СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ДАННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО КОДИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ФАЗОВОГО СДВИГА И ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИК ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК H04L27/26 H04B7/04 H04L27/18 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу передачи и приема данных путем осуществления предварительного кодирования на основании обобщенного фазового сдвига в системе со многими входами и многими выходами (MIMO), использующей совокупность поднесущих, и приемопередатчику для его осуществления.

Уровень техники

В последнее время, с развитием технологий передачи информации, различные мультимедийные услуги и различные высококачественные услуги были разработаны и выпущены на рынок, из-за чего потребность в услугах беспроводной связи быстро растет во всем мире. Чтобы активно справляться с возрастающими потребностями, необходимо повысить пропускную способность системы связи.

Возможны различные способы увеличения пропускной способности связи в условиях беспроводной связи, например способ поиска нового доступного частотного диапазона во всех частотных диапазонах и способ увеличения эффективности ограниченных ресурсов. В качестве иллюстративных примеров последнего способа, приемопередатчик включает в себя совокупность антенн для обеспечения дополнительных ресурсов использования пространства, в результате чего получается выигрыш от разнесения, или технологии связи MIMO для увеличения пропускной способности передачи путем параллельной передачи данных через отдельные антенны, разработанные многими компаниями или разработчиками.

В частности, система многих входов и многих выходов (MIMO), основанная на мультиплексировании с ортогональным частотным разделением (OFDM) среди технологий связи MIMO, будет описана ниже со ссылкой на фиг. 1.

На фиг. 1 показана блок-схема системы OFDM, снабженной множественными передающими/приемными антеннами.

Согласно фиг. 1, на передающей стороне, канальный кодер 101 присоединяет избыточный бит к передаваемому биту данных для снижения негативного влияния канала или шума. Модуль 103 отображения преобразует информацию бита данных в информацию символа данных. Последовательно-параллельный (S/P) преобразователь 105 преобразует символ данных в параллельный символ данных, благодаря чему параллельный символ данных можно загружать на нескольких поднесущих. Кодер MIMO 107 преобразует параллельный символ данных в пространственно-временные сигналы.

На принимающей стороне, декодер MIMO 109, параллельно-последовательный (P/S) преобразователь 111, модуль 113 снятия отображения и канальный декодер 115 имеют функции, противоположные функциям кодера MIMO 107, S/P преобразователя 105, модуля 103 отображения и канального кодера 101 на передающей стороне.

Различные техники требуются для системы MIMO-OFDM для повышения надежности передачи данных. В качестве схемы для увеличения выигрыша от пространственного разнесения предусмотрены пространственно-временное кодирование (STC), разнесение по циклической задержке (CDD) и пр. В качестве схемы для увеличения отношения сигнал-шум (SNR) предусмотрены формирование диаграммы направленности (BF), предварительное кодирование и пр. В этом случае, схема пространственно-временного кодирования или разнесения по циклической задержке обычно применяется для обеспечения устойчивости для системы открытого цикла, в которой информация обратной связи недоступна на передающей стороне вследствие быстрого обновления канала. С другой стороны, формирование диаграммы направленности или предварительное кодирование обычно применяется в системе замкнутого цикла для достижения максимального отношения сигнал-шум с использованием информации обратной связи, которая включает в себя свойство пространственного канала.

В качестве схемы для увеличения выигрыша от пространственного разнесения и схемы для увеличения отношения сигнал-шум среди вышеупомянутых схем, разнесение по циклической задержке и предварительное кодирование подробно объяснены ниже.

Когда система, снабженная множественными передающими антеннами, передает сигналы OFDM, схема CDD позволяет антеннам передавать сигналы OFDM, имеющие разные задержки или амплитуды, благодаря чему принимающая сторона может получать выигрыш от частотного разнесения.

На фиг. 2 показана блок-схема передающей стороны системы MIMO, основанной на схеме CDD.

Согласно фиг. 2, символ OFDM распределяется по отдельным антеннам через S/P преобразователь и MIMO кодер, циклический префикс (CP) для предотвращения помехи между каналами присоединяется к символу OFDM, и затем полученный символ OFDM с CP передается принимающей стороне. В этом случае, последовательность данных, передаваемая на первую антенну, поступает на принимающую сторону без какого бы то ни было изменения, и другая последовательность данных, передаваемая на вторую антенну, подвергается циклической задержке на заранее определенное количество выборок по сравнению с первой антенной, благодаря чему последовательность данных с циклической задержкой передается на вторую антенну.

При этом если схема CDD реализована в частотной области, циклическую задержку можно выразить произведением (или умножением) фазовых последовательностей. Их подробное описание приведено ниже со ссылкой на фиг. 3.

На фиг. 3 показана блок-схема передающей стороны системы MIMO, основанной на традиционной схеме разнесения по фазовому сдвигу (PSD).

Согласно фиг. 3, разные фазовые последовательности (Фазовая последовательность 1 ~ Фазовая последовательность M) отдельных антенн умножаются на отдельные последовательности данных в частотной области, над результатом умножения осуществляется обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ), и данные, полученные умножением и ОБПФ, передаются принимающей стороне. Вышеупомянутый способ, представленный на фиг. 3, называется схемой разнесения по фазовому сдвигу.

В случае использования схемы разнесения по фазовому сдвигу, канал с равномерным замиранием можно заменить частотно-избирательным каналом, выигрыш от частотного разнесения можно получить посредством процесса канального кодирования, или выигрыш от многопользовательского разнесения можно получить посредством процесса частотно-избирательного планирования.

При этом если система замкнутого цикла включает в себя конечную информацию обратной связи, можно использовать две схемы предварительного кодирования, т.е. схему предварительного кодирования на основе кодовой книги и схему для квантования информации канала и возвращения квантованной информации канала. Схема предварительного кодирования на основе кодовой книги возвращает индекс матрицы предварительного кодирования, который распознается передающей/принимающей стороной, на передающую/принимающую стороны, что позволяет получать выигрыш в SNR.

На фиг. 4 показана блок-схема передающей/принимающей стороны системы MIMO, основанной на предварительном кодировании на основе кодовой книги.

Согласно фиг. 4, каждая передающая/принимающая сторона имеет конечную матрицу предварительного кодирования (P₁~P_L). Принимающая сторона возвращает оптимальный индекс матрицы предварительного кодирования (1) передающей стороне с использованием информации канала, и передающая сторона применяет матрицу предварительного кодирования, соответствующую индексу обратной связи, к передаваемым данным (x₁~x_Mt). В порядке ссылки, в нижеследующей таблице 1 показана иллюстративная кодовая книга, используемая, когда информация обратной связи объемом 3 бита используется в системе IEEE 802.16e, снабженной двумя передающими антеннами для поддержки 2 скорости пространственного мультиплексирования.

