ОСНОВАННОЕ НА РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ ПРЕДСКАЗАНИЕ РАНГА ДЛЯ КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ MIMO Российский патент 2010 года по МПК H04L1/06 H04L27/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в общем, к средствам связи и, более конкретно, к методам определения распределения потока данных, подлежащего передаче через многоканальную систему связи, например, систему связи мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (МОЧР, OFDM), с множеством входов и множеством выходов (М_Вх-М_Вых, MIMO).

Уровень техники

В системе беспроводной связи, РЧ (радиочастотный) модулированный сигнал от передатчика может достигать приемника через несколько путей распространения. Характеристики путей распространения обычно изменяются со временем из-за ряда факторов, таких как замирание и многолучевое распространение. Чтобы обеспечивать разнесение против вредных воздействий тракта и улучшать рабочие характеристики, можно использовать множество передающих и приемных антенн. Если пути распространения между передающими и приемными антеннами являются линейно независимыми (то есть передача в одном тракте не формируется как линейная комбинация передач в других трактах), что является, в общем, верным по меньшей мере до некоторой степени, то вероятность правильного приема передачи данных увеличивается по мере того, как увеличивается количество антенн. В общем, когда увеличивается количество передающих и приемных антенн, разнесение увеличивается, и рабочие характеристики улучшаются.

Система связи с множеством входов и множеством выходов (М_Вх-М_Вых) для передачи данных использует множество (N _T) передающих антенн и множество (N _R) приемных антенн. Канал М_Вх-М_Вых, сформированный N _R передающими и N _R приемными антеннами, может быть разбит на N _S независимых каналов, с N _S≤min{N _T , N _R}. Каждый из Ns независимых каналов также может упоминаться, как пространственный подканал (или канал передачи) канала М_Вх-М_Вых, и соответствует одному размеру. Система М_Вх-М_Вых может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики (например, увеличенную пропускную способность), если используются дополнительные размерности, создаваемые множеством передающих и приемных антенн.

Для канала М_Вх-М_Вых полного ранга, где N _S=N _T≤N _R , независимый поток данных может передаваться от каждой из N _T передающих антенн. Передаваемые потоки данных могут испытывать воздействие различных условий в каналах (например, различные воздействия замирания и многолучевого распространения) и могут достигать различных отношений сигнала к шуму и радиопомехам (ОСШ) для данной величины мощности передачи. Кроме того, если в приемнике используется обработка последовательной компенсации радиопомех, чтобы восстанавливать передаваемые потоки данных (описанные ниже), то в зависимости от конкретного порядка, в котором потоки данных восстанавливаются, для потоков данных могут быть достигнуты различные отношения ОСШ. Следовательно, различными потоками данных могут поддерживаться различные скорости передачи данных, в зависимости от их достигаемых отношений ОСШ. Поскольку условия в каналах обычно изменяются со временем, скорость передачи данных, поддерживаемая каждым потоком данных, также со временем изменяется.

Конструктивное решение М_Вх-М_Вых имеет два режима работы - режим однокодовой комбинации (ОКК) и режим многокодовой комбинации (МКК).

В режиме МКК, передатчик может независимо кодировать данные, передаваемые на каждом пространственном уровне, возможно, с различными скоростями. Приемник использует алгоритм последовательной компенсации радиопомех (ПКРП, SIC), который действует следующим образом: декодирует первый уровень, а затем вычитает его вклад из принятого сигнала, после перекодирования и перемножения закодированного первого уровня с "оцененным каналом", затем декодирует второй уровень и так далее. Этот подход "снятия кожуры с луковицы" означает, что каждый последовательно декодированный уровень "видит" увеличивающееся отношение сигнал-шум (ОСШ), и следовательно, может поддерживать более высокие скорости передачи. В отсутствие распространения ошибок, конструктивное решение МКК с ПКРП достигает пропускной способности. Недостаток этого конструктивного решения является результатом накладных расходов "управления" скоростями каждого пространственного уровня - (a), увеличенная обратная связь КНРП (по одному КНРП для каждого уровня); (b) увеличенный обмен сообщениями ACK/NACK (подтверждение/отсутствие подтверждения) (по одному для каждого уровня); (c) усложнения в гибридном АЗПП (ARQ) (автоматическом запросе повторенной передачи) (ГАЗПП, HARQ), поскольку каждый уровень может завершаться при различных передачах; (d) чувствительность рабочих характеристик ПКРП к ошибкам оценок канала, связанная с увеличенным эффектом Доплера и/или низким ОСШ; и (e) увеличенные потребности во времени задержки для декодирования, поскольку каждый последующий уровень не может быть декодирован до тех пор, пока не декодированы предшествующие уровни.

