UA86191C2 - Калібрування каналу для комунікаційної системи з дуплексним зв'язком та часовим розділенням каналу - Google Patents

Abstract

Розкриті способи калібрування висхідного та низхідного каналів для врахування відмінностей в частотних відкликах передавальних та приймальних ланцюгів в точці доступу і терміналі користувача. В одному з варіантів здійснення пілот-сигнали передають по низхідному та висхідному каналах і використовують для виведення відкликів низхідного та висхідного каналів, відповідно. Потім визначають два набори поправкових факторів, основуючись на оцінках відкликів низхідного та висхідного каналів. Калібрований низхідний канал формують, використовуючи перший набір поправкових факторів для низхідного каналу, і калібрований висхідний канал формують, використовуючи другий набір поправкових факторів для висхідного каналу. Перший і другий набори поправкових факторів можуть бути визначені, використовуючи обчислення відношення матриць або обчислення з мінімальною середньоквадратичною помилкою (MMSE). Калібрування може виконуватися в реальному масштабі часу, основуючись на передачі по радіоканалу.

Description

інтерпольовані, основуючись на поправкових факторах, одержаних для «каліброваних» піддіапазонів.

Різні аспекти варіантів здійснення даного винаходу більш детально описані нижче.

Короткий опис креслень

Відмітні особливості, суть та перевага даного винаходу стануть більш очевидними з наведеного нижче докладного опису, що розглядається спільно з кресленнями, на яких однакові посилальні позиції означають однакові елементи.

На Ффіг.1 показані передавальні та приймальні ланцюги в точці доступу і терміналі користувача МІМО системи;

Фіг.2 ілюструє застосування поправкових факторів для врахування відмінностей в передавальних/приймальних ланцюгах точки доступу і термінала користувача; на Фіг.3 показаний процес калібрування відкликів низхідного та висхідного каналів в ТОЮ МІМО-ОБОМ системі; на Фіг.4 показаний процес виведення поправкових векторів з оцінок відкликів низхідного та висхідного каналів;

Фіг.5 являє собою блок-схему точки доступу і термінала користувача; і

Фіг.б6 являє собою блок-схему ТХ просторового процесора.

Здійснення винаходу

Способи калібрування, викладені в даному описі, можуть бути використані для різних комунікаційних систем. Зокрема, ці способи можуть бути використані в системах з одним входом та одним виходом (5150), системах з множиною входів та одним виходом (МІ5ЗО), системах з одним входом та множиною виходів (5ІМО) та системах з множиною входів та множиною виходів (МІМО).

МІМО система використовує множину (Мт) передавальних антен та множину (Ме) приймальних антен для передачі даних. МІМО канал, сформований Мк» передавальними та Мк приймальними антенами, може бути розділений на М5 незалежних каналів, причому Мз«етіп(Мт,Ма). Кожний з М5 незалежних каналів також називається просторовим каналом або власною модою МІМО каналу і відповідає розмірності. МІМО система може забезпечити поліпшену продуктивність (тобто збільшену ємність передачі) у випадку, якщо використовується додаткова розмірність, створена множиною передавальних та приймальних антен.

Звичайно це вимагає точної оцінки відклику каналу між передавачем та приймачем.

На Фіг.1 показана блок-схема передавального та приймального ланцюгів в точці 102 доступу і терміналі користувача 104 в МІМО системі. Для цієї системи висхідна лінія та низхідна лінія спільно використовують один і той самий частотний діапазон способом дуплексного зв'язку з часовим розділенням.

Для низхідної лінії в точці 102 доступу символи (що визначаються вектором хХап «передачі») обробляються передавальним ланцюгом (ТМТК) 114 і передаються через Мар антени 116 по безпровідному каналу. У терміналі користувача 104 сигнали низхідної лінії приймаються Ми антенами 152 та обробляються приймальним ланцюгом (ЕСУРК) 154 для забезпечення прийнятих символів (що позначаються вектором гап «прийому»). Обробка в передавальному ланцюгу 114, як правило, включає в себе цифрово-аналогове перетворення, посилення, фільтрацію, підвищення частоти тощо. Обробка в приймальному ланцюгу 154, як правило, включає в себе, пониження частоти, посилення, фільтрацію, аналого-дифрове перетворення тощо.

У випадку висхідної лінії в терміналі користувача 104 символи (що позначаються вектором хХир передачі) обробляються в передавальному ланцюгу 164 і передаються через Ми антени 152 по безпровідному каналу. У точці 102 доступу сигнали висхідної лінії приймаються Мар антенами 116 та обробляються в приймальному ланцюгу 124 для забезпечення прийнятих символів (що позначаються вектором гор Прийому).

У випадку низхідної лінії вектор прийому в терміналі користувача може бути виражений як

Тап-Вш НТар:хап рівняння (1) де Хап являє собою вектор передачі з Мар елементами для символів, що передаються через Мар антени точки доступу;

Іап являє собою вектор прийому з Ми елементами для символів, прийнятих М антенами в терміналі користувача;

Тар являє собою МархМар діагональну матрицю з елементами, що являють собою комплексні посилення, зв'язані з передавальним ланцюгом для Меар антен в точці доступу;

Вш являє собою Мих Ми діагональну матрицю з елементами, що являють собою комплексні посилення, зв'язані з приймальним ланцюгом для Ми антен в терміналі користувача;

Н являє собою МихМар матрицю відкликів каналів для низхідної лінії.

Відклики передавальних/приймальних ланцюгів та безпровідного каналу, як правило, є функцією частоти.

Для простоти передбачається, що канал є каналом з амплітудним завмиранням (тобто з рівномірним частотним відкликом).

У випадку висхідної лінії вектор прийому в точці доступу може бути виражений як

Тор-- Нар-Н"-Ти: Хор, рівняння (г) де Хор являє собою вектор передачі для символів, що передаються через Ми антени термінала користувача;

Тир являє Собою вектор прийому для символів, прийнятих Мар антенами в точці доступу;

Ти являє собою МихМи діагональну матрицю з елементами у вигляді комплексних посилень, зв'язаних з передавальним ланцюгом для Ми антен в терміналі користувача;

Вар являє собою МархМар діагональну матрицю з елементами у вигляді комплексних посилень, зв'язаних з приймальним ланцюгом для Меар антен в точці доступу;

Н' являє собою МархМи матрицю відкликів каналів для висхідної лінії.

Для ТОО системи, оскільки низхідна лінія та висхідна лінія спільно використовують один і той самий діапазон частот, звичайно існує сильна кореляція між відкликами низхідного та висхідного каналів. Таким чином, матриці відкликів низхідного та висхідного каналів можуть розглядатися як взаємно-зворотні (тобто транспоновані) по відношенню одна до одної, і як такі, що позначаються як Н, Н", відповідно, як показано в рівняннях (1) та (2). Однак відклики передавальних/приймальних ланцюгів в точці доступу, як правило, не співпадають з відкликами передавальних/приймальних ланцюгів в терміналі користувача. Вказані відмінності призводять до нерівності Вар«НТ- Ти 4(Ви:-НТар)".

З рівняння (1) та (2) «ефективні» відклики низхідного та висхідного каналів, Нап та Нр, які включають в себе відклики передавальних і приймальних ланцюгів, що використовуються, можуть бути виражені як

Нап- Ви-НТар та Нор - Вар"Н"-Тя рівняння (3)

Комбінуючи вказані два рівняння і рівняння (3), може бути одержане наступне співвідношення:

В" Нап Т"ар- (Вар Нор Та)! - (4) -Гд НТер В"зр рівняння

Перетворюючи рівняння (4), одержуємо наступне:

НТ -Га В'ш Нап Т"ар Вар Б Кіш Нап Кар або

Нв - (Кя Нап Кар)! рівняння (5) де Ки -Г "м Ви і Кар -Т "ар Вар Рівняння (5) також може бути представлене у вигляді:

Нар Ки «(Нап Кар)". рівняння (6)

Ліва сторона рівняння (6) представляє відклик каліброваного каналу висхідної лінії, а права сторона представляє транспонований відклик каліброваного каналу низхідної лінії. Використання діагональних матриць, Ки та Кар, в ефективних відкликах низхідного та висхідного каналів, як показано в рівнянні (6), дозволяє виразити відклики каліброваних каналів для низхідної лінії та висхідної лінії як результат транспонування один одного. (МархМар) діагональна матриця Кар для точки доступу являє собою відношення

Вар

Кар 5-Й т відклику Вар приймального ланцюга до відклику Тар передавального ланцюга (тобто, тар ), причому відношення є поелементним відношенням. Аналогічно (МихМи) діагональна матриця Ки для термінала користувача являє собою відношення відклику Ви приймального ланцюга і відклику Ти передавального ланцюга.

Матриці Кар та Ки включають в себе значення, що враховують відмінності в передавальних/приймальних ланцюгах точки доступу і термінала користувача. Це дозволяє відклик каналу для однієї лінії виразити через відклик каналу для іншої лінії, як показано в рівнянні (6).

Для визначення матриць Кар та Ки може бути виконане калібрування. Як правило, істинний відклик Н каналу і відклики передавального/приймального ланцюга не є відомими, а також не можуть бути легко і точно одержані. Навпаки, ефективні відклики низхідного та висхідного каналів, Нап та Нор, можуть бути оцінені, основуючись на пілот-сигналах, що передаються по низхідній лінії і висхідній лінії, відповідно, як описано нижче. Потім оцінки матриць Кар та Ки, які називаються поправковими матрицями "Кар та "Ки, можуть бути виведені, основуючись на оцінках відкликів низхідного та висхідного каналів, "Нап та "Нур, як описано нижче.

