СПОСОБ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ КВАНТОВАНИЯ ФАЗ ЛУЧЕЙ ДЛЯ ПРЕКОДЕРА Российский патент 2019 года по МПК H04B7/417 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области радиосвязи и, в частности, к структуре факторизованного прекодера для кодовых таблиц многолучевых прекодеров.

Уровень техники

Многоантенные технологии способны значительно повысить скорости передачи данных и надежность системы радиосвязи. Характеристики системы особенно улучшаются, если каждое устройство - и передатчик, и приемник, оснащено несколькими антеннами, в результате чего можно организовать канал связи, работающий в режиме с несколькими входами и несколькими выходами (multiple-input multiple-output (MIMO)) Такие системы и/или соответствующие технологии в целом обычно называются системами и технологиями MIMO.

Современный стандарт «Долговременная эволюция» (Long Term Evolution (LTE)) имеет расширенную поддержку технологии MIMO. Частью технологии по стандарту LTE является поддержка развертывания антенн для системы MIMO и соответствующих технологий MIMO. Современная технология LTE-Advanced поддерживает режим 8-уровневого пространственного мультиплексирования для 8 передающих (Tx) антенн с зависимым от канала предварительным кодированием (далее - прекодированием). Режим пространственного мультиплексирования предназначен для достижения высоких скоростей передачи данных при благоприятных условиях канала. Иллюстрация операции 100 пространственного мультиплексирования представлена на Фиг. 1, где показаны N_T антенных портов 110 и N_T преобразователей 120 для обратного быстрого преобразования Фурье (inverse fast Fourier transformer (IFFT)).

Как видно на чертеже, вектор s 130 символов, несущих информацию, умножают на матрицу W прекодера 140 размером N_T x r, что служит для распределения передаваемой энергии в подпространстве N_T-мерного (соответствует N_T антенным портам) векторного пространства. Матрицу прекодера 140 обычно выбирают из кодовой книги возможных матриц прекодера и обычно обозначают посредством индикатора матрицы прекодера (precoder matrix indicator (PMI)), который указывает уникальную матрицу прекодера в кодовой книге для данного числа символьных потоков. Каждый из r символов в векторе s 130 соответствует одному уровню 150, а число r называется рангом передачи. При таком подходе достигается пространственное мультиплексирование, поскольку можно одновременно передавать несколько символов с использованием одного и того же время/частотного ресурсного элемента (time/frequency resource element (TFRE)). Число r символов обычно выбирают в зависимости от текущих характеристик канала.

Система LTE использует ортогональное частотное уплотнение (Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)) в нисходящей линии (и уплотнение OFDM с прекодированием и дискретным преобразованием Фурье (Discrete Fourier Transform (DFT)) в восходящей линии), и, следовательно, принятый вектор y_n размером N_R x 1 для некоторого элемента TFRE на поднесущей n (или, в альтернативном варианте, элемент TFRE номер n для данных) модулируется, тем самым, в виде

Уравнение 1

где e_n представляет собой вектор шум/помеха, получаемый как реализация случайного процесса, и N_R обозначает число приемных антенн. Прекодер может представлять собой широкополосный прекодер, характеристики которого остаются постоянными в полосе частот, либо являются частотно-избирательными.

Матрицу прекодера часто выбирают для согласования с характеристиками канальной матрицы размером N_RxN_T для канала MIMO, что в результате дает так называемое зависимое от канала прекодирование. Это также называется обычно прекодированием с обратной связью и по существу направлено на фокусировку передаваемой энергии в подпространстве в виде сильного луча для того, чтобы передать наибольшую часть передаваемой энергии рассматриваемому устройству радиосвязи. В дополнение к этому, матрица прекодера может быть также выбрана таким образом, чтобы стремиться обеспечить ортогонализацию канала, что означает, что после должной линейной коррекции в устройстве радиосвязи межуровневые помехи будет уменьшены.

Один из примеров способа выбора матрицы прекодера в устройстве радиосвязи может представлять собой выбор матрицы , которая максимизирует норму Фробениуса для гипотетического эквивалентного канала:

Уравнение 2

Где обозначает оценку характеристики канала, получаемую, возможно, из опорного сигнала информации о состоянии канала (Channel State Information-Reference Signal (CSI-RS)), как описано ниже;

представляет собой гипотетическую матрицу прекодера с индексом k; и

представляет собой гипотетический эквивалентный канал.