В обычном конструктивном решении режима ОКК передатчик кодирует данные, передаваемые на каждом пространственном уровне с "идентичными скоростями передачи данных". Приемник может применять линейный приемник низкой сложности, такой как приемник решения минимальной среднеквадратической ошибки (МСКО, MMSE) или нулевой частоты (НЧ), или нелинейные приемники, такие как QRM, для каждой тональной посылки.

Конструктивное решение ОКК преодолевает вышеупомянутые препятствия в реализации МКК. Недостаток состоит в том, что режим ОКК не может поддерживать скорости МКК в пространственно коррелированных каналах или каналах прямой видимости (ПРВ, LOS) с высоким K-фактором. Оба из этих сценариев приводят к потере в ранге канала или увеличению числа обусловленности в канале и увеличенным межуровневым радиопомехам. Это значительно понижает эффективное ОСШ для каждого пространственного уровня. Следовательно, скорость передачи данных, поддерживаемая каждым уровнем, понижается, что снижает полную скорость передачи данных.

K-фактор представляет собой отношение мощности канала ПРВ к мощности канала не ПРВ. Ранг представляет собой количество собственных мод в канале с ненулевой энергией. Число обусловленности является отношением самого большого собственного значения к самому маленькому собственному значению канала М_Вх-М_Вых.

Поэтому в уровне техники имеется необходимость в методах динамического распределения потока данных, подлежащего передаче через многоканальную, например, с множеством входов и множеством выходов (М_Вх-М_Вых), систему связи мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (МОЧРК).

Сущность изобретения

В одном аспекте способ предсказания ранга содержит этапы, на которых вычисляют матрицы канала М_Вх-М_Вых, соответствующие передачам с каждым возможным порядком мультиплексирования для каждой тональной посылки, вычисляют отношения сигнал-шум (ОСШ) для каждой тональной посылки на основании матриц канала М_Вх-М_Вых, отображают ОСШ для каждой тональной посылки для генерирования эффективных отношений ОСШ для каждого возможного порядка мультиплексирования, выбирают формат пакетов (ФП, PF) самого высокого уровня с пороговым значением ОСШ меньше, чем эффективное ОСШ для передачи каждого уровня, выбирают ФП абсолютно самого высокого уровня из выбранных форматов ФП самого высокого уровня для передачи каждого уровня, и выбирают ранг на основании выбранного ФП абсолютно самого высокого уровня.

В другом аспекте, устройство беспроводной связи содержит средство для вычисления матриц канала М_Вх-М_Вых, соответствующих передачам уровней для каждой тональной посылки, средство для вычисления отношений сигнал-шум (ОСШ) для каждой тональной посылки на сновании матриц канала М_Вх-М_Вых, средство для отображения ОСШ для каждой тональной посылки для генерирования эффективных отношений ОСШ для передачи каждого уровня, средство для выбора формата пакетов (ФП) самого высокого уровня с пороговым значением ОСШ меньшим, чем эффективное ОСШ для передачи каждого уровня, средство для выбора ФП абсолютно самого высокого уровня из выбранных ФП самого высокого уровня для передачи каждого уровня, и средство для выбора ранга на основании выбранного ФП абсолютно самого высокого уровня.

В другом аспекте, процессор запрограммирован для выполнения способа предсказания ранга, причем способ содержит этапы, на которых вычисляют матрицы канала М_Вх-М_Вых, соответствующие передачам уровней для каждой тональной посылки, вычисляют отношения сигнал-шум (ОСШ) для каждой тональной посылки на основании матриц канала М_Вх-М_Вых, отображают ОСШ для каждой тональной посылки для генерирования эффективных отношений ОСШ для передачи каждого уровня, выбирают формат пакетов (ФП) самого высокого уровня с пороговым значением ОСШ меньшим, чем эффективное ОСШ для передачи каждого уровня, выбирают ФП абсолютно самого высокого уровня из выбранных ФП самого высокого уровня для передачи каждого уровня, и выбирают ранг на основании выбранного ФП абсолютно самого высокого уровня.

В еще одном аспекте представлен считываемый компьютером носитель информации, воплощающий способ предсказания ранга, причем способ содержит этапы, на которых вычисляют матрицы канала М_Вх-М_Вых, соответствующие передачам уровней для каждой тональной посылки, вычисляют отношения сигнал-шум (ОСШ) для каждой тональной посылки на основании матриц канала М_Вх-М_Вых, отображают ОСШ для каждой тональной посылки для генерирования эффективных отношений ОСШ для передачи каждого уровня, выбирают формат пакетов (ФП) самого высокого уровня с пороговым значением ОСШ меньше, чем эффективное ОСШ для передачи каждого уровня, выбирают ФП абсолютно самого высокого уровня из выбранных ФП самого высокого уровня для передачи каждого уровня, и выбирают ранг на основании выбранного ФП абсолютно самого высокого уровня.

