазоны), может быть отправлена в точку доступа (например, в сообщении, отправленном для инициации калибровки).Calibration can be performed for all subbands that can be used to transmit data (which are called “data” subbands). Subbands not used for data transmission (i.e., guard subbands) generally do not require calibration. However, since the frequency responses of the transmitter / receiver chains at the access point and user terminal are usually uniform across most frequency bands of interest, and since adjacent subbands are likely to be correlated, calibration can only be performed on a subset of the data subbands. If not all data subbands are calibrated, then information about the subbands intended for calibration (which are referred to as “assigned” subbands) can be sent to the access point (for example, in a message sent to initiate calibration).

Для калибровки пользовательский терминал передает MIMO пилот-сигнал по назначенным поддиапазонам в точку доступа (этап 312). Генерация MIMO пилот-сигнала описана более подробно ниже. Продолжительность передачи MIMO пилот-сигнала по восходящей линии может зависеть от количества назначенных поддиапазонов. Например, может быть достаточно 8 OFDM символов, если калибровка выполняется для четырех поддиапазонов, а для большего количества поддиапазонов может потребоваться большее количество (например, 20) OFDM символов. Как правило, полная мощность передачи является фиксированной, поэтому если MIMO пилот-сигнал передают по небольшому количеству поддиапазонов, то для каждого из этих поддиапазонов может использоваться более высокий уровень мощности передачи и ОСШ для каждого поддиапазона будет высоким. Напротив, если MIMO пилот-сигнал передают по большому количеству поддиапазонов, тогда для каждого поддиапазона будет использован меньший уровень мощности передачи, и ОСШ для каждого поддиапазона будет хуже. Если ОСШ для каждого поддиапазона не является достаточно высоким, тогда для MIMO пилот-сигнала может быть отправлено большее количество OFDM символов, которые интегрируются в приемнике для получения более высоко общего ОСШ для данного поддиапазона.For calibration, the user terminal transmits a MIMO pilot on the assigned subbands to the access point (step 312). MIMO pilot generation is described in more detail below. The duration of the uplink transmission of the MIMO pilot may depend on the number of assigned subbands. For example, 8 OFDM symbols may be sufficient if calibration is performed for four subbands, and for a larger number of subbands, a larger number (e.g. 20) OFDM symbols may be required. Typically, the total transmit power is fixed, so if a MIMO pilot is transmitted over a small number of subbands, then a higher level of transmit power can be used for each of these subbands and the SNR for each subband will be high. In contrast, if the MIMO pilot is transmitted over a large number of subbands, then a lower transmit power level will be used for each subband, and the SNR for each subband will be worse. If the SNR for each subband is not high enough, then a larger number of OFDM symbols can be sent for the MIMO pilot, which are integrated at the receiver to obtain a higher overall SNR for that subband.

Точка доступа принимает MIMO пилот-сигнал по восходящей линии и выводит оценку отклика восходящего канала,

Figure 00000069
, для каждого из назначенных поддиапазонов, где k представляет собой индекс поддиапазона. Оценка канала, основанная на MIMO пилот-сигнале, описана ниже. Оценки откликов восходящих каналов оцифровывают и посылают в пользовательский терминал (этап 314). Элементы каждой матрицы
Figure 00000070
представляют собой комплексные усиления каналов между Nut передающими и Nap приемными антеннами для восходящей линии для k-го поддиапазона. Усиление каналов для всех матриц могут быть масштабированы на конкретный фактор масштабирования, который является общим для всех назначенных поддиапазонов, для получения требуемого динамического диапазона. Например, усиления каналов в каждой матрице
Figure 00000071
могут быть единообразно масштабированы на наибольшее усиление канала для всех матриц
Figure 00000072
для назначенных поддиапазонов таким образом, чтобы величина наибольшего усиления канала составляла единицу. Поскольку задачей калибровки является нормализация различий в усилении/фазе между нисходящей линией и восходящей линией, абсолютные усиления каналов не являются важными. Если 12-битные комплексные значения (т.е. с 12-битными синфазными (I) и 12-битными квадратурными (Q) компонентами) используют для представления усилений канала, тогда оценки откликов нисходящих каналов могут быть отправлены в пользовательский терминал в 3·Nut·Nap·Nsb в байтах, где “3” возникает вследствие того, что для представления I и Q компонентов используют 24 бита и Nsb представляет собой количество назначенных поддиапазонов.The access point receives the MIMO pilot on the uplink and outputs an estimate of the uplink response,
Figure 00000069
, for each of the assigned subbands, where k is a subband index. Channel estimation based on a MIMO pilot is described below. The uplink channel response estimates are digitized and sent to the user terminal (block 314). Elements of each matrix
Figure 00000070
are the complex channel gains between the N ut transmit and N ap receive antennas for the uplink for the kth subband. The channel gain for all matrices can be scaled to a specific scaling factor that is common to all assigned subbands to obtain the desired dynamic range. For example, channel gains in each matrix
Figure 00000071
can be uniformly scaled to the highest channel gain for all matrices
Figure 00000072
for the assigned subbands so that the magnitude of the maximum channel gain is one. Since the purpose of calibration is to normalize the differences in gain / phase between the downlink and the uplink, the absolute channel gains are not important. If 12-bit complex values (i.e. with 12-bit in-phase (I) and 12-bit quadrature (Q) components) are used to represent channel gains, then downlink channel response estimates can be sent to the user terminal at 3 · N ut · N ap · N sb in bytes, where “3” is due to the fact that 24 bits are used to represent the I and Q components and N sb represents the number of assigned subbands.

Пользовательский терминал также принимает MIMO пилот-сигнал по нисходящей линии, передаваемый точкой доступа (этап 316) и выводит оценку отклика нисходящего канала,

Figure 00000073
, для каждого из назначенных поддиапазонов, основываясь на принятом пилот-сигнале (этап 318). Затем пользовательский терминал определяет поправочные факторы,
Figure 00000074
и
Figure 00000075
, для каждого из назначенных поддиапазонов, основываясь на оценках откликов восходящего и нисходящего каналов,
Figure 00000076
и
Figure 00000077
(этап 320).The user terminal also receives a downlink MIMO pilot transmitted by the access point (block 316) and outputs a downlink response estimate,
Figure 00000073
, for each of the assigned subbands, based on the received pilot (block 318). The user terminal then determines the correction factors,
Figure 00000074
and
Figure 00000075
, for each of the assigned subbands, based on the estimates of the responses of the uplink and downlink,
Figure 00000076
and
Figure 00000077
(step 320).

Для вывода поправочных факторов предполагается, что отклики нисходящего и восходящего каналов для каждого поддиапазона являются взаимно-обратными, с поправками для усиления/фазы для учета различий в передающих/приемных цепях точки доступа и пользовательского терминала, которые даются какTo derive correction factors, it is assumed that the responses of the downstream and upstream channels for each subband are mutually inverse, with corrections for gain / phase to account for differences in the transmit / receive chains of the access point and user terminal, which are given as

Figure 00000078
, для k∈K,
Figure 00000078
, for k∈K, уравнение (8)equation (8)

где К представляет собой множество всех поддиапазонов данных. Поскольку во время калибровки доступны только оценки откликов эффективных нисходящих и восходящих каналов для назначенных поддиапазонов, уравнение (8) может быть переписано какwhere K is the set of all data subbands. Since, during calibration, only estimates of the responses of the effective downstream and upstream channels for the assigned subbands are available, equation (8) can be rewritten as

Figure 00000079
, для k∈K',
Figure 00000079
, for k∈K ', уравнение (9)equation (9)

где K' представляет собой множество всех назначенных поддиапазонов. Поправочный вектор

Figure 00000080
может быть определен как включающий в себя только Nut диагональных элементов
Figure 00000081
. Аналогично поправочный вектор
Figure 00000082
может быть определен как включающий в себя только Nap диагональных элементов
Figure 00000083
.where K 'is the set of all assigned subbands. Correction vector
Figure 00000080
can be defined as including only N ut diagonal elements
Figure 00000081
. Similarly, the correction vector
Figure 00000082
can be defined as including only N ap diagonal elements
Figure 00000083
.

Поправочные факторы

Figure 00000084
и
Figure 00000085
могут быть выведены из оценок каналов
Figure 00000086
и
Figure 00000087
различными способами, в том числе при помощи вычисления отношения матриц и вычисления с минимальной среднеквадратичной ошибкой (MMSE). Оба указанных способа вычисления более подробно описаны ниже. Также могут использоваться другие способы вычисления, и это находится в пределах объема настоящего изобретения. Correction Factors
Figure 00000084
and
Figure 00000085
can be derived from channel ratings
Figure 00000086
and
Figure 00000087
in various ways, including by calculating the ratio of the matrices and computing with the minimum mean square error (MMSE). Both of these calculation methods are described in more detail below. Other calculation methods may also be used, and this is within the scope of the present invention.

А. Вычисление отношения матриц A. Calculation of the ratio of matrices

Фиг. 4 представляет собой блок-схему последовательности операций варианта осуществления процесса 320а для вывода поправочных векторов

Figure 00000088
и
Figure 00000089
из оценок откликов нисходящего и восходящего каналов
Figure 00000090
и
Figure 00000091
, используя вычисление отношения матриц. Процесс 320а может быть использован в качестве этапа 320 по Фиг. 3.FIG. 4 is a flowchart of an embodiment of a process 320a for deriving correction vectors
Figure 00000088
and
Figure 00000089
from downstream and upstream channel response estimates
Figure 00000090
and
Figure 00000091
using matrix relation calculation. Process 320a may be used as step 320 of FIG. 3.

Сначала для каждого назначенного поддиапазона вычисляют (Nut×Nap) матрицу

Figure 00000092
(этап 412), следующим образом:First, for each assigned subband, a (N ut × N ap ) matrix is computed
Figure 00000092
(step 412), as follows:

Figure 00000093
, для k∈K'
Figure 00000093
, for k∈K ' уравнение (10)equation (10)

где отношение вычисляют поэлементно. Каждый элемент

Figure 00000094
таким образом может быть вычислен какwhere the ratio is calculated elementwise. Every item
Figure 00000094
thus can be calculated as

Figure 00000095
, для i={1…Nut} и j={1…Nap}
Figure 00000095
, for i = {1 ... N ut } and j = {1 ... N ap } уравнение (11)equation (11)

где

Figure 00000096
и
Figure 00000097
представляют собой ((i,j)-й (строка, столбец) элемент
Figure 00000098
и
Figure 00000099
, соответственно,
Figure 00000100
представляет собой (i,j)-й элемент
Figure 00000092
.Where
Figure 00000096
and
Figure 00000097
represent the ((i, j) th (row, column) element
Figure 00000098
and
Figure 00000099
accordingly
Figure 00000100
represents the (i, j) th element
Figure 00000092
.

В одном из вариантов осуществления поправочный вектор для точки доступа,

Figure 00000101
, определяют как равный среднему нормированных строк
Figure 00000092
и выводят на этапах блока 420. Каждая строка
Figure 00000092
сначала нормируется посредством масштабирования каждого из Nap элементов в строке на первый элемент в этой строке (этап 422). Таким образом, если
Figure 00000102
представляет собой
Figure 00000103
i-ю строку
Figure 00000092
, то нормированная строка
Figure 00000104
может быть выражена какIn one embodiment, the correction vector for the access point,
Figure 00000101
, defined as equal to the average of normalized rows
Figure 00000092
and output at block 420. Each line
Figure 00000092
first normalized by scaling each of the N ap elements in the row by the first element in this row (step 422). So if
Figure 00000102
represents
Figure 00000103
i-th line
Figure 00000092
, then the normalized string
Figure 00000104
can be expressed as

Figure 00000105
, уравнение (12)
Figure 00000105
equation (12)

Затем среднее значение нормированных строк определяют как сумма Nut нормированных строк, деленная на Nut (этап 424). Поправочный вектор

Figure 00000106
определяют как равный указанному среднему (этап 426), что может быть выражено какThen, the average value of the normalized strings is determined as the sum of N ut normalized strings divided by N ut (step 424). Correction vector
Figure 00000106
determined as equal to the specified average (step 426), which can be expressed as

Figure 00000107
, для k∈K',
Figure 00000107
, for k∈K ', уравнение (13)equation (13)

Вследствие нормировки первый элемент

Figure 00000108
является единичным.Due to normalization, the first element
Figure 00000108
is single.

В одном из вариантов осуществления поправочный вектор для пользовательского терминала,

Figure 00000109
, определен как равный среднему обратных значений нормированных столбцов
Figure 00000092
, и определяется на этапах блока 430. Сначала j-й столбец
Figure 00000092
нормируют путем масштабирования каждого элемента в столбце на j-й элемент вектора
Figure 00000110
, который обозначен как
Figure 00000111
(этап 432). Таким образом, если
Figure 00000112
представляет собой j-й столбец
Figure 00000092
, то нормированный столбец
Figure 00000113
может быть выражен какIn one embodiment, a correction vector for a user terminal,
Figure 00000109
, defined as equal to the average of the inverse of normalized columns
Figure 00000092
, and is determined in steps of block 430. First, the jth column
Figure 00000092
normalize by scaling each element in the column on the j-th element of the vector
Figure 00000110
which is designated as
Figure 00000111
(step 432). So if
Figure 00000112
represents the jth column
Figure 00000092
then the normalized column
Figure 00000113
can be expressed as

Figure 00000114
Figure 00000114
уравнение (14)equation (14)

Затем среднее обратных значений нормированных столбцов определяют как сумму обратных значений Nap нормированных столбцов, деленную на Nap (этап 434). Поправочный вектор

Figure 00000115
определяют как равный указанному среднему (этап 436), что может быть выражено какThen, the average of the inverse values of the normalized columns is determined as the sum of the inverse values N ap of the normalized columns divided by N ap (step 434). Correction vector
Figure 00000115
determined as equal to the specified average (step 436), which can be expressed as

Figure 00000116
, для k∈K,
Figure 00000116
, for k∈K, уравнение (15)equation (15)

где обратные значения нормированных столбцов,

Figure 00000117
, получают на поэлементной основе.where the inverse of the normalized columns,
Figure 00000117
receive on an element-by-element basis.

В. MMSE вычисление B. MMSE calculation

Для MMSE вычисления поправочные факторы

Figure 00000118
и
Figure 00000119
выводят из оценок откликов нисходящего и восходящего каналов
Figure 00000120
и
Figure 00000121
таким образом, что среднеквадратичная ошибка (MSE) между откликом калиброванного нисходящего канала и откликом калиброванного восходящего канала является минимальной. Это условие может быть выражено какFor MMSE calculations, correction factors
Figure 00000118
and
Figure 00000119
derive from the estimates of the responses of the downward and upward channels
Figure 00000120
and
Figure 00000121
so that the mean square error (MSE) between the response of the calibrated downlink and the response of the calibrated uplink is minimal. This condition can be expressed as

Figure 00000122
, для k∈K,
Figure 00000122
, for k∈K, уравнение (16)equation (16)

что также может быть записано какwhich can also be written as

Figure 00000123
, для k∈K,
Figure 00000123
, for k∈K,

где

Figure 00000124
, поскольку
Figure 00000125
является диагональной матрицей.Where
Figure 00000124
, insofar as
Figure 00000125
is a diagonal matrix.

На уравнение (16) наложено ограничение, заключающееся в том, что первый элемент

Figure 00000126
определен как равный единице (т.е.
Figure 00000127
). Без такого ограничения будет получено тривиальное решение, в котором все элементы матриц
Figure 00000128
и
Figure 00000129
равны нулю. В уравнении (16) матрицу
Figure 00000130
сначала получают как
Figure 00000131
. Затем получают квадрат абсолютного значения для каждого из Nap·Nut элементов матрицы
Figure 00000130
. Среднеквадратичная ошибка (или квадратичная ошибка, если не производится деление на Nap·Nut) при этом равна сумме всех квадратов Nap·Nut значений.Equation (16) is constrained by the fact that the first element
Figure 00000126
defined as equal to unity (i.e.
Figure 00000127
) Without such a restriction, a trivial solution will be obtained in which all elements of the matrices
Figure 00000128
and
Figure 00000129
equal to zero. In equation (16), the matrix
Figure 00000130
first get how
Figure 00000131
. Then get the square of the absolute value for each of the N ap · N ut elements of the matrix
Figure 00000130
. The root-mean-square error (or quadratic error if division by N ap · N ut is not performed) is equal to the sum of all squares of N ap · N ut values.