При использовании прекодирования с обратной связью для нисходящей линии в системе LTE устройство радиосвязи передает, на основе результатов измерения характеристик канала в прямой линии (нисходящей линии), в адрес базовой станции, например, узла eNodeB (eNB), рекомендацию использовать подходящий прекодер. Базовая станция конфигурирует устройство радиосвязи для передачи обратной связи в соответствии с режимом передачи в устройстве радиосвязи, а также может передать сигнал CSI-RS и конфигурировать устройство радиосвязи для использования результатов измерений сигнала CSI-RS для передачи в качестве обратной связи рекомендованных матриц прекодирования, выбранных этим устройством радиосвязи из кодовой книги. По обратной связи может быть передано сообщение об одном прекодере, который, как предполагается, охватывает широкую полосу частот (широкополосное прекодирование). Может быть также выгодно для согласования с частотными вариациями канала и вместо обратной связи передать отчет о частотно-избирательном прекодировании, например, сообщить о нескольких прекодерах, по одному на каждый поддиапазон. Это является примером более общего случая передачи информации о состоянии канала (CSI) по обратной связи, что также охватывает передачу по обратной связи другой информации, чем сообщение о рекомендованных прекодерах, чтобы помочь базовой станции в ходе последующих передач в адрес рассматриваемого устройства радиосвязи. Такая другая информация может содержать индикаторы качества канала (channel quality indicator (CQI)), равно как и индикатор ранга передачи (transmission rank indicator (RI)).

Имея обратную связь по информации CSI от устройства радиосвязи, базовая станция определяет параметры передачи, которые она хочет использовать для передач в адрес этого устройства радиосвязи, включая, в том числе матрицу прекодирования, ранг передачи и схему модуляции и кодирования (modulation and coding scheme (MCS)). Эти параметры передачи могут отличаться от рекомендаций, формируемых соответствующим устройством радиосвязи. Поэтому индикатор ранга и схема MCS могут быть сообщены в составе информации управления нисходящей линией (downlink control information (DCI)), а матрица прекодирования может быть сообщена в составе информации DCI, либо базовая станция может передать опорный сигнал демодуляции, относительно которого можно измерять характеристики эквивалентного канала. Ранг передачи, и тем самым число пространственно мультиплексированных уровней, может быть отражен в числе столбцов матрицы прекодера. Для эффективной работы важно выбрать ранг передачи, согласованный с характеристиками канала.

В стандарте LTE Release-10 (Rel-10) была введена новая опорная символьная последовательность с целью оценить информацию о состоянии канала нисходящей линии, т.е. сигнал CSI-RS. Такой сигнал CSI-RS предоставляет ряд преимуществ по сравнению с использованием общих опорных символов (common reference symbol (CRS)) в качестве основы для обратной связи по информации CSI. Во-первых, сигнал CSI-RS не используется для демодуляции сигнала данных и, таким образом, не требует такой же плотности (т.е. издержки при применении сигнала CSI-RS значительно меньше). Во-вторых, сигнал CSI-RS предоставляет значительно более гибкое средство для конфигурирования измерений обратной связи по информации CSI (например, то, какой ресурс сигнала CSI-RS следует использовать для измерений, можно конфигурировать специфичным для устройства радиосвязи образом).

Измеряя сигнал CSI-RS, переданный от базовой станции, устройство радиосвязи может оценить характеристику эффективного канала, по которому проходит этот сигнал CSI-RS, включая коэффициенты передачи канала распространения радиосигнала и антенны. С большей математической строгостью это означает, что если передается известный сигнал x, являющийся сигналом CSI-RS, устройство радиосвязи может оценить связь между переданным сигналом и принятым сигналом (т.е. характеристику эффективного канала). Следовательно, если не применять никакой виртуализации при передаче, принимаемый сигнал y может быть выражен как

Y=Hx+e Уравнение 3

и устройство радиосвязи может оценить характеристику эффективного канала H.

Согласно стандарту LTE Rel-10 могут быть конфигурированы до 8 портов для передачи сигнала CSI-RS, иными словами, устройство радиосвязи может оценить характеристику канала от нескольких - до восьми, передающих антенн.

