ЛИНЕЙНОЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ КОДИРОВАНИЕ ДЛЯ КАНАЛОВ С ПРОСТРАНСТВЕННОЙ КОРРЕЛЯЦИЕЙ Российский патент 2010 года по МПК H04B7/05 

Область техники, к которой относится изобретение

Нижеследующее описание относится, в целом, к беспроводной связи и, в частности, к линейному предварительному кодированию на основании ковариации в системе беспроводной связи.

Уровень техники

Системы беспроводной связи широко используются для обеспечения различных типов передачи контента, например, речи, данных и т.д. Типичные системы беспроводной связи могут представлять собой системы множественного доступа, выполненные с возможностью поддержки связи с множественными пользователями за счет совместного использования имеющихся системных ресурсов (например, полосы, мощности передачи,...). Примеры таких систем множественного доступа могут включать в себя системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), системы множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), системы множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) и т.п.

В общем случае, системы беспроводной связи множественного доступа могут одновременно обеспечивать связь для множественных мобильных устройств. Каждое мобильное устройство может осуществлять связь с одной или несколькими базовыми станциями посредством передач по прямой и обратной линиям связи. Прямая (или нисходящая) линия связи это линия связи от базовых станций к мобильным устройствам, и обратная (или восходящая) линия связи это линия связи от мобильных устройств к базовым станциям. Кроме того, связь между мобильными устройствами и базовыми станциями можно устанавливать через системы с одним входом и одним выходом (SISO), системы со многими входами и одним выходом (MISO), системы со многими входами и многими выходами (MIMO) и т.д.

В системах MIMO обычно применяются множественные (N _T) передающие антенны и множественные (N _R) приемные антенны для передачи данных. Канал MIMO, образованный N _T передающими и N _R приемными антеннами, можно разложить на N _S независимых каналов, которые иногда называют пространственными каналами, где N _S≤{N _T,N _r}. Каждый из N _S независимых каналов соответствует одному пространственному измерению. Кроме того, системы MIMO могут обеспечивать улучшенную характеристику (например, повышенную спектральную эффективность, повышенную пропускную способность и/или повышенную надежность), за счет увеличения размерности пространства, определяемой множественными передающими и приемными антеннами.

Системы MIMO могут поддерживать различные методы дуплексной связи для разделения передач на прямой и обратной линиях связи по общему физическому каналу. Например, системы дуплексной связи с частотным разделением каналов (FDD) могут использовать разные частотные диапазоны для передач на прямой и обратной линиях связи. Кроме того, в системах дуплексной связи с временным разделением каналов (TDD), для передач на прямой и обратной линиях связи можно использовать общий частотный диапазон. Однако традиционные методы могут обеспечивать ограниченную или вовсе не обеспечивать обратную связь, связанную с информацией канала.

Сущность изобретения

Ниже представлена в упрощенной форме сущность одного или нескольких вариантов осуществления для обеспечения понимания основ этих вариантов осуществления. Эта сущность не является обширным обзором всех мыслимых вариантов осуществления и не призвана ни выявлять ключевые или критические элементы всех вариантов осуществления, ни ограничивать объем каких-либо или всех вариантов осуществления. Ее единственной целью является представление некоторых концепций одного или нескольких вариантов осуществления в упрощенной форме, предваряющее более подробное описание, которое приведено ниже.

В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления и соответствующим их раскрытием, различные аспекты описаны применительно к облегчению оценки ковариации передачи из оценки канала (например, канала прямой линии связи, канала обратной линии связи,...), которая используется в линейном предварительном кодировании для систем беспроводной связи со многими входами и многими выходами (MIMO). Заданные кодовые книги, которые включают в себя любое количество матриц предварительного кодирования, можно изменять на основании оценок ковариации передачи для обеспечения улучшенной характеристики предварительного кодирования. Кроме того, с использованием измененных кодовых книг можно генерировать и анализировать сигнал обратной связи, связанный с каналом.

Согласно соответствующим аспектам, здесь описан способ, облегчающий генерацию сигнала обратной связи для линейного предварительного кодирования, настраиваемого на основании ковариации. Способ может содержать этап, на котором определяют ковариацию из наблюдения канала прямой линии связи. Кроме того, способ может включать в себя этап, на котором изменяют заданную кодовую книгу на основании ковариации. Кроме того, способ может содержать этап, на котором генерируют сигнал обратной связи, связанный с каналом прямой линии связи, с использованием измененной кодовой книги.

Другой аспект предусматривает устройство беспроводной связи. Устройство беспроводной связи может включать в себя память, в которой хранятся заданная кодовая книга и команды, связанные с оценкой ковариации, связанной с каналом прямой линии связи, изменением матриц в заданной кодовой книге на основании ковариации, и генерацией сигнала обратной связи с использованием измененных матриц. Кроме того, устройство связи может содержать процессор, подключенный к памяти, сконфигурированный с возможностью выполнения команд, хранящихся в памяти.

Еще один аспект предусматривает устройство беспроводной связи, которое генерирует сигнал обратной связи для линейного предварительного кодирования с использованием ковариации передачи. Устройство беспроводной связи может включать в себя средство для оценки ковариации передачи из канала прямой линии связи; средство для изменения заданной кодовой книги на основании ковариации передачи и средство для генерации сигнала обратной связи на основании оценки канала прямой линии связи и измененной кодовой книги.

Еще один аспект предусматривает машинно-считываемый носитель информации, на котором хранятся машинно-выполняемые команды для оценки статистической информации из канала прямой линии связи, оценки матрицы, связанной с каналом прямой линии связи, и изменения заданной кодовой книги, которая включает в себя совокупность матриц, на основании статистической информации. На машинно-считываемом носителе информации могут дополнительно храниться машинно-выполняемые команды для идентификации конкретной матрицы из совокупности матриц как функции оцененной матрицы и передачи данных, связанных с конкретной матрицей из совокупности матриц, по каналу обратной линии связи.

В соответствии с еще одним аспектом, устройство в системе беспроводной связи может включать в себя процессор, причем процессор может быть сконфигурирован с возможностью определения ковариации, связанной с каналом прямой линии связи. Кроме того, процессор может быть сконфигурирован с возможностью коррекции матриц предварительного кодирования, включенных в заданную кодовую книгу, на основании ковариации. Кроме того, процессор может быть сконфигурирован с возможностью обеспечения сигнала обратной связи предварительного кодирования на основании скорректированных матриц предварительного кодирования.

Согласно еще одному аспекту, здесь описан способ, облегчающий управление передачей на прямой линии связи на основании линейного предварительного кодирования, в котором используется мера ковариации передачи. Способ может содержать этап, на котором определяют ковариацию из анализа канала обратной линии связи. Дополнительно, способ может включать в себя этап, на котором изменяют заданную кодовую книгу, на основании ковариации. Кроме того, способ может включать в себя этап, на котором анализируют принятый сигнал обратной связи на основании измененной кодовой книги. Кроме того, способ может содержать этап, на котором управляют передачей по каналу прямой линии связи путем применения проанализированного сигнала обратной связи.

Другой аспект предусматривает устройство беспроводной связи. Устройство беспроводной связи может включать в себя память, в которой хранятся кодовая книга и команды для определения ковариации передачи, изменения заданной кодовой книги и оценки сигнала обратной связи на основании измененной кодовой книги. Кроме того, устройство беспроводной связи может включать в себя процессор, подключенный к памяти, сконфигурированный с возможностью выполнения команд, хранящихся в памяти.

Еще один аспект предусматривает устройство беспроводной связи, которое управляет передачей по прямой линии связи с применением линейного предварительного кодирования с оценкой ковариации передачи. Устройство беспроводной связи может включать в себя средство для идентификации ковариации передачи на основании анализа канала обратной линии связи, средство для коррекции заданной кодовой книги как функции ковариации, средство для оценки сигнала обратной связи с использованием скорректированной кодовой книги и средство для управления передачей на прямой линии связи на основании оцененного сигнала обратной связи.

Еще один аспект предусматривает машинно-считываемый носитель информации, на котором хранятся машинно-выполняемые команды для оценки ковариационной матрицы передачи из оценки канала обратной линии связи; изменения исходных матриц предварительного кодирования в заданной кодовой книге на основании ковариационной матрицы передачи и управления передачами по каналу прямой линии связи на основании оценки принятого сигнала обратной связи с применением измененных матриц предварительного кодирования.

В соответствии с еще одним аспектом, устройство в системе беспроводной связи может включать в себя процессор, причем процессор сконфигурирован с возможностью оценки корреляции, связанной с каналом обратной линии связи, изменения кодовой книги на основании корреляции, приема сигнала обратной связи, связанного с каналом прямой линии связи, и оценки сигнала обратной связи на основании измененной кодовой книги.