MMSE вычисление выполняют для каждого назначенного поддиапазона для получения поправочных факторов

Figure 00000132
и
Figure 00000133
для этого поддиапазона. MMSE вычисление для одного поддиапазона описано ниже. Для простоты индекс поддиапазона, k, в нижеследующем описании опущен. Также для простоты элементы оценки
Figure 00000134
отклика нисходящего канала обозначены
Figure 00000135
, элементы оценки
Figure 00000136
отклика восходящего канала обозначены как
Figure 00000137
, диагональные элементы матрицы
Figure 00000138
обозначены как
Figure 00000139
и диагональные элементы матрицы
Figure 00000140
обозначены как
Figure 00000141
, где i={1…Nap} и j={1…Nut}.MMSE calculation is performed for each assigned subband to obtain correction factors
Figure 00000132
and
Figure 00000133
for this subband. MMSE calculation for one subband is described below. For simplicity, the subband index, k, is omitted in the following description. Also for simplicity, evaluation elements
Figure 00000134
downlink response marked
Figure 00000135
, assessment items
Figure 00000136
uplink response labeled
Figure 00000137
, diagonal elements of the matrix
Figure 00000138
marked as
Figure 00000139
and diagonal matrix elements
Figure 00000140
marked as
Figure 00000141
, where i = {1 ... N ap } and j = {1 ... N ut }.

Среднеквадратичная ошибка может быть переписана, исходя из уравнения (16), следующим образом:The root mean square error can be rewritten based on equation (16) as follows:

Figure 00000142
,
Figure 00000142
, уравнение (17)equation (17)

и опять же с учетом ограничения

Figure 00000143
. Минимальная среднеквадратичная ошибка может быть получена путем вычисления частных производных уравнения (17) по
Figure 00000144
и ν и приравнивания частных производных нулю. Результатом этих операций являются следующие наборы уравнений:and again subject to limitations
Figure 00000143
. The minimum mean square error can be obtained by calculating the partial derivatives of equation (17) with
Figure 00000144
and ν and equating partial derivatives to zero. The result of these operations are the following sets of equations:

Figure 00000145
, для i∈{2…Nap}, и
Figure 00000145
, for i∈ {2 ... N ap }, and уравнение (18а)equation (18a)
Figure 00000146
, для j∈{1…Nut}
Figure 00000146
, for j∈ {1 ... N ut }
уравнение (18b)equation (18b)

В уравнении (18а)

Figure 00000147
, поэтому для этого случая частная производная отсутствует, и индекс i меняется от 2 до Nap.In equation (18a)
Figure 00000147
, therefore, for this case, the partial derivative is absent, and the index i varies from 2 to N ap .

Набор из (Nap+Nut-1) уравнений в наборах уравнений (18a) и (18b) может быть с большим удобством выражен в матричном виде следующим образом:The set of (N ap + N ut -1) equations in the sets of equations (18a) and (18b) can be expressed with great convenience in matrix form as follows:

Figure 00000148
Figure 00000148
уравнение (19)equation (19)

где Where

Figure 00000149
Figure 00000149

Figure 00000150
и
Figure 00000151
.
Figure 00000150
and
Figure 00000151
.

Матрица

Figure 00000152
включает в себя (Nap+Nut-1) строк, причем первые Nap-1 строк соответствуют Nap-1 уравнений из набора уравнений (18а), и последние Nut строк соответствуют Nut уравнений из набора уравнений (18b). В частности, первая строка матрицы
Figure 00000152
образована из набора уравнений (18а) при i=2, вторая строка образована при i=3 и т.д. Nap-я строка матрицы
Figure 00000152
образована из набора уравнений (18b) при j=1 и т.д. И последняя строка образована при j=Nut. Как показано выше, элементы матрицы
Figure 00000152
и элементы вектора
Figure 00000153
могут быть получены, основываясь на элементах матриц
Figure 00000154
и
Figure 00000155
.Matrix
Figure 00000152
includes (N ap + N ut -1) lines, the first N ap -1 lines corresponding to N ap -1 equations from the set of equations (18a), and the last N ut lines corresponding to N ut equations from the set of equations (18b). In particular, the first row of the matrix
Figure 00000152
formed from the set of equations (18a) at i = 2, the second line is formed at i = 3, etc. N ap -th row of the matrix
Figure 00000152
formed from the set of equations (18b) with j = 1, etc. And the last line is formed with j = N ut . As shown above, matrix elements
Figure 00000152
and vector elements
Figure 00000153
can be obtained based on matrix elements
Figure 00000154
and
Figure 00000155
.

Поправочные факторы включены в вектор

Figure 00000156
, который может быть получен какCorrection factors included in the vector.
Figure 00000156
which can be obtained as

Figure 00000157
Figure 00000157
уравнение (20)equation (20)

Результат MMSE вычисления представляет собой поправочные матрицы

Figure 00000158
и
Figure 00000159
, которые минимизируют среднеквадратичную ошибку откликов калиброванных нисходящего и восходящего каналов, как показано в уравнении (16). Поскольку матрицы
Figure 00000160
и
Figure 00000161
получены, основываясь на оценках откликов нисходящего и восходящего каналов,
Figure 00000162
и
Figure 00000163
, качества поправочных матриц
Figure 00000164
и
Figure 00000165
таким образом зависит от качества оценок каналов
Figure 00000166
и
Figure 00000167
. MIMO пилот-сигнал может быть усреднен в приемнике для получения более точных оценок для
Figure 00000168
и
Figure 00000169
.The result of MMSE calculation is a correction matrix
Figure 00000158
and
Figure 00000159
that minimize the standard error of the responses of the calibrated downstream and upstream channels, as shown in equation (16). Since matrices
Figure 00000160
and
Figure 00000161
obtained based on the estimates of the responses of the downward and upward channels,
Figure 00000162
and
Figure 00000163
, quality correction matrices
Figure 00000164
and
Figure 00000165
thus depends on the quality of the channel estimates
Figure 00000166
and
Figure 00000167
. MIMO pilot can be averaged at the receiver to obtain more accurate estimates for
Figure 00000168
and
Figure 00000169
.

Поправочные матрицы

Figure 00000170
и
Figure 00000171
, полученные основываясь на MMSE вычислении, являются в общем случае лучшими, чем поправочные матрицы, полученные, основываясь на вычислении отношения матриц, особенно когда некоторые из усилений каналов являются малыми, и измеренный шум может привести к сильной деградации усилений каналов.Correction Matrices
Figure 00000170
and
Figure 00000171
obtained based on the MMSE calculation are generally better than correction matrices obtained based on the calculation of the matrix ratio, especially when some of the channel gains are small and the measured noise can lead to severe degradation of the channel gains.

С. Дополнительные вычисления C. Additional calculations

Вне зависимости от конкретного способа вычисления, выбранного для использования, после завершения вычисления поправочных матриц пользовательский терминал посылает в точку доступа поправочные вектора для точки доступа,

Figure 00000172
, для всех назначенных поддиапазонов. Если для каждого поправочного фактора в
Figure 00000173
используются 12-битные комплексные значения, тогда поправочные вектора
Figure 00000174
для всех назначенных поддиапазонов могут быть отправлены в точку доступа в 3·(Nap-1)Nsb байтах, где “3” возникает вследствие того, что для I и Q компонентов в сумме используется 24 бита и (Nap-1) является результатом того, что первый элемент в каждом векторе
Figure 00000175
равен единице и, следовательно, его не требуется передавать. Если первому элементу присвоено значение 29-1=+511, то при этом доступен диапазон 12 дБ (поскольку максимальная положительная 12-битная величина со знаком представляет собой 1211-1=+2047), что дает возможность, пользуясь 12-битными значениями, регулировать несоответствия до 12 дБ в усилениях между нисходящей линией и восходящей линией. Если нисходящая линия и восходящая линия соответствуют друг другу в пределах 12 дБ, и первый элемент нормирован на величину 511, тогда другие элементы не должны превышать 511·4=2044 по абсолютной величине, и могут быть представлены при помощи 12 битов.Regardless of the specific calculation method selected for use, after completion of the calculation of the correction matrices, the user terminal sends correction vectors to the access point for the access point,
Figure 00000172
, for all assigned subbands. If for each correction factor in
Figure 00000173
12-bit complex values are used, then correction vectors
Figure 00000174
for all assigned subbands, they can be sent to the access point in 3 · (N ap -1) N sb bytes, where “3” arises due to the fact that 24 bits are used for I and Q components in total and (N ap -1) is the result of the first element in each vector
Figure 00000175
equal to one and, therefore, it does not need to be transferred. If the first element is assigned the value 2 9 -1 = + 511, then the range is 12 dB (since the maximum positive 12-bit value with a sign is 12 11 -1 = + 2047), which makes it possible, using 12-bit values , adjust the mismatches to 12 dB in amplifications between the downlink and the uplink. If the descending line and the ascending line correspond to each other within 12 dB, and the first element is normalized to 511, then the other elements should not exceed 511 · 4 = 2044 in absolute value, and can be represented using 12 bits.

Пару поправочных векторов

Figure 00000176
и
Figure 00000177
получают для каждого назначенного поддиапазона. Если калибровку выполняют не для всех поддиапазонов данных, тогда поправочные факторы для “некалиброванных” поддиапазонов могут быть получены интерполяцией поправочных факторов, полученных для назначенных поддиапазонов. Интерполяция может быть выполнена в точке доступа для получения поправочных векторов
Figure 00000178
, для k∈K. Аналогично, интерполяция может быть выполнена в пользовательском терминале для получения поправочных векторов
Figure 00000179
для k∈K.A couple of correction vectors
Figure 00000176
and
Figure 00000177
receive for each assigned subband. If calibration is not performed for all data subbands, then the correction factors for the “uncalibrated” subbands can be obtained by interpolating the correction factors obtained for the assigned subbands. Interpolation can be performed at the access point to obtain correction vectors
Figure 00000178
, for k∈K. Similarly, interpolation can be performed in a user terminal to obtain correction vectors
Figure 00000179
for k∈K.

Впоследствии точка доступа и пользовательский терминал используют их соответствующие поправочные вектора

Figure 00000180
и
Figure 00000181
или соответствующие поправочные матрицы
Figure 00000182
и
Figure 00000183
, для k∈K, для масштабирования символов модуляции перед передачей по беспроводному каналу, как описано ниже. При этом эффективный нисходящий канал, видимый со стороны пользовательского терминала, представляет собой
Figure 00000184
.Subsequently, the access point and user terminal use their respective correction vectors
Figure 00000180
and
Figure 00000181
or corresponding correction matrices
Figure 00000182
and
Figure 00000183
, for k∈K, to scale the modulation symbols before transmitting over the wireless channel, as described below. In this case, the effective downward channel visible from the user terminal is
Figure 00000184
.

Описанная выше схема калибровки, посредством которой получают вектор поправочных факторов как для точки доступа, так и для пользовательского терминала, дает возможность вывода “совместимых” поправочных векторов для точки доступа, когда калибровка выполняется различными пользовательскими терминалами. Если калибровка в точке доступа уже выполнена (например, одним или несколькими пользовательскими терминалами), то текущие поправочные вектора могут обновляться при помощи вновь выведенных поправочных векторов.The calibration scheme described above, by which a vector of correction factors is obtained for both the access point and the user terminal, makes it possible to derive “compatible” correction vectors for the access point when calibration is performed by various user terminals. If the calibration at the access point has already been performed (for example, by one or more user terminals), then the current correction vectors can be updated using the newly derived correction vectors.

Например, если два пользовательских терминала одновременно выполняют процедуру калибровки, тогда результаты калибровки от этих пользовательских терминалов могут быть усреднены для улучшения производительности. Однако, как правило, калибровка выполняется для одного пользовательского терминала единовременно. Таким образом, второй пользовательский терминал видит нисходящую линию, для которой уже использован поправочный вектор для первого пользовательского терминала. В этом случае произведение второго поправочного вектора и старого поправочного вектора может быть использовано в качестве нового поправочного вектора или также может быть использовано “взвешенное усреднение” (описанное ниже). Как правило, точка доступа использует один поправочный вектор для всех пользовательских терминалов, а не различные поправочные вектора для различных пользовательских терминалов (хотя такой вариант также может быть реализован). Обновление от множества пользовательских терминалов или последовательные обновления от одного пользовательского терминала могут обрабатываться одним и тем же способом. обновленные вектора могут применяться непосредственно (при помощи операции умножения). В качестве альтернативы, в случае, если требуется некоторое усреднение для уменьшения шума измерения, может быть использовано взвешенное усреднение, как описано ниже.For example, if two user terminals are simultaneously performing a calibration procedure, then the calibration results from these user terminals can be averaged to improve performance. However, as a rule, calibration is performed for one user terminal at a time. Thus, the second user terminal sees a downlink for which the correction vector for the first user terminal has already been used. In this case, the product of the second correction vector and the old correction vector can be used as a new correction vector, or “weighted averaging” (described below) can also be used. Typically, an access point uses one correction vector for all user terminals, rather than different correction vectors for different user terminals (although this option can also be implemented). Updates from multiple user terminals or consecutive updates from a single user terminal can be handled in the same way. updated vectors can be applied directly (using the multiplication operation). Alternatively, if some averaging is required to reduce the measurement noise, a weighted averaging can be used, as described below.

Таким образом, если точка доступа использует поправочные вектора

Figure 00000185
для передачи MIMO пилот-сигнала, из которого пользовательский терминал определяет новые поправочные вектора
Figure 00000186
, то обновленные поправочные вектора
Figure 00000187
представляют собой результат умножения текущего и нового поправочных векторов. Поправочные вектора
Figure 00000188
и
Figure 00000189
могут быть выведены в одном или в разных пользовательских терминалах.Thus, if the access point uses correction vectors
Figure 00000185
for transmitting a MIMO pilot from which the user terminal determines new correction vectors
Figure 00000186
then updated correction vectors
Figure 00000187
represent the result of multiplying the current and new correction vectors. Correction vectors
Figure 00000188
and
Figure 00000189
can be displayed in one or in different user terminals.

В одном из вариантов осуществления обновленные поправочные вектора определяют как

Figure 00000190
, причем умножение выполняется поэлементно. В другом варианте осуществления обновленные поправочные вектора могут быть переопределены как
Figure 00000191
, где α представляет собой фактор, используемый для обеспечения взвешенного усреднения (т.е. 0<α<1). Если обновление калибровки происходит редко, то тогда лучше работает α со значением, близким к единице. Если обновления калибровки являются частыми, но зашумленными, то предпочтительными являются меньшие значения α. Затем обновленные поправочные вектора
Figure 00000192
могут быть использованы точкой доступа до их следующего обновления.In one embodiment, the updated correction vectors are defined as
Figure 00000190
, and multiplication is performed element by element. In another embodiment, the updated correction vectors may be redefined as
Figure 00000191
where α is the factor used to provide weighted averaging (i.e., 0 <α <1). If calibration updates are rare, then α works better with a value close to one. If calibration updates are frequent but noisy, lower α values are preferred. Then updated correction vectors
Figure 00000192
can be used by the access point until their next update.