Относительно сигнала CSI-RS существует концепция ресурсов для сигнала CSI-RS с нулевой мощностью (также известного как заглушенный сигнал CSI-RS), конфигурированных точно так же, как ресурсы для обычного сигнала CSI-RS, так что устройство радиосвязи знает, что передача данных отображается вокруг этих ресурсов. Ресурсы для сигнала CSI-RS с нулевой мощностью предназначены для того, чтобы позволить сети связи заглушать передачи на соответствующих ресурсах, с целью увеличить отношение сигнала к сумме помех и шумов (Signal to Interference plus Noise Ratio (SINR)) для соответствующего сигнала CSI-RS с ненулевой мощностью, который, возможно, передают в соседней ячейке/точке передачи. В Выпуске 11 (Rel-11) стандарта LTE, был введен специальный сигнал CSI-RS с нулевой мощностью, который устройство радиосвязи может использовать для измерения суммарного уровня помех и шумов. Устройство радиосвязи может предположить, что интересующие его точки передачи (transmission point (TP)) не ведут передач с использованием ресурса для сигнала CSI-RS с нулевой мощностью, так что мощность принимаемого сигнала может, поэтому, быть использована в качестве меры суммарного уровня помех и шумов.

На основе ресурса для заданного сигнала CSI-RS и конфигурации для измерения помех (например, ресурса для сигнала CSI-RS с нулевой мощностью), устройство радиосвязи может оценить характеристику эффективного канала и суммарный уровень шумов и помех и, следовательно, может также определить ранг, матрицу прекодирования и схему MCS, чтобы рекомендовать для наилучшего согласования с конкретным каналом.

Некоторые установки оснащены двумерными антенными решетками, и некоторые из представленных здесь вариантов используют такие антенны. Такие антенные решетки могут быть (частично) описаны числом антенных столбцов, соответствующим размеру решетки по горизонтали, числом антенных рядов («строк»), соответствующим размеру решетки по вертикали, и числом измерений, соответствующих различным поляризациям. Полное число антенн, таким образом, равно . Следует указать, что эта концепция антенны не является исчерпывающей в том смысле, что она может относиться к любой виртуализации (например, прямолинейному отображению) физических антенных элементов. Например, пары физических подэлементов могут получать один и тот же сигнал и, следовательно, совместно использовать один и тот же виртуализированный антенный порт.

Пример решетки размером 4x4 с кросс-поляризованными антенными элементами 200 показан на Фиг. 2, где горизонтальный размер “l” представляет , и вертикальный размер “m” представляет

Прекодирование может быть интерпретировано как умножение сигнала на различные весовые коэффициенты для формирования диаграммы направленности для каждого антенного порта перед передачей этого сигнала. Типовой подход состоит в адаптации прекодера к форм-фактору антенны, т.е. в учете чисел и при проектировании кодовой книги прекодера.

Общепринятый тип прекодирования состоит в применении прекодера с преобразованием DFT (DFT-прекодера), где вектор прекодера, используемый для прекодирования одноуровневой передачи с применением однополяризационной эквидистантной равноамплитудной линейной антенной решетки (uniform linear array (ULA)), содержащей антенн, определен как

где обозначает индекс прекодера и обозначает целочисленный коэффициент избыточной дискретизации. Вектор прекодера для двумерной эквидистантной планарной антенной решетки (uniform planar array (UPA)) может быть получен путем вычисления произведения Кронекера двух векторов прекодера в виде . Расширение прекодера двухполяризационной решетки UPA может быть тогда сделано в виде , где обозначает коэффициент синфазирования, который может, например, быть выбран из алфавита с квадратурной фазовой манипуляцией QPSK. Матрица прекодера для многоуровневой передачи может быть получена путем добавления столбцов векторов DFT-прекодеров в виде

,

где обозначает число уровней передачи, т.е. ранг передачи. В общем специальном случае для DFT-прекодера ранга 2, , означает, что

.

В многопользовательской системе MIMO связь двух или более пользователей в одной и той же ячейке планируют совместно с использованием одного и того же время-частотного ресурса. Иными словами, два или более независимых потоков данных передают разным устройствам радиосвязи в одно и то же время, а пространственную область используют для разделения соответствующих потоков. Благодаря передаче нескольких потоков данных одновременно можно увеличить пропускную способность системы. Это, однако, происходит ценой снижения отношения SINR для каждого потока, поскольку мощность нужно распределять между несколькими потоками, а также эти потоки данных будут создавать помехи друг для друга.