Для решения вышеуказанных и связанных задач, один или несколько вариантов осуществления содержат признаки, полностью описанные ниже и частично указанные в формуле изобретения. В нижеприведенном описании и прилагаемых чертежах подробно представлены некоторые иллюстративные аспекты одного или нескольких вариантов осуществления. Однако эти аспекты представляют лишь некоторые из различных вариантов применения принципов различных вариантов осуществления, и описанные варианты осуществления призваны включать в себя все такие аспекты и их эквиваленты.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - система беспроводной связи в соответствии с изложенными здесь различными аспектами.

Фиг.2 - иллюстративное устройство связи для реализации в среде беспроводной связи.

Фиг.3 - иллюстративная система беспроводной связи, которая осуществляет линейное предварительное кодирование, на основании обратной связи по ковариации.

Фиг.4 - иллюстративный способ, который облегчает генерацию сигнала обратной связи для линейного предварительного кодирования, которое можно настраивать (регулировать) на основании ковариации.

Фиг.5 - иллюстративный способ, который облегчает квантование данных, связанных с каналом, для обеспечения сигнала обратной связи в связи с линейным предварительным кодированием.

Фиг.6 - иллюстративный способ, который облегчает управление передачей на прямой линии связи на основании линейного предварительного кодирования, в котором используется мера ковариации передачи.

Фиг.7 - иллюстративное мобильное устройство, которое облегчает оценку ковариации передачи и/или использование ковариации передачи с линейным предварительным кодированием в системе MIMO.

Фиг.8 - иллюстративная система, которая облегчает прием и/или использование сигнала обратной связи для управления передачей по прямой линии связи на основании ковариации передачи в среде MIMO.

Фиг.9 - иллюстративная среда беспроводной сети, которую можно применять совместно с различными описанными здесь системами и способами.

Фиг.10 - иллюстративная система, которая обеспечивает сигнал обратной связи для линейного предварительного кодирования с использованием оценки(ок) ковариации передачи.

Фиг.11 - иллюстративная система, которая управляет передачей по прямой линии связи с применением линейного предварительного кодирования с оценкой ковариации передачи.

Подробное описание

Перейдем к описанию различных вариантов осуществления со ссылкой на чертежи, снабженные сквозной системой обозначений. В нижеследующем описании, в целях объяснения, многие конкретные детали изложены для обеспечения исчерпывающего понимания одного или нескольких вариантов осуществления. Однако очевидно, что такие варианты осуществления можно осуществлять на практике без этих конкретных деталей. В других случаях, общеизвестные структуры и устройства показаны в виде блок-схемы для облегчения объяснения одного или нескольких вариантов осуществления.

Используемые в этой заявке термины "компонент", "модуль", "система" и т.п. относятся к компьютерной сущности, будь то оборудование, программно-аппаратное обеспечение, сочетание оборудования и программного обеспечения, программное обеспечение или выполняющаяся программа. Например, компонент может представлять собой, но без ограничения, процесс, выполняющийся на процессоре, процессор, объект, исполнимый модуль, поток выполнения, программу и/или компьютер. В порядке иллюстрации, приложение, выполняющееся на вычислительном устройстве, и само вычислительное устройство может являться компонентом. Один или несколько компонентов могут присутствовать в процессе и/или потоке выполнения, и компонент может располагаться на одном компьютере и/или распределяться между двумя или более компьютерами. Кроме того, эти компоненты могут выполняться с различных машинно-считываемых носителей информации, на которых хранятся различные структуры данных. Компоненты могут сообщаться между собой посредством локальных и/или удаленных процессов, например, в соответствии с сигналом, имеющим один или несколько пакетов данных (например, данных из одного компонента, взаимодействующего с другим компонентом в локальной системе, распределенной системе, и/или по сети, например, Интернету, с другими системами посредством сигнала).

Кроме того, здесь описаны различные варианты осуществления в связи с мобильным устройством. Мобильное устройство также называют системой, абонентским устройством, абонентской станцией, мобильной станцией, мобильником, удаленной станцией, удаленным терминалом, терминалом доступа, пользовательским терминалом, терминалом, устройством беспроводной связи, пользовательским агентом, пользовательским устройством или пользовательским оборудованием (UE). Мобильное устройство может представлять собой сотовый телефон, беспроводной телефон, телефон протокола инициирования сеансов (SIP), станцию беспроводной местной системы связи (WLL), карманный персональный компьютер (PDA), карманное устройство, имеющее функцию беспроводного соединения, вычислительное устройство или другое устройство обработки, подключенное к беспроводному модему. Кроме того, здесь описаны различные варианты осуществления в связи с базовой станцией. Базовую станцию можно использовать для осуществления связи с мобильным(и) устройством(ами) и также можно называть точкой доступа, Узлом B или иным термином.

Кроме того, различные аспекты описанных здесь признаков можно реализовать в виде способа, устройства или изделия производства с использованием стандартных методов программирования и/или проектирования. Используемый здесь термин "изделие производства" призван охватывать компьютерную программу, доступную с любого компьютерно-считываемого устройства, носителя информации или среды. Например, компьютерно-считываемые носители информации могут включать в себя, но без ограничения, магнитные запоминающие устройства (например, жесткий диск, флоппи-диск, магнитные полоски и т.д.), оптические диски (например, компакт-диск (CD), цифровой универсальный диск (DVD) и т.д.), смарт-карты и устройства флэш-памяти (например, ЭППЗУ, карта, линейка, ЗУ с разъемом USB, и т.д.). Дополнительно, различные описанные здесь носители информации могут представлять одно или несколько устройств и/или другие машинно-считываемые носители для хранения информации. Термин "машинно-считываемый носитель информации" может включать в себя, без ограничения, беспроводные каналы и различные среды, пригодные для хранения, вмещения и/или переноса команд и/или данных.

На фиг.1 показана система 100 беспроводной связи в соответствии с различными представленными здесь вариантами осуществления. Система 100 содержит базовую станцию 102, которая может включать в себя множественные группы антенн. Например, одна группа антенн может включать в себя антенны 104 и 106, другая группа может содержать антенны 108 и 110, и дополнительная группа может включать в себя антенны 112 и 114. В каждой группе антенн показаны две антенны; однако для каждой группы можно использовать больше или меньше антенн. Базовая станция 102 может дополнительно включать в себя передающую цепь и приемную цепь, каждая из которых может, в свою очередь, содержать совокупность компонентов, связанных с передачей и приемом сигнала (например, процессоры, модуляторы, мультиплексоры, демодуляторы, демультиплексоры, антенны и т.д.), что очевидно специалисту в данной области техники.

Базовая станция 102 может осуществлять связь с одним или несколькими мобильными устройствами, например, мобильным устройством 116 и мобильным устройством 122; однако очевидно, что базовая станция 102 может осуществлять связь с, по существу, любым количеством мобильных устройств, аналогичных мобильным устройствам 116 и 122. Мобильные устройства 116 и 122 могут представлять собой, например, сотовые телефоны, смартфоны, портативные компьютеры, карманные устройства связи, карманные вычислительные устройства, устройства спутниковой связи, системы глобального позиционирования, КПК (PDA) и/или любое другое устройство, выполненное с возможностью осуществления связи посредством системы 100 беспроводной связи. Согласно фигуре, мобильное устройство 116 осуществляет связь с антеннами 112 и 114, причем антенны 112 и 114 передают информацию на мобильное устройство 116 по прямой линии связи 118 и принимают информацию от мобильного устройства 116 по обратной линии связи 120. Кроме того, мобильное устройство 122 осуществляет связь с антеннами 104 и 106, причем антенны 104 и 106 передают информацию на мобильное устройство 122 по прямой линии связи 124 и принимают информацию от мобильного устройства 122 по обратной линии связи 126. В системе дуплексной связи с частотным разделением каналов (FDD), прямая линия связи 118 может использовать иную полосу частот, чем та, которая используется на обратной линии связи 120, и прямая линия связи 124 может использовать иную полосу частот, чем та, которая используется на обратной линии связи 126. Кроме того, в системе дуплексной связи с временным разделением каналов (TDD), прямая линия связи 118 и обратная линия связи 120 могут использовать общую полосу частот, и прямая линия связи 124 и обратная линия связи 126 могут использовать общую полосу частот.

Каждую группу антенн и/или область, в которой они призваны осуществлять связь, можно именовать сектором базовой станции 102. Например, группы антенн могут предназначаться для связи с мобильными устройствами в секторе зоны покрытия базовой станции 102. При осуществлении связи по прямым линиям связи 118 и 124, передающие антенны базовой станции 102 могут использовать формирование диаграммы направленности для повышения отношения сигнал-шум на прямых линиях связи 118 и 124 для мобильных устройств 116 и 122. Кроме того, когда базовая станция 102 использует формирование диаграммы направленности для передачи на мобильные устройства 116 и 122, произвольно рассеянные по соответствующей зоне покрытия, мобильные устройства в соседних сотах могут испытывать меньшую помеху по сравнению со случаем, когда базовая станция передает через одну антенну на все свои мобильные устройства.