Как указывалось выше, калибровка может выполняться не для всех поддиапазонов данных. Например, калибровка может выполняться для каждого n-го поддиапазона, где n может определяться из ожидаемого отклика передающих/приемных цепей (например, n может быть 2, 4, 8, 16 и т.д.). Калибровка также может выполняться для неравномерно распределенных поддиапазонов. Например, поскольку на границах диапазона частот характеристика фильтра может иметь больший спад, что может создавать большее несоответствие в передающих/приемных цепях, то на границах полосы частот может выполняться калибровка большего количества поддиапазонов. В общем случае может выполняться калибровка любого количества поддиапазонов, распределенных любым образом, и это находится в пределах объема настоящего изобретения.As indicated above, calibration may not be performed for all data subbands. For example, calibration can be performed for each n-th subband, where n can be determined from the expected response of the transmit / receive chains (for example, n may be 2, 4, 8, 16, etc.). Calibration can also be performed for unevenly distributed subbands. For example, since at the borders of the frequency range, the filter characteristic may have a larger drop, which may create more mismatch in the transmit / receive chains, then more sub-bands can be calibrated at the borders of the frequency band. In general, any number of subbands distributed in any way can be calibrated, and this is within the scope of the present invention.

В приведенном выше описании поправочные вектора

Figure 00000193
и
Figure 00000194
для k∈K' выводятся пользовательским терминалом, и вектора
Figure 00000195
отправляются в точку доступа. Эта схема преимущественно распределяет обработку калибровки между пользовательскими терминалами в случае системы с множественным доступом. Однако поправочные вектора
Figure 00000196
и
Figure 00000197
также могут быть выведены в точке доступа, которая затем отправляет вектора
Figure 00000198
в пользовательский терминал, и это находится в пределах объема настоящего изобретения.In the above description, correction vectors
Figure 00000193
and
Figure 00000194
for k∈K 'are displayed by the user terminal, and the vectors
Figure 00000195
sent to the access point. This scheme advantageously distributes the calibration processing between user terminals in the case of a multiple access system. However, the correction vectors
Figure 00000196
and
Figure 00000197
can also be output at an access point that then sends vectors
Figure 00000198
to a user terminal, and this is within the scope of the present invention.

Схема калибровки, описанная выше, позволяет каждому пользовательскому терминалу калибровать свои передающие/приемные цепи в реальном масштабе времени при передаче по радиоканалу. Это позволяет пользовательским терминалам с различными частотными откликами обеспечивать высокую производительность без жестких требований на частотный отклик или выполнение калибровки при изготовлении. Точка доступа может быть калибрована множеством пользовательских терминалов для обеспечения улучшенной точности.The calibration scheme described above allows each user terminal to calibrate its transmit / receive circuits in real time during transmission over the air. This allows user terminals with different frequency responses to provide high performance without stringent requirements for frequency response or calibration during manufacturing. The access point can be calibrated by a variety of user terminals to provide improved accuracy.

D. Усиление D. Reinforcement

Калибровка может выполняться, основываясь на нормированных усилениях для нисходящего и восходящего каналов, которые представляют собой усиления относительно уровня шума в приемнике. После выполнения калибровки нисходящей линии и восходящей линии использование нормированных усилений позволяет получать характеристики одной линии (в том числе усиления каналов и ОСШ для каждой собственной моды), основываясь на измерениях усилений для другой линии.Calibration can be performed based on the normalized gains for the downstream and upstream channels, which are gains relative to the noise level at the receiver. After calibrating the downlink and uplink, the use of normalized gains allows you to obtain the characteristics of one line (including channel gains and SNR for each eigenmode), based on measurements of gains for the other line.

Точка доступа и пользовательский терминал могут вначале выполнить балансировку входных уровней своих приемников таким образом, что уровни шума в приемных цепях точки доступа и пользовательского терминала будут примерно одинаковыми. Балансировка может быть выполнена путем оценки уровня шума, то есть определения секции принятого TDD кадра (т.е. единицы передачи по нисходящей/восходящей линии), которая имеет минимальную среднюю мощность за конкретный промежуток времени (например, один или два периодов символов). В общем случае временной интервал непосредственно перед началом каждого TDD кадра является свободным от передач, поскольку любые данные восходящей линии должны быть приняты точкой доступа, и затем должно быть выполнено переключение прием/передача, занимающее некоторое время, перед началом передачи точки доступа по нисходящей линии. В зависимости от помеховой обстановки уровень шума может определяться, основываясь на нескольких TDD кадрах. Затем выполняют измерение откликов нисходящего и восходящего канала относительно этого уровня шума. Более точно, усиление канала для данного поддиапазона данной пары передающей/приемной антенн может быть получено, например, в виде отношения принятых пилотных символов к переданным пилотным символам для этого поддиапазона данной пары передающей/приемной антенн. При этом нормированное усиление представляет собой измеренное усиление, деленное на уровень шума.The access point and the user terminal can first balance the input levels of their receivers so that the noise levels in the receive circuits of the access point and the user terminal are approximately the same. Balancing can be done by estimating the noise level, that is, determining a section of a received TDD frame (i.e., a downlink / uplink transmission unit) that has a minimum average power over a specific time period (for example, one or two symbol periods). In the general case, the time interval immediately before the start of each TDD frame is transmission free, since any uplink data must be received by the access point, and then a transmit / receive switch must take some time before the access point begins to transmit on the downlink. Depending on the interference environment, the noise level can be determined based on several TDD frames. Then measure the responses of the downward and upward channel relative to this noise level. More specifically, the channel gain for a given subband of a given pair of transmit / receive antennas can be obtained, for example, as the ratio of the received pilot symbols to transmitted pilot symbols for this subband of a given pair of transmit / receive antennas. In this case, the normalized gain is the measured gain divided by the noise level.

Большое отличие нормированных усилений для точки доступа и нормированных усилений для пользовательского терминала может привести к тому, что поправочные факторы для пользовательского терминала могут сильно отличаться от единицы. Поправочные факторы для точки доступа являются близкими к единице, поскольку первый элемент матрицы

Figure 00000199
установлен в 1.The big difference between the normalized amplifications for the access point and the normalized amplifications for the user terminal can lead to the fact that the correction factors for the user terminal can be very different from unity. Correction factors for the access point are close to unity, since the first element of the matrix
Figure 00000199
set to 1.

Если поправочные факторы для пользовательского терминала сильно отличаются от единицы, то пользовательский терминал может быть не способен использовать вычисленные поправочные факторы. Это может происходить вследствие того, что пользовательский терминал имеет ограничение на его максимальную мощность передачи и может быть не в состоянии увеличить мощность передачи для больших поправочных факторов. Помимо этого, уменьшение мощности передачи для малых поправочных факторов в общем случае не является желательным, поскольку это может снизить скорость передачи данных.If the correction factors for the user terminal are very different from unity, then the user terminal may not be able to use the calculated correction factors. This may be due to the fact that the user terminal has a limit on its maximum transmit power and may not be able to increase the transmit power for large correction factors. In addition, a decrease in transmit power for small correction factors is generally not desirable, as this can reduce the data rate.

Таким образом, пользовательский терминал может вести передачу, используя масштабированную версию вычисленных поправочных факторов. Масштабированные факторы калибровки могут быть получены при помощи масштабирования вычисленных поправочных факторов на конкретный масштаб, который может быть установлен равным разнице в усилениях (в виде разности или отношения) между откликами нисходящего и восходящего каналов. Такая разница в усилениях может быть вычислена как среднее разностей (или разниц) между нормированными усилениями для нисходящей линии и восходящей линии. Масштаб (или разница в усилениях), используемый для поправочных факторов в пользовательском терминале, может быть отправлен в точку доступа вместе с вычисленными поправочными факторами для точки доступа.Thus, the user terminal can transmit using a scaled version of the calculated correction factors. Scaled calibration factors can be obtained by scaling the calculated correction factors to a specific scale, which can be set equal to the difference in gains (in the form of a difference or ratio) between the responses of the downstream and upstream channels. Such a difference in gains can be calculated as the average of the differences (or differences) between the normalized gains for the descending line and the ascending line. The scale (or gain difference) used for the correction factors in the user terminal can be sent to the access point along with the calculated correction factors for the access point.

При наличии поправочных факторов и масштаба или разницы в усилениях характеристики нисходящего канала могут быть определены из измеренного отклика восходящего канала и наоборот. Если уровень шума либо в точке доступа, либо в пользовательском терминале изменяется, то разница в усилениях может быть обновлена, и обновленная разница в усилениях может быть отправлена в сообщении другой сущности.If there are correction factors and the scale or difference in amplifications, the characteristics of the downlink can be determined from the measured response of the uplink and vice versa. If the noise level at either the access point or the user terminal changes, then the gain difference can be updated, and the updated gain difference can be sent in the message of another entity.

В вышеприведенном описании калибровка приводила к двум наборам (векторов или матриц) поправочных факторов для каждого поддиапазона, причем один набор использовался в точке доступа для передачи данных по нисходящей линии, а другой набор использовался в пользовательском терминале для передачи данных по восходящей линии. Калибровка также может быть выполнена таким образом, что для каждого поддиапазона обеспечиваются два набора поправочных факторов, причем один набор используется в точке доступа для приема данных по восходящей линии, а второй набор используется в пользовательском терминале для приема данных по нисходящей линии. Калибровка также может быть выполнена таким образом, что для каждого поддиапазона получают один набор поправочных факторов, и этот набор может быть использован либо в точке доступа, либо в пользовательском терминале. В общем случае, калибровку выполняют таким образом, что отклики калиброванных нисходящих и восходящих каналов являются взаимно-обратными вне зависимости от того, где применяют поправочные факторы.In the above description, calibration led to two sets (vectors or matrices) of correction factors for each subband, with one set being used at the access point for downlink data, and the other set being used at the user terminal for uplink data. Calibration can also be performed in such a way that two sets of correction factors are provided for each subband, with one set being used at the access point to receive data on the uplink, and the second set is used at the user terminal for receiving data on the downlink. Calibration can also be performed in such a way that for each subband one set of correction factors is obtained, and this set can be used either at the access point or in the user terminal. In general, calibration is performed in such a way that the responses of the calibrated downstream and upstream channels are mutually inverse, regardless of where the correction factors are applied.

2. MIMO пилот-сигнал 2. MIMO pilot

Для калибровки MIMO пилот-сигнал передается пользовательским терминалом по восходящей линии для того, чтобы дать возможность точке доступа оценить отклик восходящего канала, и MIMO пилот-сигнал передается точкой доступа по нисходящей линии, чтобы дать возможность пользовательскому терминалу оценить отклик нисходящего канала. Для нисходящей линии и восходящей линии могут использоваться одинаковые или разные MIMO пилот-сигналы, и используемые MIMO пилот-сигналы являются известными как в точке доступа, так и в пользовательском терминале.For calibration, the MIMO pilot is transmitted by the user terminal in an uplink to enable the access point to evaluate the uplink response, and the MIMO pilot is transmitted by the access point in a downlink to allow the user terminal to evaluate the downlink. For the downlink and the uplink, the same or different MIMO pilots can be used, and the used MIMO pilots are known at both the access point and the user terminal.

В одном из вариантов осуществления MIMO пилот-сигнал содержит определенный OFDM символ (обозначаемый “P”), который передают через каждую из NT передающих антенн, где NT=Nap для нисходящей линии и NT=Nut для восходящей линии. Для каждой передающей антенны один и тот же OFDM символ P передают в каждом периоде символа, назначенном для передачи MIMO пилот-сигнала. Однако OFDM символы P для каждой антенны являются покрытыми различными последовательностями Уолша с N элементарными сигналами, назначенными этой антенне, где N≥Nap для нисходящей линии и N≥Nut для восходящей линии. Покрытие Уолша поддерживает ортогональность между NT передающими антеннами и позволяет приемнику различать отдельные передающие антенны.In one embodiment, the MIMO pilot contains an OFDM symbol (denoted by “P”), which is transmitted through each of the N T transmit antennas, where N T = N ap for the downlink and N T = N ut for the uplink. For each transmit antenna, the same OFDM symbol P is transmitted in each symbol period assigned to transmit the MIMO pilot. However, OFDM symbols P for each antenna are covered by different Walsh sequences with N chips assigned to this antenna, where N≥N ap for the downlink and N≥N ut for the uplink. Walsh coverage maintains orthogonality between N T transmit antennas and allows the receiver to distinguish between individual transmit antennas.

OFDM символ P включает в себя один символ модуляции для каждого из Nsb назначенных поддиапазонов. OFDM символ P таким образом содержит определенное “слово” из Nsb символов модуляции, которое может быть выбрано для облегчения оценки канала приемником. Это слово также может быть определено для минимизации изменений отношения пикового значения к среднему при передаче MIMO пилот-сигнала. Это уменьшает величину искажений и нелинейности, генерируемых передающими/приемными цепями, что в свою очередь приводит к улучшению точности оценки канала.The OFDM symbol P includes one modulation symbol for each of the N sb assigned subbands. The OFDM symbol P thus contains a certain “word” of N sb modulation symbols that can be selected to facilitate channel estimation by the receiver. This word can also be defined to minimize peak-to-average ratios when transmitting a MIMO pilot. This reduces the amount of distortion and non-linearity generated by the transmit / receive circuits, which in turn leads to improved channel estimation accuracy.

Для ясности ниже описан определенный MIMO пилот-сигнал для определенной MIMO-OFDM системы. Для этой системы как точка доступа, так и пользовательский терминал снабжены четырьмя приемными/передающими антеннами. Полоса частот системы разделена на 64 ортогональных поддиапазона (т.е. NF=64), которым присвоены индексы от +31 до -32. Из этих 64 поддиапазонов 48 поддиапазонов (например, с индексами ±{1, …, 6, 8, …, 20, 22, …, 26}) используются для данных, 4 поддиапазона (например, ±{7, 21}) используются для пилот-сигнала и, возможно, для сигнализации, поддиапазон DC (с индексом 0) не используется, и оставшиеся поддиапазоны также не используются и служат в качестве охранных поддиапазонов. Такая структура OFDM поддиапазонов более подробно описана в документе стандарта IEEE 802.11а, озаглавленном “Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: High-speed Physical Layer in the 5 GHz Band”, сентябрь 1999 год, который является общедоступным и включен в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.For clarity, a specific MIMO pilot is described below for a specific MIMO-OFDM system. For this system, both the access point and the user terminal are equipped with four transmit / receive antennas. The system frequency band is divided into 64 orthogonal subbands (i.e., N F = 64), which are assigned indices from +31 to -32. Of these 64 sub-bands, 48 sub-bands (for example, with indices ± {1, ..., 6, 8, ..., 20, 22, ..., 26}) are used for data, 4 sub-bands (for example, ± {7, 21}) are used for of the pilot signal and possibly for signaling, the DC subband (with index 0) is not used, and the remaining subbands are also not used and serve as guard subbands. This OFDM subband structure is described in more detail in IEEE 802.11a, entitled “Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: High-speed Physical Layer in the 5 GHz Band,” September 1999 , which is publicly available and incorporated herein by reference in its entirety.