Ниже более подробно описаны различные аспекты и варианты осуществления изобретения.

Краткое описание чертежей

Признаки и характер настоящего изобретения станут более очевидными из сформулированного ниже подробного описания, приведенного совместно с чертежами, на которых подобные ссылочные позиции повсеместно устанавливают тождество, соответственно, и на которых:

фиг. 1 изображает обычный передатчик ОКК;

фиг. 2 изображает передатчик ОКК с предсказанием ранга в соответствии с вариантом осуществления;

фиг. 3 изображает циклическое мультиплексирование с М _Т=4, М=2, В=1, в соответствии с вариантом осуществления;

фиг. 4 изображает блочно-циклическое мультиплексирование с М _Т=4, М=2, В=4, в соответствии с вариантом осуществления; и

фиг. 5 изображает блок-схему для выполнения основанного на рабочих характеристиках предсказания ранга, в соответствии с вариантом осуществления.

Подробное описание

Термин "примерный" используется в данном описании для того, чтобы обозначать "служащий в качестве примера, образца или иллюстрации". Любой вариант осуществления или конструктивное решение, описанные в данном описании как "примерные", не обязательно должны рассматриваться, как предпочтительные или преимущественные по сравнению с другими вариантами осуществления или конструктивными решениями.

Методы, описанные в данном описании для основанного на рабочих характеристиках предсказания ранга, могут использоваться для различных систем связи, таких как система множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКРК, CDMA), система широкополосного МДКРК (Ш-МДКР, WCDMA), система МДКР и с прямым расширением спектра (CDMA-ПРС, DS-CDMA), система множественного доступа с временным разделением каналов (МДВРК, TDMA), система множественного доступа с частотным разделением каналов (МДЧРК, FDMA), система высокоскоростного пакетного доступа к нисходящей линии связи (ВПДНЛС, HSDPA), система на основе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (МОЧРК, OFDM), система множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (МДОЧР, OFDMA), система с одним входом и одним выходом (О_Вх-О_Вых, SISO), система с множеством входов и множеством выходов (М_Вх-М_вых, MIMO), и так далее.

МОЧР представляет собой метод модуляции множества несущих, который эффективно разделяет полную полосу пропускания системы на множество (NF) ортогональных поддиапазонов. Эти поддиапазоны также упоминаются как тональные посылки, поднесущие, элементы дискретизации и частотные каналы. С МОЧР, каждый поддиапазон связан с соответствующей поднесущей, которая может быть модулирована данными. В каждом периоде символов МОЧР на NF поддиапазонах может быть передано до NF модуляционных символов. До передачи, эти модуляционные символы преобразуют во временную область, используя NF-точечное обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ, IFFT), чтобы получить "преобразованный" символ, который содержит NF кодовых элементов.

Конструктивное решение ОКК преодолевает недостатки конструктивного решения МКК. Однако режим ОКК не может поддерживать скорости МКК в пространственно коррелированных каналах или каналах прямой видимости (ПРВ) с высоким K-фактором. Оба эти сценария приводят к потере в ранге канала или увеличению числа обусловленности в канале и увеличенным межуровневым радиопомехам. Это значительно понижает эффективное ОСШ для каждого пространственного уровня. Следовательно, скорость передачи данных, поддерживаемая каждым уровнем, понижается, что снижает общую скорость передачи данных.

Один способ снижения межуровневых радиопомех состоит в том, чтобы снижать количество пространственных уровней, передаваемых на каналах низкого ранга, и принимать компромиссное решение относительно межуровневых радиопомех и коэффициента усиления М_Вх-М_Вых. Например, понижая количество передаваемых уровней с четырех до трех, то есть, уменьшая ранг с четырех до трех, можно значительно увеличивать эффективные отношения ОСШ для этих трех уровней, а следовательно, скорость передачи данных, поддерживаемую каждым уровнем. Результирующим эффектом является то, что трехуровневая передача может фактически иметь более высокую спектральную эффективность по сравнению с четырехуровневой передачей.

В варианте осуществления, конструктивное решение ОКК эффективно дает компромиссное решение относительно межуровневых радиопомех и коэффициентов усиления М_Вх-М_Вых, увеличивая до максимума полную спектральную эффективность. Этого достигают через предсказание ранга, где приемник возвращает оптимальное количество уровней для передачи, в дополнение к тому, что отношение качества несущей к радиопомехам (КНРП) соответствует рангу канала.

Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что можно использовать индикаторы качества, отличающиеся от КНРП.