Матриці "Кар та "Ки включають в себе поправкові фактори, які дозволяють враховувати відмінності в передавальних/приймальних ланцюгах точки доступу і термінала користувача.

Фіг.2 ілюструє використання поправкових матриць "Кар та "Ки для врахування відмінностей в передавальних/приймальних ланцюгах точки доступу і термінала користувача. У випадку низхідної лінії вектор

Хап передачі спочатку множать на матрицю "Кар в блоці 112. Подальша обробка в передавальному ланцюгу 114 і приймальному ланцюгу 154 для низхідної лінії є такою ж, як показано на Ффіг.1. Аналогічно, у випадку висхідної лінії вектор хор передачі спочатку множать на матрицю "Ки в блоці 162. Знову ж подальша обробка в передавальному ланцюгу 164 і приймальному ланцюгу 124 для висхідної лінії є такою ж, як показано на Ффіг.1. «Калібровані» відклики низхідного та висхідного каналів, видимі в терміналі користувача і точці доступу, відповідно, при цьому можуть бути виражені як

Неап - Нап "Кар та Нецр - Нор "Ки рівняння (7) де Н"сап та Нецо являють собою вирази для оцінки «істинних» відкликів каліброваних каналів в рівнянні (6).

Комбінуючи два рівняння набору рівнянь (7) з використанням виразу з рівняння (6), можна показати, що

НецреНсап. Точність відношення НеореН'сап залежить від точності матриць "Кар та "Ки, яка в свою чергу, як правило, залежить від якості оцінок відкликів низхідного та висхідного каналів, "Нап та "Нур.

Як показано вище, калібрування може виконуватися в ТОО системі для визначення відмінностей у відкликах передавальних/приймальних ланцюгів в точці доступу і терміналі користувача, і для врахування цих відмінностей. Після калібрування передавальних/приймальних ланцюгів оцінка відклику каліброваного каналу, одержана для однієї лінії (наприклад, "Неап), може бути використана для визначення оцінки відклику каліброваного каналу для іншої лінії (наприклад, "Нецр).

Способи калібрування, викладені в даному описі, також можуть бути використані для безпровідних комунікаційних систем, які використовують ОРБОМ. При ОРОМ весь діапазон частот системи ефективно розділяють на декілька (Ме) ортогональних піддіапазонів, які також називаються частотними бінами або підканалами. У випадку ОБОМ кожний піддіапазон зв'язаний з відповідною піднесучою, яка може бути модульована даними. Для МІМО системи, яка використовує ОЕБОМ (тобто МІМО-ОРОМ системи), кожний піддіапазон кожної власної моди можна розглядати як незалежний канал передачі.

Калібрування може виконуватися різними способами. Для розуміння конкретна схема калібрування описана нижче для ТОЮ МІМО-ОБЄОМ системи. Для такої системи кожний піддіапазон безпровідної лінії може розглядатися як взаємно-зворотний.

На Фіг.3 показана блок-схема послідовності операцій процесу 300 калібрування відкликів низхідного та висхідного каналів в ТОЮ МІМО-ОРОМ системі. Спочатку термінал користувача одержує таймінг і частоту точки доступу, використовуючи процедури одержання, визначені для даної системи (етап 310). Потім термінал користувача може відправити повідомлення для ініціювання калібрування точкою доступу, або калібрування може бути ініційоване точкою доступу. Калібрування може виконуватися паралельно з реєстрацією/антен- тифікацією термінала користувача точкою доступу (наприклад, під час встановлення виклику) і також може виконуватися за необхідністю в будь-який час.

Калібрування може виконуватися для всіх піддіапазонів, які можуть бути використані для передачі даних (які називаються піддіапазонами «даних»). Піддіапазони, що не використовуються для передачі даних (тобто охоронні піддіапазони), як правило, не вимагають калібрування. Однак оскільки частотні відклики передавальних/прий-мальних ланцюгів в точці доступу і терміналі користувача звичайно є рівномірними по більшості смуг частот, що представляють інтерес, і оскільки суміжні піддіапазони з великою імовірністю є корельованими, калібрування може виконуватися тільки для підмножини піддіапазонів даних. Якщо калібруються не все піддіапазони даних, то інформація про піддіапазони, призначені для калібрування (які називаються як «призначені» піддіапазони), може бути відправлена в точку доступу (наприклад, в повідомленні, відправленому для ініціація калібрування).

Для калібрування термінал користувача передає МІМО пілот-сигнал по призначених піддіапазонах в точку доступу (етап 312). Генерація МІМО пілот-сигналу описана більш детально нижче. Тривалість передачі МІМО пілот-сигналу по висхідній лінії може залежати від кількості призначених піддіапазонів. Наприклад, може бути достатнім 8 ОРОМ символів, якщо калібрування виконується для чотирьох піддіапазонів, а для більшої кількості піддіапазонів може бути потрібна більша кількість (наприклад, 20) ОЕОМ символів. Як правило, повна потужність передачі є фіксованою, тому якщо МІМО пілот-сигнал передають по невеликій кількості піддіапазонів, то для кожного з цих піддіапазонів може використовуватися більш високий рівень потужності передачі і ССШ для кожного піддіапазону буде високим. Навпаки, якщо МІМО пілот-сигнал передають по великій кількості піддіапазонів, тоді для кожного піддіапазону буде використаний менший рівень потужності передачі, і ССШ для кожного піддіапазону буде гірше. Якщо ССШ для кожного піддіапазону не є досить високим, тоді для МІМО пілот-сигналу може бути відправлена більша кількість ОЕОМ символів, які інтегруються в приймачі для одержання більш високо загального ССШ для даного піддіапазону.

Точка доступу приймає МІМО пілот-сигнал по висхідній лінії і виводить оцінку відклику висхідного каналу, "Ноф(К), для кожного з призначених піддіапазонів, де К являє собою індекс піддіапазону. Оцінка каналу, основана на МІМО пілот-сигналі, описана нижче. Оцінки відкликів висхідних каналів віддифровують і посилають в термінал користувача (етап 314). Елементи кожної матриці "Нус(К) являють собою комплексні посилення каналів між Ми передавальними та Мар приймальними антенами для висхідної лінії для К-ого піддіапазону. Посилення каналів для всіх матриць можуть бути масштабовані на конкретний фактор масштабування, який є загальним для всіх призначених піддіапазонів, для одержання необхідного динамічного діапазону. Наприклад, посилення каналів в кожній матриці "Нур(к) можуть бути однаково масштабовані на найбільше посилення каналу для всіх матриць "Нур(К) для призначених піддіапазонів таким чином, щоб величина найбільшого посилення каналу складала одиницю. Оскільки задачею калібрування є нормалізація відмінностей в посиленні/фазі між низхідною лінією та висхідною лінією, абсолютні посилення каналів не є важливими. Якщо 12-бітні комплексні значення (тобто, з 12-бітними синфазними (І) та 12-бітними квадратурними (0) компонентами) використовують для представлення посилень каналу, тоді оцінки відкликів низхідних каналів можуть бути відправлені в термінал користувача в 3-Муи-Мар'Меь в байтах, де «З» виникає внаслідок того, що для представлення | та О компонентів використовують 24 біти та Мь являє собою кількість призначених піддіапазонів.

Термінал користувача також приймає МІМО пілот-сигнал по низхідній лінії, що передається точкою доступу (етап 316) і виводить оцінку відклику низхідного каналу, "Нап(К), для кожного з призначених піддіапазонів, основуючись на прийнятому пілот-сигналі (етап 318). Потім термінал користувача визначає поправкові фактори, "Кар(К) та "Киа(К), для кожного з призначених піддіапазонів, основуючись на оцінках відкликів висхідного та низхідного каналів, "Нур(К) та "Нап(К) (етап 320).

Для виведення поправкових факторів передбачається, що відклики низхідного та висхідного каналів для кожного піддіапазону є взаємно-зворотними, з поправками для посилення/фази для врахування відмінностей в передавальних/приймальних ланцюгах точки доступу і термінала користувача, які подаються як "На(ю Ка(ю- (Нац) Кар(к))", для (В)

КкеК рівняння де К являє собою множину всіх піддіапазонів даних. Оскільки під час калібрування доступні тільки оцінки відкликів ефективних низхідних та висхідних каналів для призначених піддіапазонів, рівняння (8) може бути переписане, як "На(ю Ка(ю- (Нац) Кар(к))", для (9) кек рівняння де К являє собою множину всіх призначених піддіапазонів. Поправковий вектор "Кщ(к) може бути визначений як такий, що включає в себе тільки Ми діагональних елементів "Ка(К). Аналогічно поправковий вектор "Кар(К) може бути визначений як такий, що включає в себе тільки Мар діагональних елементів "Кар(К).

Поправкові фактори "Кар(к) та "Ки(К) можуть бути виведені з оцінок каналів "Нацк(К) та "Нор(Ю) різними способами, в тому числі за допомогою обчислення відношення матриць та обчислення з мінімальною середньоквадратичною помилкою (ММ5Е). Обидва вказаних способи обчислення більш детально описані нижче. Також можуть використовуватися інші способи обчислення, і це знаходиться в межах обсягу даного винаходу.