OFDM символ P включает в себя набор из 52 QPSK символов модуляции для 48 поддиапазонов данных и 4 поддиапазонов пилот-сигнала. Указанный OFDM символ P может иметь следующий вид:The OFDM symbol P includes a set of 52 QPSK modulation symbols for 48 data subbands and 4 pilot subbands. The indicated OFDM symbol P may have the following form:

P(вещественный)=g·{0,0,0,0,0,0,-1,-1,-1,-1,1,1,1,-1, -1,1,-1,1,1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,1,-1,P (real) = g · {0,0,0,0,0,0,0, -1, -1, -1, -1,1,1,1, -1, -1,1, -1,1 , 1,1,1, -1, -1,1, -1,1, -1, -1, -1, -1,1, -1,

0,1,-1,-1,-1,-1,1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,-1,1,1, -1,1,-1,1,-1,1,-1,0,0,0,0,0},0,1, -1, -1, -1, -1,1, -1, -1, -1, -1,1,1, -1, -1,1, -1, -1,1, 1, -1,1, -1,1, -1,1, -1,0,0,0,0,0,0},

P(мнимый)=g·{0,0,0,0,0,0,-1,1,1,1,-1,-1,1,-1,1,1,1,-1,1, -1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,1,1,-1,1,P (imaginary) = g · {0,0,0,0,0,0,0, -1,1,1,1, -1, -1,1, -1,1,1,1, -1,1 , -1, -1, -1, -1, -1, -1,1,1, -1,1,1, -1,1,

0,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1, -1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,0,0,0,0,0}, 0, -1, -1, -1, -1,1,1, -1,1, -1, -1,1, -1,1, -1,1,1,1, -1,1, 1,1,1,1,1,1 -1 -1,0,0,0,0,0,0}

где g представляет собой усиление для пилот-сигнала. Значения внутри скобок {} даны для поддиапазонов с индексами от -32 по -1 (для первой строки) и от 0 до +31 (для второй строки). Таким образом, первая строка для Р(вещественный) и Р(мнимый) указывает, что символ (-1-j) передается в поддиапазоне -26, символ (-1+j) передается в поддиапазоне -25 и т.д. Вторая строка для Р(вещественный) и Р(мнимый) указывает, что символ (1-j) передается в поддиапазоне 1, символ (-1-j) передается в поддиапазоне 2 и т.д. Для MIMO пилот-сигнала также могут использоваться другие OFDM символы.where g is the gain for the pilot signal. The values inside the brackets {} are given for subbands with indices from -32 to -1 (for the first line) and from 0 to +31 (for the second line). Thus, the first line for P (real) and P (imaginary) indicates that the character (-1-j) is transmitted in the subband -26, the character (-1 + j) is transmitted in the subband -25, etc. The second line for P (real) and P (imaginary) indicates that the character (1-j) is transmitted in subband 1, the character (-1-j) is transmitted in subband 2, etc. Other OFDM symbols may also be used for the MIMO pilot.

В одном из вариантов осуществления четырем передающим антеннам для MIMO пилот-сигнала назначены последовательности Уолша W1=1111, W2=1010, W3=1100 W4=1001. Для данной последовательности Уолша значение “1” указывает, что передается OFDM символ P, и значение “0” указывает, что передается OFDM символ -P (т.е. каждый из 52 символов модуляции в Р является инвертированным).In one embodiment, the four transmit antennas for the MIMO pilot are assigned Walsh sequences W 1 = 1111, W 2 = 1010, W 3 = 1100 W 4 = 1001. For this Walsh sequence, a value of “1” indicates that an OFDM symbol P is being transmitted, and a value of “0” indicates that an OFDM symbol -P is being transmitted (i.e., each of the 52 modulation symbols in P is inverted).

В таблице 1 перечислены OFDM символы, передаваемые через каждую из четырех передающих антенн при передаче MIMO пилот-сигнала с длительностью 4 периода символов.Table 1 lists the OFDM symbols transmitted through each of the four transmit antennas when transmitting a MIMO pilot with a duration of 4 symbol periods.

Таблица 1Table 1 Символ OFDMOFDM Symbol Антенна 1Antenna 1 Антенна 2Antenna 2 Антенна 3Antenna 3 Антенна 4Antenna 4 1one + P + P + P + P 22 + P -R + P -R 33 + P + P -R -R 4four + P -R -R + P

Для более длительных передач MIMO пилот-сигнала последовательности Уолша для каждой передающей антенны повторяются. Для такого набора последовательностей Уолша передача MIMO пилот-сигнала выполняется в течение количества периодов символов, кратного 4 периодам символов для гарантии ортогональности между четырьмя передающими антеннами.For longer MIMO transmissions of the pilot, the Walsh sequences for each transmit antenna are repeated. For such a set of Walsh sequences, pilot MIMO transmission is performed over a number of symbol periods a multiple of 4 symbol periods to ensure orthogonality between the four transmit antennas.

Приемник может вывести оценку отклика канала, основываясь на принятом MIMO пилот-сигнале путем выполнения комплиментарной обработки. В частности, для восстановления пилот-сигнала, переданного через передающую антенну i и принятого приемной антенной j, пилот-сигнал, принятый приемной антенной j сначала обрабатывается с последовательностью Уолша, назначенной передающей антенне i способом, комплиментарным покрытию Уолша, выполняемому в передатчике. OFDM символы со снятым покрытием для всех Nps периодов символов для MIMO пилот-сигнала затем суммируются, причем суммирование выполняют индивидуально для каждого из 52 поддиапазонов, используемых для передачи MIMO пилот-сигнала. Результатом суммирования является

Figure 00000200
для k=±{1, …, 26}, что представляет собой оценку отклика эффективного канала от передающей антенны i до приемной антенны j (т.е. включающего в себя отклики передающих/приемных цепей) для 52 поддиапазонов данных и пилот-сигналов.The receiver may derive a channel response estimate based on the received MIMO pilot by performing complementary processing. In particular, to reconstruct the pilot signal transmitted through the transmitting antenna i and received by the receiving antenna j, the pilot signal received by the receiving antenna j is first processed with the Walsh sequence assigned to the transmitting antenna i in a manner complementary to the Walsh coating performed in the transmitter. The uncoated OFDM symbols for all N ps symbol periods for the MIMO pilot are then summed, the summation being performed individually for each of the 52 subbands used to transmit the MIMO pilot. The result of the summation is
Figure 00000200
for k = ± {1, ..., 26}, which is an estimate of the response of the effective channel from the transmitting antenna i to the receiving antenna j (that is, including the responses of the transmitting / receiving circuits) for 52 data subbands and pilot signals.

Такая же обработка может быть выполнена для восстановления пилот-сигнала от каждой передающей антенны в каждую приемную антенну. Обработка пилот-сигнала предоставляет Nap·Nut значений, которые являются элементами оценки отклика эффективного канала,

Figure 00000201
и
Figure 00000202
, для каждого из 52 поддиапазонов.The same processing can be performed to reconstruct the pilot signal from each transmit antenna to each receive antenna. The pilot processing provides N ap · N ut values, which are elements of the effective channel response estimate,
Figure 00000201
and
Figure 00000202
, for each of the 52 subbands.

Описанная выше оценка канала может быть выполнена как точкой доступа, так и пользовательским терминалом во время калибровки для получения оценки отклика эффективного восходящего канала,

Figure 00000203
, и оценки отклика эффективного нисходящего канала,
Figure 00000204
, соответственно, которая затем используется для вывода поправочных факторов, как описано выше.The channel estimation described above can be performed by both the access point and the user terminal during calibration to obtain an estimate of the response of the effective uplink channel,
Figure 00000203
, and estimates of the effective downlink response,
Figure 00000204
, respectively, which is then used to derive correction factors, as described above.

3. Пространственная обработка 3. Spatial processing

Для упрощения оценки канала и пространственной обработки в точке доступа и пользовательском терминале для TDD MIMO и MIMO-OFDM систем может быть использована корреляция между откликами нисходящего и восходящего каналов. Такое упрощение является возможным после выполнения калибровки для учета различий в передающих/приемных цепях. Как указывалось выше, отклики калиброванных каналов представляют собой:To simplify channel estimation and spatial processing at the access point and user terminal for TDD MIMO and MIMO-OFDM systems, a correlation between downlink and uplink responses can be used. This simplification is possible after performing calibration to account for differences in the transmit / receive chains. As indicated above, the responses of calibrated channels are:

Figure 00000205
,
для нисходящей линии и
Figure 00000205
,
for the downlink and уравнение (21а)equation (21a)
Figure 00000206
,
для восходящей линии.
Figure 00000206
,
for the ascending line.
уравнение (21b)equation (21b)

Последнее равенство в уравнении (21b) появляется вследствие взаимосвязи между откликами эффективного нисходящего и восходящего каналов,

Figure 00000207
.The last equality in equation (21b) appears due to the relationship between the responses of the effective downward and upward channels,
Figure 00000207
.

Матрица

Figure 00000208
отклика канала для каждого поддиапазона может быть “диагонализирована” для получения NS собственных мод для этого поддиапазона. Это может быть достигнуто либо при помощи разложения по сингулярным значениям матрицы
Figure 00000208
отклика канала, либо разложения по собственным векторам корреляционной матрицы для
Figure 00000208
, которая представляет собой
Figure 00000209
.Matrix
Figure 00000208
The channel response for each subband can be “diagonalized” to obtain N S eigenmodes for that subband. This can be achieved either by expanding the singular values of the matrix
Figure 00000208
channel response, or expansion in eigenvectors of the correlation matrix for
Figure 00000208
which is
Figure 00000209
.

Разложение по сингулярным значениям матрицы откликов калиброванного восходящего канала

Figure 00000210
может быть выражено какSingular value decomposition of the response matrix of a calibrated uplink
Figure 00000210
may be expressed as

Figure 00000211
, для k∈K,
Figure 00000211
, for k∈K, уравнение (22)equation (22)

где

Figure 00000212
представляет собой (Nut×Nut) унитарную матрицу левых собственных векторов для
Figure 00000213
;Where
Figure 00000212
is a (N ut × N ut ) unitary matrix of left eigenvectors for
Figure 00000213
;

Figure 00000214
представляет собой (Nut×Nap) диагональную матрицу сингулярных значений для
Figure 00000215
; и
Figure 00000214
represents (N ut × N ap ) the diagonal matrix of singular values for
Figure 00000215
; and

Figure 00000216
представляет собой (Nар×Nар) унитарную матрицу правых собственных векторов для
Figure 00000217
;
Figure 00000216
is a (N ar × N ar ) unitary matrix of right eigenvectors for
Figure 00000217
;

Унитарная матрица М характеризуется свойством

Figure 00000218
, где
Figure 00000219
представляет собой единичную матрицу. Соответственно, разложение по сингулярным значениям матрицы откликов калиброванного нисходящего канала,
Figure 00000220
, может быть выражено какThe unitary matrix M is characterized by the property
Figure 00000218
where
Figure 00000219
is a unit matrix. Accordingly, the expansion in the singular values of the response matrix of the calibrated downlink,
Figure 00000220
may be expressed as

Figure 00000221
, для k∈K
Figure 00000221
, for k∈K уравнение (23)equation (23)

Таким образом, матрицы

Figure 00000222
и
Figure 00000223
также являются матрицами левых и правых собственных векторов, соответственно, для
Figure 00000224
. Матрицы
Figure 00000225
,
Figure 00000226
,
Figure 00000227
и
Figure 00000228
представляют собой различные формы матрицы
Figure 00000229
, и матрицы
Figure 00000230
,
Figure 00000231
,
Figure 00000232
и
Figure 00000233
также являются различными формами матрицы
Figure 00000234
. Для простоты ссылки на матрицы
Figure 00000235
и
Figure 00000236
в нижеследующем описании также могут представлять собой ссылки на их различные формы. Матрицы
Figure 00000237
и
Figure 00000238
используются в точке доступа и пользовательском терминале, соответственно, для пространственной обработки, и определены как таковые их нижними индексами.So matrices
Figure 00000222
and
Figure 00000223
are also matrices of left and right eigenvectors, respectively, for
Figure 00000224
. Matrices
Figure 00000225
,
Figure 00000226
,
Figure 00000227
and
Figure 00000228
represent various forms of matrix
Figure 00000229
, and matrices
Figure 00000230
,
Figure 00000231
,
Figure 00000232
and
Figure 00000233
are also different forms of matrix
Figure 00000234
. For simplicity, matrix references
Figure 00000235
and
Figure 00000236
in the following description may also be references to their various forms. Matrices
Figure 00000237
and
Figure 00000238
are used at the access point and user terminal, respectively, for spatial processing, and are defined as such by their subscripts.

Разложение по сингулярным значениям более подробно описано в работе Gilbert Strang, озаглавленной “Linear Algebra and Its Applications”, второе издание, Academic Press, 1980.Singular value decomposition is described in more detail in Gilbert Strang, entitled “Linear Algebra and Its Applications”, second edition, Academic Press, 1980.

Пользовательский терминал может выполнить оценку отклика калиброванного нисходящего канала, основываясь на MIMO пилот-сигнале, переданном точкой доступа. После этого пользовательский терминал может выполнить разложение по сингулярным значениям оценки отклика калиброванного нисходящего канала,

Figure 00000239
, для k∈K, для получения диагональных матриц
Figure 00000240
и матриц
Figure 00000241
левых собственных векторов для
Figure 00000242
. Такое разложение по сингулярным значениям может быть описано, как
Figure 00000243
, где знак (“ˆ”) над каждой матрицей указывает, что она является оценкой реальной матрицы.The user terminal may evaluate the response of the calibrated downlink based on the MIMO pilot transmitted by the access point. After that, the user terminal can perform a decomposition into the singular values of the response estimate of the calibrated downlink,
Figure 00000239
, for k∈K, to obtain diagonal matrices
Figure 00000240
and matrices
Figure 00000241
left eigenvectors for
Figure 00000242
. Such a decomposition in singular values can be described as
Figure 00000243
, where the sign (“ˆ") above each matrix indicates that it is an estimate of the real matrix.

Аналогично точка доступа может выполнить оценку отклика калиброванного восходящего канала, основываясь на MIMO пилот-сигнале, передаваемом пользовательским терминалом. Затем точка доступа может выполнить разложение по сингулярным значениям оценки отклика калиброванного восходящего канала,

Figure 00000244
, для k∈K, для получения диагональных матриц
Figure 00000240
и матриц
Figure 00000245
левых собственных векторов для
Figure 00000246
, для k∈K. Такое разложение по сингулярным значениям может быть описано, как
Figure 00000247
.Similarly, the access point can perform a calibrated uplink response estimate based on the MIMO pilot transmitted by the user terminal. Then, the access point can perform a decomposition into the singular values of the response estimate of the calibrated uplink,
Figure 00000244
, for k∈K, to obtain diagonal matrices
Figure 00000240
and matrices
Figure 00000245
left eigenvectors for
Figure 00000246
, for k∈K. Such a decomposition in singular values can be described as
Figure 00000247
.

Вследствие того, что канал и калибровка являются взаимно-обратными, разложение по сингулярным значениям можно выполнять либо только в пользовательском терминале, либо только в точке доступа для получения как матриц

Figure 00000248
, так и матриц
Figure 00000249
. В случае выполнения в пользовательском терминале матрицы
Figure 00000250
используются для пространственной обработки в пользовательском терминале, а матрицы
Figure 00000251
могут быть переданы в точку доступа.Due to the fact that the channel and calibration are mutually inverse, decomposition into singular values can be performed either only in the user terminal, or only at the access point to receive as matrices
Figure 00000248
and matrices
Figure 00000249
. If the matrix is executed in the user terminal
Figure 00000250
are used for spatial processing in the user terminal, and matrices
Figure 00000251
can be transferred to an access point.

Точка доступа также может иметь возможность получить матрицы

Figure 00000252
и
Figure 00000240
, основываясь на направленном опорном сигнале, передаваемом пользовательским терминалом. Аналогично, пользовательский терминал также может иметь возможность получить матрицы
Figure 00000253
и
Figure 00000240
, основываясь на направленном опорном сигнале, передаваемом точкой доступа. Направленный опорный сигнал подробно описан в вышеупомянутой предварительной заявке на патент США № 60/421309.An access point may also be able to obtain matrices.
Figure 00000252
and
Figure 00000240
based on the directional reference signal transmitted by the user terminal. Similarly, a user terminal may also be able to obtain matrices
Figure 00000253
and
Figure 00000240
based on the directional reference signal transmitted by the access point. The directional reference signal is described in detail in the aforementioned provisional application for US patent No. 60/421309.