При увеличении размера антенной решетки возрастающий коэффициент усиления антенны за счет формирования диаграммы направленности приведет к более высокому отношению SINR, однако, поскольку пропускная способность для пользователя зависит от отношения SINR только логарифмически (для больших отношений SINR), более выгодно «обменять» выигрыш по отношению SINR на выигрыш за счет мультиплексирования, который растет линейно в функции числа мультиплексируемых пользователей.

Для осуществления адекватного формирования «нулевой» связи между совместно планируемыми пользователями необходима точная информация CSI. В современном стандарте LTE Release 13 (Rel-13) нет специального режима информации CSI для многопользовательской системы MIMO (MU-MIMO), вследствие чего планирование и построение прекодера в системе MU-MIMO должны быть основаны на существующем способе сообщения информации CSI, разработанном для однопользовательской системы MIMO (иными словами, индикатор PMI, обозначающий DFT-прекодер, индикатор RI и индикатор CQI). Это может оказаться проблемой для системы MU-MIMO, поскольку сообщаемый прекодер содержит информацию только о направлении сильнейшего канала для какого-либо пользователя и потому может не иметь в составе достаточно информации для осуществления правильного формирования «нулевой» связи, что может привести к большим помехам между совместно планируемыми пользователями, снижая выигрыш от применения системы MU-MIMO.

Многолучевой прекодер может быть определен в виде линейной комбинации нескольких векторов DFT-прекодеров как

где могут быть общие комплексные коэффициенты. Такой многолучевой прекодер может более точно описывать канал устройства радиосвязи и может, таким образом, принести дополнительный выигрыш с точки зрения характеристик по сравнения с одним DFT-прекодером, особенно для системы MU-MIMO, где нужно иметь обширные знания о канале, чтобы осуществить формирование «нулевой» связи между совместно планируемыми устройствами радиосвязи.

Существующим решениям для системы MU-MIMO с DFT-прекодерами, использующей сообщения информации CSI в неявном виде, присущи проблемы с обеспечением точной оценки и уменьшения помех между совместно планируемыми пользователями, что ведет к плохим характеристикам системы MU-MIMO.

Многолучевые схемы прекодеров могут обеспечить улучшенные характеристики системы MU-MIMO, но ценой увеличения издержек обратной связи по информации CSI и повышения сложности поиска прекодера в устройстве радиосвязи. Здесь имеется нерешенная проблема - как следует построить эффективную многолучевую кодовую книгу, которая позволила бы получить хорошие характеристики системы MU-MIMO, но при низких издержках обратной связи, равно как и проблема того, как устройство радиосвязи должно формировать обратную связь по информации CSI.

Раскрытие сущности изобретения

Некоторые варианты предлагают предпочтительные способ и устройство для определения параметров прекодера в системе радиосвязи.

Согласно первому аспекту предложен осуществляемый в устройстве радиосвязи способ определения параметров прекодера для передачи узлу сети связи в системе радиосвязи. Способ содержит: выбор поднабора лучей из множества ортогональных лучей, причем лучи в выбранном поднаборе имеют фазы; квантование фаз выбранного поднабора лучей, причем квантование осуществляется в зависимости от луча; и передачу выбранного поднабора лучей и квантованных фаз узлу сети связи, при этом выбранный поднабор лучей и фаз составляет часть параметров прекодера.

В некоторых вариантах реализации этого аспекта разные лучи в выбранном подмножестве лучей могут быть квантованы с различными разрешениями. Кроме того, фазы могут быть параметризованы, с использованием полиномиальной функции, например, после чего параметризованные фазы квантуют.

Согласно второму аспекту, предложено устройство радиосвязи для определения параметров прекодера для передачи узлу сети связи в системе радиосвязи. Устройство радиосвязи содержит процессорную схему для выбора, устройством радиосвязи, поднабора лучей из множества ортогональных лучей, причем лучи в выбранном поднаборе имеют фазы; квантования фаз выбранного поднабора лучей, при этом квантование осуществляется в зависимости от луча; и передачи выбранного поднабора лучей и квантованных фаз узлу сети связи, причем выбранный поднабор лучей и фаз составляет часть параметров прекодера. Процессорная схема может содержать процессор и запоминающее устройство.