А. Обчислення відношення матриць

Фіг.4 являє собою блок-схему послідовності операцій варіанту здійснення процесу 320а для виведення поправкових "Ка(К) та "Кар(К) з оцінок відкликів низхідного та висхідного каналів "Нуир(К) та "Нап(К),

використовуючи обчислення відношення матриць. Процес 320а може бути використаний як етап 320 за фіг.3.

Спочатку для кожного призначеного піддіапазону обчислюють (МихМар) матрицю СКК) (етап 412), таким чином: "Норію чи

У зак . (10) -ди для КеєЕК рівняння де відношення обчислюють поелементно. Кожний елемент С(К) таким чином може бути обчислений як

Пурі, сік Зв ре! ,

Я) для іч, Ма) 1 та )-1...Мар), рівняння де "Пор ІК) та "Пап і; (К) являє собою ((і, Ї)-й (ряд, стовпець) елементом з "НТрта "Н"ап відповідно, і су(К) являє собою (і, Ї)-й елемент з С(К).

В одному з варіантів здійснення поправковий вектор для точки доступу, "Кар(К), визначають як рівний середньому нормованих рядків С(К) та виводять на етапах блоку 420. Кожний рядок С(К) спочатку нормується за допомогою масштаб-бування кожного з Мар елементів в рядку на перший елемент в цьому рядку (етап 422). не - ск

Таким чином, якщо с(К)--(Сі(К)...Сі,мар(К)| являє собою і-й рядок С(К), то нормований рядок сю) може бути виражений як сик)

АІС... сКИсЬК)... Сі,мар(К)/СЬДК)), (12) рівняння

Потім середнє значення нормованих рядків визначають як суму Ми нормованих рядків, поділену на Ми (етап 424). Поправковий вектор "Кар(К) визначають, як рівний вказаному середньому (етап 426), що може бути виражено як аоля 1 ча

Бад ФИК), для КЕКС, он, х (13) рівняння

Внаслідок нормування перший елемент "Кар(К) Є одиничним.

В одному з варіантів здійснення поправковий вектор для термінала користувача, "Кж(К), визначений як рівний середньому зворотних значень нормованих стовпців СКК), і визначається на етапах блоку 430. Спочатку -й стовпець С(К) нормують шляхом масштабування кожного елемента в стовпці на |Ї-й елемент вектора "Кар(К), й Ки еДк) хе Ден, ДЮ Ш який позначений як Кар)(К) (етап 432). Таким чином, якщо являє собою |-й стовпець - СК -

С(К), то нормований стовпець сю) може бути виражений як як сосжж рр вк. я - я ІК Е о

Б «Те ОЇ Ко - БАКИ КАК ся, МЕМ Кий. рівняння (14)

Потім середнє зворотних значень нормованих стовпців визначають як суму зворотних значень Мар нормованих стовпців, поділену на Мар (етап 434). Поправковий вектор "Кщ(К) визначають як рівний вказаному середньому (етап 436), що може бути виражено як

Кк зу г для Кек,

Ме БК) (15) рівняння . вк с. . де зворотні значення нормованих стовпців, сі ) одержують на по елементній основі.

В. ММ5Е обчислення

Для ММ5Е обчислення поправкові фактори "Кар(К) та "Киа(К) виводять з оцінок відкликів низхідного та висхідного каналів "Нап(К) та "Нур(кК) таким чином, що середньоквадратична помилка (М5Е) між відкликом каліброваного низхідного каналу і відкликом каліброваного висхідного каналу є мінімальною. Ця умова може бути виражена як і Ти щи ЕІ ША 2 іс (ЮК, (У ЮК , для хек, (16) рівняння що також може бути записано як х фл Се й - 2 г тів КН - ВОК, для хек, де "Кар(К)-"Кар(К), оскільки "Кар(К) є діагональною матрицею.

На рівняння (16) накладене обмеження, яке полягає в тому, що перший елемент "Кад(К) визначений як рівний одиниці (тобто "Карод(К)-1). Без такого обмеження буде одержане тривіальне рішення, в якому усі елементи матриць "Кар(К) та "Кщ(кК) дорівнюють нулю. У рівнянні (16) матрицю Х(Кк) спочатку одержують як

Ж(К)- "Кар(ю)"Н"ац(к)-"Нув(к) "Ка(Ю). Потім одержують квадрат абсолютного значення для кожного з Мар-Ми елементів матриці Ж(кК). Середньоквадратична помилка (або квадратична помилка, якщо не проводиться розподіл на Мар"Ми) при цьому дорівнює сумі всіх квадратів Мар-Ми значень.

ММ5Е обчислення виконують для кожного призначеного піддіапазону для одержання поправкових факторів "Кар(К) та "Кщ(К) для цього піддіапазону. ММ5Е обчислення для одного піддіапазону описано нижче.

Для простоти індекс піддіапазону, К, в нижченаведеному описі опущений. Також для простоти елементи оцінки

АН"ап відклику низхідного каналу позначені (а), елементи оцінки "Нур відклику висхідного каналу позначені як (Бі), діагональні елементи матриці "Кар позначені як (и) і діагональні елементи матриці "Ки позначені як (м), де

І-411...Мару та ) 2 41...Моу.

Середньоквадратична помилка може бути переписана, виходячи з рівняння (16), таким чином: ме М, 2

МЕ «У вих НВ , зн їжі (17) рівняння і знову ж з урахуванням обмеження шщ1-1. Мінімальна середньоквадратична помилка може бути одержана шляхом обчислення частинних похідних рівняння (17) по и та м і прирівняння частинних похідних нулю.

Результатом цих операцій є наступні набори рівнянь: їм .

Уа ні ау т, для із, в (Іва) і рівняння

Х,

УЧа- В; 0, для Зм іщ (186) рівняння

У рівнянні (18а) п1-1, тому для цього випадку частинна похідна відсутня, і індекс і змінюється від 2 до Мар.

Набір з (Мар-Ми-1) рівнянь в наборах рівнянь (18а) та (180) може бути зручніше виражений в матричному вигляді таким чином:

Ау-7, рівняння (19) де

У Ки ах о -Кайу ш -беуйжк, : о - а Хі -в нах -,, х.бв, К. ! дн сні щі Що і аби ті ря ве: ь з хни: НИ о ! як ш о У й - : шов, я ся, ш сяк бу, а - 0 У !

М ре А

В, 0 ц о

Нх . 0 т к ко сі - я

Х М ше Яй

У пов:

І фл БХ че

Матриця А включає в себе (Мар"Ми-1) рядків, причому перші Мар-1 рядків відповідають Мар-1 рівнянь з набору рівнянь (18а), і останні Ми рядків відповідають Ми рівнянь з набору рівнянь (186). Зокрема, перший рядок матриці А утворений з набору рівнянь (18а) при і-2, другий рядок утворений при і-3 тощо. Мар-ий рядок матриці А утворений з набору рівнянь (180) при |-1 тощо. І останній рядок утворений при |Ї-Ми. Як показано вище, елементи матриці А і елементи вектора 7 можуть бути одержані, основуючись на елементах матриць "НТап та "Нр.

Поправкові фактори включені у вектор у, який може бути одержаний як у -А 72 рівняння (20)

Результат ММ5Е обчислення являє собою поправкові матриці "Кар та "Ки, які мінімізують середньоквадратичну помилку відкликів каліброваних низхідного та висхідного каналів, як показано в рівнянні (16). Оскільки матриці "Кар та "Ки одержані, основуючись на оцінках відкликів низхідного та висхідного каналів, "Нап та "Нер, якості поправкових матриць "Кар та "Ки таким чином залежить від якості оцінок каналів "Нап та "Нр.

МІМО пілот-сигнал може бути усереднений в приймачі для одержання більш точних оцінок для "Нап та "Нр.

Поправкові матриці "Кар та "Ки, одержаних, основуючись на ММ5Е обчисленні, є в загальному випадку кращими, ніж поправкові матриці, одержані, основуючись на обчисленні відношення матриць, особливо коли деякі з посилень каналів є малими, і виміряний шум може призвести до сильної деградації посилень каналів.

С Додаткові обчислення

Незалежно від конкретного способу обчислення, вибраного для використання, після завершення обчислення поправкових матриць термінал користувача посилає в точку доступу поправкові вектора для точки доступу, "Кар(К), для всіх призначених піддіапазонів. Якщо для кожного поправкового фактора в "Кар(К) використовуються 12-бітні комплексні значення, тоді поправкові вектора "Кар(К) для всіх призначених піддіапазонів можуть бути відправлені в точку доступу в 3-(Мар-1)Мерь байтах, де «3» виникає внаслідок того, що для | та О компонентів в сумі використовується 24 біти і (Мар-1) є результатом того, що перший елемент в кожному векторі "Кар(К) дорівнює одиниці і, отже, його не потрібно передавати. Якщо першому елементу привласнене значення 22-12:4511, то при цьому доступний діапазон 12дБ (оскільки максимальна позитивна 12- бітна величина зі знаком являє собою 1211-1-:--2047), що дає можливість, користуючись 12-бітними значеннями, регулювати невідповідності до 12дБ в посиленнях між низхідною лінією та висхідною лінією.

Якщо низхідна лінія та висхідна лінія відповідають одна одній в межах 12дБ, і перший елемент нормований на величину 511, тоді інші елементи не повинні перевищувати 511.4-2044 по абсолютній величині, і можуть бути представлені за допомогою 12 бітів.