Матрицы

Figure 00000254
и
Figure 00000240
могут быть использованы для передачи независимых потоков данных по NS собственным модам MIMO канала, где NS≤min{Nap,Nut}. Пространственная обработка для передачи множества потоков данных по нисходящей линии и восходящей линии описана ниже.Matrices
Figure 00000254
and
Figure 00000240
can be used to transmit independent data streams over N S eigenmodes of the MIMO channel, where N S ≤min {N ap , N ut }. Spatial processing for transmitting multiple data streams in the downlink and uplink is described below.

А. Пространственная обработка для восходящей линии A. Spatial processing for the uplink

Пространственная обработка в пользовательском терминале для передачи по восходящей линии может быть выражена как Spatial processing in the user terminal for uplink transmission can be expressed as

Figure 00000255
, для k∈K,
Figure 00000255
, for k∈K, уравнение (24)equation (24)

где

Figure 00000256
представляет собой вектор передачи для восходящей линии для k-го поддиапазона; иWhere
Figure 00000256
represents the transmission vector for the uplink for the k-th subband; and

Figure 00000257
представляет собой вектор “данных” с ненулевыми элементами, количеством до NS, для символов модуляции, предназначенных для передачи по NS собственным модам k-го поддиапазона.
Figure 00000257
represents a vector of “data” with nonzero elements, up to N S , for modulation symbols intended for transmission on N S eigenmodes of the k-th subband.

Также перед передачей может быть произведена дополнительная обработка символов модуляции. Например, для поддиапазонов данных (например, для каждой собственной моды) может быть применена инверсия канала таким образом, что ОСШ при приеме будет приблизительно одинаковым для всех поддиапазонов данных. При этом пространственная обработка может быть выражена какAlso, before transmission, additional processing of modulation symbols may be performed. For example, for data subbands (for example, for each eigenmode), channel inversion can be applied such that the reception SNR is approximately the same for all data subbands. In this case, the spatial processing can be expressed as

Figure 00000258
, для k∈K,
Figure 00000258
, for k∈K, уравнение (25)equation (25)

где

Figure 00000259
представляет собой матрицу весов для (необязательной) инверсии восходящего канала.Where
Figure 00000259
represents a matrix of weights for the (optional) inversion of the uplink.

Инверсия канала также может быть выполнена путем назначения мощности передачи каждому поддиапазону перед выполнением модуляции, и в этом случае вектор

Figure 00000260
включает в себя коэффициенты инверсии канала, и матрица
Figure 00000261
в уравнении (25) может быть опущена. В нижеследующем описании использование матрицы
Figure 00000262
указывает на то, что коэффициенты инверсии канала не включены в вектор
Figure 00000263
. Отсутствие матрицы
Figure 00000264
в уравнении может указывать на то, что (1) либо инверсия канала не производится, (2) либо инверсия канала производится и учтена в векторе
Figure 00000265
.Channel inversion can also be performed by assigning transmit power to each subband before performing the modulation, in which case the vector
Figure 00000260
includes channel inversion coefficients, and matrix
Figure 00000261
in equation (25) can be omitted. In the following description, the use of the matrix
Figure 00000262
indicates that channel inversion coefficients are not included in the vector
Figure 00000263
. Lack of matrix
Figure 00000264
in the equation may indicate that (1) either the channel inversion is not performed, (2) either the channel inversion is performed and taken into account in the vector
Figure 00000265
.

Инверсия канала может быть выполнена, как описано в вышеупомянутой предварительной заявке на патент США № 60/421309, и в заявке на патент США № 10/229209, озаглавленной “Coded MIMO Systems with Selective Channel Inversion Applied Per Eigenmode”, поданной 27 августа 2002 года, права на которую принадлежат правообладателю настоящей заявки на патент и которая включена в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки. Channel inversion can be performed as described in the aforementioned provisional application for US patent No. 60/421309, and in patent application US No. 10/229209, entitled "Coded MIMO Systems with Selective Channel Inversion Applied Per Eigenmode", filed August 27, 2002 , the rights to which belong to the copyright holder of this patent application and which is incorporated into this description in its entirety by reference.

Принятая передача по восходящей линии в точке доступа может быть выражена какThe received uplink transmission at the access point may be expressed as

Figure 00000266
, для k∈K,
Figure 00000266
, for k∈K, уравнение (26)equation (26)
Figure 00000267
Figure 00000267

где

Figure 00000268
представляет собой принятый вектор для восходящей линии для k-го поддиапазона;Where
Figure 00000268
represents the received vector for the ascending line for the k-th subband;

Figure 00000269
представляет собой аддитивный белый Гауссовский шум (AWGN) для k-го поддиапазона; и
Figure 00000269
represents additive white Gaussian noise (AWGN) for the k-th subband; and

Figure 00000270
дается уравнением (24).
Figure 00000270
is given by equation (24).

Пространственная обработка (или согласованная фильтрация) в точке доступа для принятой передачи по восходящей линии может быть выражена какThe spatial processing (or matched filtering) at the access point for a received uplink transmission can be expressed as

Figure 00000271

Figure 00000272
, для k∈K,
Figure 00000273
Figure 00000271

Figure 00000272
, for k∈K,
Figure 00000273
уравнение (27)equation (27)

где

Figure 00000274
представляет собой оценку вектора
Figure 00000275
, переданного пользовательским терминалом по восходящей линии, и
Figure 00000276
представляет собой шум после обработки. В уравнении (27) предполагается, что инверсия канала не выполняется в передатчике и что принятый вектор
Figure 00000277
имеет вид, представленный уравнением (26).Where
Figure 00000274
is an estimate of the vector
Figure 00000275
transmitted by the user terminal in an uplink, and
Figure 00000276
represents the noise after processing. Equation (27) assumes that channel inversion is not performed at the transmitter and that the received vector
Figure 00000277
has the form represented by equation (26).

В. Пространственная обработка для нисходящей линии B. Spatial downlink processing

Пространственная обработка в точке доступа для передачи по нисходящей линии может быть представлена какSpatial processing at the access point for downlink transmission can be represented as

Figure 00000278
, для k∈K,
Figure 00000278
, for k∈K, уравнение (28)equation (28)

где

Figure 00000279
представляет собой вектор передачи, и
Figure 00000280
представляет собой вектор данных для нисходящей линии. Where
Figure 00000279
represents the transmission vector, and
Figure 00000280
is a data vector for a downlink.

Опять, перед передачей может быть произведена дополнительная обработка (например, инверсия канала) символов модуляции. При этом пространственная обработка может быть выражена какAgain, additional processing (e.g., channel inversion) of modulation symbols may be performed before transmission. In this case, the spatial processing can be expressed as

Figure 00000281
, для k∈K,
Figure 00000281
, for k∈K, уравнение (29)equation (29)

где

Figure 00000282
представляет собой матрицу весов для (необязательной) инверсии нисходящего канала.Where
Figure 00000282
is a weight matrix for the (optional) downlink inversion.

Принятая передача по нисходящей линии в пользовательском терминале может быть выражена какThe received downlink transmission in the user terminal may be expressed as

Figure 00000283
, для k∈K,
Figure 00000284
Figure 00000283
, for k∈K,
Figure 00000284
уравнение (30)equation (30)

где

Figure 00000285
представляет собой вектор передачи, представленный уравнением (28).Where
Figure 00000285
represents the transmission vector represented by equation (28).

Пространственная обработка (или согласованная фильтрация) в пользовательском терминале для принятой передачи по нисходящей линии может быть выражена какSpatial processing (or matched filtering) in a user terminal for a received downlink transmission can be expressed as

Figure 00000286

Figure 00000287
, для k∈K
Figure 00000288
Figure 00000286

Figure 00000287
, for k∈K
Figure 00000288
уравнение (31)equation (31)

В уравнении (31) предполагается, что инверсия канала не выполняется в передатчике и что принятый вектор

Figure 00000289
имеет вид, представленный уравнением (30).Equation (31) assumes that channel inversion is not performed at the transmitter and that the received vector
Figure 00000289
has the form represented by equation (30).

В таблице 2 представлена пространственная обработка в точке доступа и пользовательском терминале для передачи и приема данных. В таблице 2 предполагается, что дополнительная обработка

Figure 00000290
выполняется в передатчике. Однако если такая дополнительная обработка не выполняется, то
Figure 00000290
может рассматриваться в качестве единичной матрицы.Table 2 shows the spatial processing at the access point and user terminal for transmitting and receiving data. Table 2 assumes that additional processing
Figure 00000290
performed in the transmitter. However, if such additional processing is not performed, then
Figure 00000290
can be considered as a unit matrix.

Таблица 2table 2 Восходящая линияAscending line Нисходящая линияDescending line Пользовательский терминалUser terminal Передача:

Figure 00000291
Broadcast:
Figure 00000291
Прием:
Figure 00000292
Reception:
Figure 00000292
Точка доступаAccess point Прием:
Figure 00000293
Reception:
Figure 00000293
Передача:
Figure 00000294
Broadcast:
Figure 00000294

В приведенном выше описании и как показано в таблице 2, поправочные матрицы

Figure 00000295
и
Figure 00000296
используются для пространственной обработки при передаче в точке доступа и пользовательском терминале, соответственно. Это может упростить общую пространственную обработку, поскольку в любом случае (например, для инверсии канала) может требоваться масштабирование символов модуляции, и поправочные матрицы
Figure 00000297
и
Figure 00000298
могут комбинироваться с весовыми матрицами
Figure 00000299
и
Figure 00000300
для получения матриц
Figure 00000301
и
Figure 00000302
усиления, где
Figure 00000303
и
Figure 00000304
. Обработка также может выполняться таким образом, что поправочные матрицы используются для пространственной обработки при приеме (вместо пространственной обработки при передаче).In the above description and as shown in table 2, correction matrices
Figure 00000295
and
Figure 00000296
are used for spatial processing during transmission at the access point and user terminal, respectively. This can simplify the overall spatial processing, since in any case (for example, for channel inversion) scaling of modulation symbols and correction matrices may be required
Figure 00000297
and
Figure 00000298
can be combined with weight matrices
Figure 00000299
and
Figure 00000300
for matrixes
Figure 00000301
and
Figure 00000302
gain where
Figure 00000303
and
Figure 00000304
. Processing can also be performed in such a way that the correction matrices are used for spatial processing at reception (instead of spatial processing at transmission).

4. Система MIMO-OFDM 4. MIMO-OFDM system

Фиг.5 представляет собой блок-схему варианта осуществления точки 502 доступа и пользовательского терминала 504 в системе TDD MIMO-OFDM. Для простоты в нижеследующем описании предполагается, что и точка доступа, и пользовательский терминал оборудованы четырьмя приемными/передающими антеннами.5 is a block diagram of an embodiment of an access point 502 and a user terminal 504 in a MIMO-OFDM TDD system. For simplicity, the following description assumes that the access point and user terminal are equipped with four transmit / receive antennas.

В случае нисходящей линии в точке 502 доступа передающий (TX) процессор 510 данных принимает данные трафика (т.е. информационные биты) из источника данных 508 и сигнализацию и другую информацию из контроллера 530. TX процессор 510 данных форматирует, кодирует, выполняет перемежение и модуляцию (т.е. отображение символов) данных для обеспечения потока символов модуляции для каждой собственной моды, используемой для передачи данных. TX пространственный процессор 520 принимает потоки символов модуляции от TX процессора 510 данных и выполняет пространственную обработку для обеспечения четырех потоков символов передачи, один поток для каждой антенны. TX пространственный процессор 520 также выполняет дополнительное мультиплексирование пилотных символов, как это требуется (например, для калибровки).In the case of a downlink at access point 502, a transmitting (TX) data processor 510 receives traffic data (i.e., information bits) from a data source 508 and signaling and other information from a controller 530. TX data processor 510 formats, codes, interleaves, and interleaves and modulation (i.e., symbol mapping) of the data to provide a modulation symbol stream for each eigenmode used to transmit the data. TX spatial processor 520 receives modulation symbol streams from TX data processor 510 and performs spatial processing to provide four transmit symbol streams, one stream for each antenna. TX spatial processor 520 also performs additional pilot symbol multiplexing as required (eg, for calibration).

Каждый модулятор (MOD) 522 принимает и обрабатывает соответствующий поток символов передачи для обеспечения соответствующего потока OFDM символов. Каждый поток OFDM символов дополнительно обрабатывается в передающей цепи в модуляторе 522 для обеспечения соответствующего модулированного сигнала нисходящей линии. Затем четыре модулированных сигнала от модулятора 522а-522d передаются через четыре антенны 524а-524d, соответственно.Each modulator (MOD) 522 receives and processes a respective transmit symbol stream to provide a corresponding OFDM symbol stream. Each OFDM symbol stream is further processed in a transmit chain in modulator 522 to provide a corresponding downlink modulated signal. Then, four modulated signals from modulator 522a through 522d are transmitted through four antennas 524a through 524d, respectively.

В пользовательском терминале 504 антенны 522 принимают переданные модулированные сигналы нисходящей линии и каждая антенна предоставляет принятый сигнал в соответствующий демодулятор (DEMOD) 554. Каждый демодулятор 554 (который включает в себя приемную цепь) выполняет обработку, комплиментарную выполняемой в модуляторе 522, и предоставляет принятые символы. Приемный (RX) пространственный процессор 560 затем выполняет пространственную обработку от всех демодуляторов 554 для обеспечения восстановленных символов, которые представляют собой оценки символов модуляции, переданных точкой доступа. Во время калибровки RX пространственный процессор 560 предоставляет оценку калиброванного нисходящего канала,

Figure 00000305
, основываясь на MIMO пилот-сигнале, передаваемом точкой доступа.At user terminal 504, antennas 522 receive transmitted downlink modulated signals and each antenna provides a received signal to a corresponding demodulator (DEMOD) 554. Each demodulator 554 (which includes a receive chain) performs processing complementary to that performed in modulator 522 and provides received symbols . The receive (RX) spatial processor 560 then performs spatial processing from all demodulators 554 to provide recovered symbols, which are estimates of the modulation symbols transmitted by the access point. During RX calibration, the spatial processor 560 provides an estimate of the calibrated downlink,
Figure 00000305
based on the MIMO pilot transmitted by the access point.

RX процессор 570 данных обрабатывает (например, выполняет обратное отображение символов, обратное перемежение и декодирование) восстановленных символов для обеспечения декодированных данных. Декодированные данные могут включать в себя восстановленные данные трафика, сигнализацию и т.д. и которые предоставляются потребителю 572 данных для сохранения и/или в контроллер 580 для дальнейшей обработки. Во время калибровки RX процессор 570 данных предоставляет оценку калиброванного восходящего канала,

Figure 00000306
, который выведен в точке доступа и передан по нисходящей линии.The RX data processor 570 processes (e.g., performs symbol demapping, deinterleaving, and decoding) the recovered symbols to provide decoded data. The decoded data may include recovered traffic data, signaling, etc. and which are provided to the consumer 572 data for storage and / or to the controller 580 for further processing. During RX calibration, the data processor 570 provides an estimate of the calibrated uplink,
Figure 00000306
that is displayed at the access point and transmitted in a downlink.

Контроллеры 530 и 580 управляют работой различных блоков обработки в точке доступа и пользовательском терминале, соответственно. Во время калибровки контроллер 580 может принимать оценки

Figure 00000307
и
Figure 00000308
откликов каналов, выводить корреляционные матрицы
Figure 00000309
и
Figure 00000310
, предоставлять матрицы
Figure 00000311
в TX пространственный процессор 592 для передачи по восходящей линии и предоставлять матрицы
Figure 00000312
в TX процессор 590 данных для передачи в точку доступа. Запоминающие устройства 532 и 582 хранят данные и коды программ, используемые контроллерами 530 и 580, соответственно.Controllers 530 and 580 control the operation of various processing units at the access point and user terminal, respectively. During calibration, controller 580 may receive estimates
Figure 00000307
and
Figure 00000308
channel responses, output correlation matrices
Figure 00000309
and
Figure 00000310
provide matrices
Figure 00000311
in TX spatial processor 592 for uplink transmission and provide matrices
Figure 00000312
in TX data processor 590 for transmission to the access point. Storage devices 532 and 582 store data and program codes used by controllers 530 and 580, respectively.