Согласно третьему аспекту, предложен способ определения параметров передачи для устройства радиосвязи в системе радиосвязи. Этот способ содержит: в ответ на передачу опорных сигналов устройству радиосвязи, прием параметров прекодера, причем параметры содержат поднабор лучей, выбранных из множества ортогональных лучей, при этом лучи в выбранном поднаборе имеют фазы, квантование этих фаз зависимым от луча способом; и определение параметров передачи на основе принятых параметров прекодера.

Согласно четвертому аспекту, предложен узел сети связи для определения параметров передачи для устройства радиосвязи в системе радиосвязи. Этот узел сети связи содержит процессорную схему для вызова выполнения узлом сети связи, в ответ на передачу опорных сигналов устройству радиосвязи, приема параметров прекодера, причем параметры содержит поднабор лучей, выбранных из множества ортогональных лучей, при этом лучи из выбранного поднабора имеют фазы, причем фазы выбранного поднабора лучей квантованы, так что квантование осуществляется в зависимости от луча; и определения параметров передачи на основе принятых параметров прекодера.

Другие аспекты и признаки настоящего изобретения станут очевидны даже рядовым специалистам в рассматриваемой области после изучения последующего описания конкретных вариантов реализации изобретения в сочетании с прилагаемыми чертежами.

Краткое описание чертежей

Более полное понимание представленных здесь вариантов настоящего изобретения и присущих им преимуществ и признаков будет быстрее и легче достигнуто с учетом приведенного далее подробного описания, рассматриваемого в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:

Фиг. 1 представляет блок-схему известного передатчика, осуществляющего цифровое формирование диаграммы направленности;

Фиг. 2 иллюстрирует планарную решетку из одинаково поляризованных антенных элементов;

Фиг. 3 иллюстрирует упрощенную схему системы/сети радиосвязи;

Фиг. 4A-4D представляет графики углового расхождения канала для четырех различных коэффициентов поворота луча в пространстве;

Фиг. 5 представляет диаграмму передачи сигналов между устройством радиосвязи и узлом сети связи для обмена информацией о прекодере;

Фиг. 6 представляет логическую схему способа определения параметров прекодера для устройства радиосвязи согласно одному из вариантов изобретения;

Фиг. 7 представляет блок-схему устройства радиосвязи, конфигурированного для определения параметров прекодера согласно одному из вариантов изобретения;

Фиг. 8 представляет блок-схему устройства радиосвязи, конфигурированного для определения параметров прекодера согласно другому варианту изобретения;

Фиг. 9 представляет блок-схему узла сети связи, такого как узел eNodeB, конфигурированного для определения параметров передачи для устройства радиосвязи согласно одному из вариантов изобретения;

Фиг. 10 представляет логическую схему способа определения параметров прекодера в системе радиосвязи согласно одному из вариантов изобретения;

Фиг. 11 представляет логическую схему способа определения параметров передачи в системе радиосвязи согласно другому варианту изобретения;

Фиг. 12 представляет блок-схему узла сети связи, конфигурированного для определения параметров передачи для устройства радиосвязи согласно другому варианту изобретения;

Фиг. 13 представляет блок-схему устройства радиосвязи, конфигурированного для определения параметров прекодера согласно другому варианту изобретения;

Фиг. 14 представляет блок-схему устройства радиосвязи, конфигурированного для определения параметров прекодера согласно другому варианту изобретения; и

Фиг. 15 представляет блок-схему узла сети связи, конфигурированного для определения параметров передачи для устройства радиосвязи согласно другому варианту изобретения.

Осуществление изобретения

Прежде подробного описания примеров вариантов отметим, что эти варианты находятся в сочетании с компонентами аппаратуры и этапами обработки данных, относящимися к структуре факторизованного прекодера для кодовых книг для многолучевых прекодеров. Соответственно, компоненты представлены, где это приемлемо, обычными символами на чертежах, показывающих только те конкретные подробности, которые являются релевантными для понимания вариантов реализации изобретения, чтобы не загромождать описание лишними подробностями, которые легко будут очевидны даже для рядовых специалистов в рассматриваемой области, использующих преимущества приведенного здесь описания.

Как применяется здесь, относительные термины, такие как «первый» и «второй», «верхний» и «нижний» и другие подобные термины, могут использоваться исключительно, чтобы отличать один объект или элемент от другого объекта или элемента, не требуя или не предполагая никаких физических или логических соотношений или порядка между такими объектами или элементами.