Пару поправкових векторів "Кар(К) та "Ка(к) одержують для кожного призначеного піддіапазону. Якщо калібрування виконують не для всіх піддіапазонів даних, тоді поправкові фактори для «некаліброваних» піддіапазонів можуть бути одержані інтерполяцією поправкових факторів, одержаних для призначених піддіапазонів. Інтерполяція може бути виконана в точці доступу для одержання поправкових векторів "Кар(К), для КеК. Аналогічно, інтерполяція може бути виконана в терміналі користувача для одержання поправкових векторів "Ка(К) для КекК.

Згодом точка доступу і термінал користувача використовують їх відповідні поправкові вектора "Кар(К) та "Кка(ю) або відповідні поправкові матриці "Кар(К) та "Ка(К), для КеК, для масштабування символів модуляції перед передачею по безпровідному каналу, як описано нижче. При цьому ефективний низхідний канал, видимий з боку термінала користувача, являє собою Неап(К) - Нап(К) Кар(К).

Описана вище схема калібрування, за допомогою якої одержують вектор поправкових факторів як для точки доступу, так і для термінала користувача, дає можливість виведення «сумісних» поправкових векторів для точки доступу, коли калібрування виконується різними терміналами користувача. Якщо калібрування в точці доступу вже виконане (наприклад, одним або декількома терміналами користувача), то поточні поправкові вектора можуть оновлюватися за допомогою знову виведених поправкових векторів.

Наприклад, якщо два термінали користувача одночасно виконують процедуру калібрування, тоді результати калібрування від цих терміналів користувача можуть бути усереднені для поліпшення продуктивності. Однак, як правило, калібрування виконується для одного термінала користувача одноразово.

Таким чином, другий термінал користувача бачить низхідну лінію, для якої вже використаний поправковий вектор для першого термінала користувача. У цьому випадку добуток другого поправкового вектора і старого поправкового вектора може бути використаний як новий поправковий вектор або також може бути використане «зважене усереднення» (описане нижче). Як правило, точка доступу використовує один поправковий вектор для всіх терміналів користувача, а не різні поправкові вектора для різних терміналів користувача (хоча такий варіант також може бути реалізований). Оновлення від множини терміналів користувача або послідовні оновлення від одного термінала користувача можуть оброблятися одним і тим самим способом, оновлені вектора можуть застосовуватися безпосередньо (за допомогою операції множення). Як альтернатива, у випадку, якщо потрібне деяке усереднення для зменшення шуму вимірювання, може бути використане зважене усереднення, як описано нижче.

Таким чином, якщо точка доступу використовує поправкові вектора "Карі(К) для передачі МІМО пілот- сигналу, з якого термінал користувача визначає нові поправкові вектора "Карг(К), то оновлені поправкові вектора "Карз(К) являють собою результат множення поточного і нового поправкових векторів. Поправкові вектора "Карі(К) та "Карг(К) можуть бути виведені в одному або в різних терміналах користувача.

В одному з варіантів здійснення оновлені поправкові вектора визначають як "Карз(К)-- "Карі(К)- Карг(К), причому множення виконується поелементно. В іншому варіанті здійснення оновлені поправкові вектора можуть бути перевизначені як "Карз(К)- "Карі(К)- К"арг(К), де а являє собою фактор, що використовується для забезпечення зваженого усереднення (тобто О«о«1). Якщо оновлення калібрування відбувається рідко, то тоді краще працює а зі значенням, близьким до одиниці. Якщо оновлення калібрування є частими, але зашумленими, то переважними є менші значення а. Потім оновлені поправкові вектора "Карз(К) можуть бути використані точкою доступу до їх наступного оновлення.

Як вказувалося вище, калібрування може виконуватися не для всіх піддіапазонів даних. Наприклад, калібрування може виконуватися для кожного п-го піддіапазону, де п може визначатися з очікуваного відклику передавальних/приймальних ланцюгів (наприклад, п може бути 2, 4, 8, 16 тощо). Калібрування також може виконуватися для нерівномірно розподілених піддіапазонів. Наприклад, оскільки на межах діапазону частот характеристика фільтра може мати більший спад, що може створювати більшу невідповідність в передавальних/приймальних ланцюгах, то на межах смуги частот може виконуватися калібрування більшої кількості піддіапазонів. У загальному випадку, може виконуватися калібрування будь-якої кількості піддіапазонів, розподілених будь-яким чином, і це знаходиться в межах обсягу даного винаходу.

У наведеному вище описі поправкові вектора "Кар(К) та Ки(К) для КеК" виводяться терміналом користувача, і вектора "Кар(К) відправляються в точку доступу. Ця схема переважно розподіляє обробку калібрування між терміналами користувача у випадку системи з множинним доступом. Однак поправкові вектора "Кар(К) та "Ки(к) також можуть бути виведені в точці доступу, яка потім відправляє вектора "Кщ(К) в термінал користувача, і це знаходиться в межах обсягу даного винаходу.

Схема калібрування, описана вище, дозволяє кожному терміналу користувача калібрувати свої передавальні/приймальні ланцюги в реальному масштабі часу при передачі по радіоканалу. Це дозволяє терміналам користувача з різними частотними відкликами забезпечувати високу продуктивність без жорстких вимог на частотний відклик або виконання калібрування при виготовленні. Точка доступу може бути калібрована множиною терміналів користувача для забезпечення поліпшеної точності.

О. Посилення

Калібрування може виконуватися, основуючись на нормованих посиленнях для низхідного та висхідного каналів, які являють собою посилення відносно рівня шуму в приймачі. Після виконання калібрування низхідної лінії та висхідної лінії використання нормованих посилень дозволяє одержувати характеристики однієї лінії (в тому числі посилення каналів і ССШ для кожної власної моди), основуючись на вимірюваннях посилень для іншої лінії.

Точка доступу та термінал користувача можуть спочатку виконати балансування вхідних рівнів своїх приймачів таким чином, що рівні шуму в приймальних ланцюгах точки доступу і термінала користувача будуть приблизно однаковими. Балансування може бути виконане шляхом оцінки рівня шуму, тобто визначення секції прийнятого ТОО кадру (тобто, одиниці передачі по низхідній/висхідній лінії), яка має мінімальну середню потужність за конкретний проміжок часу (наприклад, один або два періодів символів). У загальному випадку часовий інтервал безпосередньо перед початком кожного ТОО кадру є вільним від передач, оскільки будь-які дані висхідної лінії повинні бути прийняті точкою доступу, і потім повинне бути виконане перемикання прийом/передача, що займає деякий час, перед початком передачі точки доступу по низхідній лінії. Залежно від обставин перешкоди рівень шуму може визначатися, основуючись на декількох ТОО кадрах. Потім виконують вимірювання відкликів низхідного та висхідного каналу відносно цього рівня шуму. Більш точно, посилення каналу для даного піддіапазону даної пари передавальної/приймальної антен може бути одержане, наприклад, у вигляді відношення прийнятих пілотних символів до переданих пілотних символів для цього піддіапазону даної пари передавальної/приймальної антен. При цьому нормоване посилення являє собою виміряне посилення, поділене на рівень шуму.

Велика відмінність нормованих посилень для точки доступу і нормованих посилень для термінала користувача може призвести до того, що поправкові фактори для термінала користувача можуть сильно відрізнятися від одиниці. Поправкові фактори для точки доступу є близькими до одиниці, оскільки перший елемент матриці "Кар встановлений в 1.

Якщо поправкові фактори для термінала користувача сильно відрізняються від одиниці, то термінал користувача може бути нездатний використати обчислені поправкові фактори. Це може відбуватися внаслідок того, що термінал користувача має обмеження на його максимальну потужність передачі і може бути нездатним збільшити потужність передачі для великих поправкових факторів. Крім цього, зменшення потужності передачі для малих поправкових факторів в загальному випадку не є бажаним, оскільки це може знизити швидкість передачі даних.

Таким чином, термінал користувача може проводити передачу, використовуючи масштабовану версію обчислених поправкових факторів. Масштабовані фактори калібрування можуть бути одержані за допомогою масштабування обчислених поправкових факторів на конкретний масштаб, який може бути встановлений рівним різниці в посиленнях (у вигляді різниці або відношення) між відкликами низхідного та висхідного каналів. Така різниця в посиленнях може бути обчислена як середнє різниць (або різниць) між нормованими посиленнями для низхідної лінії та висхідної лінії. Масштаб (або різниця в посиленнях), що використовується для поправкових факторів в терміналі користувача, може бути відправлений в точку доступу разом з обчисленими поправковими факторами для точки доступу.

При наявності поправкових факторів і масштабу або різниці в посиленнях характеристики низхідного каналу можуть бути визначені з виміряного відклику висхідного каналу і навпаки. Якщо рівень шуму або в точці доступу, або в терміналі користувача змінюється, то різниця в посиленнях може бути оновлена, і оновлена різниця в посиленнях може бути відправлена в повідомленні іншої сутності.

У вищенаведеному описі калібрування призводило до двох наборів (векторів або матриць) поправкових факторів для кожного піддіапазону, причому один набір використовувався в точці доступу для передачі даних по низхідній лінії, а інший набір використовувався в терміналі користувача для передачі даних по висхідній лінії. Калібрування також може бути виконане таким чином, що для кожного піддіапазону забезпечуються два набори поправкових факторів, причому один набір використовується в точці доступу для прийому даних по висхідній лінії, а другий набір використовується в терміналі користувача для прийому даних по низхідній лінії.