Обработка в случае восходящей линии может быть такой же, как и обработка в случае нисходящей линии или отличающейся от нее. Данные и сигнализация обрабатываются (например, выполняется кодирование, перемежение и модуляция) в TX процессоре 590 данных с последующей пространственной обработкой в TX пространственном процессоре 592, который также выполняет дополнительное мультиплексирование пилотных символов во время калибровки. Пилотные символы и символы модуляции дополнительно обрабатываются в модуляторах 554 для генерации модулированных сигналов восходящей линии, которые затем передаются через антенны 552 в точку доступа.The processing in the case of an uplink may be the same as the processing in the case of a downlink or different from it. Data and signaling are processed (eg, coding, interleaving and modulation) in TX data processor 590, followed by spatial processing in TX spatial processor 592, which also performs additional pilot symbol multiplexing during calibration. Pilot and modulation symbols are further processed in modulators 554 to generate modulated uplink signals, which are then transmitted via antennas 552 to the access point.

В точке 110 доступа модулированные сигналы восходящей линии принимаются антеннами 524, демодулируются в демодуляторах 522 и обрабатываются в RX пространственном процессоре 540 и RX процессоре 542 данных способом, комплиментарным выполняемому в пользовательском терминале. Во время калибровки RX пространственный процессор 560 также предоставляет оценку

Figure 00000313
калиброванного восходящего канала, основываясь на MIMO пилот-сигнале, передаваемом пользовательским терминалом. Матрицы
Figure 00000314
принимаются контроллером 530 и затем предоставляются в TX процессор 510 данных для передачи в пользовательский терминал.At access point 110, the uplink modulated signals are received by antennas 524, demodulated in demodulators 522, and processed in the RX spatial processor 540 and RX data processor 542 in a manner complementary to that performed at the user terminal. During RX calibration, the spatial processor 560 also provides an estimate
Figure 00000313
calibrated uplink based on the MIMO pilot transmitted by the user terminal. Matrices
Figure 00000314
are received by the controller 530 and then provided to the TX data processor 510 for transmission to the user terminal.

Фиг.6 представляет собой блок-схему TX пространственного процессора 520а, который может быть использован в качестве TX пространственных процессоров 520 и 592 по Фиг.5. Для простоты в нижеследующем описании предполагается, что для использования выбраны все четыре собственные моды.6 is a block diagram of a TX spatial processor 520a that can be used as TX spatial processors 520 and 592 of FIG. 5. For simplicity, the following description assumes that all four eigenmodes have been selected for use.

В процессоре 520а демультиплексор 632 принимает четыре потока символов модуляции (обозначенных s1(n)-s4(n)) для передачи на четырех собственных модах, демультиплексирует каждый поток на ND подпотока для ND поддиапазонов данных и предоставляет четыре подпотока символов модуляции для каждого поддиапазона в соответствующий TX пространственный процессор 640 поддиапазона. Каждый процессор 640 выполняет обработку, описываемую уравнением (24), (25), (28) или (29), для одного поддиапазона.In processor 520a, demultiplexer 632 receives four modulation symbol streams (denoted s 1 (n) -s 4 (n)) for transmission on four eigenmodes, demultiplexes each stream into N D subflows for N D data subbands, and provides four modulation symbol substreams for each subband to a corresponding TX subband spatial processor 640. Each processor 640 performs the processing described by equation (24), (25), (28) or (29) for one subband.

В каждом TX пространственном процессоре 640 поддиапазона четыре подпотока (обозначаемые s1(k)-s4(k)) символов модуляции предоставляются в четыре умножителя 642а-642d, которые также принимают усиления g1(k), g2(k), g3(k) и g4(k) для четырех собственных мод соответствующего поддиапазона. В случае нисходящей линии четыре усиления для каждого поддиапазона данных представляют собой диагональные элементы соответствующей матрицы

Figure 00000315
, где
Figure 00000316
или
Figure 00000317
. В случае восходящей линии усиление представляет собой диагональные элементы матрицы
Figure 00000318
, где
Figure 00000319
или
Figure 00000320
. Каждый умножитель 642 выполняет масштабирование его символов модуляции на соответствующее усиление gm(k) для предоставления масштабированных символов модуляции. Умножители 642а-642d предоставляют четыре потока масштабированных символов модуляции в четыре формирователя 650а-650d лучей, соответственно.In each TX subband spatial processor 640, four sub-streams (denoted by s 1 (k) -s 4 (k)) of modulation symbols are provided in four multipliers 642a-642d, which also receive g 1 (k), g 2 (k), g 3 (k) and g 4 (k) for four eigenmodes of the corresponding subband. In the case of a downlink, the four gains for each data subband are diagonal elements of the corresponding matrix
Figure 00000315
where
Figure 00000316
or
Figure 00000317
. In the case of an ascending line, the gain is the diagonal elements of the matrix
Figure 00000318
where
Figure 00000319
or
Figure 00000320
. Each multiplier 642 scales its modulation symbols with a corresponding gain g m (k) to provide scaled modulation symbols. Multipliers 642a through 642d provide four streams of scaled modulation symbols to four beamformers 650a through 650d, respectively.

Каждый формирователь 650 луча выполняет формирование луча для передачи одного подпотока символов в одной собственной моде одного поддиапазона. Каждый формирователь 650 пучка принимает один подпоток sm(k) масштабированных символов и выполняет формирование пучка, используя собственный вектор

Figure 00000321
для соответствующей собственной моды. В каждом формирователе 650 пучка масштабированные символы модуляции предоставляются в четыре умножителя 652а-652d, которые также принимают четыре элемента
Figure 00000322
,
Figure 00000323
,
Figure 00000324
и
Figure 00000325
, собственного вектора
Figure 00000321
для соответствующей собственной моды. Собственный вектор
Figure 00000321
представляет собой m-й столбец матрицы
Figure 00000326
для нисходящей линии, и представляет собой m-й столбец матрицы
Figure 00000327
для восходящей линии. Каждый умножитель 652 затем выполняет умножение масштабированных символов модуляции на соответствующее значение
Figure 00000328
собственного вектора для предоставления “обработанных для формирования луча” символов. Умножители 652a-652d предоставляют четыре подпотока обработанных для формирования луча символов (которые предназначены для передачи через четыре антенны) в сумматоры 660a-660d, соответственно.Each beamformer 650 performs beamforming to transmit one symbol substream in one eigenmode of one subband. Each beam former 650 receives one substream s m (k) of scaled symbols and performs beam formation using its own vector
Figure 00000321
for the corresponding own fashion. In each beam former 650, scaled modulation symbols are provided in four multipliers 652a through 652d, which also accept four elements
Figure 00000322
,
Figure 00000323
,
Figure 00000324
and
Figure 00000325
, eigenvector
Figure 00000321
for the corresponding own fashion. Eigenvector
Figure 00000321
represents the mth column of the matrix
Figure 00000326
for the descending line, and is the mth column of the matrix
Figure 00000327
for the ascending line. Each multiplier 652 then multiplies the scaled modulation symbols by a corresponding value
Figure 00000328
eigenvector to provide “beam-processed” characters. Multipliers 652a through 652d provide four substreams of beam-processed symbols (which are intended to be transmitted through four antennas) to adders 660a through 660d, respectively.

Каждый сумматор 660 принимает и суммирует четыре обработанных для формирования луча символа для четырех собственных мод для каждого периода символа для обеспечения подвергнутого предварительной обработке символа для соответствующей передающей антенны. Сумматоры 660a-660d предоставляют четыре подпотока подвергнутых предварительной обработке символа, для четырех передающих антенн в буферы/мультиплексоры 670a-670d, соответственно.Each adder 660 receives and summarizes four beamformed symbols for four eigenmodes for each symbol period to provide preprocessed symbol for a respective transmit antenna. Adders 660a through 660d provide four pre-processed symbol substreams for the four transmit antennas to buffers / multiplexers 670a through 670d, respectively.

Каждый буфер/мультиплексор 670 принимает пилотные символы и подвергнутые предварительной обработке символы от TX пространственных процессоров 640 поддиапазонов для ND поддиапазонов данных. Каждый буфер/мультиплексор 670 затем мультиплексирует пилотные символы, подвергнутые предварительной обработке символы и нули для пилотных поддиапазонов, поддиапазонов данных и неиспользуемых поддиапазонов, соответственно, для формирования последовательности из NF символов передачи для данного периода символа. Во время калибровки пилотные символы передаются по назначенным поддиапазонам. Умножители 668а-668d выполняют покрытие пилотных символов для четырех антенн последовательностями Уолша W1-W4, соответственно, назначенными четырем антеннам, как описано выше и показано в таблице 1. Каждый буфер/мультиплексор 670 предоставляет поток символов xi(n) передачи для одной передающей антенны, причем поток символов передачи содержит последовательно соединенные последовательности из NF символов передачи.Each buffer / multiplexer 670 receives pilot symbols and preprocessed symbols from TX subband spatial processors 640 for N D data subbands. Each buffer / multiplexer 670 then multiplexes the pilot symbols, preprocessed symbols and zeros for the pilot subbands, data subbands and unused subbands, respectively, to form a sequence of N F transmission symbols for a given symbol period. During calibration, pilot symbols are transmitted over the assigned subbands. Multipliers 668a-668d cover the pilot symbols for four antennas with Walsh sequences W 1 -W 4 respectively assigned to four antennas, as described above and shown in Table 1. Each buffer / multiplexer 670 provides a stream of transmit symbols x i (n) for one a transmit antenna, wherein the transmit symbol stream comprises series-connected sequences of N F transmit symbols.

Пространственная обработка и OFDM модуляция более подробно описаны в вышеупомянутой предварительной заявке на патент США № 60/421309.Spatial processing and OFDM modulation are described in more detail in the aforementioned provisional application for US patent No. 60/421309.

В различных вариантах осуществления настоящего изобретения, изложенных в настоящем описании, может быть реализована одноранговая связь между различными пользовательскими терминалами (UT или STA) в пределах одной базовой зоны обслуживания (BSS) или различных BSS, как описано ниже. UT или STA, которые выполнили калибровку с одной точкой доступа (AP), являются членами базовой зоны обслуживания (BSS). Одна точка доступа представляет собой общий узел для всех UT в BSS. Способы калибровки, описанные выше, облегчают следующие типы коммуникации:In various embodiments of the present invention set forth herein, peer-to-peer communication between different user terminals (UT or STA) within one basic service area (BSS) or different BSSs can be implemented, as described below. UTs or STAs that calibrate with a single access point (AP) are members of a Basic Service Area (BSS). One access point is a common node for all UTs in the BSS. The calibration methods described above facilitate the following types of communication:

(i) UT в BSS может использовать направленную передачу (TX) для прямой связи с AP по восходящей линии (UL), и AP может использовать направленную передачу (TX) для связи с UT по нисходящей линии (DL).(i) The UT in the BSS can use directional transmission (TX) for direct communication with the uplink (UL) AP, and the AP can use directional transmission (TX) for communication with the UT in downlink (DL).

(ii) UT в BSS может непосредственно обмениваться данными с другим UT в той же BSS, используя направленную связь. В этом случае такая одноранговая связь должна быть предварительно инициирована, поскольку ни один из UT не имеет сведений о канале между ними. В различных вариантах осуществления процедура предварительной инициации работает следующим образом:(ii) A UT in a BSS can directly communicate with another UT in the same BSS using directional communication. In this case, such a peer-to-peer communication should be pre-initiated, since none of the UT has channel information between them. In various embodiments, the preliminary initiation procedure works as follows:

- инициатор одноранговой линии является AP-источником (DAP), а другой UT является UT-приемником (DUT).- the peer initiator is an AP source (DAP) and the other UT is a UT receiver (DUT).

- DAP посылает MIMO пилот-сигнал для DUT вместе с запросом на установление линии, который содержит BSS ID и DAP ID. Запрос должен быть отправлен в общем режиме (т.е. с разнесением при передаче).- The DAP sends a MIMO pilot to the DUT along with a link setup request that contains the BSS ID and DAP ID. The request should be sent in general mode (i.e., diversity in transmission).

- DUT отвечает путем отправки направленного MIMO пилот-сигнала и подтверждения, которое содержит DUT ID, его BSS ID и некоторый индикатор скорости передачи для использования в DAP.- The DUT responds by sending a pilot MIMO pilot and an acknowledgment that contains the DUT ID, its BSS ID and some indicator of the transmission rate for use in the DAP.

- Затем DAP может использовать направленную передачу по DL и DUT может использовать направленную передачу по UL. Управление скоростью и трекинг могут осуществляться при помощи разделения передач на сегменты DL и UL с достаточными интервалами времени между ними для выполнения обработки.- Then the DAP can use directional transmission over DL and the DUT can use directional transmission over UL. Speed control and tracking can be done by splitting the gears into DL and UL segments with sufficient time intervals between them to complete the processing.

(iii) UT, которые принадлежат одной BSS (например, BSS1), могут использовать направленную передачу в UT, которые принадлежат другой BSS (например, BSS2), даже если каждый из них выполнил калибровку с различной AP. Однако в этом случае имеется неопределенность в фазовом угле (для каждого поддиапазона). Это происходит вследствие того, что процедура калибровки, описанная выше, устанавливает отношение, которое является уникальным для AP, с которой была выполнена калибровка. Указанное отношение представляет собой комплексную константу,(iii) UTs that belong to one BSS (e.g., BSS1) can use directional transmission to UTs that belong to another BSS (e.g., BSS2), even if each of them performed a calibration with a different AP. However, in this case there is uncertainty in the phase angle (for each subband). This is because the calibration procedure described above establishes a relationship that is unique to the AP with which the calibration was performed. The indicated ratio is a complex constant,

Figure 00000329
Figure 00000329

где k представляет собой индекс поддиапазона и j представляет собой индекс AP, а 0 представляет собой индекс референсной антенны (например, антенны 0), используемой в AP. В одном из вариантов осуществления эта константа является общей для всех UT в данной BSS, но является независимой для различных BSS.where k is the subband index and j is the AP index, and 0 is the index of the reference antenna (e.g., antenna 0) used in the AP. In one embodiment, this constant is common to all UTs in a given BSS, but independent of different BSSs.

В результате, когда UT из BSS1 обменивается данными с UT в BSS2, направленная связь без коррекции или компенсации для этой константы может привести в результате к сдвигу фазы и масштабированию амплитуды всей собственной системы. Сдвиг фазы может быть определен при помощи использования пилот-сигнала (направленного или ненаправленного) и удален в приемниках каждого соответствующего UT. В одном варианте осуществления амплитудная коррекция или компенсация может представлять собой обыкновенное масштабирование ОСШ и может быть удалена при помощи оценки уровня шума в каждом приемнике, что может оказать воздействие на выбор скорости передачи.As a result, when a UT from BSS1 exchanges data with a UT in BSS2, directional communication without correction or compensation for this constant can result in a phase shift and amplitude scaling of the entire native system. The phase shift can be determined using a pilot signal (directional or non-directional) and removed at the receivers of each respective UT. In one embodiment, the amplitude correction or compensation may be an ordinary SNR scaling and may be removed by estimating the noise level at each receiver, which may affect the choice of transmission rate.

В различных вариантах осуществления одноранговый обмен между UT, которые принадлежат различным BSS, может выполняться следующим образом:In various embodiments, peer-to-peer exchanges between UTs that belong to different BSSs may be performed as follows:

- инициатор одноранговой линии (например, UT BSS1) является AP-источником (DAP), а другой UT (например, UT BSS2) является UT-приемником (DUT).- the peer initiator (for example, UT BSS1) is the AP source (DAP), and the other UT (for example, UT BSS2) is the UT receiver (DUT).