Согласно примеру, система 100 может представлять собой систему связи со многими входами и многими выходами (MIMO). Кроме того, система 100 может использовать любой тип дуплексной связи для разделения каналов связи (например, прямой линии связи, обратной линии связи, …), например, FDD, TDD, и т.п. Кроме того, система 100 может применять линейное предварительное кодирование с использованием обратной связи по ковариации; например, ковариационную матрицу передачи (и/или корреляционную матрицу передачи) можно оценивать и использовать в связи с линейным предварительным кодированием. Согласно иллюстрации, базовая станция 102 может передавать по прямым линиям связи 118 и 124 на мобильные устройства 116 и 122. Мобильные устройства 116 и 122 могут оценивать ковариацию (например, корреляцию) передачи, связанную с соответствующими прямыми линиями связи 118 и 124. Каждое из мобильных устройств 116 и 122 может быть связано с заданной кодовой книгой (например, включающей в себя N матриц, где N может быть любым целым числом), каждую из которых можно изменять на основании оцененной ковариации, связанной с соответствующими прямыми линиями связи 118 и 124. Дополнительно, мобильные устройства 116 и 122 могут оценивать каналы прямой линии связи. Измененные кодовые книги можно применять для определения сигнала обратной связи, подаваемого на базовую станцию 102, связанного с оцениваемыми каналами. Например, мобильные устройства 116 и 122 могут использовать векторное и/или скалярное квантование для генерации сигнала обратной связи. Согласно иллюстрации, индекс, связанный с обновленной матрицей из измененной кодовой книги, можно передавать с одного из мобильных устройств 116 и 122 на базовую станцию 102; однако заявленное изобретение этим не ограничивается. Сигнал обратной связи можно передавать по каналу обратной линии связи на базовую станцию 102.

Базовая станция 102 может получать сигнал обратной связи, связанный с каналом, от мобильных устройств 116 и 122. Кроме того, базовая станция 102 может анализировать ковариацию (например, ковариацию, корреляцию передачи,...) из каждой обратной линии связи 120 и 126, после чего ковариацию можно использовать для изменения заданной кодовой книги, хранящейся на базовой станции 102 (например, по существу, аналогичным образом, как измененную на мобильных устройствах 116 и 122). Согласно примеру, базовая станция 102 и мобильное устройство 116 могут использовать, по существу, аналогичную заданную кодовую книгу, и кодовую книгу можно изменять, по существу, аналогичным образом (например, на основании ковариации, которую можно оценивать, как на базовой станции 102, так и на мобильном устройстве 116) для обеспечения общего понимания обратной связи, обеспечиваемой с мобильного устройства 116 на базовую станцию 102; аналогично, базовая станция 102 и мобильное устройство 122 могут применять и изменять, по существу, аналогичную кодовую книгу, по существу, аналогичным образом. Измененную кодовую книгу можно применять для оценивания полученного сигнала обратной связи, связанного с каналом. Дополнительно, базовая станция 102 может управлять последующей передачей по каналу прямой линии связи на основании проанализированного сигнала обратной связи (например, путем осуществления формирования диаграммы направленности для получения усиления за счет диаграммы направленности).

На фиг.2 показано устройство связи 200 для реализации в среде беспроводной связи. Устройство связи 200 может представлять собой базовую станцию или ее часть или мобильное устройство или его часть. Устройство связи 200 может включать в себя блок 202 оценки ковариации, который оценивает ковариацию, связанную с передающими антеннами. Согласно иллюстрации, устройство связи 200 можно использовать в системе MIMO FDD, где прямой линии связи и обратной линии связи недостает обратимости (например, по меньшей мере, частично, вследствие использования разных полос частот для каналов прямой и обратной линий связи); однако прямая линия связи и обратная линия связи могут иметь статистическую обратимость, поскольку множественные передающие антенны могут коррелировать. Аналогично, множественные передающие антенны могут коррелировать в системе MIMO TDD. Поскольку прямая линия связи и обратная линия связи могут иметь статистическую обратимость, несмотря на то, что каналы могут различаться, ковариацию (и/или корреляцию) можно оценивать как из канала прямой линии связи (например, на мобильном устройстве), так и из канала обратной линии связи (например, на базовой станции). Таким образом, аналогичная ковариационная матрица R (и/или корреляционная матрица) может быть доступна и/или оценена (например, сгенерирована) как на базовой станции, так и на мобильном устройстве. Например, корреляция передающих антенн может быть обусловлена геометрией и/или расположением (например, ограниченным пространством), связанным с антеннами и/или относительно узким углом, в котором можно принимать данные.

Устройство связи 200 может дополнительно включать в себя кодовую книгу 204 (например, заданную кодовую книгу) и блок 206 изменения кодовой книги. Кодовая книга 204 может включать в себя набор из N исходных матриц (где N может быть любым целым числом) (например, набор из N исходных унитарных матриц). Например, кодовая книга 204 может быт построена для идентично независимо распределенных (iid) каналов. Кроме того, кодовая книга 204 можно выразить как , где F _j может представлять собой унитарную матрицу M _N × L, M _T может быть количеством передающих антенн, и L может быть рангом и/или количеством пространственно мультиплексированных потоков. Согласно примеру, кодовая книга 204 может включать в себя 64 исходных матриц; однако заявленное изобретение не ограничивается этим примером и, напротив, допускает использование любого количества исходных матриц. Согласно другому примеру, по существу, аналогичную кодовую книгу с, по существу, аналогичными матрицами можно использовать с другим устройством связи, с которым взаимодействует устройство связи 200. Кодовая книга 204 может храниться в памяти (не показана), связанной с устройством связи 200, генерироваться устройством связи 200, получаться устройством связи 200 из другого источника, и т.п.

Кроме того, блок 206 изменения кодовой книги может изменять матрицы, включенные в заданную кодовую книгу 204, на основании оценки ковариации, выдаваемой блоком 202 оценки ковариации. Исходя из того, что ковариационная матрица передачи R известна на передатчике и на приемнике, блок 206 изменения кодовой книги может изменять кодовую книгу 204 для обеспечения объединения линейного предварительного кодирования с обратной связью по ковариации. Таким образом, блок 206 изменения кодовой книги может изменять исходные матрицы предварительного кодирования в кодовой книге 204 как функцию структуры ковариации. В частности, новая кодовая книга с обновленными матрицами может обеспечиваться блоком 206 изменения кодовой книги. Кроме того, матрицы в измененной кодовой книге можно использовать для идентификации канала. Измененная кодовая книга, выдаваемая блоком 206 изменения кодовой книги, может обеспечивать улучшенную характеристику для обеспечения сигнала обратной связи по сравнению с традиционными методами, которые не позволяют учитывать ковариацию.

Согласно примеру, блок 206 изменения кодовой книги может изменять кодовую книгу 204 (например, когда блок 202 оценки ковариации наблюдает сильную корреляцию на передающих антеннах) для обеспечения новой кодовой книги C ₁ следующим образом:

Согласно этой иллюстрации, R ^1/2 может представлять собой квадратный корень из матрицы R (например, R=R ^1/2 R ^H/2). Дополнительно, F _j может представлять собой j-ю исходную матрицу (например, унитарную матрицу) из кодовой книги 204, и может быть получена сопряженным транспонированием j-й исходной матрицы из кодовой книги 204. Кроме того, N может представлять собой количество матриц, включенных в кодовую книгу; например, N может быть любым целым числом.

В соответствии с другим примером, блок 206 изменения кодовой книги может изменять кодовую книгу 204 следующим образом:

Согласно другому примеру, для квантования подпространства, охваченного доминантными собственными векторами R (например, определяемыми блоком 202 оценки ковариации), можно использовать векторное или скалярное квантование. Например, базис можно рандомизировать и/или для более слабых собственных состояний (базиса) можно использовать меньшее количество битов. Дополнительно или альтернативно, для векторного квантования, можно квантовать доминантное подпространство. Согласно другой иллюстрации, для скалярного квантования, доминантные собственные пучки канала можно проектировать на базис подпространства, охваченного доминантными собственными векторами R.

Согласно примеру, устройство связи 200 может представлять собой мобильное устройство, которое оценивает канал прямой линии связи для обеспечения матрицы канала H. Кроме того, разложение на собственные векторы можно осуществлять на матрице канала путем анализа H ^H H=U ^H ΛU, где U может представлять собой унитарную матрицу канала, соответствующую матрице канала H, H ^H может быть получена сопряженным транспонированием H, U ^H может быть получена сопряженным транспонированием U, и Λ может представлять собой диагональную матрицу. Согласно примеру, мобильное устройство может передавать информацию обратной связи, связанную с U, которую можно квантовать (например, с использованием скалярного и/или векторного квантования).