Калібрування також може бути виконане таким чином, що для кожного піддіапазону одержують один набір поправкових факторів, і цей набір може бути використаний або в точці доступу, або в терміналі користувача. У загальному випадку, калібрування виконують таким чином, що відклики каліброваних низхідних та висхідних каналів є взаємно-зворотними незалежно від того, де застосовують поправкові фактори. 2. МІМО пілот-сигнал

Для калібрування МІМО пілот-сигнал передається терміналом користувача по висхідній лінії для того, щоб дати можливість точці доступу оцінити відклик висхідного каналу, і МІМО пілот-сигнал передається точкою доступу по низхідній лінії, щоб дати можливість терміналу користувача оцінити відклик низхідного каналу. Для низхідної лінії та висхідної лінії можуть використовуватися однакові або різні МІМО пілот-сигнали, і МІМО пілот-сигнали, що використовуються є відомими як в точці доступу, так і в терміналі користувача.

В одному з варіантів здійснення МІМО пілот-сигнал містить визначений ОРОМ символ (що позначається «Р»), який передають через кожну з Мт передавальних антен, де Мт-Меар для низхідної лінії та Мт-Ми для висхідної лінії. Для кожної передавальної антени один і той самий ОРБОМ символ Р передають в кожному періоді символу, призначеному для передачі МІМО пілот-сигналу. Однак ОРОМ символи Р для кожної антени є покритими різними послідовностями Уолша з М елементарними сигналами, призначеними цій антені, де

М2Мар для низхідної лінії і ММ для висхідної лінії. Покриття Уолша підтримує ортогональність між Мт передавальними антенами і дозволяє приймачу розрізнювати окремі передавальні антени.

ОРОМ символ Р включає в себе один символ модуляції для кожного з Мзь призначених піддіапазонів.

ОРОМ символ Р таким чином містить певне «слово» з Маь символів модуляції, яке може бути вибране для полегшення оцінки каналу приймачем. Це слово також може бути визначене для мінімізації змін відношення пікового значення до середнього при передачі МІМО пілот-сигналу. Це зменшує величину спотворень та нелінійності, що генеруються передавальними/приймальними ланцюгами, що в свою чергу призводить до поліпшення точності оцінки каналу.

Для розуміння нижче описаний визначений МІМО пілот-сигнал для визначеної МІМО-ОРОМ системи. Для цієї системи як точка доступу, так і термінал користувача забезпечені чотирма приймальними/передавальними антенами. Смуга частот системи розділена на 64 ортогональних піддіапазони (тобто Ме-64), яким привласнені індекси від «31 до -32. З цих 64 піддіапазонів 48 піддіапазонів (наприклад, з індексами щ1,..., 6, 8,..., 20, 22,..., 263) використовуються для даних, 4 піддіапазони (наприклад, 7, 21) використовуються для пілот-сигналу і, можливо, для сигналізації, піддіапазон ОС (з індексом 0) не використовується, і піддіапазони, що залишилися також не використовуються і служать як охоронні піддіапазони. Така структура ОЕОМ піддіапазонів більш детально описана в документі стандарту ІЕЕЕ 802.11а, озаглавленому «Раїі 11: М/геіе55 ГАМ Медішт Ассез5 Сопіго! (МАС) апа Рпузіса! Гауег (РНУ) зресіїйсайопе: Нідп-зреей Рпузіса! І ауег іп Ше 5 СН? Вапа», вересень 1999 рік, який є загальнодоступним і включений в даний опис у всій своїй повноті як посилання.

ОРБРОМ символ Р включає в себе набір з 52 ОРБК символів модуляції для 48 піддіапазонів даних та 4 піддіапазонів пілот-сигналу. Вказаний ОРОМ символ Р може мати наступний вигляд:

РІ дійсний а (0,0,0,0,0,0,-1,-1,-1,-1,1,1,3,-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,-3,-1,1,1, -1,1,-1,1,-1,1,-1,0,0,0,0,0),

Р(УЯВНИЙ;)ао(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,-1,3,1,1, І

Б 1-1,0,0,0,0, 0), де д являє собою посилення для пілот-сигналу. Значення всередині дужок 4) надані для піддіапазонів з індексами від -32 по -1 (для першого рядка) і від О до «31 (для другого рядка). Таким чином, перший рядок для

Р(дійсний) і Р(уявний) вказує, що символ (-1-)) передається в піддіапазоні -26, символ (-1--)) передається в піддіапазоні -25 тощо. Другий рядок для Р(дійсний) і Р(уявний) вказує, що символ (1-)) передається в піддіапазоні 1, символ (-1-ї) передається в піддіапазоні 2 тощо. Для МІМО пілот-сигналу також можуть використовуватися інші ОРОМ символи.

В одному з варіантів здійснення чотирьом передавальним антенам для МІМО пілот-сигналу призначені послідовності Уолша М/л-1111, М/2-1010, М/3-1100 М/4-1001. Для даної послідовності Уолша значення «1» вказує, що передається ОРОМ символ Р, і значення «0» вказує, що передається ОЕБОМ символ -Р (тобто кожний з 52 символів модуляції в Р є інвертованим).

У таблиці 1 перелічені ОЕОМ символи, що передаються через кожну з чотирьох передавальних антен при передачі МІМО пілот-сигналу з тривалістю 4 періоду символів.

Таблиця 1

Символ ОБОМ Антена 2 Антена 3 Антена 4 ни ши ши п С ниж и С С ПО ними вв п ЕС п п ПЕ

Для більш тривалих передач МІМО пілот-сигналу послідовності Уолша для кожної передавальної антени повторюються. Для такого набору послідовностей Уолша передача МІМО пілот-сигналу виконується протягом кількості періодів символів, кратної 4 періодам символів для гарантії ортогональності між чотирма передавальними антенами.

Приймач може вивести оцінку відклику каналу, основуючись на прийнятому МІМО пілот-сигналі шляхом виконання компліментарної обробки. Зокрема, для відновлення пілот-сигналу, переданого через передавальну антену і та прийнятого приймальною антеною |, пілот-сигнал, прийнятий приймальною антеною ) спочатку обробляється з послідовністю Уолша, призначеною передавальній антені і способом, компліментарним покриттю Уолша, що виконується в передавачі.

ОРОМ символи зі знятим покриттям для всіх Мр періодів символів для МІМО пілот-сигналу потім підсумовуються, причому підсумовування виконують індивідуально для кожного з 52 піддіапазонів, що використовуються для передачі МІМО пілот-сигналу. Результатом підсумовування є "П(К) для Кщ1,..., 26), що являє собою оцінку відклику ефективного каналу від передавальної антени і до приймальної антени і (тобто що включає в себе відклики передавальних/приймальних ланцюгів) для 52 піддіапазонів даних і пілот- сигналів.

Така сама обробка може бути виконана для відновлення пілот-сигналу від кожної передавальної антени в кожну приймальну антену. Обробка пілот-сигналу надає Мар-Ми значень, які є елементами оцінки відклику ефективного каналу, "Нур(КЮ) та "Нац(К)» для кожного з 52 піддіапазонів.

Описана вище оцінка каналу може бути виконана як точкою доступу, так і терміналом користувача під час калібрування для одержання оцінки відклику ефективного висхідного каналу, "Нур(К), і оцінки відклику ефективного низхідного каналу, "НакК), відповідно, яка потім використовується для виведення поправкових факторів, як описано вище. 3. Просторова обробка

Для спрощення оцінки каналу та просторової обробки в точці доступу і терміналі користувача для ТОЮ

МІМО та МІМО-ОРОМ систем може бути використана кореляція між відкликами низхідного та висхідного каналів. Таке спрощення є можливим після виконання калібрування для врахування відмінностей в передавальних/приймальних ланцюгах. Як вказувалося вище, відклики каліброваних каналів являють собою:

Неапц(к)- Нап(К) Каф(К), рівняння (21а) для низхідної лінії і

Нецб(к)-(Нац(К) Кар(к)) Нир(К)Кив(К), (216) рівняння для висхідної лінії.

Остання рівність в рівнянні (210) з'являється внаслідок взаємозв'язку між відкликами ефективного низхідного та висхідного каналів,

Нир(к)-(К"ап(К) Нап(к) Кар)"

Матриця НІ(К) відклику каналу для кожного піддіапазону може бути «діагоналізована» для одержання М5 власних мод для цього піддіапазону. Це може бути досягнуте або за допомогою розкладання по сингулярних значеннях матриці Н(К) відклику каналу, або розкладання по власних векторах кореляційної матриці для НІК), яка являє собою В(К) - НА(ЮНІК).

Розкладання по сингулярних значеннях матриці відкликів каліброваного висхідного каналу Нер(К) може бути виражене як

Нео(к)-Оар(ю)х(Ю МНК), для КЕК (215) рівняння де Оар(К) являє собою (Мих Ми) унітарну матрицю лівих власних векторів для Неор(К);

Х(К) являє собою (Мих Мар) діагональну матрицю сингулярних значень для Неор(К); і

Ма(К) являє собою (Марх Мар) унітарну матрицю правих власних векторів для Нецр(К);

Унітарна матриця М характеризується властивістю МУМ - І, де І являє собою одиничну матрицю.