Обычный передатчик ОКК

Фиг. 1 изображает обычный передатчик 100 ОКК. Биты 102 кодируются турбокодером 104 и подвергаются отображению 106 КВАМ (QAM) (квадратурной амплитудной модуляции) в зависимости от формата пакетов (ФП) 108, 110, определяемого алгоритмом 112 предсказания скорости. Кодирование идентично конструктивному решению с одним входом и одним выходом (О_Вх-О_Вых). Закодированные символы затем демультиплексируются 114 на М _T уровней 116, которые затем пространственно отображаются 118 для М _T модуляторов 120 МОЧР и антенн 122. Затем обработка МОЧР для каждой передающей антенны продолжается способом, идентичным О_Вх-О_Вых, после чего сигналы запускаются в беспроводный канал М_Вх-М_Вых. Алгоритм предсказания скорости использует 4-битовую обратную связь 124 КНРП от приемника 126 каждые 5 мс. КНРП представляет собой меру эффективного ОСШ/пространственного уровня, измеряемых в приемнике. Пространственное отображение выполняется способом, гарантирующим, что ОСШ для каждого уровня подобны. Как объясняется ниже, рабочие характеристики этого конструктивного решения допускают каналы низких рангов.

Передатчик ОКК с предсказанием ранга

В соответствии с вариантом осуществления, описано конструктивное решение однокодовой комбинации (ОКК) с предсказанием ранга. Алгоритмы для устойчивого предсказания ранга представлены ниже. Для ОСШ<15 дБ (90% пользователей), рабочие характеристики конструктивного решения ОКК с приемником МСКО низкой сложности и предсказанием ранга являются аналогичными конструктивному решению многокодовой комбинации (МКК) с последовательной компенсацией радиопомех (ПКРП). Без ГАЗПП, ОКК лучше, чем МКК, поскольку МКК является более чувствительным к ошибкам оценки канала. Эти факторы делают ОКК выгодным для М_Вх-М_Вых из-за меньшей сложности выполнения и непроизводительных затрат по сравнению с МКК.

Для ОСШ между 15 и 20 дБ (10% пользователей), интервал между рабочими характеристиками ОКК и МКК составляет меньше, чем 1,0 дБ для каналов с низким K, и 2-5 дБ для каналов с высоким K. Для каналов с высоким K, ухудшение рабочих характеристик при высоких отношениях ОСШ снижается до 1-2 дБ, при использовании антенн с двойной поляризацией. В действительности, конструктивное решение ОКК находится в пределах двух дБ от конструктивного решения МКК, даже при высоких отношениях ОСШ. В отсутствии ГАЗПП, рабочие характеристики МКК хуже, чем ОКК, при ОСШ<15 дБ, из-за повышенной чувствительности ПКРП к ошибкам оценки канала.

Фиг. 2 изображает передатчик ОКК с предсказанием ранга в соответствии с вариантом осуществления. Биты 202 кодируются турбо кодером 204 и подвергаются отображению 206 КВАМ в зависимости от формата пакетов (ФП) 208, 210, определяемого алгоритмом 212 предсказания скорости.

В варианте осуществления, закодированные символы затем демультиплексируются 214 на М потоков 216 или уровней (1≤М≤M _T), где М 228 представляет собой 2-битовое целое число 1≤М≤M _T, определяемое посредством обратной связи приемника 226 каждые 5 мс, в дополнение к 5-битовому КНРП 224. М потоков 216 затем пространственно отображаются 218 для M _T модуляторов 220 ОФДМ и M _T антенн 222.

Пространственное отображение

Устройство пространственного отображения (устройство предварительного кодирования) 218 представляет собой M _T×M матрицу P(k), которая отображает М символов для M _T антенн, для каждой тональной посылки МОЧРК, k. Для устройства предварительного кодирования могут быть несколько альтернатив. Рассмотрим M _R×M _T канал М_Вх-М_Вых H(k). Матрицы устройства предварительного кодирования могут быть выбраны так, чтобы эквивалентная матрица H(k)P(k) канала улучшала избирательность по частоте по сравнению с H(k). Увеличенная избирательность по частоте может использоваться декодером, чтобы получить коэффициент усиления при приеме на разнесенные по частоте антенны.

В одном варианте осуществления, матрица устройства предварительного кодирования представляет собой следующую матрицу перестановок:

где П(0), П(1),....., П(M _T-1) - M _T×M подматрицы перестановок, полученные из М столбцов единичной матрицы, I _MT×MT, а B - параметр, предназначенный для управления избирательностью по частоте эквивалентного канала.