Согласно примеру, где используется скалярное квантование, разложение на собственные векторы можно дополнительно осуществлять на ковариационной матрице передачи R для обеспечения , где U _R может представлять собой ковариационную унитарную матрицу. На мобильном устройстве, U=(U ₁ U ₂) и U _R=(U _R1 U _R2). U ₁ можно проецировать на матрицу U _R, и проекцию можно передавать в качестве сигнала обратной связи по каналу обратной линии связи. Например, мобильное устройство может оценивать , и и можно обеспечивать как сигнал обратной связи, поскольку U _R1 и U _R2 можно оценивать на базовой станции, на которую передается сигнал обратной связи. Согласно другому примеру, R может представлять собой матрицу 4x4 (например, существует 4 передающие антенны); таким образом, Λ может включать в себя Λ₁, Λ₂, Λ₃ и Λ₄. Например, Λ₃ и Λ₄ могут быть малыми, если существует сильная корреляция между соответствующими передающими антеннами. Согласно примеру, где присутствует сильная корреляция, некоторые собственные значения могут быть значительно меньше доминантных собственных значений, таким образом, при квантовании можно использовать подмножество базиса (например, 2 из 4 базисных векторов) для проецирования на доминантные собственные векторы (например, для сохранения сигнала обратной связи и обеспечения улучшенной характеристики). Дополнительно, например, Λ₁ и Λ₂ могут быть доминантными и, таким образом, U _R1 и U _R2 можно использовать в качестве проективного базиса; однако, если Λ₁ и Λ₂, по существу, аналогичны друг другу, то U _R1 и U _R2 можно не использовать в качестве базиса. Вместо этого, можно определить новый базис на основании U = (U _R1 U _R2)Ω_j, где Ω_j может представлять собой рандомизированную унитарную матрицу, известную на базовой станции и на мобильном устройстве, и где j может принимать значения от 1 до N (которое может быть любым целым числом).

Кроме того, хотя это и не показано, очевидно, что устройство связи 200 может включать в себя память, в которой хранятся команды, связанные с определением ковариации (например, ковариации, корреляции передачи,...) из наблюдения канала, изменением матриц в заданной кодовой книге, на основании ковариации, генерации сигнала обратной связи с применением измененных матриц, анализа принятого сигнала обратной связи с использованием измененных матриц, управлением передачей по каналу на основании сигнала обратной связи и т.п. Кроме того, устройство связи 200 может включать в себя процессор, который можно использовать в связи с выполнением команд (например, команд, хранящихся в памяти, команд, полученных из другого источника,...).

На фиг.3 показана система 300 беспроводной связи, которая осуществляет линейное предварительное кодирование, на основании обратной связи по ковариации. Система 300 включает в себя базовую станцию 302, которая осуществляет связь с мобильным устройством 304 (и/или любым количеством различных мобильных устройств (не показаны)). Базовая станция 302 может передавать информацию на мобильное устройство 304 по каналу прямой линии связи; кроме того, базовая станция 302 может принимать информацию от мобильного устройства 304 по каналу обратной линии связи. Кроме того, система 300 может представлять собой систему MIMO.

Мобильное устройство 304 может включать в себя блок 306 оценки ковариации, кодовую книгу 308 и блок 310 изменения кодовой книги. Кодовая книга 308 может представлять собой заданную кодовую книгу, которая включает в себя любое количество матриц (например, унитарных матриц). Мобильное устройство 304 может получать информацию, передаваемую по каналу прямой линии связи. Блок 306 оценки ковариации может определять ковариацию, связанную с каналом прямой линии связи и/или генерировать ковариационную матрицу передачи R. Кроме того, блок 310 изменения кодовой книги может изменять кодовую книгу 308 на основании определенной ковариации.

Базовая станция 302 может аналогично включать в себя блок 312 оценки ковариации, кодовую книгу 314 и блок 316 изменения кодовой книги, которые могут быть, по существу, аналогичны блоку 306 оценки ковариации, кодовой книге 308 и блоку 310 изменения кодовой книги, соответственно. Таким образом, базовая станция 302 и мобильное устройство 304 могут применять, по существу, аналогичные заданные кодовые книги 308 и 314. Кроме того, блоки 306 и 312 оценки ковариации позволяют базовой станции 302 и мобильному устройству 304 оценивать ковариацию, связанную с каналом обратной линии связи и каналом прямой линии связи, соответственно (например, которые могут быть, по существу, аналогичны вследствие статистической обратимости в системах MIMO). Кроме того, блоки 310 и 316 изменения кодовой книги облегчают коррекцию матриц в кодовых книгах 308 и 314 аналогичным образом на основании аналогичных оценок ковариации.

Мобильное устройство 304 может дополнительно включать в себя блок оценки канала 318 и генератор 320 сигнала обратной связи. Блок 318 оценки канала может оценивать канал прямой линии связи от базовой станции 302 на мобильное устройство 304. Блок 318 оценки канала может генерировать матрицу H, которая соответствует каналу прямой линии связи, где столбцы H могут относиться к передающим антеннам базовой станции 302, и строки H могут относиться к приемным антеннам на мобильном устройстве 304. Согласно примеру, базовая станция 302 может использовать четыре передающие антенны, и мобильное устройство 304 может применять две приемные антенны, и, таким образом, блок 318 оценки канала может оценивать канал прямой линии связи для обеспечения матрицы канала H размером 2×4 (например, ); однако очевидно, что заявленное изобретение предусматривает использование матрицы канала H любого размера (например, с любым количеством строк и/или столбцов) (например, соответствующей любому количеству приемных и/или передающих антенн).

Генератор 320 сигнала обратной связи может применять оценку канала (например, матрицу канала H) для обеспечения сигнала обратной связи, который можно передавать на базовую станцию 302 по каналу обратной линии связи. Согласно примеру, генератор 320 сигнала обратной связи (и/или блок 318 оценки канала) может осуществлять разложение на собственные векторы матрицы канала H для обеспечения соответствующей унитарной матрицы канала U. Например, унитарная матрица канала U может включать в себя информацию, связанную с направлением канала, определенным из оцененной матрицы канала H. Разложение на собственные векторы матрицы канала H можно осуществлять на основании H ^H H=U ^H ΛU, где U может представлять собой унитарную матрицу канала, соответствующую матрице канала H, H ^H может быть получена сопряженным транспонированием H, U ^H может быть получена сопряженным транспонированием U, и Λ может представлять собой диагональную матрицу.

Кроме того, генератор 320 сигнала обратной связи может сравнивать (или квантовать) унитарную матрицу канала U с набором измененных матриц (например, унитарных матриц) из измененной кодовой книги, сгенерированной блоком 310 изменения кодовой книги (например, для квантования унитарной матрицы канала U). Кроме того, выбор можно делать из набора измененных унитарных матриц. Генератор 320 сигнала обратной связи может идентифицировать индекс, связанный с выбранной унитарной матрицей из набора. Кроме того, генератор 320 сигнала обратной связи может выдавать индекс на базовую станцию 302 по каналу обратной линии связи.

Базовая станция 302 может дополнительно включать в себя блок 322 оценки сигнала обратной связи и блок 324 предварительного кодирования. Блок 322 оценки сигнала обратной связи может анализировать сигнал обратной связи (например, полученный индекс, связанный с квантованной информацией), поступающей от мобильного устройства 304. Например, блок 322 оценки сигнала обратной связи может использовать измененную кодовую книгу унитарных матриц, генерируемую блоком 316 изменения кодовой книги, для идентификации выбранной унитарной матрицы на основании полученного индекса; таким образом, унитарная матрица, идентифицированная блоком 322 оценки сигнала обратной связи, может быть, по существу, аналогична унитарной матрице, выбранной генератором 320 сигнала обратной связи.

Кроме того, базовая станция 302 может использовать блок 324 предварительного кодирования для изменения последующих передач по каналу прямой линии связи на основании матрицы, идентифицированной блоком 322 оценки сигнала обратной связи из измененной кодовой книги. Например, блок 324 предварительного кодирования может осуществлять формирование диаграммы направленности для передач по прямой линии связи на основании сигнала обратной связи. Согласно еще одному примеру, блок 324 предварительного кодирования может умножать идентифицированную матрицу на вектор передачи, связанный с передающими антеннами базовой станции 302.

На фиг.4-6 представлены способы, относящиеся к объединению линейного предварительного кодирования с обратной связью по ковариации в системах MIMO. Хотя, для простоты объяснения, способы показаны и описаны в виде последовательности действий, следует понимать, что способы не ограничиваются порядком действий, поскольку некоторые действия, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления, можно осуществлять в другом порядке и/или одновременно с другими действиями, которые показаны и описаны здесь. Например, специалистам в данной области техники очевидно, что способ можно альтернативно представить в виде последовательности взаимосвязанных состояний или события, например, на диаграмме состояний. Кроме того, для реализации способа в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления могут потребоваться не все показанные действия.