Відповідно, розкладання по сингулярних значеннях матриці відкликів каліброваного низхідного каналу, Неап(К), може бути виражене як

Неак)- М'ЯКІ (КЮШ Тар(К), для КеК (23) рівняння

Таким чином, матриці М'я(К) та ОтТар(К) також є матрицями лівих і правих власних векторів, відповідно, для

НеапЮ). Матриці Ма(Кк), М'я(К), М'яЖК) та МНд(кК) являють собою різні форми матриці Мщ(К), і матриці Озр(К),

Ш"ар(К), ОТар(К) та ОНар(К) також є різними формами матриці О2р(К). Для простоти посилання на матриці О2р(К) та

Ма(К) в нижченаведеному описі також можуть являти собою посилання на їх різні форми. Матриці Озр(К) та

Ма(К) використовуються в точці доступу і терміналі користувача, відповідно, для просторової обробки, і визначені як такі їх нижніми індексами.

Розкладання по сингулярних значеннях більш детально описане в роботі біїрегі бігапо, озаглавленій «І іпеаг АІдебга апа 5 Арріїсайоп5», друге видання, Асадетіс Ргез5, 1980.

Термінал користувача може виконати оцінку відклику каліброваного низхідного каналу, основуючись на

МІМО пілот-сигналі, переданому точкою доступу. Після цього термінал користувача може виконати розкладання по сингулярних значеннях оцінки відклику каліброваного низхідного каналу, Неап(К), для КеК, для одержання діагональних матриць "Х(К) і матриць М"ж(К) лівих власних векторів для НеацК). Таке розкладання по сингулярних значеннях може бути описане, як Неап(к)-М'"(К) "х(К) "ОтТар(К), де знак («7») над кожною матрицею вказує, що вона є оцінкою реальної матриці.

Аналогічно точка доступу може виконати оцінку відклику каліброваного висхідного каналу, основуючись на

МІМО пілот-сигналі, що передається терміналом користувача. Потім точка доступу може виконати розкладання по сингулярних значеннях оцінки відклику каліброваного висхідного каналу, "Неор(К), для КеК, для одержання діагональних матриць "Х(К) і матриць "Ц2р(К) лівих власних векторів для "Нед(К), для КеК. Таке розкладання по сингулярних значеннях може бути описане, як ж нич «Й

Внаслідок того, що канал і калібрування є взаємно-зворотними, розкладання по сингулярних значеннях можна виконувати або тільки в терміналі користувача, або тільки в точці доступу для одержання як матриць ку(к), так і матриць "Озр(К). У випадку виконання в терміналі користувача матриці "Мщ(к) використовуються для просторової обробки в терміналі користувача, а матриці "Озр(к) можуть бути передані в точку доступу.

Точка доступу також може мати можливість одержати матриці "Шзр(К) та "Х(К), основуючись на направленому опорному сигналі, що передається терміналом користувача. Аналогічно, термінал користувача також може мати можливість одержати матриці "Мж(к) та "Х(К), основуючись на направленому опорному сигналі, що передається точкою доступу. Направлений опорний сигнал детально описаний у вищезазначеній попередній заявці на патент США Меб0/421309.

Матриці "Озр(к) та "7Х(К) можуть бути використані для передачі незалежних потоків даних по М5 власних модах МІМО каналу, де М5«етіпіМар,Ми). Просторова обробка для передачі множини потоків даних по низхідній лінії та висхідній лінії описана нижче.

А. Просторова обробка для висхідної лінії

Просторова обробка в терміналі користувача для передачі по висхідній лінії може бути виражена як

Хор(к)-"Ки(к МК) Бир(КЮ), для КЕК (24) рівняння де хор(К) являє собою вектор передачі для висхідної лінії для К-го піддіапазону; і 5єр(К) являє собою вектор «даних» з ненульовими елементами, кількістю до М5, для символів модуляції, призначених для передачі по М5 власних модах К-го піддіапазону.

Також перед передачею може бути зроблена додаткова обробка символів модуляції. Наприклад, для піддіапазонів даних (наприклад, для кожної власної моди) може бути застосована інверсія каналу таким чином, що ССШ при прийомі буде приблизно однаковим для всіх піддіапазонів даних. При цьому просторова обробка може бути виражена як

Хир(К)- "Как МКМ ор(К)Бор(К), ДЛЯ

КеЕК (25) рівняння де М/ц(К) являє собою матрицю ваги для (необов'язкової) інверсії висхідного каналу.

Інверсія каналу також може бути виконана шляхом призначення потужності передачі кожному піддіапазону перед виконанням модуляції, і в цьому випадку вектор з5ур(К) включає в себе коефіцієнти інверсії каналу, і матриця М/д(К) в рівнянні (25) може бути опущена. У нижченаведеному описі використання матриці М/ур(К) вказує на те, що коефіцієнти інверсії каналу не включені у вектор зуф(К). Відсутність матриці М/ур(К) в рівнянні може вказувати на те, що (1) або інверсія каналу не проводиться, (2) або інверсія каналу проводиться і врахована у векторі зур(К).

Інверсія каналу може бути виконана як описано у вищезазначеній попередній заявці на патент США мМо60/421309, і в заявці на патент США Ме10/229209, озаглавленій «Содей МІМО Зузіетв5 м/йп ЗеїІесіїме Спаппеї!

Іпмегзіоп Арріїей Рег Еідептоде», поданій 27 серпня 2002 року, права на яку належать правовласнику даної заявки на патент і яка включена в даний опис у всій своїй повноті як посилання.

Прийнята передача по висхідній лінії в точці доступу може бути виражена як

Тор(К)-Нов(К)Хир(К)-«п(К), для КеК (2в) я Мар(Ю)Х(К)Боо(К) п(К) рівняння де гор(К) являє собою прийнятий вектор для висхідної лінії для К-го піддіапазону; п(К) являє собою адитивний білий Гауссівський шум (АУМОМ) для К-го піддіапазону; і

Хир(Кк) дається рівнянням (24).

Просторова обробка (або узгоджена фільтрація) в точці доступу для прийнятої передачі по висхідній лінії може бути виражена як

Вир(к)А хх (КУ ОЧар(К)гор(К), -у

Чкулонар(КЮар(КУ ІК) Вир(К)-п(К)) (26) -Аву(К) о (Ю) для КеК рівняння де "5ур(К) являє собою оцінку вектора зур(К), переданого терміналом користувача по висхідній лінії, і п (ю) являє собою шум після обробки. У рівнянні (27) передбачається, що інверсія каналу не виконується в передавачі і що прийнятий вектор гур(кК) має вигляд, представлений рівнянням (26).

В. Просторова обробка для низхідної лінії

Просторова обробка в точці доступу для передачі по низхідній лінії може бути представлена як

Хап(к)-"Кар(КЮ)"О"ар(К)вап(К), для

КеЕК (28) рівняння де хап(К) являє собою вектор передачі, і зац(К) являє собою вектор даних для низхідної лінії.

Знову, перед передачею може бути зроблена додаткова обробка (наприклад, інверсія каналу) символів модуляції. При цьому просторова обробка може бути виражена як

Хап(к)-"Кар(ю"О"ар(Ю)ММап(К)вап(К), для КеК (29) рівняння де ММап(к) являє собою матрицю ваги для (необов'язкової) інверсії низхідного каналу.

Прийнята передача по низхідній лінії в терміналі користувача може бути виражена як

Тац(К)--Нап(К)Хап(К)--п(К), для КеК рівняння (30)

Мацюк вап(К) кпк) де хап(К) являє собою вектор передачі, представлений рівнянням (28).

Просторова обробка (або узгоджена фільтрація) в терміналі користувача для прийнятої передачі по низхідній лінії може бути виражена як

К сн паху т ;

Мане В (М ек (ЮК) ср ЄоовАйнЕ І е Б НО в (ВОЮ), для кеК (31) ев (К) НВК) рівняння

У рівнянні (31) передбачається, що інверсія каналу не виконується в передавачі і що прийнятий вектор

Тац(К) має вигляд, представлений рівнянням (30).

У таблиці 2 представлена просторова обробка в точці доступу і терміналі користувача для передачі та прийому даних. У таблиці 2 передбачається, що додаткова обробка М/(К) виконується в передавачі. Однак якщо така додаткова обробка не виконується, то М/(К) може розглядатися як одинична матриця.

Таблиця 2

ЩІ Висхідна лінія. ! С Низхідва лінія !

Термінал ШИ Передача: ! Прийом: ! яку сет г Й ау, ч ча к о: як |, (користувача | хо ж Вис ку М (ква) | бик)» Б (аж

Точка доступу. Прийом: Передача: ку ви льну вод В АН за Коб пз ьсювьсв

У наведеному вище описі і як показано в таблиці 2, поправкові матриці "Кав(ю) та "Ка(КЮ) використовуються для просторової обробки при передачі в точці доступу і терміналі користувача, відповідно. Це може спростити загальну просторову обробку, оскільки в будь-якому випадку (наприклад, для інверсії каналу) може вимагатися масштабування символів модуляції, і поправкові матриці "Кар(К) та "Ки(К) можуть комбінуватися з ваговими матрицями УМапц(Кк) та УМур(К) для одержання матриць Сап(К) та (Зор(К) посилення, де

Сап(к)-ММап(К) Кар(К) та Сир(к)-УМор(К)"Ки(к). Обробка також може виконуватися таким чином, що поправкові матриці використовуються для просторової обробки при прийомі (замість просторової обробки при передачі). 4. Система МІМО-ОБОМ

Фіг.5 являє собою блок-схему варіанту здійснення точки 502 доступу і термінала користувача 504 в системі ТОЮ МІМО-ОРЄОМ. Для простоти в нижченаведеному описі передбачається, що і точка доступу, і термінал користувача обладнані чотирма приймальними/передавальними антенами.