В соответствии с одним вариантом осуществления, если M _T=4, М=2, то

Для B=1, это приводит к стратегии циклического мультиплексирования с двумя уровнями, как показано на фиг. 3, на которой выровненные в вертикальном направлении прямоугольники 302 соответствуют символам из уровня один, а выровненные в горизонтальном направлении прямоугольники 304 соответствуют символам из уровня 2. Фиг. 3 изображает циклическое мультиплексирование с M _T=4, М=2, В=1. Вертикальная ось 306 представляет антенны. Горизонтальная ось 308 представляет тональные посылки.

Для B=4 это приводит к стратегии блочно-циклического мультиплексирования с двумя уровнями, как показано на фиг. 4, где выровненные в вертикальном направлении прямоугольники 402 соответствуют символам из уровня один, а выровненные в горизонтальном направлении прямоугольники 404 соответствуют символам из уровня 2. Фиг. 4 изображает блочно-циклическое мультиплексирование с М _Т=4, М=2, В=4. Вертикальная ось 406 представляет антенны. Горизонтальная ось 408 представляет тональные посылки.

Увеличение B приводит к снижению избирательности по частоте эквивалентного канала, что может быть желательным, когда используются слабые коды. Также, параметр B чувствителен к выбору перемежителя канала, поэтому параметр B может быть оптимизирован позже.

Циклическое мультиплексирование улучшает частотное разнесение независимо от разброса по задержке канала. В присутствии сильных турбо кодов, рабочие характеристики ЦМ (циклического мультиплексирования (с M=1) приближаются к пространственно-временному разнесению передачи (ПВРП, STTD). Однако для ФП очень высокого уровня или для каналов управления, которые используют слабые сверточные коды, ПВРП могут значительно превосходить ЦМ.

В одном варианте осуществления, матрица устройства предварительного кодирования представляет собой следующую обобщенную матрицу разброса по задержке:

где Θ_MTXM представляет собой M _T×M подматрицу ДПФ (дискретного преобразования Фурье), полученную из М столбцов M _T×M _T матрицы ДПФ, а Δ_MT×MT - M _T×M _T диагональная матрица, с (j, j)-м элементом, задаваемым выражением

Параметр δ представляет собой параметр задержки, который также управляет избирательностью по частоте канала, а N - количество тональных посылок МОЧРК. Мы обращаем внимание на то, что для М=1 вышеупомянутая матрица предварительного кодирования реализует "чистый" разброс по задержке. Рабочие характеристики разброса по задержке определенно хуже, чем циклическое мультиплексирование (и ПВРП), и имеют плохие рабочие характеристики в условиях канала ПРВ для ФП высокого уровня. Единственное преимущество использования разброса по задержке состоит в том, что оно извлекает выгоду от улучшенных коэффициентов усиления оценки канала О_Вх-О_Вых при очень низких отношениях ОСШ (ОСШ<-5 дБ) и для высокой подвижности (>120 км/ч). В этих сценариях канала, циклическое мультиплексирование не может извлекать выгоду от коэффициентов усиления оценки канала О_Вх-О_Вых.

Форматы пакетов

Современное конструктивное решение О_Вх-О_Вых использует 7 ФП со спектральными эффективностями [0,5; 1; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0] битов в секунду/Гц. В конструктивном решении ОКК, использующем одноуровневую передачу, эта степень детализации в спектральной эффективности (СЭ, SE) должна быть достаточной. Однако, когда для передачи используются все четыре уровня, это преобразуется в спектральные эффективности [2, 4, 6, 8, 10, 12, 16] битов в секунду/Гц, со степенью детализации СЭ порядка 2-4 битов в секунду/Гц. Последствием этой крупной степени детализации является потеря в скорости передачи данных, поскольку эти пользователи ограничены при передаче скоростью передачи данных, которая намного ниже, чем их достижимая СЭ. Следует отметить, что конструктивное решение МКК с ПКРП не имеет этой проблемы степени детализации, поскольку скорость на каждом уровне может быть отрегулирована независимо, приводя к полной более мелкой степени детализации спектральной эффективности.

Формат пакетов для конструктивного решения ОКК с
предсказанием ранга Формат
пакетов Модуляция Скорость
кодирования
после одно-
го кадра Спектральная эффективность на уровень после N кадров передачи       1 2 3 4 5 6 0 2 1/4 0,50 0,25 0,17 0,13 0,10 0,08 1 2 3/8 0,75 0,38 0,25 0,19 0,15 0,13 2 2 1/2 1,00 0,50 0,33 0,25 0,20 0,17 3 4 5/16 1,25 0,63 0,42 0,31 0,25 0,21 4 4 3/8 1,50 0,75 0,50 0,38 0,30 0,25 5 4 7/16 1,75 0,88 0,58 0,44 0,35 0,29 6 4 1/2 2,00 1,00 0,67 0,50 0,40 0,33 7 4 9/16 2,25 1,13 0,75 0,56 0,45 0,38 8 6 5/12 2,50 1,25 0,83 0,63 0,50 0,42 9 6 11/24 2,75 1,38 0,92 0,69 0,55 046 10 6 1/2 3,00 1,50 1,00 0,75 0,60 0,50 11 6 13/24 3,25 1,63 1,08 0,81 0,65 0,54 12 6 7/12 3,50 1,75 1,17 0,88 0,70 0,58 13 6 5/8 3,75 1,88 1,25 0,94 0,75 0,63 14 6 2/3 4,00 2,00 1,33 1,00 0,80 0,67 15 6 17/24 4,25 2,13 1,42 1,06 0,85 0,71