На фиг.4 показан способ 400, который облегчает генерацию сигнала обратной связи для линейного предварительного кодирования, которое можно настраивать (регулировать) на основании ковариации. На этапе 402 ковариацию можно определять из наблюдения канала (например, канала прямой линии связи). Согласно иллюстрации, ковариацию (например, ковариацию, корреляцию передачи,...) можно определять из канала прямой линии связи, а также из канала обратной линии связи (например, в среде MIMO). Соответственно, ковариация, оцененная из канала прямой линии связи, может быть, по существу, аналогична ковариации, оцененной из канала обратной линии связи. На этапе 404 заданную кодовую книгу можно изменить на основании ковариации. Предполагается, что можно обеспечивать скорректированные матрицы предварительного кодирования, которые образуют измененную кодовую книгу. Например, ковариацию можно использовать для изменения заданной кодовой книги по согласованию с другим устройством связи (например, базовой станцией). На этапе 406, сигнал обратной связи, связанный с каналом, можно генерировать с использованием измененной кодовой книгой. Согласно примеру, можно оценивать канал прямой линии связи и можно генерировать матрицу канала. Конкретную измененную матрицу из измененной кодовой книги можно выбирать на основании матрицы канала (и/или как функцию унитарной матрицы, связанной с каналом, полученной путем осуществления разложения на собственные векторы). Кроме того, индекс, связанный с выбранной матрицей, можно идентифицировать и передавать в качестве сигнала обратной связи по каналу обратной линии связи; однако очевидно, что заявленное изобретение не ограничивается этим примером.

На фиг.5 представлен способ 500, который облегчает квантование данных, связанных с каналом, для обеспечения сигнала обратной связи в связи с линейным предварительным кодированием. На этапе 502 ковариацию можно определять из канала прямой линии связи (например, в системе MIMO). На этапе 504 заданную кодовую книгу можно изменять на основании ковариации. На этапе 506 можно оценивать канал прямой линии связи. Согласно примеру, любой тип дуплексной связи можно использовать в связи с каналом прямой линии связи и каналом обратной линии связи; таким образом, каналы не обязаны быть обратимыми (например, канал прямой линии связи не обязан быть пригодным для оценивания из анализа канала обратной линии связи). Однако ковариацию можно получить путем оценивания каналов прямой и обратной линии связи. На этапе 508 оцененный канал прямой линии связи можно квантовать на основании измененной кодовой книги. Например, можно применять скалярное и/или векторное квантование. На этапе 510 квантованные данные можно передавать по каналу обратной линии связи.

На фиг.6 представлен способ 600, который облегчает управление передачей на прямой линии связи на основании линейного предварительного кодирования, в котором используется мера ковариации передачи. На этапе 602 ковариацию можно определять из анализа канала обратной линии связи. Оценка ковариации может быть, по существу, аналогична оценке, обеспеченной другим устройством связи (например, мобильным устройством), из которой можно получить сигнал обратной связи. На этапе 604 заданную кодовую книгу можно изменять на основании ковариации. На этапе 606 принятый сигнал обратной связи можно анализировать на основании измененной кодовой книги. Например, можно получить индекс и можно идентифицировать матрицу из измененной кодовой книги, которая соответствует индексу. На этапе 608 проанализированный сигнал обратной связи (например, идентифицированную матрицу) можно применять для управления передачей по каналу прямой линии связи. Согласно примеру, формирование диаграммы направленности можно осуществлять с использованием проанализированного сигнала обратной связи (например, идентифицированной матрицы).

Очевидно, что, в соответствии с описанными здесь одним или несколькими аспектами, можно делать выводы, касающиеся анализа ковариации, изменения заданных кодовых книг, обеспечения сигнала обратной связи, связанного с каналом, использования сигнала обратной связи, связанного с каналом, и т.д. Используемый здесь термин "вывод" или "умозаключение" означает, в общем случае, процесс рассуждения о состояниях или вывода состояний системы, среды и/или пользователя из набора наблюдений, сделанных на основании событий и/или данных. Вывод можно применять, например, для идентификации конкретного контекста или действия, или для генерации распределения вероятности по состояниям. Вывод может быть вероятностным, т.е. представлять собой вычисление распределения вероятности по состояниям, представляющим интерес, на основании данных и событий. Вывод также может относиться к методам, применяемым для формирования событий более высокого уровня из набора событий и/или данных. Такой вывод позволяет строить новые события или действия из набора наблюдаемых событий и/или сохраненных данных событий, в зависимости от коррелированности событий по времени, и в зависимости от того, приходят ли события и данные из одного или нескольких источников событий и данных.

Согласно примеру, один или несколько представленных выше способов могут включать в себя делание выводов, касающихся выбора порядка применения оцененной ковариации передачи (например, выбора изменений, осуществляемых на матрицах в заданной кодовой книге на основании полученной оценки ковариации передачи). В порядке дополнительной иллюстрации, можно делать вывод, связанный с выбором, использовать ли оценку ковариации в связи с линейным предварительным кодированием. Очевидно, что вышеприведенные примеры носят иллюстративный характер и не призваны ограничивать количество выводов, которые можно делать, или способ делания таких выводов согласно описанным здесь различным вариантам осуществления и/или способам.

На фиг.7 показано мобильное устройство 700, которое облегчает оценивание ковариации передачи и/или использование ковариации передачи с линейным предварительным кодированием в системе MIMO. Мобильное устройство 700 содержит приемник 702, который принимает сигнал, например, из приемной антенны (не показана), и осуществляет обычные действия (например, фильтрует, усиливает, преобразует с понижением частоты и т.д.) над принятым сигналом и цифрует преобразованный сигнал для получения выборок. Приемник 702 может представлять собой, например, приемник MMSE, и может содержать демодулятор 704, который может демодулировать принятые символы и выдавать их на процессор 706 для оценки канала. Процессор 706 может представлять собой процессор, предназначенный для анализа информации, принятой приемником 702, и/или генерации информации для передачи посредством передатчика 716, процессор, который управляет одним или несколькими компонентами мобильного устройства 700, и/или процессор, который анализирует информацию, принятую приемником 702, генерирует информацию для передачи посредством передатчика 716, и управляет одним или несколькими компонентами мобильного устройства 700.

Мобильное устройство 700 может дополнительно содержать память 708, которая оперативно подключена к процессору 706 и в которой могут храниться данные, подлежащие передаче, принятые данные, информация, связанная с имеющимися каналами, данные, связанные с проанализированным сигналом и/или интенсивностью помехи, информация, связанная с назначенными каналом, мощностью, скоростью передачи данных и т.п., и любая другая подходящая информация для оценивания канала и передаче по каналу. В памяти 708 могут дополнительно храниться протоколы и/или алгоритмы, связанные с оцениванием и/или использованием канала (например, на основе производительности, на основе емкости и т.д.).

Очевидно, что описанное здесь хранилище данных (например, память 708) может являться энергозависимой памятью или энергонезависимой памятью, или может включать в себя как энергозависимую, так и энергонезависимую память. В порядке иллюстрации, но не ограничения, энергонезависимая память может включать в себя постоянную память (ПЗУ), программируемое ПЗУ (ППЗУ), электрически перепрограммируемое ПЗУ (ЭППЗУ), электрически стираемое ППЗУ (ЭСППЗУ) или флэш-память. Энергозависимая память может включать в себя оперативную память (ОЗУ), которая действует как внешняя кэш-память. В порядке иллюстрации, но не ограничения, ОЗУ доступно в многих формах, например, как синхронное ОЗУ (SRAM), динамическое ОЗУ (DRAM), синхронное DRAM (SDRAM), SDRAM с удвоенной скоростью обмена данными (DDR SDRAM), расширенное SDRAM (ESDRAM), Synchlink DRAM (SLDRAM) и direct Rambus RAM (DRRAM). Память 708, применяемая в рассматриваемых системах и способах, призвана содержать, без ограничения, эти и любые другие пригодные типы памяти.