Таблица 1 Индекс матрицы (двоичный) Столбец 1 Столбец 2 Индекс матрицы (двоичный) столбец 1 столбец 2 000 1 0 100 0,7941 0,6038 - j0,0689 0 1 0,6038 + j0,0689 -0,7941 001 0,7940 -0,5801 - j0,1818 101 0,3289 0,6614 - j0,6740 -0,5801 + j0,1818 -0,7940 0,6614 + j0,6740 -0,3289 010 0,7940 0,0579 - j0,6051 110 0,5112 0,4754 + j0,7160 0,0579 + j0,6051 -0,7940 0,4754 - j0,7160 -0,5112 011 0,7941 -0,2978 + j0,5298 111 0,3289 -0,8779 +
j0,3481 -0,2978 - j0,5298 -0,7941 -0,8779 - j0,3481 -0,3289

Вышеупомянутая схема разнесения по фазовому сдвигу может получать выигрыш от частотно-избирательного разнесения в открытом цикле и может получать выигрыш от планирования частот в замкнутом цикле. Благодаря этим преимуществам схемы разнесения по фазовому сдвигу, многие разработчики проводят интенсивные исследования схемы разнесения по фазовому сдвигу. Однако схема разнесения по фазовому сдвигу имеет 1 скорость пространственного мультиплексирования, поэтому не может достигать высокой скорости переноса. Кроме того, при фиксированном выделении ресурсов схема разнесения по фазовому сдвигу затрудняет получение выигрыша от частотно-избирательного разнесения и выигрыша от планирования частот.

Схема предварительного кодирования на основе кодовой книги может использовать высокую скорость пространственного мультиплексирования, вместе с тем требуя малого объема информации обратной связи (т.е. информации индекса), что позволяет эффективно передавать данные. Однако, поскольку она должна гарантировать стабильный канал для информации обратной связи, нежелательно, чтобы мобильное оборудование имело резко изменяющийся канал и было доступно только для системы замкнутого цикла.

Сущность изобретения

Техническая задача

Соответственно, настоящее изобретение относится к способу предварительного кодирования на основе фазового сдвига и приемопередатчику для его осуществления, которые, по существу, устраняют одну или несколько проблем, связанных с ограничениями и недостатками, присущими уровню техники.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа предварительного кодирования на основе фазового сдвига для решения проблем схемы разнесения по фазовому сдвигу и схемы предварительного кодирования, и способа применения схемы предварительного кодирования на основе фазового сдвига в различных случаях путем обобщения или расширения матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига.

Дополнительные преимущества, задачи и признаки изобретения будут частично представлены в нижеследующем описании и отчасти будут понятны специалисту в данной области техники по изучению нижеследующих материалов или могут быть изучены при практическом применении изобретения. Задачи и другие преимущества изобретения могут быть реализованы и достигнуты за счет структуры, конкретно описанной в описании и формуле изобретения, а также в прилагаемых чертежах.

Техническое решение

Для решения задач и достижения других преимуществ в соответствии с целью изобретения, согласно аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ передачи данных в системе со многими входами и многими выходами (MIMO), использующей совокупность поднесущих, содержащий этапы, на которых: определяют матрицу предварительного кодирования как часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига, определяют первую диагональную матрицу для фазового сдвига как часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига, определяют унитарную матрицу как часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига и осуществляют предварительное кодирование путем умножения матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига на символ передачи в расчете на ресурс, причем матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига определяют путем перемножения матрицы предварительного кодирования, первой диагональной матрицы и унитарной матрицы.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предусмотрен приемопередатчик для передачи данных в системе со многими входами и многими выходами (MIMO), использующей совокупность поднесущих, содержащий: модуль определения матрицы предварительного кодирования, который определяет матрицу предварительного кодирования как часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига, определяет первую диагональную матрицу для фазового сдвига как часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига, определяет унитарную матрицу как часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига и определяет матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига путем перемножения матрицы предварительного кодирования, первой диагональной матрицы и унитарной матрицы, и модуль предварительного кодирования для осуществления предварительного кодирования путем умножения матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига на символ передачи в расчете на ресурс.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ приема данных в системе со многими входами и многими выходами (MIMO), использующей совокупность поднесущих, содержащий этапы, на которых: определяют матрицу предварительного кодирования как часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига, определяют первую диагональную матрицу для фазового сдвига как часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига, определяют унитарную матрицу как часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига и декодируют символ передачи в расчете на ресурс на основании матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига, причем матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига определяют путем перемножения матрицы предварительного кодирования, первой диагональной матрицы и унитарной матрицы.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ приема данных в системе со многими входами и многими выходами (MIMO), использующей совокупность поднесущих, содержащий этапы, на которых: определяют матрицу предварительного кодирования как часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига, определяют первую диагональную матрицу для фазового сдвига как часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига, определяют унитарную матрицу как часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига и декодируют символ передачи в расчете на ресурс на основании матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига, причем матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига определяют путем перемножения матрицы предварительного кодирования, первой диагональной матрицы и унитарной матрицы.

Способы передачи и приема и приемопередатчик согласно вышеупомянутым аспектам, матрицу предварительного кодирования можно выбирать циклически повторяющейся в первой кодовой книге согласно индексу ресурсов (k).

Матрицу предварительного кодирования можно выбирать циклически повторяющейся в первой кодовой книге согласно индексу ресурсов, при этом повторяющейся с заранее определенным интервалом. Заранее определенный интервал можно определять с учетом скорости пространственного мультиплексирования.

Матрицу предварительного кодирования можно выбирать из части первой кодовой книги. Альтернативно, матрицу предварительного кодирования выбирают из второй кодовой книги, содержащей часть первой кодовой книги.

Матрицу предварительного кодирования можно выбирать из первой кодовой книги на основании информации обратной связи, полученной от принимающей стороны. Кроме того, информация обратной связи может включать в себя индекс матрицы предварительного кодирования (PMI), связанный с кодовой книгой.

Следует понимать, что вышеприведенное общее описание и нижеследующее подробное описание настоящего изобретения являются иллюстративными и пояснительными и призваны обеспечивать дополнительное объяснение заявленного изобретения.

Преимущества изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает технику предварительного кодирования на основе фазового сдвига для решения проблем традиционных способов CDD, PSD и предварительного кодирования, позволяющую реализовать эффективную связь. В частности, техника предварительного кодирования на основе фазового сдвига обобщается или расширяется, конструкция приемопередатчика упрощается, или эффективность связи возрастает.

Краткое описание чертежей

Прилагаемые чертежи, которые включены для обеспечения дополнительного понимания изобретения, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и, совместно с описанием, служат для объяснения принципов изобретения.