Таблица показывает формат пакетов для конструктивного решения ОКК с предсказанием ранга в соответствии с вариантом осуществления. Таблица 1 показывает форматы ФП с СЭ, определяющими с первой по шестую передачу. 16 ФП обеспечены значениями СЭ на уровень, изменяющимися в пределах от 0,5 бита в секунду/Гц/уровень до 4,25 бита в секунду/Гц/уровень с приращениями 0,25 битов в секунду/Гц/уровень, определяющими первую передачу. При планировании третьей передачи, максимальная достижимая СЭ на уровень составляет 1,42 бита в секунду/Гц/уровень. Значение СЭ между 1,42 бита в секунду/Гц/уровень и 2,13 бита в секунду/Гц/уровень может быть достигнуто посредством определения второй передачи, а СЭ больше, чем 2,13 бита в секунду/Гц/уровень, может быть достигнуто посредством определения первой передачи, где выгоды ГАЗПП уменьшаются.

В другом варианте осуществления может быть добавлено большее количество PF#s (ФП) с СЭ/уровень>4,25 бита в секунду/Гц так, чтобы можно было достигнуть более высокой СЭ посредством определения третьей передачи, и выгоды от коэффициентов усиления ГАЗПП. В таком случае может быть необходимо 6-битовое КНРП, чтобы гарантировать, что степень детализации ФП зафиксирована.

Алгоритм предсказания ранга, основанный на рабочих характеристиках.

Фиг. 5 изображает блок-схему для основанного на рабочих характеристиках предсказания ранга в соответствии с вариантом осуществления. Для k-й тональной посылки, Н(k)P₁(k) 502-Н(k)P₄(k) 508 вводятся в МСКО(1) 512-МСКО(4) 518, соответственно. МСКО(1) 512-МСКО(4) 518 производят ОСШ₁(k) 522-ОСШ₄(k) 528, соответственно. ОСШ₁(k) 522-ОСШ₄(k) 528 вводятся в устройство 532 отображения ограничения - устройство 538 отображения ограничения, соответственно. Устройство 532 отображения ограничения - устройство 538 отображения ограничения производят ЭффОСШ₁ 542 - ЭффОСШ₄ 548, соответственно. ЭффОСШ₁ 542-ЭффОСШ₄ 548 вводятся в выбор 552 ФП-выбор 558 ФП, соответственно. Пороговые значения ОСШ при 1% частоте ошибок пакетов (ЧОП, PER) вводятся в выбор 552 ФП-выбор 558 ФП. Выбор 552 ФП - выбор 558 ФП производят 1 x ФП1 562-4 x ФП4 568, соответственно. 1 x ФП1 562-4 x ФП4 568 вводятся в решающее устройство 570. Решающее устройство 570 производит ранг 572.

ЭффОСШ₁ 542-ЭффОСШ₄ 548 и ранг 572 вводятся в устройство 574 выбора и квантования. Устройство 574 выбора и квантования производит 5-битовое КНРП 576.

В соответствии с вариантом осуществления, основанный на рабочих характеристиках алгоритм предсказания ранга работает следующим образом:

1. При каждой тональной посылке, вычисляются 4×4, 4×3, 4×2 и 4×1 матрицы канала М_Вх-М_Вых, Н(k)P ₁(k), Н(k)P ₂(k), Н(k)P ₃(k) и Н(k)P ₄(k), соответствующие передачам уровней {1, 2, 3, 4}. Предполагая что это приемник МСКО, последующая обработка отношений ОСШ для передач уровней {1, 2, 3, 4}, ОСШ ₁(k), ОСШ ₂(k), ОСШ ₃(k), ОСШ ₄(k), вычисляется для каждой тональной посылки как:

Если мы предполагаем другие приемники, такие как QRM-MLD или IDD, последующая обработка отношений ОСШ будет вычисляться другим способом.