- DAP посылает MIMO пилот-сигнал для DUT вместе с запросом на установление линии, который содержит BSS ID и DAP ID. Запрос должен быть отправлен в общем режиме (т.е. с разнесением при передаче).- The DAP sends a MIMO pilot to the DUT along with a link setup request that contains the BSS ID and DAP ID. The request should be sent in general mode (i.e., diversity in transmission).

- DUT отвечает путем отправки направленного MIMO пилот-сигнала и подтверждения, которое содержит DUT ID, его BSS ID и некоторый индикатор скорости передачи для использования в DAP.- The DUT responds by sending a pilot MIMO pilot and an acknowledgment that contains the DUT ID, its BSS ID and some indicator of the transmission rate for use in the DAP.

- DAP приемник (Rx) может выполнить оценку сдвига фазы для восходящей линии (UL) и применить поправочную константу для каждого поддиапазона. Затем DAP может использовать направленную передачу по нисходящей линии (DL), но должен включить преамбулу направленного опорного сигнала, по меньшей мере, в первый направленный пакет для того, чтобы дать возможность DUT приемнику (Rx) выполнить коррекцию или компенсацию сдвига фазы в DL для каждого поддиапазона. Для последующих передач по DL может не требоваться преамбула с направленным референсным сигналом. Управление скоростью и трекинг могут осуществляться при помощи разделения передач на сегменты DL и UL с достаточными интервалами времени между ними для выполнения обработки.- The DAP receiver (Rx) can perform an uplink (UL) phase shift estimate and apply a correction constant for each subband. The DAP can then use downlink directional transmission (DL), but must include the directional reference preamble in at least the first directional packet to enable the DUT receiver (Rx) to perform DL phase correction or compensation for each subrange. Subsequent DL transmissions may not require a preamble with a directional reference signal. Speed control and tracking can be done by splitting the gears into DL and UL segments with sufficient time intervals between them to complete the processing.

Способы калибровки, изложенные в настоящем описании, могут быть реализованы при помощи различных средств. Например, эти способы могут быть реализованы в виде аппаратных средств, программных средств или их комбинации. В случае реализации в виде аппаратных средств способы могут быть реализованы в точке доступа и пользовательском терминале в одной или нескольких ориентированных на приложение интегральных схемах (ASIC), цифровых сигнальных процессорах (DSP), цифровых сигнальных процессорных устройствах (DSPD), программируемых логических устройствах (PLD), внутрисхемно программируемых вентильных матрицах (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, других электронных блоках, выполненных с возможностью выполнения функций, изложенных в настоящем описании или их комбинации.The calibration methods described herein can be implemented using various means. For example, these methods may be implemented in hardware, software, or a combination thereof. In the case of hardware implementation, the methods can be implemented at the access point and user terminal in one or more application-oriented integrated circuits (ASIC), digital signal processors (DSP), digital signal processor devices (DSPD), programmable logic devices (PLD ), in-circuit programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, and other electronic units configured to perform the functions described in this description or combinations thereof.

В случае осуществления в виде программных средств способы калибровки могут быть реализованы при помощи модулей (например, процедур, функций и т.д.), которые выполняют функции, изложенные в настоящем описании. Программные коды могут храниться в запоминающем устройстве (например, запоминающих устройствах, 532 и 582 по Фиг.5) и выполняться процессором (например, контроллерами 530 и 580, соответственно). Запоминающее устройство может быть выполнено в процессоре или как внешнее по отношению к процессору, причем в этом случае оно может быть соединено с возможностью обмена данными с процессором при помощи различных средств, известных в данной области техники.In the case of implementation in the form of software, calibration methods can be implemented using modules (for example, procedures, functions, etc.) that perform the functions described in the present description. Software codes may be stored in a storage device (e.g., storage devices 532 and 582 of FIG. 5) and executed by a processor (e.g., controllers 530 and 580, respectively). The storage device can be performed in the processor or as external to the processor, in which case it can be connected with the possibility of exchanging data with the processor using various means known in the art.

Заголовки включены в настоящее описание для ссылки и для помощи в поиске определенных разделов. Указанные заголовки не следует рассматривать как ограничивающие объем концепций в озаглавленных ими разделах, и эти концепции могут применяться в других разделах по всему описанию.Headings are included herein for reference and to aid in the search for specific sections. These headings should not be construed as limiting the scope of concepts in their sections, and these concepts may be applied in other sections throughout the description.

Приведенное выше описание раскрытых вариантов осуществления представлено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники использовать настоящее изобретение. Различные модификации в отношении указанных вариантов осуществления должны быть очевидны для специалистов в данной области техники, и общие принципы, изложенные в настоящем описании, применимы к другим вариантам осуществления без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не следует ограничивать вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем описании, но напротив, соответствует самому широкому объему, совместимому с принципами и новыми отличительными особенностями, раскрытыми в настоящем описании.The above description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to use the present invention. Various modifications with respect to these embodiments should be apparent to those skilled in the art, and the general principles set forth herein are applicable to other embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention. Thus, the present invention should not be limited to the embodiments disclosed in the present description, but on the contrary, corresponds to the widest scope compatible with the principles and new features disclosed in the present description.

Claims (38)

1. Способ установления одноранговых связей посредством первого пользовательского терминала (UT) в беспроводной коммуникационной системе, содержащий этапы, на которых:
получают оценку отклика нисходящего канала;
получают оценку отклика восходящего канала;
определяют первый и второй наборы поправочных факторов, основываясь на оценках откликов нисходящего и восходящего каналов;
калибруют нисходящий канал и восходящий канал, основываясь на первом и втором наборах поправочных факторов соответственно, для формирования калиброванного нисходящего канала и калиброванного восходящего канала; и
устанавливают непосредственную одноранговую связь со вторым пользовательским терминалом без дополнительной калибровки между первым и вторым пользовательскими терминалами.
1. A method for establishing peer-to-peer communications by a first user terminal (UT) in a wireless communication system, comprising the steps of:
receiving a downlink response estimate;
receiving an uplink channel response estimate;
determining the first and second sets of correction factors based on estimates of the responses of the downward and upward channels;
calibrating the downlink and uplink based on the first and second sets of correction factors, respectively, to form a calibrated downlink and a calibrated uplink; and
establish direct peer-to-peer communication with the second user terminal without additional calibration between the first and second user terminals.
2. Способ по п.1, в котором первый набор поправочных факторов используют для масштабирования символов перед передачей по нисходящему каналу, и второй набор поправочных факторов используют для масштабирования символов перед передачей по восходящему каналу.2. The method according to claim 1, in which the first set of correction factors are used to scale the symbols before transmission on the downlink, and the second set of correction factors are used to scale the symbols before transmission on the upward channel. 3. Способ по п.1, в котором первый набор поправочных факторов используют для масштабирования символов, принятых по нисходящему каналу, и второй набор поправочных факторов
используют для масштабирования символов, принятых по восходящему каналу.
3. The method according to claim 1, in which the first set of correction factors are used to scale the symbols received on the downward channel, and the second set of correction factors
used to scale the symbols received on the uplink.
4. Способ по п.1, в котором первый и второй наборы поправочных факторов определяют, основываясь на следующем уравнении:
Figure 00000330

где
Figure 00000331
представляет собой матрицу оценки отклика нисходящего канала,
Figure 00000332
представляет собой матрицу оценки отклика восходящего канала,
Figure 00000333
представляет собой матрицу первого набора поправочных факторов,
Figure 00000334
представляет собой матрицу второго набора поправочных факторов, и
T обозначает транспонирование.
4. The method according to claim 1, in which the first and second sets of correction factors are determined based on the following equation:
Figure 00000330