В чертежах:

фиг. 1 - блок-схема системы OFDM, снабженной множественными передающими/приемными антеннами;

фиг. 2 - блок-схема передающей стороны системы MIMO, основанной на традиционной схеме разнесения по циклической задержке (CDD);

фиг. 3 - блок-схема передающей стороны системы MIMO, основанной на традиционной схеме разнесения по фазовому сдвигу (PSD);

фиг. 4 - блок-схема приемопередатчика системы MIMO, основанной на традиционной схеме предварительного кодирования;

фиг. 5 - блок-схема принципиальных компонентов приемопередатчика для осуществления схемы предварительного кодирования на основе фазового сдвига согласно настоящему изобретению;

фиг. 6 - график, демонстрирующий два применения предварительного кодирования на основе фазового сдвига или разнесения по фазовому сдвигу согласно настоящему изобретению;

фиг. 7 - блок-схема передатчика OFDM SCW, основанного на схеме предварительного кодирования на основе фазового сдвига согласно настоящему изобретению; и

фиг. 8 - блок-схема передатчика OFDM MCW согласно настоящему изобретению.

Предпочтительные варианты осуществления

Обратимся к предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения, примеры которых показаны на прилагаемых чертежах. По возможности, одни и те же позиции будут использоваться в чертежах для обозначения одинаковых или сходных частей. Прежде чем перейти к описанию настоящего изобретения, следует заметить, что большинство терминов, раскрытых в настоящем изобретении, соответствуют общим терминам, хорошо известным в технике, но некоторые термины заявитель выбрал по необходимости, и они будут раскрыты в нижеследующем описании настоящего изобретения. Таким образом, термины, определенные заявителем, предпочтительно понимать на основании их смысла в настоящем изобретении.

Для удобства описания и лучшего понимания настоящего изобретения, общие структуры и устройства, хорошо известные в технике, будут опущены или обозначены посредством блок-схемы или логической блок-схемы. По возможности, одни и те же позиции будут использоваться в чертежах для обозначения одинаковых или сходных частей.

ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

МАТРИЦА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО КОДИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ФАЗОВОГО СДВИГА

На фиг. 5 показана блок-схема принципиальных компонентов приемопередатчика для осуществления схемы предварительного кодирования на основе фазового сдвига согласно настоящему изобретению.

Схема предварительного кодирования на основе фазового сдвига умножает последовательности, имеющие разные фазы, на все потоки и передает умноженные потоки через все антенны. В целом, с точки зрения приемника, если фазовая последовательность генерируется с малым значением циклической задержки, канал может иметь частотную избирательность, и размер канала увеличивается или уменьшается согласно частям в частотной области.

Как следует из фиг. 5, передатчик выделяет пользовательскому оборудованию (UE) конкретную часть частотного диапазона, флуктуирующую с относительно малым значением циклической задержки, благодаря чему он получает выигрыш от планирования из конкретной части, в которой частота возрастает для реализации стабильного статуса канала. В этом случае, для применения значения циклической задержки, регулярно возрастающего или убывающего, к отдельным антеннам, передатчик использует матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига.

Матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига (P) можно представить следующим уравнением 1:

[Уравнение 1]

где k - индекс поднесущей или индекс конкретного частотного диапазона (k=1, 2, 3, 4, …) или (k=0, 1, 2, 3, …), θ_i (i=1, 2, 3, 4), (i=1, …, N_t, j=1, …, R) - комплексный весовой коэффициент, зависящий от "k", N_t - количество передающих антенн, и R - скорость пространственного мультиплексирования.

В этом случае комплексный весовой коэффициент может иметь разные значения согласно либо символу OFDM, умножаемому на антенны, либо соответствующему индексу поднесущей. Комплексный весовой коэффициент может определяться, по меньшей мере, одним из статуса канала и наличием или отсутствием информации обратной связи.

При этом предпочтительно, чтобы матрица предварительного кодирования на основе фазового сдвига (P) согласно уравнению 1 была сконфигурирована в виде унитарной матрицы для снижения потерь канальной емкости в системе MIMO. В этом случае, для определения составляющего условия унитарной матрицы, канальную емкость системы MIMO открытого цикла можно представить Уравнением 2:

[Уравнение 2]

Здесь H - матрица каналов MIMO размером (N_r×N_t), и N_r - количество приемных антенн. Применяя матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига P к Уравнению 2, получаем следующее уравнение 3:

[Уравнение 3]

Как следует из Уравнения 3, во избежание повреждения канальной емкости, PP ^H должна быть единичной матрицей, поэтому матрица предварительного кодирования на основе фазового сдвига P должна удовлетворять следующему уравнению 4:

[Уравнение 4]

Здесь I_N -единичная матрица n×n.

Для конфигурирования матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига P в виде унитарной матрицы, должны одновременно выполняться следующие два условия, а именно условие ограничения по мощности и условие ограничения по ортогональности. Условие ограничения по мощности позволяет каждому столбцу матрицы иметь размер "1", что выражается следующим уравнением 5:

[Уравнение 5]

Условие ограничения по ортогональности позволяет отдельным столбцам быть ортогональными друг другу, что выражается следующим уравнением 6:

[Уравнение 6]

Теперь перейдем к подробному описанию обобщенного уравнения матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига размером (2×2) и уравнения, удовлетворяющего вышеупомянутым двум условиям.

Следующее уравнение 7 описывает матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига, которая имеет 2 скорость пространственного мультиплексирования при 2 передающих антеннах:

[Уравнение 7]

где α_i и β_i (i=1, 2) - действительные числа, θ_i (i=1, 2, 3, 4) - значение фазы, и k - индекс поднесущей для символа OFDM. Для конфигурирования вышеупомянутой матрицы предварительного кодирования в виде унитарной матрицы должны выполняться условие ограничения по мощности для следующего уравнения 8 и условие ограничения по ортогональности для следующего уравнения 9:

[Уравнение 8]

[Уравнение 9]

где "*" обозначает комплексно сопряженное число.

Пример матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига размером (2×2), удовлетворяющей Уравнениям 8 и 9, представлен следующим уравнением 10:

[Уравнение 10]

где соотношение между θ₂ и θ₃ представлено следующим уравнением 11:

[Уравнение 11]

По меньшей мере, одну матрицу предварительного кодирования можно конфигурировать в виде кодовой книги, благодаря чему матрицу предварительного кодирования в формате кодовой книги можно сохранять в памяти передающей или принимающей стороны. Кодовая книга может включать в себя различные матрицы предварительного кодирования, созданные с разными конечными значениями θ₂.

В этом случае, "θ₂" можно надлежащим образом задать согласно статусу канала и наличию или отсутствию информации обратной связи. При использовании информации обратной связи "θ₂" задается равным низкому значению. Если информация обратной связи не используется, "θ₂" задается равным высокому значению. В результате получается большой выигрыш от частотного разнесения.