Приемник 702 дополнительно оперативно подключен к блоку 710 оценки ковариации, который оценивает ковариацию (например, корреляцию) передачи из канала прямой линии связи на мобильном устройстве 700. Ковариация передачи, полученная блоком 710 оценки ковариации, может быть, по существу, аналогична ковариации передачи, полученной путем анализа канала обратной линии связи, таким образом, ковариация может быть известна как приемнику, так и передатчику (например, мобильному устройству 700 и базовой станции). Дополнительно, блок 712 изменения кодовой книги может использовать ковариацию передачи для изменения заданной кодовой книги, хранящейся в памяти 708 мобильного устройства 700. Например, заданная кодовая книга может включать в себя N матриц, где N может быть любым целым числом. Блок 712 изменения кодовой книги может корректировать N матриц как функцию ковариации передачи, полученной блоком 710 оценки ковариации. Измененную кодовую книгу, выдаваемую блоком 712 изменения кодовой книги, можно затем применять (например, с помощью процессора 706) для генерации сигнала обратной связи, который можно передавать по каналу обратной линии связи. Например, можно выбирать одну или несколько матриц из измененной кодовой книги, которые соответствуют оценке канала прямой линии связи, и данные, связанные с выбранными одной или несколькими матрицами, можно передавать (например, на базовую станцию). Кроме того, мобильное устройство 700 содержит модулятор 714 и передатчик 716, который передает сигнал, например, на базовую станцию, другое мобильное устройство и т.д. Хотя они изображены отдельно от процессора 706, очевидно, что блок 710 оценки ковариации, блок 712 изменения кодовой книги и/или модулятор 714 могут входить в состав процессора 706 или нескольких процессоров (не показаны).

На фиг.8 показана система 800, которая облегчает прием и/или использование сигнала обратной связи для управления передачей по прямой линии связи на основании ковариации передачи в среде MIMO. Система 800 содержит базовую станцию 802 (например, точку доступа,...) с приемником 810, который принимает сигнал(ы) от одного или нескольких мобильных устройств 804 через совокупность приемных антенн 806, и передатчиком 822, который передает на одно или несколько мобильных устройств 804 через передающую антенну 808. Приемник 810 может принимать информацию от приемных антенн 806 и оперативно связан с демодулятором 812, который демодулирует принятую информацию. Демодулированные символы анализируются процессором 814, который может быть аналогичен процессору, описанному выше со ссылкой на фиг.7, и который подключен к памяти 816, где хранится информация, связанная с оценкой уровня сигнала (например, пилот-сигнала) и/или уровня помехи, данные, подлежащие передаче на мобильное(ые) устройство(а) 804 (или другую базовую станцию (не показана)) или принятые от него/них/нее, и/или любая другая подходящая информация, связанная с осуществлением различных изложенных здесь действий и функций. Процессор 814 дополнительно подключен к блоку 818 оценки ковариации, который анализирует ковариацию передачи, связанную с каналом(ами) обратной линии связи. Например, блок 818 оценки ковариации может оценивать ковариацию передачи, связанную с любым количеством обратных линий связи. Кроме того, ковариация передачи, связанная с каждой обратной линией связи, может быть, по существу, аналогична ковариации передачи, связанной с соответствующей прямой линией связи (например, благодаря статистической обратимости).

Блок 818 оценки ковариации также может быть подключен к блоку 820 изменения кодовой книги, который изменяет заданную кодовую книгу на основании данных, связанных с ковариацией, полученных блоком 818 оценки ковариации. Например, заданная кодовая книга может включать в себя N матриц предварительного кодирования, где N может быть любым целым числом. Кроме того, заданная кодовая книга может храниться в памяти 816 базовой станции 802. Блок 820 изменения кодовой книги может корректировать заданную кодовую книгу для обеспечения улучшенной характеристики линейного предварительного кодирования. Скорректированную кодовую книгу можно использовать для анализа принятого сигнала обратной связи, связанного с каналом. Например, процессор 814 может идентифицировать конкретную матрицу из скорректированной кодовой книги, которая соответствует полученному сигналу обратной связи. Кроме того, процессор 814 может осуществлять передачу по каналу прямой линии связи как функцию идентифицированной матрицы (например, формирование диаграммы направленности). Информация, используемая для управления последующими передачами, может поступать на модулятор 822. Модулятор 822 может мультиплексировать информацию управления для передачи посредством передатчика 826 через антенну 808 на мобильное(ые) устройство(а) 804. Хотя они изображены отдельно от процессора 814, очевидно, что блок 818 неявной оценки сигнала обратной связи, блок 820 явной оценки сигнала обратной связи и/или модулятор 822 могут входить в состав процессора 814 или нескольких процессоров (не показаны).

На фиг.9 показана иллюстративная система беспроводной связи 900. Для простоты, показано, что система беспроводной связи 900 содержит одну базовую станцию 910 и одно мобильное устройство 950. Однако очевидно, что система 900 может включать в себя более одной базовой станции и/или более одного мобильного устройства, причем дополнительные базовые станции и/или мобильные устройства могут быть, по существу, аналогичны иллюстративным базовой станции 910 и мобильному устройству 950, описанным ниже, или отличны от них. Кроме того, очевидно, что базовая станция 910 и/или мобильное устройство 950 может применять описанные здесь системы (фиг.1-3 и 7-8) и/или способы (фиг.4-6) для облегчения беспроводной связи между ними.

На базовой станции 910, данные трафика для нескольких потоков данных поступают из источника данных 912 на процессор передачи данных (TX) 914. Согласно примеру, каждый поток данных можно передавать через соответствующую антенну. Процессор данных TX 914 форматирует, кодирует и перемежает поток данных трафика на основании конкретной схемы кодирования, выбранной для этого потока данных для обеспечения кодированных данных.

Кодированные данные для каждого потока данных можно мультиплексировать с данными пилот-сигнала с использованием методов ортогонального мультиплексирования с частотным разделением каналов (OFDM). Дополнительно или альтернативно, символы пилот-сигнала можно мультиплексировать с частотным разделением (FDM), мультиплексировать с временным разделением (TDM) или мультиплексировать с кодовым разделением (CDM). Данные пилот-сигнала обычно представляют собой данные известного шаблона, которые обрабатываются известным образом и могут использоваться на мобильном устройстве 950 для оценки отклика канала. Мультиплексированные пилот-сигнал и кодированные данные для каждого потока данных можно модулировать (например, путем отображения в символы) на основании конкретной схемы модуляции (например, двоичной фазовой манипуляции (BPSK), квадратурной фазовой манипуляции (QPSK), M-ичной фазовой манипуляции (M-PSK), M-ичной квадратурной амплитудной модуляции (M-QAM) и т.д.), выбранной для этого потока данных для обеспечения символов модуляции. Скорость передачи данных, схемы кодирования и модуляции для каждого потока данных могут определяться командами, осуществляемыми или выполняемыми процессором 930.

Символы модуляции для потоков данных могут поступать на процессор TX MIMO 920, который может дополнительно обрабатывать символы модуляции (например, для OFDM). Затем процессор TX MIMO 920 выдает N _T потоков символов модуляции на N _T передатчиков (TMTR) 922a-922t. В различных вариантах осуществления процессор TX MIMO 920 применяет весовые коэффициенты диаграммы направленности к символам потоков данных и к антенне, через которую передается символ.

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

На мобильном устройстве 950, переданные модулированные сигналы принимаются N _R антеннами 952a-952r, и принятый сигнал с каждой антенны 952 поступает на соответствующий приемник (RCVR) 954a-954r. Каждый приемник 954 преобразует (например, фильтрует, усиливает и преобразует с понижением частоты) соответствующий сигнал, цифрует преобразованный сигнал для обеспечения выборок и дополнительно обрабатывает выборки для обеспечения соответствующего "принятого" потока символов.

Процессор данных RX 960 может принимать и обрабатывать N _R принятых потоков символов от N _R приемников 954 на основании конкретного метода обработки принятого сигнала для обеспечения N _T "детектированных" потоков символов. Процессор данных RX 960 может демодулировать, деперемежать (осуществлять обратное перемежение) и декодировать каждый детектированный поток символов для восстановления данных трафика для потока данных. Обработка на процессоре данных RX 960 комплементарна обработке, осуществляемой на процессоре TX MIMO 920 и процессоре данных TX 914 на базовой станции 910.

Процессор 970 может периодически определять, какую из вышеописанных матриц предварительного кодирования использовать. Кроме того, процессор 970 может формировать сообщение обратной линии связи, содержащее индексную часть матрицы и часть, содержащую значение ранга.

Сообщение обратной линии связи может содержать различные типы информации, относящейся к линии связи и/или принятому потоку данных. Сообщение обратной линии связи может обрабатываться процессором данных TX 938, который также принимает данные трафика для нескольких потоков данных из источника данных 936, модулироваться модулятором 980, преобразовываться передатчиками 954a-954r и передаваться обратно на базовую станцию 910.

На базовой станции 910, модулированные сигналы от мобильного устройства 950 принимаются антеннами 924, преобразуются приемниками 922, демодулируются демодулятором 940 и обрабатываются процессором данных RX 942 для выделения сообщения обратной линии связи, переданного мобильным устройством 950. Кроме того, процессор 930 может обрабатывать извлеченное сообщение для определения, какую матрицу предварительного кодирования использовать для определения весовых коэффициентов диаграммы направленности.