У випадку низхідної лінії в точці 502 доступу передавальний (ТХ) процесор 510 даних приймає дані трафіка (тобто інформаційні біти) з джерела даних 508 і сигналізацію та іншу інформацію з контролера 530. ТХ процесор 510 даних форматує, кодує, виконує переміження і модуляцію (тобто відображення символів) даних для забезпечення потоку символів модуляції для кожної власної моди, що використовується для передачі даних. ТХ просторовий процесор 520 приймає потоки символів модуляції від ТХ процесора 510 даних і виконує просторову обробку для забезпечення чотирьох потоків символів передачі, один потік для кожної антени. ТХ просторовий процесор 520 також виконує додаткове мультиплексування пілотних символів, як це потрібно (наприклад, для калібрування).

Кожний модулятор (МОБ) 522 приймає та обробляє відповідний потік символів передачі для забезпечення відповідного потоку ОРОМ символів. Кожний потік ОРОМ символів додатково обробляється в передавальному ланцюзі в модуляторі 522 для забезпечення відповідного модульованого сигналу низхідної лінії. Потім чотири модульованих сигнали від модулятора 522а-5224 передаються через чотири антени 524а-524а, відповідно.

У терміналі користувача 504 антени 522 приймають передані модульовані сигнали низхідної лінії і кожна антена надає прийнятий сигнал у відповідний демодулятор (ОЕМОБ) 554. Кожний демодулятор 554 (який включає в себе приймальний ланцюг) виконує обробку, компліментарну тій, що виконується в модуляторі 522, і надає прийняті символи. Приймальний (ЕХ) просторовий процесор 560 потім виконує просторову обробку від всіх демодуляторів 554 для забезпечення відновлених символів, які являють собою оцінки символів модуляції, переданих точкою доступу. Під час калібрування ЕХ просторовий процесор 560 надає оцінку каліброваного низхідного каналу, "Неак((К), основуючись на МІМО пілот-сигналі, що передається точкою доступу.

ЕХ процесор 570 даних обробляє (наприклад, виконує зворотне відображення символів, зворотне переміження і декодування) відновлених символів для забезпечення декодованих даних. Декодовані дані можуть включати в себе відновлені дані трафіка, сигналізацію тощо і які надаються споживачу 572 даних для збереження і/або в контролер 580 для подальшої обробки. Під час калібрування ЕХ процесор 570 даних надає оцінку каліброваного висхідного каналу, "Неур(К), який виведений в точці доступу і переданий по низхідній лінії.

Контролери 530 та 580 керують роботою різних блоків обробки в точці доступу і терміналі користувача, відповідно. Під час калібрування контролер 580 може приймати оцінки "Несап(К) та "Неор(К) відкликів каналів, виводити кореляційні матриці "Кар(К) та "Киа(Кк), надавати матриці "Ки(К) в ТХ просторовий процесор 592 для передачі по висхідній лінії і надавати матриці "Кар(к) в ТХ процесор 590 даних для передачі в точку доступу.

Запам'ятовуючі пристрої 532 та 582 зберігають дані і коди програм, що використовуються контролерами 530 та 580, відповідно.

Обробка у випадку висхідної лінії може бути такою ж, як і обробка у випадку низхідної лінії або відмінної від неї. Дані і сигналізація обробляються (наприклад, виконується кодування, переміження і модуляція) в ТХ процесорі 590 даних з подальшою просторовою обробкою в ТХ просторовому процесорі 592, який також виконує додаткове мультиплексування пілотних символів під час калібрування. Пілотні символи і символи модуляції додатково обробляються в модуляторах 554 для генерації модульованих сигналів висхідної лінії, які потім передаються через антени 552 в точку доступу.

У точці 110 доступу модульовані сигнали висхідної лінії приймаються антенами 524, демодулюються в демодуляторах 522 та обробляються в ЕХ просторовому процесорі 540 та ЕХ процесорі 542 даних способом, компліментарним тому, що виконується в терміналі користувача. Під час калібрування ЕХ просторовий процесор 560 також надає оцінку "Неур(К) каліброваного висхідного каналу, основуючись на МІМО пілот- сигналі, що передається терміналом користувача. Матриці "Нец(К) приймаються контролером 530 і потім надаються в ТХ процесор 510 даних для передачі в термінал користувача.

Фіг.б6 являє собою блок-схему ТХ просторового процесора 520а, який може бути використаний як ТХ просторові процесори 520 та 592 за Фіг.5. Для простоти в нижченаведеному описі передбачається, що для використання вибрані всі чотири власні моди.

У процесорі 520а демультиплексор 632 приймає чотири потоки символів модуляції (позначених 51(п)-54(п)) для передачі на чотирьох власних модах, демультиплексує кожний потік на Мо підпотоку для Мо піддіапазонів даних і надає чотири підпотоки символів модуляції для кожного піддіапазону у відповідний ТХ просторовий процесор 640 піддіапазону. Кожний процесор 640 виконує обробку, що описується рівнянням (24), (25), (28) або (29), для одного піддіапазону.

У кожному ТХ просторовому процесорі 640 піддіапазону чотири підпотоки (що позначаються 51(К)-54(К)) символів модуляції надаються в чотири помножувача 642а-6424, які також приймають посилення д(к), о2(К), 9з(К) та 94(К) для чотирьох власних мод відповідного піддіапазону. У випадку низхідної лінії чотири посилення для кожного піддіапазону даних являють собою діагональні елементи відповідної матриці Сап(к), де Сап(К) - Кар(Ю) або Сап(к)-УМар(К) Кар(К). У випадку висхідної лінії посилення являє собою діагональні елементи матриці Ср(к), де Сур(к)- Ки(КЮ) або Сур(к) -УМор(К) Ки(кК). Кожний помножувач 642 виконує масштабування його символів модуляції на відповідне посилення дт(К) для надання масштабованих символів модуляції.

Помножувачі 642а-642а надають чотири потоки масштабованих символів модуляції в чотири формувача 650а- 650а променів, відповідно.

Кожний формувач 650 променя виконує формування променя для передачі одного підпотоку символів в одній власній моді одного піддіапазону. Кожний формувач 650 пучка приймає один підпотік 5т(К) масштабованих символів і виконує формування пучка, використовуючи власний вектор мт(К) для відповідної власної моди. У кожному формувачі 650 пучка масштабовані символи модуляції надаються в чотири помножувачі 652а-652а, які також приймають чотири елементи уУт(К), Мт.2(К), Ута(К) та мт«(К), власного вектора мт(К) для відповідної власної моди. Власний вектор ми(К) являє собою т-й стовпець матриці "О"ар(К) для низхідної лінії, і являє собою т-й стовпець матриці "Уд(К) для висхідної лінії. Кожний помножувач 652 потім виконує множення масштабованих символів модуляції на відповідне значення мт/(К) власного вектора для надання «оброблених для формування променя» символів. Помножувачі 652а-6524 надають чотири підпотоки оброблених для формування променя символів (які призначені для передачі через чотири антени) в суматори 6бОа-6604, відповідно.

Кожний суматор 660 приймає і підсумовує чотири оброблених для формування променя символи для чотирьох власних мод для кожного періоду символу для забезпечення підданого попередній обробці символу для відповідної передавальної антени. Суматори 6бб0а-660а надають чотири підпотоки підданих попередній обробці символи, для чотирьох передавальних антен в буфери/мультиплексори 670а-6704, відповідно.

Кожний буфер/мультиплексор 670 приймає пілотні символи і піддані попередній обробці символи від ТХ просторових процесорів 640 піддіапазонів для Мо піддіапазонів даних. Кожний буфер/мультиплексор 670 потім мультиплексує пілотні символи, піддані попередній обробці символи і нулі для пілотних піддіапазонів, піддіапазонів даних і невикористовуваних піддіапазонів, відповідно, для формування послідовності з Ме символів передачі для даного періоду символу. Під час калібрування пілотні символи передаються по призначених піддіапазонах. Помножувачі ббва-66в8ва виконують покриття пілотних символів для чотирьох антен послідовностями Уолша УМі-У/4, відповідно, призначеними чотирьом антенам, як описано вище і показано в таблиці 1. Кожний буфер/мультиплексор 670 надає потік символів х(п) передачі для однієї передавальної антени, причому потік символів передачі містить послідовно з'єднані послідовності з Ме символів передачі.

Просторова обробка та ОЕБОМ модуляція більш детально описані у вищезазначеній попередній заявці на патент США Моб0/421309.