При этом выигрыш от частотного разнесения или выигрыш от планирования частот можно получить согласно размеру выборки задержки, применяемой к предварительному кодированию на основе фазового сдвига.

На фиг. 6 показан график, демонстрирующий два применения предварительного кодирования на основе фазового сдвига или разнесения по фазовому сдвигу согласно настоящему изобретению.

Как следует из фиг. 6, если используется выборка задержки (или циклическая задержка) большой величины, частотно-избирательный период сокращается, благодаря чему частотная избирательность возрастает, и канальный код может получить выигрыш от частотного разнесения. Поэтому предпочтительно использовать большую выборку задержки для системы открытого цикла, в которой надежность информации обратной связи снижается вследствие резкого изменения канала во времени.

При использовании малой выборки задержки, первая часть, в которой размер канала увеличивается, и вторая часть, в которой размер канала уменьшается, возникают в частотно-избирательном канале, образовавшемся из канала равномерным замиранием. Таким образом, размер канала увеличивается в заранее определенной области поднесущих сигнала OFDM и уменьшается в другой области поднесущих.

В этом случае, если в системе множественного доступа с ортогональным частотным разнесением (OFDMA), обслуживающей несколько пользователей, полезный сигнал передается в частотном диапазоне канала большего размера для каждого пользователя, отношение сигнал-шум (SNR) может увеличиваться. Кроме того, очень часто разные пользователи могут иметь разные частотные диапазоны канала большего размера, благодаря чему система может получать выигрыш от планирования многопользовательского разнесения. С точки зрения принимающей стороны, он может передавать информацию индикатора качества канала (CQI) только области поднесущих для выделения ресурса в качестве информации обратной связи, из-за чего объем информации обратной связи относительно сокращается.

Выборка задержки (или циклическая задержка) для предварительного кодирования на основе фазового сдвига может быть заранее определена на приемопередатчике или может возвращаться с приемника на передатчик.

Кроме того, скорость пространственного мультиплексирования R также может быть заранее определена на приемопередатчике. Однако приемник периодически распознает статус канала, вычисляет скорость пространственного мультиплексирования и возвращает вычисленную скорость пространственного мультиплексирования на передатчик. Альтернативно, передатчик может вычислять или изменять скорость пространственного мультиплексирования с использованием информации канала, возвращенной с приемника.

ВТОРОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

МАТРИЦА ОБОБЩЕННОГО РАЗНЕСЕНИЯ ПО ФАЗОВОМУ СДВИГУ

В случае использования в системе, в которой количество антенн равно N_t (N_t - натуральное число больше 2) и скорость пространственного мультиплексирования равна R, вышеупомянутую матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига можно представить следующим уравнением 12:

[Уравнение 12]

Уравнение 12 можно рассматривать как обобщенный формат традиционной схемы разнесения по фазовому сдвигу, поэтому схема MIMO, представленная в уравнении 12, будет далее называться схемой обобщенного разнесения по фазовому сдвигу (GPSD).

В уравнении 12, - это матрица GPSD k-й поднесущей сигнала MIMO OFDM, который имеет N_t передающих антенн и скорость пространственного мультиплексирования R. Кроме того, - унитарная матрица (т.е. вторая матрица), удовлетворяющая условию

и предназначенная минимизировать помеху между символами поднесущей, соответствующими отдельным антеннам. В частности, для поддержания диагональной матрицы (т.е. первой матрицы) для фазового сдвига без какого-либо изменения, предпочтительно, чтобы удовлетворяла условию унитарной матрицы. В уравнении 12, фазовый угол θ_i (i=1, …, N_t) в частотной области и время задержки τ_i (i=1, …, N_t) во временной области подчиняются заранее определенному соотношению, которое представлено следующим уравнением 13:

[Уравнение 13]

где N_fft - количество поднесущих сигнала OFDM.

Видоизмененный пример уравнения 12 представлен в следующем уравнении 14, таким образом, матрицу GPSD можно вычислить согласно Уравнению 14:

[Уравнение 14]

Если матрица GPSD выражается уравнением 14, символы каждого потока данных (или поднесущей OFDM) получают один и тот же фазовый сдвиг, что позволяет легко конфигурировать матрицу GPSD. Другими словами, матрица GPSD, выраженная уравнением 14, имеет столбцы, имеющие одну и ту же фазу, тогда как матрица GPSD, выраженная уравнением 12, имеет строки, имеющие одну и ту же фазу, благодаря чему отдельные символы поднесущей получают один и тот же фазовый сдвиг. Расширив уравнение 14, можно вычислить матрицу GPSD согласно следующему уравнению 15:

[Уравнение 15]

Как следует из уравнения 15, строки и столбцы матрицы GPSD имеют независимые фазы, что позволяет получать различные выигрыши от частотного разнесения.

В порядке примера уравнения 12, 14 или 15, уравнение матрицы GPSD для системы, которая использует две передающие антенны и 1-битовую кодовую книгу, можно представить следующим уравнением 16:

[Уравнение 16]

В уравнении 16, если "α" известно, то легко найти "β". Поэтому значение "α" можно задать равным двум правильным значениям, и информацию, связанную со значением "α", можно, при необходимости, возвращать в индекс кодовой книги. Например, между передатчиком и приемником может быть заранее установлено два условия, т.е. одно условие предписывает, чтобы "α" было равно "0,2", если индекс обратной связи равен "0", и другое условие предписывает, чтобы "α" было равно "0,8", если индекс обратной связи равен "1".

В качестве примера унитарной матрицы в уравнении 12, 14 или 15 можно использовать заранее определенную матрицу предварительного кодирования для получения выигрыша в SNR. В качестве вышеупомянутой матрицы предварительного кодирования можно использовать матрицу Уолша-Адамара или матрицу ДПФ. Если используется матрица Уолша-Адамара, пример матрицы GPSD согласно уравнению 12 можно представить следующим уравнением 17:

[Уравнение 17]

Уравнение 17 основано на том предположении, что система имеет 4 передающие антенны и 4 скорость пространственного мультиплексирования. В этом случае, вторая матрица правильно реконструируется, что позволяет выбирать конкретную предающую антенну (т.е. осуществлять выбор антенны) или регулировать скорость пространственного мультиплексирования (т.е. осуществлять адаптацию ранга).

При этом унитарную матрицу , выраженную уравнением 12, 14 или 15, можно конфигурировать в виде кодовой книги, благодаря чему унитарная матрица в формате кодовой книги сохраняется на передающей или принимающей стороне. В этом случае, передающая сторона принимает информацию индекса кодовой книги от принимающей стороны, выбирает матрицу предварительного кодирования с соответствующим индексом из своей собственной кодовой книги и конфигурирует матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига с использованием уравнений 12, 14 или 15.