Процессоры 930 и 970 могут направлять (например, контролировать, координировать, администрировать и т.д.) работу базовой станции 910 и мобильного устройства 950, соответственно. Соответствующие процессоры 930 и 970 могут быть связаны с блоками памяти 932 и 972, в которых хранятся программные коды и данные. Процессоры 930 и 970 также могут осуществлять вычисления для получения оценочных частотных и импульсных характеристик восходящей и нисходящей линий связи, соответственно.

Следует понимать, что описанные здесь варианты осуществления можно реализовать в виде оборудования, программного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения, промежуточного программного обеспечения, машинного кода или любой их комбинации. Для аппаратной реализации, блоки обработки можно реализовать в одной или нескольких специализированных интегральных схемах (СИС), цифровых сигнальных процессорах (ЦСП), устройствах цифровой обработки сигнала (DSPD), программируемых логических устройствах (ПЛУ), вентильных матрицах, программируемых пользователем (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, других электронных блоках, предназначенных для осуществления описанных здесь функций или их комбинации.

Когда варианты осуществления реализуются в виде программного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения, промежуточного программного обеспечения или микрокода, программного кода или сегментов кода, они могут храниться на машинно-считываемом носителе информации, например, компоненте хранения. Сегмент кода может представлять процедуру, функцию, подпрограмму, программу, процедуру, подпроцедуру, модуль, пакет программ, класс или любую комбинацию команд, структур данных или операторов программы. Сегмент кода может подключаться к другому сегменту кода или аппаратной схеме путем передачи и/или приема информации, данных, аргументов, параметров или содержимого памяти. Информация, аргументы, параметры, данные и т.д. можно передавать, пересылать или переправлять с использованием любого пригодного средства, включающего в себя совместное использование памяти, передачу сообщений, передачу маркеров, сетевую передачу и т.д.

Для программной реализации, описанные здесь методы можно реализовать посредством модулей (например, процедур, функций и т.д.), которые осуществляют описанные здесь функции. Программные коды могут храниться в блоках памяти и выполняться процессорами. Блок памяти может быть реализован в процессоре или вне процессора, в каковом случае он может быть подключен с возможностью обмена данными к процессору через различные средства, известные в данной области техники.

На фиг.10 показана система 1000, которая обеспечивает сигнал обратной связи для линейного предварительного кодирования с использованием оценки(ок) ковариации передачи. Например, система 1000 может размещаться, по меньшей мере, частично на мобильном устройстве. Очевидно показано, что система 1000 включает в себя функциональные блоки, которые могут представлять собой функциональные блоки, которые представляют функции, реализованные посредством процессора, программного обеспечения или их комбинации (например, программно-аппаратного обеспечения). Система 1000 включает в себя логическую компоновку 1002 электрических компонентов, которые могут действовать совместно. Например, логическая компоновка 1002 может включать в себя электрический компонент 1004 для оценивания ковариации передачи из канала прямой линии связи. Например, из канала прямой линии связи можно оценивать, по существу, аналогичную ковариацию передачи по сравнению с ковариациями передачи, оцененными из канала обратной линии связи. Кроме того, канал прямой линии связи и канал обратной линии связи могут быть связаны со средой MIMO. Кроме того, логическая компоновка 1002 может содержать электрический компонент 1006 для изменения заданной кодовой книги, на основании ковариации. Например, матрицы, включенные в заданную кодовую книгу, можно изменять как функцию оцененной ковариации. Кроме того, логическая компоновка 1002 может включать в себя электрический компонент 1008 для генерации сигнала обратной связи на основании оценки канала прямой линии связи и измененной кодовой книги. Согласно примеру, оцененную матрицу канала можно получить путем анализа канала прямой линии связи, и оцененную матрицу канала можно сравнивать (или квантовать) с матрицами в измененной кодовой книге. Кроме того, индекс, связанный с выбранной матрицей из измененной кодовой книги, можно идентифицировать и/или передавать (например, на базовую станцию). Дополнительно, система 1000 может включать в себя память 1010, в которой хранятся команды для выполнения функций, связанных с электрическими компонентами 1004, 1006 и 1008. Хотя они показаны вне памяти 1010, следует понимать, что один или несколько электрических компонентов 1004, 1006 и 1008 могут существовать в памяти 1010.

На фиг.11 показана система 1100, которая управляет передачей по прямой линии связи с применением линейного предварительного кодирования с оценкой ковариации передачи. Система 1100 может размещаться, например, на базовой станции. Показано, что система 1100 включает в себя функциональные блоки, которые могут представлять функции, реализованные посредством процессора, программного обеспечения или их комбинации (например, программно-аппаратного обеспечения). Система 1100 включает в себя логическую компоновку 1102 электрических компонентов, которые облегчают управление передачей на прямой линии связи. Логическая компоновка 1102 может включать в себя электрический компонент 1104 для идентификации ковариации передачи на основании анализа канала обратной линии связи. Например, канал обратной линии связи может быть статистически аналогичен каналу прямой линии связи, несмотря на то, что каналам может недоставать обратимости (например, для системы FDD); однако заявленное изобретение не ограничивается необратимыми каналами (например, таким образом, система 1100 может представлять собой систему TDD). Кроме того, логическая компоновка 1102 может включать в себя электрический компонент 1106 для корректировки заданной кодовой книги как функции ковариации. Согласно примеру, приемник и передатчик могут корректировать заданную кодовую книгу, по существу, аналогичным образом. Кроме того, логическая компоновка 1102 может содержать электрический компонент 1108 для оценки сигнала обратной связи с использованием скорректированной кодовой книги. Кроме того, логическая компоновка 1102 может включать в себя электрический компонент 1110 для управления передачей на прямой линии связи на основании оцененного сигнала обратной связи. Например, формирование диаграммы направленности можно осуществлять с использованием оцененного сигнала обратной связи. Дополнительно, система 1100 может включать в себя память 1112, в которой хранятся команды для выполнения функций, связанных с электрическими компонентами 1104, 1106, 1108 и 1110. Хотя они показаны вне памяти 1112, следует понимать, что электрические компоненты 1104, 1106, 1108 и 1110 могут существовать в памяти 1112.

Вышеприведенное описание включает в себя примеры одного или нескольких вариантов осуществления. Конечно, невозможно описать все мыслимые комбинации компонентов или способов в целях описания вышеупомянутых вариантов осуществления, но специалисту в данной области техники очевидно, что возможны многие дополнительные комбинации и перестановки различных вариантов осуществления. Соответственно, описанные варианты осуществления призваны охватывать все подобные изменения, модификации и вариации, отвечающие сущности и объему прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, в той мере, в которой термин "включает в себя" используется в подробном описании или в формуле изобретения, этот термин подразумевает включение в себя наподобие термина "содержит", поскольку "содержит" интерпретируется при использовании в качестве традиционного слова в формуле изобретения.

Изобретение относится к беспроводной связи. Техническим результатом является облегчение оценки ковариации передачи из оценки канала (например, канала прямой линии связи, канала обратной линии связи), которая используется в линейном предварительном кодировании для систем беспроводной связи со многими входами и многими выходами (MIMO). Для этого заданные кодовые книги, которые включают в себя любое количество матриц предварительного кодирования, можно изменить на основании оценок ковариации передачи для обеспечения улучшенной характеристики предварительного кодирования. Кроме того, с использованием измененных кодовых книг можно генерировать и анализировать сигнал обратной связи, связанный с каналом. 10 н. и 25 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ генерации сигнала обратной связи для линейного предварительного кодирования на основании ковариации, содержащий этапы, на которых
определяют ковариацию из наблюдения канала прямой линии связи,
изменяют заданную кодовую книгу на основании ковариации, и
генерируют сигнал обратной связи, связанный с каналом прямой линии связи, с использованием измененной кодовой книги, причем сигнал обратной связи используют для линейного предварительного кодирования.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых
оценивают канал прямой линии связи для обеспечения оценки канала,
квантуют оценку канала путем выбора матрицы предварительного кодирования из измененной кодовой книги,
идентифицируют индекс, связанный с выбранной матрицей предварительного кодирования, и
передают индекс по каналу обратной линии связи.

3. Способ по п.2, дополнительно содержащий этапы, на которых
оценивают канал прямой линии связи для обеспечения матрицы канала, и
определяют унитарную матрицу канала, соответствующую матрице канала, путем осуществления разложения на собственные векторы над матрицей канала, и
квантуют унитарную матрицу канала.

4. Способ по п.1, в котором на этапе изменения заданной кодовой книги дополнительно генерируют измененную кодовую книгу C₁ путем оценки , где R - ковариационная матрица передачи, R^1/2 - квадратный корень из матрицы R, F_j - j-я исходная матрица из заданной кодовой книги, получена сопряженным транспонированием j-й исходной матрицы из заданной кодовой книги, и N - количество матриц, включенных в измененную кодовую книгу.