Where
Figure 00000331
is a downlink response matrix
Figure 00000332
is an uplink channel response estimation matrix,
Figure 00000333
is a matrix of the first set of correction factors,
Figure 00000334
is a matrix of a second set of correction factors, and
T stands for transposition.
5. Способ по п.4, в котором определение первого и второго наборов поправочных факторов включает в себя вычисление матрицы С в виде поэлементного отношения матрицы
Figure 00000335
и матрицы
Figure 00000336
и вывод матриц
Figure 00000333
и
Figure 00000337
основываясь на матрице С.
5. The method according to claim 4, in which the determination of the first and second sets of correction factors includes calculating the matrix C in the form of an element-wise relation of the matrix
Figure 00000335
and matrices
Figure 00000336
and matrix output
Figure 00000333
and
Figure 00000337
based on the matrix C.
6. Способ по п.5, в котором вывод матрицы
Figure 00000334
включает в себя нормирование каждой из множества строк матрицы С, и определение среднего для множества нормированных строк матрицы С, причем матрицу
Figure 00000333
формируют, основываясь на указанном среднем для множества нормированных строк.
6. The method according to claim 5, in which the output matrix
Figure 00000334
includes the normalization of each of the many rows of the matrix C , and determining the average for the set of normalized rows of the matrix C , and the matrix
Figure 00000333
form, based on the specified average for many normalized rows.
7. Способ по п.5, в котором вывод матрицы
Figure 00000338
включает в себя нормирование каждого из множества столбцов матрицы С и определение среднего для обратных значений множества нормированных столбцов матрицы С, причем матрицу
Figure 00000333
формируют, основываясь на указанном среднем для обратных значений множества нормированных столбцов.
7. The method according to claim 5, in which the output matrix
Figure 00000338
includes the normalization of each of the many columns of the matrix C and determining the average for the inverse values of the set of normalized columns of the matrix C , and the matrix
Figure 00000333
form, based on the specified average for the inverse values of the set of normalized columns.
8. Способ по п.4, в котором матрицы
Figure 00000334
и
Figure 00000333
выводят, основываясь на вычислении с минимальной среднеквадратичной ошибкой (MMSE).
8. The method according to claim 4, in which the matrix
Figure 00000334
and
Figure 00000333
derive based on a calculation with a minimum mean square error (MMSE).
9. Способ по п.8, в котором при вычислении MMSE минимизируют среднеквадратичную ошибку (MSE), выраженную как
Figure 00000339
9. The method of claim 8, in which when calculating MMSE minimize the standard error (MSE), expressed as
Figure 00000339
10. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя этап, на котором определяют значение масштаба, соответствующего среднему различию между оценкой отклика нисходящего канала и оценкой отклика восходящего канала.10. The method according to claim 1, further comprising determining a scale value corresponding to the average difference between the downlink channel response estimate and the uplink channel response estimate. 11. Способ по п.1, в котором оценки откликов нисходящего и восходящего каналов нормализуют для учета уровня шума в приемнике.11. The method according to claim 1, in which the estimates of the responses of the downward and upward channels are normalized to take into account the noise level in the receiver. 12. Способ по п.1, в котором определение выполняют в пользовательском терминале.12. The method according to claim 1, in which the determination is performed in the user terminal. 13. Способ по п.4, в котором первый набор матриц поправочных факторов для нисходящего канала определяют для первого набора поддиапазонов, причем способ дополнительно содержит этап, на котором выполняют интерполяцию первого набора матриц для получения второго набора матриц поправочных факторов для нисходящего канала для второго набора поддиапазонов.13. The method according to claim 4, in which the first set of matrices of correction factors for the downward channel is determined for the first set of subbands, the method further comprising interpolating the first set of matrices to obtain a second set of matrices of correction factors for the downward channel for the second set subbands. 14. Способ по п.1, в котором оценки откликов нисходящего и восходящего каналов получают, основываясь на пилот-сигнале, передаваемом через множество антенн и ортогонализированном при помощи множества ортогональных последовательностей.14. The method according to claim 1, in which the estimates of the responses of the downward and upward channels are obtained based on the pilot signal transmitted through multiple antennas and orthogonalized using multiple orthogonal sequences. 15. Способ по п.1, в котором оценку отклика восходящего канала получают, основываясь на пилот-сигнале, передаваемом по восходящему каналу, и в котором оценку отклика нисходящего канала получают, основываясь на пилот-сигнале, передаваемом по нисходящему каналу.15. The method according to claim 1, in which an estimate of the response of the uplink channel is obtained based on the pilot signal transmitted on the uplink channel, and in which an estimate of the response of the downlink channel is obtained based on the pilot signal transmitted on the downlink channel. 16. Способ по п.1, в котором TDD система представляет собой систему с множеством входов и множеством выходов (MIMO).16. The method according to claim 1, in which the TDD system is a system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO). 17. Способ по п.1, в котором TDD система использует мультиплексирование с ортогональным делением частот (OFDM).17. The method according to claim 1, wherein the TDD system uses orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). 18. Способ установления одноранговых связей посредством первого пользовательского терминала (UT) в беспроводной коммуникационной системе дуплексной связи с временным разделением (TDD) с множеством входов и множеством выходов (MIMO), содержащий этапы, на которых передают пилот-сигнал по восходящему каналу;
получают оценку отклика восходящего канала, выведенную, основываясь на пилот-сигнале, передаваемом по восходящему каналу;
принимают пилот-сигнал по нисходящему каналу;
получают оценку отклика нисходящего канала, выведенную, основываясь на пилот-сигнале, передаваемом по нисходящему каналу; и
определяют первый и второй наборы поправочных факторов, основываясь на оценках откликов нисходящего и восходящего каналов, причем калиброванный нисходящий канал формируют с использованием первого набора поправочных факторов для нисходящего канала и калиброванный восходящий канал формируют с использованием первого набора поправочных факторов для восходящего канала; и
устанавливают непосредственную одноранговую связь со вторым пользовательским терминалом без дополнительной калибровки между первым и вторым пользовательскими терминалами.
18. A method for establishing peer-to-peer communications by means of a first user terminal (UT) in a time division duplex (TDD) wireless communication system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO), comprising the steps of transmitting the pilot signal on the uplink;
receiving an uplink channel response estimate derived based on the pilot transmitted on the uplink;
receive the pilot signal in the downward channel;
obtaining a downlink response estimate derived based on the pilot transmitted on the downlink; and
determining the first and second sets of correction factors based on the estimates of the responses of the downlink and uplink channels, wherein a calibrated downlink channel is generated using the first set of correction factors for the downlink and a calibrated uplink channel is generated using the first set of correction factors for the uplink; and
establish direct peer-to-peer communication with the second user terminal without additional calibration between the first and second user terminals.
19. Способ по п.18, в котором первый и второй наборы поправочных факторов определяют, основываясь на вычислении с минимальной среднеквадратичной ошибкой (MMSE).19. The method of claim 18, wherein the first and second sets of correction factors are determined based on a calculation with a minimum mean square error (MMSE). 20. Способ по п.18, в котором первый и второй наборы поправочных факторов определяют, основываясь на вычислении отношения матриц.20. The method according to p, in which the first and second sets of correction factors are determined based on the calculation of the ratio of the matrices. 21. Способ по п.18, в котором первый набор поправочных факторов обновляют, основываясь на калибровке, выполняемой с множеством пользовательских терминалов.21. The method of claim 18, wherein the first set of correction factors is updated based on calibration performed with a plurality of user terminals. 22. Способ по п.18, дополнительно содержащий этап, на котором масштабируют символы при помощи первого набора поправочных факторов перед передачей по нисходящей линии.22. The method of claim 18, further comprising scaling the symbols with a first set of correction factors before downlink transmission. 23. Способ по п.18, дополнительно содержащий этап, на котором масштабируют символы при помощи второго набора поправочных факторов перед передачей по восходящей линии.23. The method of claim 18, further comprising scaling the symbols with a second set of correction factors before transmitting on the uplink. 24. Первый пользовательский терминал (UT) для определения поправочных факторов в беспроводной коммуникационной системе дуплексной связи с временным разделением (TDD) с множеством входов и множеством выходов (MIMO), содержащий
средство для получения оценки отклика нисходящего канала;
средство для получения оценки отклика восходящего канала;
средство определения первого и второго наборов поправочных факторов, основываясь на оценках откликов нисходящего и восходящего каналов, причем калиброванный нисходящий канал формируют с использованием первого набора поправочных факторов для нисходящего канала и калиброванный восходящий канал формируют с использованием второго набора поправочных факторов для восходящего канала; и
средство для установления непосредственной одноранговой связи со вторым пользовательским терминалом без дополнительной калибровки между первым и вторым пользовательскими терминалами.
24. A first user terminal (UT) for determining correction factors in a time division duplex (TDD) wireless communication system with multiple inputs and multiple outputs (MIMO), comprising
means for obtaining an estimate of the response of the downward channel;
means for obtaining an estimate of the response of the upward channel;
means for determining the first and second sets of correction factors based on estimates of the responses of the downward and upward channels, wherein a calibrated downlink channel is formed using the first set of correction factors for the downlink channel and a calibrated upward channel is formed using the second set of correction factors for the uplink channel; and
means for establishing direct peer-to-peer communication with the second user terminal without additional calibration between the first and second user terminals.
25. Пользовательский терминал в беспроводной коммуникационной системе дуплексной связи с временным разделением (TDD), содержащий
ТХ пространственный процессор, выполненный с возможностью передачи первого пилот-сигнала по восходящему каналу;
RX пространственный процессор, выполненный с возможностью приема второго пилот-сигнала по нисходящему каналу и вывода оценки отклика нисходящего канала, основываясь на принятом втором пилот-сигнале, и приема оценки отклика восходящего канала, выведенной, основываясь на переданном первом пилот-сигнале; и
контроллер, выполненный с возможностью определения первого и второго наборов поправочных факторов, основываясь на оценках откликов нисходящего и восходящего каналов, причем калиброванный нисходящий канал формируют с использованием первого набора поправочных факторов для нисходящего канала и калиброванный восходящий канал формируют с использованием второго набора поправочных факторов для восходящего канала, и определение первого и второго наборов поправочных факторов, основываясь на вычислении с минимальной среднеквадратичной ошибкой (MMSE).
25. A user terminal in a wireless time division duplex (TDD) communication system comprising
TX spatial processor, configured to transmit the first pilot signal on the uplink;
An RX spatial processor, configured to receive a second downlink pilot and derive a downlink response estimate based on the received second pilot and receive an uplink response estimate derived based on the transmitted first pilot; and
a controller configured to determine the first and second sets of correction factors based on estimates of the responses of the downstream and upstream channels, wherein the calibrated downlink channel is formed using the first set of correction factors for the downlink and the calibrated uplink channel is formed using the second set of correction factors for the uplink , and the determination of the first and second sets of correction factors, based on a calculation with a minimum mean square error by hand (MMSE).
26. Пользовательский терминал по п.25, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью определения первого и второго наборов поправочных факторов, основываясь на вычислении отношения матриц.26. The user terminal according A.25, in which the controller is additionally configured to determine the first and second sets of correction factors, based on the calculation of the ratio of the matrices. 27. Способ связи в беспроводной системе, содержащий этапы, на которых
калибруют одну или несколько коммуникационных линий между множеством пользовательских станций и одной или несколькими точками доступа, основываясь на одном или нескольких наборах поправочных факторов, выведенных из оценок откликов каналов, связанных с одной или несколькими коммуникационными линиями, причем множество пользовательских станций включает в себя первую пользовательскую станцию и вторую пользовательскую станцию; и
устанавливают связь между первой и второй пользовательскими станциями, используя направленную связь, без выполнения калибровки между первой и второй пользовательскими станциями, и основываясь на упомянутых одном или нескольких наборах поправочных факторов.
27. A communication method in a wireless system, comprising the steps of:
calibrate one or more communication lines between a plurality of user stations and one or more access points based on one or more sets of correction factors derived from channel response estimates associated with one or more communication lines, the many user stations including a first user station and a second user station; and
establish communication between the first and second user stations using directional communication, without performing calibration between the first and second user stations, and based on said one or more sets of correction factors.
28. Способ по п.27, в котором установление связи между первой и второй пользовательскими станциями содержит этапы, на которых
посылают от первой пользовательской станции пилот-сигнал и запрос на установление коммуникационной линии со второй пользовательской станцией;
посылают от второй пользовательской станции направленный пилот-сигнал и подтверждение в ответ на прием пилот-сигнала и запроса от первой пользовательской станции;
передают информацию между первой и второй пользовательскими станциями, используя направленную связь, основанную на направленном пилот-сигнале.
28. The method according to item 27, in which the establishment of communication between the first and second user stations comprises the steps of
sending a pilot signal and a request for establishing a communication line with the second user station from the first user station;
sending a directed pilot signal and acknowledgment from the second user station in response to receiving the pilot signal and the request from the first user station;
transmit information between the first and second user stations using directional communication based on the directional pilot signal.
29. Способ по п.28, в котором запрос на установление связи содержит идентификатор базовой зоны обслуживания, которому принадлежит первая пользовательская станция, и идентификатор первой пользовательской станции.29. The method of claim 28, wherein the communication request comprises an identifier of a base service area to which the first user station belongs and an identifier of the first user station. 30. Способ по п.28, в котором подтверждение содержит идентификатор второй пользовательской станции, идентификатор базовой зоны обслуживания, которому принадлежит вторая пользовательская станция, и указатель скорости передачи данных.30. The method according to p. 28, in which the confirmation contains the identifier of the second user station, the identifier of the base service area to which the second user station belongs, and a data rate indicator. 31. Способ по п.27, в котором одна или несколько точек доступа включают в себя первую точку доступа, связанную с первой базовой зоной обслуживания (BSS), и вторую точку доступа, связанную со второй BSS, причем первая пользовательская станция калибрована в отношении первой точки доступа, а вторая пользовательская станция калибрована в отношении второй точки доступа, и установление связи между первой и второй пользовательскими станциями содержит этапы, на которых
посылают от первой пользовательской станции пилот-сигнал и запрос на установление коммуникационной линии со второй пользовательской станцией; посылают от второй пользовательской станции направленный пилот-сигнал и подтверждение в ответ на прием пилот-сигнала и запроса от первой пользовательской станции; и
передают информацию между первой и второй пользовательскими станциями, используя направленную связь, которая настроена для компенсации сдвига фазы, вследствие калибровки первой и второй пользовательских станций по отношению к разным точкам доступа.
31. The method according to item 27, in which one or more access points include a first access point associated with the first basic service area (BSS), and a second access point associated with the second BSS, the first user station calibrated with respect to the first access points, and the second user station is calibrated with respect to the second access point, and establishing a connection between the first and second user stations comprises the steps of
sending a pilot signal and a request for establishing a communication line with the second user station from the first user station; sending a directed pilot signal and acknowledgment from the second user station in response to receiving the pilot signal and the request from the first user station; and
transmit information between the first and second user stations using directional communication, which is configured to compensate for the phase shift due to the calibration of the first and second user stations with respect to different access points.
32. Способ по п.31, в котором сдвиг фазы определяют, основываясь на направленном пилот-сигнале, принимаемом от второй пользовательской станции.32. The method according to p, in which the phase shift is determined based on the directional pilot signal received from the second user station. 33. Устройство для осуществления связи в беспроводной системе, содержащее
средство для калибровки одной или нескольких коммуникационных линий между множеством пользовательских станций и одной или несколькими точками доступа, основываясь на одном или нескольких наборах поправочных факторов, выведенных из оценок откликов каналов, связанных с одной или несколькими коммуникационными линиями, причем множество пользовательских станций включает в себя первую пользовательскую станцию и вторую пользовательскую станцию; и
средство для установки связи между первой и второй пользовательскими станциями, используя направленную связь, без выполнения калибровки между первой и второй пользовательскими станциями, и основываясь на упомянутых одном или нескольких наборах поправочных факторов.
33. A device for communicating in a wireless system, comprising
means for calibrating one or more communication lines between a plurality of user stations and one or more access points based on one or more sets of correction factors derived from channel response estimates associated with one or more communication lines, the many user stations including the first a user station and a second user station; and
means for establishing communication between the first and second user stations using directional communication, without performing a calibration between the first and second user stations, and based on said one or more sets of correction factors.
34. Устройство по п.33, в котором установление связи между первой и второй пользовательскими станциями содержит
средство для отправки из первой пользовательской станции пилот-сигнала и запроса на установление коммуникационной линии со второй пользовательской станцией;
средство для отправки из второй пользовательской станции направленного пилот-сигнала и подтверждения в ответ на прием пилот-сигнала и запроса от первой пользовательской станции;
средство для передачи информации между первой и второй пользовательскими станциями, используя направленную связь, основанную на направленном пилот-сигнале.
34. The device according to p, in which the establishment of communication between the first and second user stations contains
means for sending from the first user station a pilot signal and a request for establishing a communication line with the second user station;
means for sending a directed pilot signal from the second user station and acknowledging in response to receiving the pilot signal and the request from the first user station;
means for transmitting information between the first and second user stations using directional communication based on the directional pilot signal.
35. Устройство по п.34, в котором запрос на установление связи содержит идентификатор базовой зоны обслуживания, которой принадлежит первая пользовательская станция, и идентификатор первой пользовательской станции.35. The device according to clause 34, in which the request for establishing a connection contains the identifier of the basic service area to which the first user station belongs, and the identifier of the first user station. 36. Устройство по п.34, в котором подтверждение содержит идентификатор второй пользовательской станции, идентификатор базовой зоны обслуживания, которой принадлежит вторая пользовательская станция, и указатель скорости передачи данных.36. The device according to clause 34, in which the confirmation contains the identifier of the second user station, the identifier of the base service area to which the second user station belongs, and a data rate indicator. 37. Устройство по п.33, в котором одна или несколько точек доступа включают в себя первую точку доступа, связанную с первой базовой зоной обслуживания (BSS), и вторую точку доступа, связанную со второй BSS, причем первая пользовательская станция калибрована в отношении первой точки доступа, а вторая пользовательская станция калибрована в отношении второй точки доступа, и установление связи между первой и второй пользовательскими станциями содержит этапы, на которых
средство для посылки от первой пользовательской станции пилот-сигнала и запроса на установление коммуникационной линии со второй пользовательской станцией;
средство для посылки от второй пользовательской станции направленный пилот-сигнала и подтверждения в ответ на прием пилот-сигнала и запроса от первой пользовательской станции;
средство для передачи информации между первой и второй пользовательскими станциями, используя направленную связь, которая настроена для компенсации сдвига фазы, вследствие калибровки первой и второй пользовательских станций по отношению к разным точкам доступа.
37. The device according to p. 33, in which one or more access points include a first access point associated with the first basic service area (BSS), and a second access point associated with the second BSS, the first user station calibrated with respect to the first access points, and the second user station is calibrated with respect to the second access point, and establishing a connection between the first and second user stations comprises the steps of
means for sending from the first user station a pilot signal and a request for establishing a communication line with the second user station;
means for sending a pilot signal from the second user station and acknowledging in response to receiving the pilot signal and the request from the first user station;
means for transmitting information between the first and second user stations using directional communication, which is configured to compensate for the phase shift, due to the calibration of the first and second user stations with respect to different access points.
38. Устройство по п.37, в котором сдвиг фазы определяют, основываясь на направленном пилот-сигнале, принимаемом от второй пользовательской станции. 38. The device according to clause 37, in which the phase shift is determined based on the directional pilot signal received from the second user station.
RU2009134903/08A 2002-10-25 2009-09-17 Calibration of channel for communication system with duplex communication and time division channelling RU2437220C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US42146202P 2002-10-25 2002-10-25
US42130902P 2002-10-25 2002-10-25
US60/421,462 2002-10-25
US60/421,309 2002-10-25
US10,693,169 2003-10-23

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005115564/09A Division RU2005115564A (en) 2002-10-25 2003-10-24 CHANNEL CALIBRATION FOR A DUPLEX COMMUNICATION SYSTEM AND TEMPORARY CHANNEL SEPARATION

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009134903A RU2009134903A (en) 2011-04-10
RU2437220C2 true RU2437220C2 (en) 2011-12-20

Family

ID=35865349

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005115564/09A RU2005115564A (en) 2002-10-25 2003-10-24 CHANNEL CALIBRATION FOR A DUPLEX COMMUNICATION SYSTEM AND TEMPORARY CHANNEL SEPARATION
RU2009134903/08A RU2437220C2 (en) 2002-10-25 2009-09-17 Calibration of channel for communication system with duplex communication and time division channelling

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005115564/09A RU2005115564A (en) 2002-10-25 2003-10-24 CHANNEL CALIBRATION FOR A DUPLEX COMMUNICATION SYSTEM AND TEMPORARY CHANNEL SEPARATION

Country Status (1)

Country Link
RU (2) RU2005115564A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2575209C2 (en) * 2014-01-28 2016-02-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Method of calibrating receiving radio links of radio interferometer and device therefor
RU2700688C1 (en) * 2018-09-24 2019-09-19 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Methods for calibrating channels of phased antenna array

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6360100B1 (en) 1998-09-22 2002-03-19 Qualcomm Incorporated Method for robust handoff in wireless communication system
US6862446B2 (en) 2003-01-31 2005-03-01 Flarion Technologies, Inc. Methods and apparatus for the utilization of core based nodes for state transfer
US7668541B2 (en) 2003-01-31 2010-02-23 Qualcomm Incorporated Enhanced techniques for using core based nodes for state transfer
US8983468B2 (en) 2005-12-22 2015-03-17 Qualcomm Incorporated Communications methods and apparatus using physical attachment point identifiers
US8509799B2 (en) 2005-09-19 2013-08-13 Qualcomm Incorporated Provision of QoS treatment based upon multiple requests
US9066344B2 (en) 2005-09-19 2015-06-23 Qualcomm Incorporated State synchronization of access routers
US8982835B2 (en) 2005-09-19 2015-03-17 Qualcomm Incorporated Provision of a move indication to a resource requester
US9736752B2 (en) 2005-12-22 2017-08-15 Qualcomm Incorporated Communications methods and apparatus using physical attachment point identifiers which support dual communications links
JP4870096B2 (en) * 2006-01-10 2012-02-08 パナソニック株式会社 Multi-carrier modulation method and transmitter and receiver using the method
US9155008B2 (en) 2007-03-26 2015-10-06 Qualcomm Incorporated Apparatus and method of performing a handoff in a communication network
US8830818B2 (en) 2007-06-07 2014-09-09 Qualcomm Incorporated Forward handover under radio link failure
US9094173B2 (en) 2007-06-25 2015-07-28 Qualcomm Incorporated Recovery from handoff error due to false detection of handoff completion signal at access terminal
US8615241B2 (en) 2010-04-09 2013-12-24 Qualcomm Incorporated Methods and apparatus for facilitating robust forward handover in long term evolution (LTE) communication systems

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2575209C2 (en) * 2014-01-28 2016-02-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Method of calibrating receiving radio links of radio interferometer and device therefor
RU2700688C1 (en) * 2018-09-24 2019-09-19 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Methods for calibrating channels of phased antenna array
US11362714B2 (en) 2018-09-24 2022-06-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for performing beamforming in wireless communication system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005115564A (en) 2005-11-10
RU2009134903A (en) 2011-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2437220C2 (en) Calibration of channel for communication system with duplex communication and time division channelling
JP5528867B2 (en) Channel calibration for time division duplex communication systems.
RU2407151C2 (en) Channel calibration for duplex communication system with time division multiplex
JP2010193477A6 (en) Channel calibration for time division duplex communication systems.
US6738020B1 (en) Estimation of downlink transmission parameters in a radio communications system with an adaptive antenna array
RU2406228C2 (en) Selection of transmission speed for characteristic control in mimo communication system
US7957450B2 (en) Method and system for frame formats for MIMO channel measurement exchange
US9118111B2 (en) Antenna array calibration for wireless communication systems
US7231184B2 (en) Low overhead transmit channel estimation
AU2013270503A1 (en) Method and Apparatus for Antenna Mapping Selection in MIMO-OFDM Wireless Networks