Если в качестве унитарной матрицы , выраженной уравнением 12, 14 или 15, используется код Уолша размером (2x2) или (4x4), получается пример матрицы GPSD, представленный в следующих таблицах 2 и 3:

Таблица 2 2 передающие антенны Скорость 1 Скорость 2

Таблица 3 4 передающие антенны Скорость 1 Скорость 2 Скорость 4

ТРЕТИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

ОБОБЩЕННОЕ РАЗНЕСЕНИЕ ПО ФАЗОВОМУ СДВИГУ, ЗАВИСЯЩЕЕ ОТ ВРЕМЕНИ

В матрице GPSD согласно уравнению 12, 14 или 15, фазовый угол (θ_i) диагональной матрицы и/или унитарной матрицы (U) может изменяться с течением времени. Например, GPSD, зависящую от времени, согласно уравнению 12 можно представить следующим уравнением 18:

[Уравнение 18]

Здесь - это матрица GPSD k-й поднесущей сигнала MIMO OFDM, который имеет N_t передающих антенн и скорость пространственного мультиплексирования R в данный момент времени (t). - это унитарная матрица (т.е. четвертая матрица), удовлетворяющая условию и предназначенная минимизировать помеху между символами поднесущей, соответствующими отдельным антеннам.

В частности, для поддержания характеристик унитарной матрицы для диагональной матрицы (т.е. третьей матрицы) для фазового сдвига без какого-либо изменения предпочтительно, чтобы удовлетворяла условию унитарной матрицы. В уравнении 18, фазовый угол θ_i(t) (i=1, …, N_t) и время задержки τ_i(t) (i=1, …, N_t) подчиняются заранее определенному соотношению, которое представлено следующим уравнением 19:

[Уравнение 19]

где N_fft - количество поднесущих сигнала OFDM.

Как следует из уравнений 18 и 19, значение выборки задержки по времени и унитарная матрица могут изменяться с течением времени. В этом случае, в качестве единицы времени можно задать символ OFDM или заранее определенный интервал времени.

Если унитарная матрица для получения GPSD, зависящей от времени, представлена матрицей GPSD на основе кода Уолша размером (2×2), можно построить следующую матрицу GPSD, как показано в следующей таблице 4:

Таблица 4 2 передающие антенны Скорость 1 Скорость 2

Если унитарная матрица для получения GPSD, зависящей от времени, представлена матрицей GPSD на основе кода Уолша размером (4×4), можно построить следующую матрицу GPSD, как показано в следующей таблице 5:

Таблица 5 4 передающие антенны Скорость 1 Скорость 2 Скорость 4

Хотя вышеупомянутый третий вариант осуществления предусматривает матрицу GPSD, зависящую от времени, согласно уравнению 12, следует заметить, что матрицу GPSD, зависящую от времени, также можно применять к диагональной матрице и унитарной матрице согласно уравнениям 14 и 15. Таким образом, хотя следующие варианты осуществления будут описаны со ссылкой на уравнение 12, специалисту в данной области техники очевидно, что объем нижеследующих вариантов осуществления не ограничивается уравнением 12 и применим также к уравнениям 14 и 15.

ЧЕТВЕРТЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

РАСШИРЕНИЕ ОБОБЩЕННОГО РАЗНЕСЕНИЯ ПО ФАЗОВОМУ СДВИГУ

Если третья матрица, соответствующая матрице предварительного кодирования, добавляется к матрице GPSD, состоящей из диагональной матрицы и унитарной матрицы, можно построить расширенную матрицу GPSD, как показано в следующем уравнении 20:

[Уравнение 20]

По сравнению с уравнением 12, расширенная матрица GPSD согласно уравнению 20 дополнительно включает в себя матрицу предварительного кодирования (P) размером (N_t×R), расположенную перед диагональной матрицей. Таким образом, размер диагональной матрицы изменяется до (R×R).

Добавленную матрицу предварительного кодирования можно по-разному назначать конкретному частотному диапазону или конкретному символу поднесущей. Предпочтительно, в случае системы открытого цикла, добавленную матрицу предварительного кодирования можно задать как фиксированную матрицу. Добавляя матрицу предварительного кодирования можно получить оптимальный выигрыш в SNR.

Передающая сторона или принимающая сторона может иметь кодовую книгу, снабженную совокупностью матриц предварительного кодирования (P).

При этом в расширенной матрице GPSD, по меньшей мере, одна(ин) из матрицы предварительного кодирования (P), фазового угла (θ) диагональной матрицы и унитарной матрицы (U) может изменяться с течением времени. С этой целью, если индекс следующей матрицы предварительного кодирования P возвращается в единицах заранее определенного времени или заранее определенной поднесущей, конкретную матрицу предварительного кодирования P, соответствующую индексу, можно выбирать из заранее определенной кодовой книги.

Расширенную матрицу GPSD согласно четвертому варианту осуществления можно представить следующим уравнением 21:

[Уравнение 21]

В качестве примера расширенной матрицы GPSD, матричное уравнение системы MIMO, которая включает в себя две или четыре передающие антенны, представлено в следующих уравнениях 22 и 23:

[Уравнение 22]

[Уравнение 23]

Хотя в уравнениях 22 и 23 матрица ДПФ используется как унитарная матрица, объем настоящего изобретения не ограничивается матрицей ДПФ, и также применим к другим матрицам, способным удовлетворять данному условию унитарности, например коду Уолша-Адамара.

В качестве другого примера расширенной матрицы GPSD, матричное уравнение системы MIMO, которая включает в себя четыре передающие антенны, представлено в следующем уравнении 24:

[Уравнение 24]

По сравнению с уравнением 12, расширенная матрица GPSD согласно уравнению 24 дополнительно включает в себя диагональную матрицу (D1) размером (N_t×N_t) и матрицу предварительного кодирования (P) размером (N_t×R), которые располагаются перед диагональной матрицей (D2). Таким образом, размер диагональной матрицы (D2) изменяется до (R×R).

Добавленную матрицу предварительного кодирования можно по-разному назначать конкретному частотному диапазону или конкретному символу поднесущей. Предпочтительно, в случае системы открытого цикла, добавленную матрицу предварительного кодирования можно задать как фиксированную матрицу. Добавляя матрицу предварительного кодирования можно получить оптимальный выигрыш в SNR.

Предпочтительно, передающая сторона или принимающая сторона может иметь кодовую книгу, снабженную совокупностью матриц предварительного кодирования (P).

В этом случае, благодаря диагональным матрицам D1 и D2, фазовый угол можно сдвигать двумя способами в одной системе. Например, если малый фазовый сдвиг используется диагональной матрицей D1, можно получить выигрыш от планирования с многопользовательским разнесением. Если большой фазовый сдвиг используется диагональной матрицей D2, можно получить выигрыш от частотного разнесения. Диагональная матрица D1 предназначена для повышения производительности системы, а другая диагональная матрица D2 предназначена для усреднения канала между потоками.