У різних варіантах здійснення даного винаходу, викладених в даному описі, може бути реалізований одноранговий зв'язок між різними терміналами користувача (ШТ або 5ТА) в межах однієї базової зони обслуговування (855) або різних В55, як описано нижче. ШТ або 5ТА, які виконали калібрування з однією точкою доступу (АР), є членами базової зони обслуговування (855). Одна точка доступу являє собою загальний вузол для всіх ОТ в В55. Способи калібрування, описані вище, полегшують наступні типи комунікації: () ОТ в В55 може використовувати направлену передачу (ТХ) для прямого зв'язку з АР по висхідній лінії (У), ї АР може використовувати направлену передачу (ТХ) для зв'язку з ОТ по низхідній лінії (01. (її ОТ в В55 може безпосередньо обмінюватися даними з іншим ШТ в тій самій В55, використовуючи направлений зв'язок. У цьому випадку такий одноранговий зв'язок повинен бути заздалегідь ініційований, оскільки жоден з ОТ не має відомостей про канал між ними. У різних варіантах здійснення процедура попередньої ініціації працює таким чином: - ініціатор однорангової лінії є АР-джерелом (ВАР), а інший ОТ є ОТ-приймачем (0ШТ). - ВАР посилає МІМО пілот-сигнал для ШТ разом із запитом на встановлення лінії, який містить В55 ІО та рАР І. Запит повинен бути відправлений в загальному режимі (тобто з рознесенням при передачі). - ВОТ відповідає шляхом відправки направленого МІМО пілот-сигналу і підтвердження, яке містить ОТ

ІО, його В55 І і деякий індикатор швидкості передачі для використання в ОАР. - Потім САР може використовувати направлену передачу по 0 і ОТ може використовувати направлену передачу по ЦІ. Керування швидкістю і трекінг можуть здійснюватися за допомогою розділення передач на сегменти 0. та ЦІ. з достатніми інтервалами часу між ними для виконання обробки. (ії) ОТ, які належать одній В55 (наприклад, В551), можуть використовувати направлену передачу в ОТ, які належать іншій В55 (наприклад, В552), навіть якщо кожний з них виконав калібрування з різною АР. Однак в цьому випадку є невизначеність в фазовому куті (для кожного піддіапазону). Це відбувається внаслідок того, що процедура калібрування, описана вище, встановлює відношення, яке є унікальним для АР, з якою було виконане калібрування. Вказане відношення являє собою комплексну константу, а(к, і) - ЗАРТХ (0) 9АРАХ(О) де К являє собою індекс піддіапазону і | являє собою індекс АР, а 0 являє собою індекс референсної антени (наприклад, антени 0), що використовується в АР. В одному з варіантів здійснення ця константа є загальною для всіх ШТ в даній В55, але є незалежною для різних В55.

У результаті, коли ШТ з В551 обмінюється даними з ОТ в В552, направлений зв'язок без корекції або компенсації для цієї константи може призвести в результаті до зсуву фази і масштабування амплітуди всієї власної системи. Зсув фази може бути визначений за допомогою використання пілот-сигналу (направленого або ненаправленого) і видалений в приймачах кожного відповідного ШТ. В одному варіанті здійснення амплітудна корекція або компенсація може являти собою звичайне масштабування ССШ і може бути видалена за допомогою оцінки рівня шуму в кожному приймачі, що може впливати на вибір швидкості передачі.

У різних варіантах здійснення одноранговий обмін між ОТ, які належать різним В55, може виконуватися таким чином: - ініціатор однорангової лінії (наприклад, ОТ В551) є АР-джерелом (АР), а інший ОТ (наприклад, ОТ

В552) є ОТ-приймачем (0ШТ). - ВАР посилає МІМО пілот-сигнал для ШТ разом із запитом на встановлення лінії, який містить В55 ІО та рАР І. Запит повинен бути відправлений в загальному режимі (тобто з рознесенням при передачі). - ВОТ відповідає шляхом відправки направленого МІМО пілот-сигналу і підтвердження, яке містить ОТ

ІО, його В55 І і деякий індикатор швидкості передачі для використання в ОАР. - ВАР приймач (Кх) може виконати оцінку зсуву фази для висхідної лінії (ШУ) і застосувати поправкову константу для кожного піддіапазону. Потім ОАР може використати направлену передачу по низхідній лінії (0, але повинен включити преамбулу направленого опорного сигналу, щонайменше, в перший направлений пакет для того, щоб дати можливість ШТ приймачу (Ех) виконати корекцію або компенсацію зсуву фази в ОЇ. для кожного піддіапазону. Для подальших передач по 0. може не вимагатися преамбула з направленим референсним сигналом. Керування швидкістю і трекінг можуть здійснюватися за допомогою розділення передач на сегменти 01. та ЦІ. з достатніми інтервалами часу між ними для виконання обробки.

Способи калібрування, викладені в даному описі, можуть бути реалізовані за допомогою різних засобів.

Наприклад, ці способи можуть бути реалізовані у вигляді апаратних засобів, програмних засобів або їх комбінації. У випадку реалізації у вигляді апаратних засобів способи можуть бути реалізовані в точці доступу і терміналі користувача в одній або декількох орієнтованих на прикладення інтегральних схемах (АБІС), цифрових сигнальних процесорах (О5Р), цифрових сигнальних процесорних пристроях (О5РБО), програмованих логічних пристроях (РІ 0), внутрішньосхемно програмованих вентильних матрицях (ЕРБА), процесорах, контролерах, мікроконтролерах, інших електронних блоках, виконаних з можливістю виконання функцій, викладених в даному описі або їх комбінації.

У випадку здійснення у вигляді програмних засобів способи калібрування можуть бути реалізовані за допомогою модулів (наприклад, процедур, функцій тощо), які виконують функції, викладені в даному описі.

Програмні коди можуть зберігатися в запам'ятовуючому пристрої (наприклад, запам'ятовуючих пристроях, 532 та 582 за Фіг.5) і виконуватися процесором (наприклад, контролерами 530 та 580, відповідно).

Запам'ятовуючий пристрій може бути виконаний в процесорі або як зовнішній по відношенню до процесора, причому в цьому випадку він може бути з'єднаний з можливістю обміну даними з процесором за допомогою різних засобів, відомих в даній галузі техніки.

Заголовки включені в даний опис для посилання і для допомоги в пошуку визначених розділів. Вказані заголовки не треба розглядати як такі, що обмежують обсяг концепцій в озаглавлених ними розділах, і ці концепції можуть застосовуватися в інших розділах по всьому опису.

Наведений вище опис розкритих варіантів здійснення представлений для того, щоб дати можливість будь- якому фахівцеві в даній галузі техніки використати даний винахід. Різні модифікації відносно вказаних варіантів здійснення повинні бути очевидні для фахівців в даній галузі техніки, і загальні принципи, викладені в даному описі, застосовні до інших варіантів здійснення без відступу від суті та обсягу даного винаходу. Таким чином, даний винахід не треба обмежувати варіантами здійснення, розкритими в даному описі, але навпаки, він відповідає самому широкому обсягу, сумісному з принципами та новими відмітними особливостями, розкритими в даному описі.

То дахи кими дження

Не пе "Бе та . пепкнеьфттннкя мМ т оте псрсомютькяя В ре

Же Ей - пен ги тв ж і ' Н . яння Сов й -- це но Ірвовамкої ел ланнхт -- ллемнАин

ЕЕ пом | хе

ФЕЇ ломююм Хоми мем увекю. де те це ме те ден к7 ті й Щ те 7 Ех ее . й пююєовннких а ДЕН ши и

МН А щ з Ж

Мб ДО Що виь роя

СТУ ою ! " г шо

Одержують таймівг і частоту 8 системи 1

Передяють МІМО пілот-сигнал я по призначених підліапазонах в точку доступу.

Приймають оційку відкляку щі і висхідного каналу від ? течки доступу

Приймають пілоз-сиснал по 6 незхілній лінії від тозки доступу

Виконують оцінку зідклику. ! низхідного каналу, основуючись 96 на прийнятому по низхідній лінії тілот-сигналі

Визначають порравкові фактори: для ' точки достулу і термінала з користувача, основуючись на вай . оцінках відкликів висхіднаго і низхідного каналів

Фіг. 3

Початок І зи й з

Обчислюють матрицю Є як 2 відкоївення оцінок відкликів висхізного і визхідного каналів рн тк тюки т пн ючтю нт меню ня ню тю кю тю нт ї у і 2 і Кормують кожний рядок 422 ї

Н матриці С і ! і ї ,

Н Визначають середнє для р Е ! нормованих рядків і Н

Р ; ; з Р н ; Визначають поправковий вектор ' . ие

Н Бо диня точки достуну як рівний ' ! середньому для нормованих рядків ї у фонем ж няно фе мк мае чек тю вою яю ню восав ово Х

Дт ж нею нетто т тях тет тет ся тт

І - о І

Й Нормують кожний стовпець 12 ' ' матриці С К-

Е х

І 5 х ри , й мо , Визначають середнє для й Н ' зворотних значень вормованих

Н стовпців Н з 4 І Й

Н Визначають пенравковий вектор Н

ГІ Мк ' Ки для термінала як рівний за . середньому для зворотних , ; значень нормованих стовпців і з ї ' і ож ей пила кана ана нн и

Кінець фіг. 4 ке й а зе «й и-

Б 5 уки отой де а їща сту а -к песто, рих року М стук ре мити / Ех охжаки Б ту лхн- Вінн ве КН ИН ек пе ДМК Ди В пеня блю Як - ве ж - як в млотейтко Інн пан у, моб ЦЯ пн й й як" ви й ря В, уд я КВ Б з У во ря ЕН СЯ АН ще со. рр

І 1Х ержсттогог крою, лі ДплИх ЖІ клю 1 Ж 2 ї ж т антиптетти тити в щі --їк

Н сх пит ТЕМІ ЖК р, зх і Й ! Фея зе

Н с) яке 1. ЩІ жом Н ска чі Н бе К

ША яні я зів уко "бе ЗЕ ії коді гий ЙО у смюхких 1 ще де. Е ї ї - Ніша : рот інше Й у тяжіння тлі | о | сон ' шві ЯК АЮ Кв Й --л Я Му дезкнтих ха ие: вай не

Не в ї

Я вфуюй пдхисж хк, Я , мол юкх т ловив ко.