2. Отношения ОСШ, вычисленные выше для передач уровней {1, 2, 3, 4}, являются эквивалентными отношениям ОСШ приемников на тональные посылки, вычисленным для конструктивного решения О_Вх-О_Вых. Затем используется отображение не подчиненной связям пропускной способности (как в конструктивном решении О_Вх-О_Вых), чтобы генерировать эффективные ОСШ, усредненные по всем тональным посылкам, для передач уровней {1, 2, 3, 4}, которые обозначены как ЭффОСШ ₁, ЭффОСШ ₂, ЭффОСШ ₃, ЭффОСШ ₄. Для эффективных отношений ОСШ нет никакой зависимости от тональной посылки.

3. Эффективные отношения ОСШ сравниваются с таблицей с пороговыми значениями ОСШ, определяющими 1% ЧОП для системы О_Вх-О_Вых. Формат пакетов (ФП) самого высокого уровня с пороговым значением ОСШ, которое меньше, чем измеренное эффективное ОСШ, выбирается для передач уровней {1, 2, 3, 4}. ФП обозначены как ФП ₁, ФП ₂, ФП ₃, ФП ₄.

4. Оптимальный ранг/уровень выбирается так, чтобы увеличить до максимума полную спектральную эффективность, то есть

5. Затем 5-битовое КНРП (CQI) возвращается обратно, где

Методы, описанные в данном описании, могут использоваться для множества систем на основе МОЧРК, также как для других систем. Методы предсказания ранга, описанные в данном описании, могут быть реализованы с помощью различных средств. Например, эти методы могут быть реализованы в аппаратном обеспечении, программном обеспечении или их комбинации. Для реализации в аппаратном обеспечении устройства обработки данных, используемые для выполнения управления радиопомехами, могут быть реализованы в пределах одной или больше интегральных схем прикладной ориентации (ИСПО, ASIC), цифровых процессорах сигналов (ЦПС, DSP), устройствах обработки цифровых сигналов (УОЦС, DSPD), программируемых логических устройствах (ПЛУ, PLD), программируемых пользователем вентильных матрицах (ППВМ, FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, других электронных устройствах, предназначенных для выполнения функций, описанных в данном описании, или их комбинации.

Для реализации в программном обеспечении методы управления радиопомехами могут быть реализованы с помощью модулей (например, процедур, функций и так далее), которые осуществляют функции, описанные в данном описании. Программные коды могут быть сохранены в блоке памяти и выполняться процессором. Блок памяти может быть реализован внутри процессора или вне процессора, когда он может быть сообщающимся образом подсоединен к процессору через различные средства, как известно в технике.

Предыдущее описание раскрытых вариантов осуществления обеспечено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники выполнять или использовать настоящее изобретение. Различные модификации к этим вариантам осуществления специалистам в данной области техники должны быть понятны, а универсальные принципы, определенные в данном описании, могут применяться к другим вариантам осуществления, не выходя при этом за рамки сущности или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено для того, чтобы быть ограниченным показанными в данном описании вариантами осуществления, но должно соответствовать самому широкому объему, совместимому с принципами и новыми признаками, раскрытыми в данном описании.

Изобретение относится к средствам связи и, в частности, к способам определения распределения потока данных, подлежащего передаче через многоканальную систему связи, например, систему связи мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), с множеством входов и множеством выходов (MIMO). Техническим результатом является эффективное динамическое распределение потока данных, подлежащих передаче через многоканальную систему связи. Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ предсказания ранга, содержащий: вычисление матриц канала MIMO, соответствующих передачам уровней для каждой тональной посылки, вычисление отношений сигнал-шум (ОСШ) для каждой тональной посылки на основании матриц канала MIMO, отображение ОСШ для каждой тональной посылки для генерирования эффективных отношений ОСШ для передачи каждого уровня, выбор формата пакетов (ФП) самого высокого уровня с пороговым значением ОСШ меньше, чем эффективное ОСШ для передачи каждого уровня, увеличение до максимума полной спектральной эффективности, на основании выбранных форматов пакетов самого высокого уровня для передачи каждого уровня, и выбор ранга на основании увеличения до максимума полной спектральной эффективности. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Способ предсказания ранга для увеличения до максимума спектральной эффективности в системе связи с множеством входов и множеством выходов (MIMO), содержащий этапы, на которых вычисляют матрицы канала MIMO, соответствующие передачам подканалов для каждого канала, вычисляют отношения сигнал-шум (ОСШ) для каждого канала на основании матриц канала MIMO, генерируют эффективные ОСШ на основании вычисленных ОСШ, выбирают формат пакетов (ФП) для каждой передачи подканалов, причем каждый ФП имеет пороговое значение ОСШ меньшее, чем эффективное ОСШ для каждой передачи подканалов, выбирают ранг на основании выбранных ФП, и передают ранг на передающую сторону, причем ранг указывает количество передач подканалов, которое надо выбрать для передачи, чтобы увеличить до максимума спектральную эффективность.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий отправку индикатора качества на основании выбранного ранга.