Кроме того, большой фазовый сдвиг используется диагональной матрицей D1, что позволяет увеличивать выигрыш от частотного разнесения. Большое разнесение по фазовому сдвигу используется диагональной матрицей D2, канал между потоками можно усреднять. Этот выигрыш можно получить из уравнения 21.

В этом случае, матрица P согласно уравнению 21 должна изменяться на основе единицы поднесущей или единицы частотного ресурса, и затем использоваться без информации обратной связи. Этот видоизмененный формат можно представить следующим уравнением 25:

[Уравнение 25]

В уравнении 25, представляет частный случай, когда отдельные индексы ресурсов (k) используют разные матрицы предварительного кодирования. Таким образом, выигрыш от частотного разнесения возрастает благодаря использованию разных матриц предварительного кодирования для разных индексов ресурсов (k), и канал между потоками усредняется благодаря использованию диагональной матрицы и единичной матрицы (U).

ПЯТЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СХЕМА ОГРАНИЧЕНИЯ ПОДМНОЖЕСТВОМ КОДОВОЙ КНИГИ

Схема ограничения подмножеством кодовой книги предполагает использование лишь некоторых частей кодовой книги. При условии, что полное количество матриц предварительного кодирования кодовой книги равно N _c, только N _restrict матриц предварительного кодирования можно использовать согласно схеме ограничения подмножеством кодовой книги. Схему ограничения подмножеством кодовой книги можно использовать для снижения многосотовой помехи или упрощения системы. В этом случае, должно выполняться заранее определенное условие, выражаемое как N _restrict≤N _c.

Например, при условии, что полное количество матриц предварительного кодирования кодовой книги равно N _c=6, кодовую книгу всех множеств и особую кодовую книгу , позволяющую использовать только 4 матрицы предварительного кодирования из 6 матриц предварительного кодирования, можно представить следующим уравнением 26:

[Уравнение 26]

В уравнении 26, - это эквивалентная кодовая книга кодовой книги .

ШЕСТОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СХЕМА ЦИКЛИЧЕСКОГО ПОВТОРЕНИЯ МАТРИЦ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО КОДИРОВАНИЯ

Например, если множество матриц предварительного кодирования, определенное во время передачи/приема, заранее задано в данный момент времени, этот случай можно представить следующим уравнением 27:

[Уравнение 27]

В уравнении 27, множество матриц предварительного кодирования включает в себя N_c матриц предварительного кодирования.

Уравнение 27 можно упростить, в результате чего получается уравнение 28:

[Уравнение 28]

В уравнении 27 и уравнении 28, обозначает матрицу предварительного кодирования, циклически повторяющуюся согласно индексу поднесущей или индексу ресурсов k из N _c матриц предварительного кодирования, включенных в кодовую книгу .

В уравнении 28, предназначена для смешивания потоков данных и может именоваться матрицей поворота. Как следует из уравнения 28, можно выбирать согласно скорости пространственного мультиплексирования (R). также можно легко представить следующим уравнением 29:

[Уравнение 29]

Скорость пространственного мультиплексирования: 2

Скорость пространственного мультиплексирования: 3

Скорость пространственного мультиплексирования: 4

Кроме того, в кодовой книге, снабженной N_c матрицами предварительного кодирования, если схема ограничения подмножеством кодовой книги, предусматривающая использование лишь конкретной части кодовой книги согласно Узлу-B или пользовательскому оборудованию (UE), применяется к вышеупомянутой кодовой книге, количество N_c матриц предварительного кодирования должно быть сокращено до N_restrict матриц предварительного кодирования и затем использоваться.

Таким образом, в случае использования эквивалентной кодовой книги , уравнение 28 можно представить следующим уравнением 30:

[Уравнение 30]

где "k" - индекс поднесущей или индекс частотных ресурсов. В уравнении 30, N_restrict равно 4. Кроме того, в уравнении 30, обозначает матрицу предварительного кодирования, циклически повторяющуюся согласно индексу поднесущей или индексу ресурсов k из N_restrict матриц предварительного кодирования, включенных в кодовую книгу или .

ШЕСТОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ-1

СХЕМА ЦИКЛИЧЕСКОГО ПОВТОРЕНИЯ МАТРИЦ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО КОДИРОВАНИЯ С ЗАРАНЕЕ ОПРЕДЕЛЕННЫМ ИНТЕРВАЛОМ

Кроме того, уравнение 28 также можно представить следующим уравнением 31 согласно заданным частотным ресурсам:

[Уравнение 31]

или

В уравнении 31, "k" может быть индексом поднесущей или индексом виртуальных ресурсов, и можно выбирать двумя способами в уравнении 31 в зависимости от того, каков начальный индекс k.

В уравнении 31, если "k" является индексом поднесущей, матрица предварительного кодирования повторяется для v поднесущих, и матрица предварительного кодирования циклически повторяется согласно индексу поднесущей k из N _c матриц предварительного кодирования, включенных в кодовую книгу .

Иллюстративные списки индекса матрицы предварительного кодирования в расчете на поднесущую таковы:

или

Первый представляет случай v=2, N _c=5 и k=1, 2, …, K, и второй представляет случай v=3, N _c=5, k=0, 1, …, K-1. Здесь K - это количество ресурсов в подкадре.

Уравнение 31 демонстрирует частный случай, когда матрица предварительного кодирования по-разному устанавливается в N_c матрицах предварительного кодирования. Значение v можно получить на основании скорости пространственного мультиплексирования для матрицы предварительного кодирования. Например, значение v можно задать как v=R.

Кроме того, в случае использования схемы ограничения подмножеством кодовой книги согласно уравнению 26, матрица предварительного кодирования также может изменяться на основании заранее определенного количества единиц поднесущих или заранее определенного количества блоков частотного ресурса. Этот формат можно представить следующим уравнением 32:

[Уравнение 32]

или

По сравнению с уравнением 31, матрица предварительного кодирования согласно уравнению 32 также может изменяться на v единиц. В отличие от уравнения 31, матрица предварительного кодирования согласно уравнению 32 изменяется в N _restrict (≤N _c) количестве матриц предварительного кодирования.

При этом выигрыш от частотного разнесения должен изменяться согласно количеству циклически повторяющихся матриц предварительного кодирования или количеству матриц предварительного кодирования, включенных в кодовую книгу. Таким образом, в случае, когда схема ограничения подмножеством кодовой книги и схема циклического повторения матриц предварительного кодирования согласованы, как представлено в уравнении 32, различные схемы для определения подмножества кодовой книги описаны ниже.

ПЯТЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ-1

СОГЛАСНО СКОРОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ R

Подмножество кодовой книги можно определять по-разному, согласно скорости пространственного мультиплексирования R. Например, в случае низкой скорости пространственного мультиплексирования, определяется большой размер подмножества кодовой книги, что позволяет добиться выигрыша от частотного разнесения вплоть до максимального. В случае высокой скорости пространственного мультиплексирования, определяется малый размер подмножества кодовой книги, что позволяет уменьшить сложность при поддержании производительности.

В случае использования подмножества кодовой книги, определенной согласно скорости пространственного мультиплексирования R, иллюстративный способ можно представить следующим уравнением 33:

[Уравнение 33]

или

Здесь N _restrict задается как количество матриц предварительного кодирования подмножества кодовой книги, определенной согласно скорости пространственного мультиплексирования R. Таким образом, в случае, когда матрицы предварительного кодирования в кодовой книге, адаптированные схемой ограничения подмножеством кодовой книги, используются в режиме циклического повторения, можно улучшить производительность системы и сложность системы.

ПЯТЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ-2

СОГЛАСНО СКОРОСТИ КАНАЛЬНОГО КОДИРОВАНИЯ

Подмножество кодовой книги можно определять по-разному, согласно скорости канального кодирования. Например, в общем случае, выигрыш от частотного разнесения можно увеличить при низкой скорости канального кодирования. Таким образом, в одинаковых условиях скорости пространственного мультиплексирования, подмножество кодовой книги, имеющее разные матрицы предварительного кодирования, предпочтительно использовать матрицы предварительного кодирования с низкой скоростью канального кодирования, благодаря чему можно улучшить производительность системы и сложность системы.

ПЯТЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ-3

СОГЛАСНО ПОВТОРНОЙ ПЕРЕДАЧЕ

Подмножество кодовой книги можно определять по-разному, согласно повторной передаче. Например, подмножество кодовой книги, используемое при повторной передаче, имеет матрицы предварительного кодирования, отличные от матриц предварительного кодирования подмножества кодовой книги, которые использовались при начальной передаче. Таким образом, в зависимости от наличия повторной передачи или номера повторной передачи и т.д., можно использовать по-разному оставленное подмножество кодовой книги. Это позволяет повысить успешность повторной передачи.

СЕДЬМОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

РАСШИРЕНИЕ ОБОБЩЕННОГО РАЗНЕСЕНИЯ ПО ФАЗОВОМУ СДВИГУ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ НА КАЖДОЙ ПЕРЕДАЮЩЕЙ АНТЕННЕ

Что касается различных схем предварительного кодирования, разные величины мощности в расчете на предающую антенну можно использовать в зависимости от частоты или времени. Таким образом, можно повысить производительность системы и обеспечить эффективное использование мощности. Например, управление мощностью в расчете на предающую антенну можно использовать со схемами предварительного кодирования согласно уравнениям 28, 30, 31 и 32.

В частности, пример уравнения 31, использующий кодовую книгу, включающую в себя N _c матриц предварительного кодирования, представлен следующим уравнением 34:

[Уравнение 34]

или

В уравнении 34, предназначена для смешивания потоков данных и также может именоваться матрицей поворота, и можно легко представить уравнением 29. Кроме того, обозначает диагональную матрицу управления мощностью, которая позволяет каждой предающей антенне передавать поток данных с той или иной мощностью согласно m-у частотному диапазону и/или времени t. обозначает элемент управления мощностью, используемый на i-й предающей антенне, в m-м частотном диапазоне и/или во время t.

Пример уравнения 32, использующий кодовую книгу, включающую в себя N_restrict (≤N_c) матриц предварительного кодирования, представлен следующим уравнением 35:

[Уравнение 35]

или

В уравнении 35, , и имеют тот же смысл, что и в уравнении 34.

ВОСЬМОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИК ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО КОДИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ФАЗОВОГО СДВИГА

В общем случае, система связи включает в себя передатчик и приемник. В этом случае, передатчик и приемник можно рассматривать как приемопередатчик. Для пояснения функции обратной связи, часть для передачи общих данных называется передатчиком, и другая часть, для передачи данных обратной связи на передатчик, называется приемником.

На нисходящей линии связи, передатчик может входить в состав Узла-B, или приемник может входить в состав пользовательского оборудования (UE). На восходящей линии связи, приемопередатчик может входить в состав UE, или приемник может входить в состав Узла-B. Узел-B может включать в себя совокупность приемников и совокупность передатчиков. Кроме того, пользовательское оборудование (UE) также может включать в себя совокупность приемников и совокупность передатчиков.

На фиг. 7 показана блок-схема передатчика OFDM SCW, основанного на схеме предварительного кодирования на основе фазового сдвига согласно настоящему изобретению. На фиг. 8 показана блок-схема передатчика OFDM MCW согласно настоящему изобретению.

Согласно фиг. 7 и 8, канальные кодеры 510 и 610, перемежители 520 и 620, блоки 550 и 650 ОБПФ (обратного быстрого преобразования Фурье) и аналоговые преобразователи 560 и 660 и т.д. идентичны показанным на фиг. 1, поэтому их подробное описание здесь будет опущено для удобства описания. Только прекодеры 540 и 640 будут подробно описаны ниже.

Прекодер 540 включает в себя модуль 541 определения матрицы предварительного кодирования и модуль 542 предварительного кодирования. Прекодер 640 включает в себя модуль 641 определения матрицы предварительного кодирования и модуль 642 предварительного кодирования.

Модуль (541, 641) определения матрицы предварительного кодирования сконфигурирован в виде первой системы уравнений 12, 14 и 15 или второй системы уравнений 20 и 21 и определяет матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига. Способ определения матрицы предварительного кодирования подробно описан в вариантах осуществления со второго по четвертый, поэтому их подробное описание здесь будет опущено для удобства описания. Матрица предварительного кодирования на основе фазового сдвига согласно первой системе уравнений 12, 14 и 15 или второй системе уравнений 20 и 21 может изменять матрицу предварительного кодирования для предотвращения помехи между поднесущими, фазовый угол диагональной матрицы и/или унитарную матрицу во времени, как показано в уравнении 18.

Модуль (541, 641) определения матрицы предварительного кодирования может выбирать, по меньшей мере, одну из матрицы предварительного кодирования и унитарной матрицы на основании информации обратной связи принимающей стороны. В этом случае, предпочтительно, чтобы информация обратной связи включала в себя индекс матрицы заранее определенной кодовой книги.

Модуль (542, 642) предварительного кодирования умножает символ OFDM на определенную матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига и осуществляет предварительное кодирование результата умножения.

В общем случае, отдельные компоненты приемника имеют функции, противоположные соответствующим функциям передатчика. Опишем приемник в системе MIMO-OFDM, использующей матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига.