5. Способ по п.1, в котором на этапе изменения заданной кодовой книги дополнительно строят измененную кодовую книгу , где R - ковариационная матрица передачи, R^1/2 - квадратный корень из матрицы R, F_j - j-я исходная матрица из заданной кодовой книги, и N - количество матриц, включенных в измененную кодовую книгу.

6. Способ по п.1, в котором ковариация является, по меньшей мере, одним из: ковариационной матрицей передачи или корреляцией.

7. Способ по п.1, в котором канал прямой линии связи связан с системой со многими входами и многими выходами (MIMO).

8. Способ по п.1, в котором ковариация, определенная из наблюдения канала прямой линии связи, по существу, аналогична оценке ковариации из канала обратной линии связи.

9. Способ по п.1, в котором заданная кодовая книга включает в себя N унитарных матриц, причем N может быть любым целым числом.

10. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором квантуют подпространство, охваченное одним или несколькими доминантными собственными векторами ковариационной матрицы.

11. Устройство беспроводной связи, содержащее
память, в которой хранятся заданная кодовая книга и команды, связанные с оценкой ковариации, связанной с каналом прямой линии связи, изменением матриц в заданной кодовой книге на основании ковариации, и генерацией сигнала обратной связи с использованием измененных матриц, причем сигнал обратной связи используется для линейного предварительного кодирования, и
процессор, подключенный к памяти, сконфигурированный с возможностью выполнения команд, хранящихся в памяти.

12. Устройство беспроводной связи по п.11, в котором в памяти дополнительно хранятся команды для оценки канала прямой линии связи, выбора конкретной матрицы из измененных матриц, и определения индекса, связанного с конкретной матрицей.

13. Устройство беспроводной связи по п.11, в котором команды для изменения матриц в заданной кодовой книге по существу, аналогичны командам для изменения, по существу, аналогичной заданной кодовой книги, хранящейся в другом устройстве связи.

14. Устройство беспроводной связи по п.11, в котором в памяти дополнительно хранятся команды для квантования подпространства, охваченного доминантными собственными векторами ковариационной матрицы.

15. Устройство беспроводной связи, которое генерирует сигнал обратной связи для линейного предварительного кодирования с использованием ковариации передачи, содержащее средство для оценки ковариации передачи из канала прямой линии связи,
средство для изменения заданной кодовой книги на основании ковариации передачи, и
средство для генерации сигнала обратной связи на основании оценки канала прямой линии связи и измененной кодовой книги, причем сигнал обратной связи используется для линейного предварительного кодирования.

16. Устройство беспроводной связи по п.15, дополнительно содержащее средство для оценки матрицы канала, связанной с каналом прямой линии связи.

17. Устройство беспроводной связи по п.15, в котором ковариация передачи из канала прямой линии связи по существу, аналогична оценке ковариации передачи из канала обратной линии связи.

18. Машинно-считываемый носитель информации, на котором хранятся машинно-выполняемые команды, которые, при выполнении процессором, предписывают процессору генерировать сигнал обратной связи для линейного предварительного кодирования на основании ковариации, содержащие
оценку статистической информации из канала прямой линии связи,
оценку матрицы, связанной с каналом прямой линии связи,
изменение заданной кодовой книги, которая включает в себя совокупность матриц, на основании статистической информации,
идентификацию конкретной матрицы из совокупности матриц как функции оцененной матрицы, и
передачу сигнала обратной связи, связанного с конкретной матрицей из совокупности матриц, по каналу обратной линии связи, причем сигнал обратной связи используется для линейного предварительного кодирования.

19. Машинно-считываемый носитель информации по п.18, в котором машинно-выполняемые команды дополнительно содержат определение унитарной матрицы, связанной с каналом, из оцененной матрицы, связанной с каналом прямой линии связи.

20. Устройство, которое генерирует сигнал обратной связи для линейного предварительного кодирования на основании ковариации, в системе беспроводной связи, содержащее
процессор, сконфигурированный с возможностью
определения ковариации, связанной с каналом прямой линии связи,
коррекции матриц предварительного кодирования, включенных в заданную кодовую книгу, на основании ковариации, и
обеспечения сигнала обратной связи предварительного кодирования на основании скорректированных матриц предварительного кодирования, причем сигнал обратной связи используется для линейного предварительного кодирования.

21. Способ управления передачей по прямой линии связи на основании линейного предварительного кодирования, в котором используют меру ковариации передачи, содержащий этапы, на которых
определяют ковариацию из анализа канала обратной линии связи,
изменяют заданную кодовую книгу на основании ковариации,
анализируют принятый сигнал обратной связи на основании измененной кодовой книги, и
управляют передачей по каналу прямой линии связи путем применения проанализированного сигнала обратной связи, причем сигнал обратной связи используют для линейного предварительного кодирования.

22. Способ по п.21, дополнительно содержащий этап, на котором осуществляют формирование пучка на основании проанализированного сигнала обратной связи.

23. Способ по п.21, в котором канал обратной линии связи и канал прямой линии связи связаны со средой со многими входами и многими выходами.

24. Способ по п.21, в котором на канале обратной линии связи и канале прямой линии связи используют дуплексную связь с частотным разделением каналов.

25. Способ по п.21, в котором на канале обратной линии связи и канале прямой линии связи используют дуплексную связь с временным разделением каналов.

26. Способ по п.21, в котором ковариация, определенная из анализа канала обратной линии связи, по существу, аналогична оценке ковариации из канала прямой линии связи, связанной с принятым сигналом обратной связи.

27. Способ по п.21, в котором на этапе изменения заданной кодовой книги дополнительно изменяют заданную кодовую книгу, по существу, аналогичным образом по сравнению с источником принятого сигнала обратной связи.

28. Способ по п.21, дополнительно содержащий этап, на котором анализируют принятый сигнал обратной связи, полученный из другого устройства связи, которое произвело скалярное квантование.

29. Устройство беспроводной связи, которое управляет передачей по прямой линии связи с применением линейного предварительного кодирования с оценкой ковариации передачи, содержащее
память, в которой хранятся кодовая книга и команды для определения ковариации передачи, изменения заданной кодовой книги, и оценки сигнала обратной связи на основании измененной кодовой книги, причем сигнал обратной связи используется для линейного предварительного кодирования, и
процессор, подключенный к памяти, сконфигурированный с возможностью выполнения команд, хранящихся в памяти.

30. Устройство беспроводной связи по п.29, в котором память включает в себя команды для осуществления формирования пучка, связанного с передачей по каналу прямой линии связи, причем формирование пучка основано на оцененном сигнале обратной связи.

31. Устройство беспроводной связи, которое управляет передачей по прямой линии связи с применением линейного предварительного кодирования с оценкой ковариации передачи, содержащее
средство для идентификации ковариации передачи на основании анализа канала обратной линии связи,
средство для коррекции заданной кодовой книги как функции ковариации,
средство для оценки сигнала обратной связи с использованием скорректированной кодовой книги, и
средство для управления передачей на прямой линии связи на основании оцененного сигнала обратной связи, причем сигнал обратной связи используется для линейного предварительного кодирования.

32. Устройство беспроводной связи по п.31, дополнительно содержащее средство для коррекции заданной кодовой книги, по существу, аналогичным образом по сравнению с другим устройством беспроводной связи, из которого получен сигнал обратной связи.

33. Машинно-считываемый носитель информации, на котором хранятся машинно-выполняемые команды, которые, при выполнении процессором, предписывают процессору выполнять способ управления передачей по прямой линии связи на основании линейного предварительного кодирования, в котором используют меру ковариации передачи, содержащие
оценку ковариационной матрицы передачи из оценки канала обратной линии связи,
изменение исходных матриц предварительного кодирования в заданной кодовой книге на основании ковариационной матрицы передачи, и
управление передачами по каналу прямой линии связи на основании оценки принятого сигнала обратной связи с применением измененных матриц предварительного кодирования, причем сигнал обратной связи используют для линейного предварительного кодирования.

34. Машинно-считываемый носитель информации по п.33, в котором машинно-выполняемые команды дополнительно содержат идентификацию конкретной измененной матрицы предварительного кодирования, связанной с принятым сигналом обратной связи.

35. Устройство, которое управляет передачей по прямой линии связи с применением линейного предварительного кодирования с оценкой ковариации передачи, в системе беспроводной связи содержащее
процессор, сконфигурированный с возможностью
оценки корреляции, связанной с каналом обратной линии связи,
изменения кодовой книги на основании корреляции,
приема сигнала обратной связи, связанного с каналом прямой линии связи,
оценки сигнала обратной связи на основании измененной кодовой книги, и
управления последующей передачей по каналу прямой линии связи на основании оценки сигнала обратной связи, причем сигнал обратной связи используется для линейного предварительного кодирования.