Варианты настоящего изобретения могут быть реализованы в сети радиосвязи, такой как пример сети/системы радиосвязи, показанный на Фиг. 3. Однако эти варианты могут быть также реализованы в любой системе подходящего типа с использованием любых подходящих компонентов.

Фиг. 3 иллюстрирует пример сети 300 радиосвязи, которая может быть использована для радиосвязи. Сеть 300 радиосвязи содержит устройства 310 радиосвязи (например, абонентские терминалы (user equipment, UE)) и несколько узлов 320 сети связи (например, узлы eNB, узлы gNB, базовые станции и т.п.), соединенных с одним или несколькими узлами 340 опорной сети связи через соединительную сеть 330. Каждое из устройств 310 радиосвязи в некой зоне обслуживания может осуществлять связь с узлами 320 сети связи через радио интерфейс. В некоторых вариантах устройство 310 радиосвязи может быть также способно осуществлять связь с каждым из других таких устройств через межмашинную (device-to-device (D2D)) связь. В некоторых вариантах узлы 320 сети связи также могут быть способны осуществлять связь один с другим, например, через интерфейс (например, интерфейс X2 в системе LTE или другой подходящий интерфейс).

В качестве примера, устройство 310 радиосвязи может осуществлять связь с узлом 320 сети связи через радио интерфейс. Иными словами, устройство 310 радиосвязи может передавать радиосигналы узлу 320 и/или принимать радиосигналы от узла 320 сети связи. Эти радиосигналы могут содержать голосовой трафик, трафик данных, сигналы управления и/или какую-либо другую подходящую информацию. В некоторых вариантах зона обслуживания радиосигналов, ассоциированная с узлом 320 сети связи, может называться ячейкой.

В некоторых вариантах устройство 310 радиосвязи может взаимозаменяемо называться неисчерпывающим термином абонентский терминал (UE). Это относится к устройству радиосвязи любого типа, осуществляющему связь с узлом сети связи и/или с другим терминалом UE в системе сотовой или мобильной связи. К примерам такого терминала UE относятся целевое устройство, терминал UE для межмашинной (D2D) связи, терминал UE для связи машинного типа (machine to machine (M2M)), персональный цифровой помощник (Personal Digital Assistant (PDA)), планшетный компьютер, мобильные терминалы, смартфон, оборудование, встроенное в портативный компьютер (laptop embedded equipped (LEE)), оборудование, установленное на портативном компьютере (laptop mounted equipment (LME)), защитные USB-ключи, терминал UE для узкополосного Интернет вещей (narrowband Internet of Things) (NB-IoT) и другое подобное оборудование. Примеры вариантов устройства 310 радиосвязи будут описаны более подробно со ссылками на Фиг. 13-14.

Термин «узел сети связи» может соответствовать узлу сети радиосвязи какого-либо типа или какому-либо узлу сети связи, осуществляющему связь с терминалом UE и/или с другим узлом сети связи. К примерам узлов сети связи относятся базовые станции, например, базовая радиостанция (Radio Base Station (RBS)), которая может здесь иногда называться развитый узел NodeB “eNB”, “eNodeB”, “NodeB”, “B node”, “gNB” и BTS (базовая приемопередающая станция, Base Transceiver Station), в зависимости от используемой технологии и терминологии. Базовые станции могут быть станциями различного класса, такими как, например, макро узел eNodeB, домашний узел eNodeB или пико базовая станция, на основе мощности передачи и, тем самым, также размера ячейки. Ячейкой называется географическая область, в которой базовая станция, находящаяся в пункте базовой станции, создает обслуживание (охват) радиосвязью. Одна базовая станция, расположенная в пункте базовой станции, может обслуживать одну или несколько ячеек. Далее, каждая базовая станция может поддерживать одну или несколько технологий связи. Базовые станции осуществляют связь через радио интерфейс, работающий на высоких частотах (в радиодиапазоне) с терминалами, находящимися в пределах дальности действия этой базовой станции. В контексте настоящего изобретения выражение «нисходящая линия» (Downlink (DL)) используется для обозначения тракта прохождения сигнала от базовой станции к мобильной станции. Выражение «восходящая линия» (Uplink (UL)) используется для обозначения тракта прохождения сигнала в противоположном направлении, т.е. от мобильной станции к базовой станции.