Сначала приемник принимает пилот-сигнал от передатчика и получает информацию канала MIMO с использованием принятого пилот-сигнала. Затем приемник получает эквивалентную информацию канала MIMO путем умножения матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига на полученную информацию канала MIMO. Предварительное кодирование на основе фазового сдвига можно определять на основании, по меньшей мере, одной из информации скорости пространственного мультиплексирования (или ранга) и информации матрицы предварительного кодирования от передатчика.

Приемник может извлекать сигнал данных с использованием эквивалентной информации канала MIMO и вектора сигнала, принятых от передатчика. Кроме того, над извлеченным сигналом данных осуществляется канальное декодирование для обнаружения/исправления ошибок, и, наконец, получаются данные, переданные передатчиком. Согласно схеме приема MIMO, вышеописанные операции можно использовать итерационно, или могут быть предусмотрены дальнейшие дополнительные операции декодирования.

Приемник, основанный на схеме предварительного кодирования на основе фазового сдвига, отвечающей настоящему изобретению, можно адаптировать без модификации в соответствии со схемой приема MIMO, таким образом, дополнительные детали относительно схемы приема MIMO опущены.

Следует заметить, что большинство терминов, используемых в настоящем изобретении, определено исходя из функций настоящего изобретения, и может быть определено по-другому в соответствие с намерениями специалиста в данной области техники или обычной практикой. Таким образом, предпочтительно интерпретировать вышеупомянутые термины на основании полного содержания, раскрытого в настоящем изобретении.

Специалист в данной области техники может предложить различные модификации и вариации настоящего изобретения, без отхода от сущности и объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение призвано охватывать модификации и вариации этого изобретения, если они отвечают объему формулы изобретения и ее эквивалентов.

Промышленное применение

Как следует из вышеприведенного описания, настоящее изобретение обеспечивает схему предварительного кодирования на основе фазового сдвига для решения проблем традиционных способов CDD, PSD и предварительного кодирования, позволяющую реализовать эффективную связь. В частности, схема предварительного кодирования на основе фазового сдвига обобщается или расширяется, конструкция приемопередатчика упрощается, или эффективность связи возрастает.

Хотя предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения были раскрыты в иллюстративных целях, специалисту в данной области техники очевидно, что возможны различные модификации, дополнения и замены, не выходящие за рамки сущности и объема изобретения, заданные формулой изобретения.

Изобретение относится к способу передачи и приема данных путем осуществления предварительного кодирования на основании обобщенного фазового сдвига в системе со многими входами и выходами (MIMO). Описаны способ осуществления предварительного кодирования на основании обобщенного фазового сдвига или предварительного кодирования на основании расширенного фазового сдвига в системе со многими входами и многими выходами (MIMO), использующей несколько поднесущих, и приемопередатчик для его осуществления. Матрица предварительного кодирования на основе фазового сдвига обобщается путем умножения диагональной матрицы для фазового сдвига на унитарную матрицу для поддержания ортогональности между поднесущими. В этом случае диагональная часть матрицы может расширяться путем умножения матрицы предварительного кодирования для устранения помехи между поднесущими на диагональную матрицу для фазового сдвига. Технический результат - повышение эффективности передачи данных благодаря обобщению и расширению предварительного кодирования на основе фазового сдвига. 3.н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ передачи данных устройству принимающей стороны в системе со многими входами и многими выходами (MIMO), использующей совокупность поднесущих, в устройстве передающей стороны, содержащий этапы, на которых
определяют матрицу предварительного кодирования как первую часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига,
определяют диагональную матрицу для фазового сдвига как вторую часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига,
определяют унитарную матрицу как третью часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига, и
осуществляют предварительное кодирование путем умножения матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига на символ передачи в расчете на ресурс, и
передают предварительно кодированный символ передачи посредством множества антенн,
причем матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига определяют с помощью следующего уравнения

где - матрица предварительного кодирования с размерностью N_t×R, N_t - количество передающих антенн, (U_R×R) - унитарная матрица с размерностью R×R, k - индекс ресурсов θ_i (i=1,2…R) - величины фазового сдвига для каждой из передающих антенн, и R - скорость пространственного мультиплексирования.

2. Способ по п.1, в котором матрицу предварительного кодирования выбирают циклически повторяющейся в кодовой книге согласно индекса (k) ресурсов.

3. Способ по п.1, в котором индекс (k) ресурсов является одним из индекса поднесущей и индекса виртуальной поднесущей.

4. Приемопередатчик для передачи данных в системе со многими входами и многими выходами (MIMO), использующей совокупность поднесущих, содержащий
модуль определения матрицы предварительного кодирования, который определяет матрицу предварительного кодирования как первую часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига, определяет диагональную матрицу для фазового сдвига как вторую часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига, определяет унитарную матрицу как третью часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига и определяет матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига с помощью уравнения:

где - матрица предварительного кодирования с размерностью N_t×R, N_t - количество передающих антенн, (U_R×R) - унитарная матрица с размерностью R×R, k - индекс ресурсов θ_i (i=1,2…R) - величины фазового сдвига для каждой из передающих антенн, и R - скорость пространственного мультиплексирования.
модуль предварительного кодирования для осуществления предварительного кодирования путем умножения матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига на символ передачи в расчете на ресурс,
множество антенн для передачи предварительно кодированного символа передачи.

5. Приемопередатчик по п.4, в котором модуль определения матрицы предварительного кодирования выбирает матрицу предварительного кодирования циклически повторяющейся в кодовой книге согласно индекса (k) ресурсов.

6. Приемопередатчик по п.4, в котором индекс (k) ресурсов является одним из индекса поднесущей и индекса виртуальной поднесущей.

7. Способ приема данных от устройства передающей стороны в системе со многими входами и многими выходами (MIMO), использующей совокупность поднесущих, в устройстве принимающей стороны, содержащий этапы, на которых
определяют матрицу предварительного кодирования как первую часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига,
определяют диагональную матрицу для фазового сдвига как вторую часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига,
определяют унитарную матрицу как третью часть матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига, и
декодируют символ передачи в расчете на ресурс на основании матрицы предварительного кодирования на основе фазового сдвига,
причем матрицу предварительного кодирования на основе фазового сдвига определяют с помощью следующего уравнения

где - матрица предварительного кодирования с размерностью N_t×R, N_t - количество передающих антенн, (U_R×R) - унитарная матрица с размерностью R×R, k - индекс ресурсов θ_i (i=1,2…R) - величины фазового сдвига для каждой из передающих антенн, и R - скорость пространственного мультиплексирования.

8. Способ по п.7, в котором матрицу предварительного кодирования выбирают циклически повторяющейся в кодовой книге согласно индекса (k) ресурсов.