3. Способ по п.2, в котором индикатор качества представляет собой отношение качества несущей к радиопомехам (CQI).

4. Способ по п.1, в котором количество передач подканалов составляет четыре.

5. Способ по п.1, в котором вычисленные ОСШ (SNR) вычисляются как

где k - k-й канал, H(k)P₁(k), H(k)P₂(k), H(k)P₃(k) и H(k)P₄(k) - матрицы канала, соответствующие передачам подканалов {1, 2, 3, 4}.
Р_М(k) - матрица устройства предварительного кодирования, М - количество передач подканалов.

6. Способ по п.1, в котором выбранный ранг М вычисляют как

где М - количество передач подканалов,
РF_M - формат пакета, соответствующий передачам подканалов {1, 2, 3, 4}.

7. Способ по п.3, в котором индикатор качества CQI вычисляют как

где EffSNR - эффективное ОСШ выбранного ранга.

8. Устройство беспроводной связи для увеличения до максимума спектральной эффективности в системе связи с множеством входов и множеством выходов (MIMO), содержащее средство для вычисления матриц канала MIMO, соответствующих передачам подканалов, для каждого канала, средство для вычисления отношений сигнал-шум (ОСШ) для каждого канала на основании матриц канала MIMO, средство для генерирования эффективных ОСШ на основании вычисленных ОСШ, средство для выбора формата пакетов (ФП) для каждой передачи подканалов, причем каждый ФП имеет пороговое значение ОСШ меньшее, чем эффективное ОСШ, для каждой передачи подканалов, средство для выбора ранга на основании выбранных ФП, и средство для передачи ранга на передающую сторону, причем ранг указывает количество передач подканалов, которое надо выбрать для передачи, чтобы увеличить до максимума спектральную эффективность.

9. Устройство беспроводной связи по п.8, дополнительно содержащее средство для отправки индикатора качества на основании выбранного ранга.

10. Устройство беспроводной связи по п.8, в котором количество передач подканалов равно, по меньшей мере, двум.

11. Устройство беспроводной связи по п.9, в котором индикатор качества представляет собой отношение качества несущей к радиопомехам.

12. Процессор, запрограммированный для выполнения способа предсказания ранга для увеличения до максимума спектральной эффективности в системе связи с множеством входов и множеством выходов (MIMO), причем процессор выполнен с возможностью вычисления матриц канала MIMO, соответствующих передачам подканалов для каждого канала, вычисления отношений сигнал-шум (ОСШ) для каждого канала на основании матриц канала МIМО, генерирования эффективных ОСШ на основании вычисленных ОСШ, выбора формата пакетов (ФП) для каждой передачи подканалов, причем каждый ФП имеет пороговое значение ОСШ меньшее, чем эффективное ОСШ, для каждой передачи подканалов, выбора ранга на основании выбранных ФП, и передачи ранга на передающую сторону, причем ранг указывает количество передач подканалов, которое надо выбрать для передачи, чтобы увеличить до максимума спектральную эффективность.

13. Процессор по п.12, причем упомянутый процессор дополнительно выполнен с возможностью отправки индикатора качества на основании выбранного ранга.

14. Процессор по п.12, причем количество передач подканалов равно, по меньшей мере, двум.

15. Процессор по п.13, причем индикатор качества представляет собой отношение качества несущей к радиопомехам.

16. Считываемый компьютером носитель информации, содержащий программные коды для процессора, выполняющего способ предсказания ранга для увеличения до максимума спектральной эффективности в системе связи с множеством входов и множеством выходов (MIMO), причем упомянутый способ содержит вычисление матриц канала MIMO, соответствующих передачам подканалов для каждого канала, вычисление отношений сигнал-шум (ОСШ) для каждого канала на основании матриц канала MIMO, генерирование эффективных ОСШ на основании вычисленных ОСШ, выбор формата пакетов (ФП) для каждой передачи подканалов, причем каждый ФП имеет пороговое значение ОСШ меньшее, чем эффективное ОСШ, для каждой передачи подканалов, выбор ранга на основании выбранных ФП, и передачу ранга на передающую сторону, причем ранг указывает количество передач подканалов, которое надо выбрать для передачи, чтобы увеличить до максимума спектральную эффективность.

17. Считываемый компьютером носитель информации по п.16, причем способ дополнительно содержит отправку индикатора качества на основании выбранного ранга.

18. Считываемый компьютером носитель информации по п.16, причем количество передач подканалов равно, по меньшей мере, двум.

19. Считываемый компьютером носитель информации по п.17, причем индикатор качества представляет собой отношение качества несущей к радиопомехам.