В некоторых вариантах узлы 320 сети связи могут сопрягаться с контроллером сети радиосвязи (не показан). Контроллер сети радиосвязи может управлять узлами 320 сети связи и может выполнять определенные функции управления радио ресурсами, функции управления мобильностью и/или другие подходящие функции. В некоторых вариантах функции контроллера сети радиосвязи могут быть включены в узел 320 сети связи. Контроллер сети радиосвязи может сопрягаться с узлом 340 опорной сети связи. В некоторых вариантах контроллер сети радиосвязи может сопрягаться с узлом 340 опорной сети связи через соединительную сеть 330.

Термин «соединительная сеть 330» может обозначать какую-либо систему соединений, способную передавать аудио, видео, сигналы, данные, сообщения или какое-либо сочетание этих видов сигналов и информации. Соединительная сеть 330 может содержать всю или часть телефонной сети общего пользования (public switched telephone network (PSTN)), общественной или частной сети передачи данных, локальной сети связи (local area network (LAN0), общегородской сети связи (metropolitan area network (MAN)), территориальной сети связи (wide area network (WAN)), локальной, региональной или глобальной сети связи или компьютерной сети, такой как Интернет, проводная или беспроводная сеть связи, внутренняя сеть предприятия или какая-либо другая подходящая линия связи, включая сочетания таких сетей.

В некоторых вариантах узел 340 опорной сети связи может управлять установлением сеансов связи и различными другими функциями устройств 310 радиосвязи. В некоторых вариантах узлы 320 сети связи могут сопрягаться с одним или несколькими другими узлами сети связи через межузловой интерфейс. Например, узлы 320 сети связи могут сопрягаться один с другим через интерфейс X2.

Хотя Фиг. 3 иллюстрирует конкретную конфигурацию сети 300 связи, настоящее изобретение рассматривает, в том числе, ситуации, когда различные варианты реализации, описываемые здесь, могут быть применены к разнообразным сетям связи, имеющим какую-либо подходящую конфигурацию. Например, сеть 300 связи может содержать любое подходящее число устройств 310 радиосвязи и узлов 320 сети связи, равно как какие-либо дополнительные элементы, подходящие для поддержки связи между устройствами радиосвязи или между устройством радиосвязи и устройством связи другого типа (таким как проводной телефон). Такие варианты могут быть реализованы в телекоммуникационной системе любого подходящего типа, поддерживающей какие-либо подходящие стандарты связи и использующей какие-либо подходящие компоненты, а также являются применимыми к какой-либо технологии радио доступа (radio access technology (RAT)) или к системе с несколькими технологиями RAT, в которой устройство радиосвязи принимает и/или передает сигналы (например, сигналы данных). Хотя некоторые варианты описаны применительно к стандартам Новое радио (New Radio (NR)) и/или LTE, эти варианты могут быть применены к любой технологии RAT, такой как универсальная мобильная наземная телекоммуникационная система радио доступа (UTRA), развитая система UTRA (E-UTRA), узкополосный Интернет вещей (NB-IoT), WiFi, Bluetooth, системы RAT следующего поколения (NR, NX), 4G, 5G, дуплексная система LTE с разделением по частоте (Frequency Division Duplex (FDD))/разделением по времени (Time Division Duplex (TDD)), и т.п.

Следует отметить, что описываемые здесь функции, осуществляемые базовой станцией, могут быть распределены между несколькими базовыми станциями и/или узлами сети связи. Далее, хотя варианты описаны здесь применительно к базовым станциям, понятно, что эти варианты могут быть реализованы в каком-либо подходящем узле сети связи типа базовой станции. Кроме того, сеть 300 связи может позволять передачи согласно стандарту многопользовательской системы с несколькими входами и выходами (Multi-User Multiple Input Multiple Output (MU-MIMO)). В таком случае сеть 300 связи может называться сетью радиосвязи или системой радиосвязи MU-MIMO.

Варианты реализации изобретения предлагают структуру прекодера для реализации обратной связи в многолучевом прекодере, использующем различные признаки для того, чтобы удерживать издержки обратной связи на низком уровне. Некоторые варианты предлагают улучшенные характеристики MU-MIMO по сравнению с известными конфигурациями за счет применения расширенной обратной связи прекодера с разумными издержками обратной связи. Рассмотрены кодовые книги с многолучевыми прекодерами специальной структуры, позволяющей добиться низких издержек обратной связи.

Сначала рассмотрим канал во временной области между эквидистантной равноамплитудной линейной антенной решеткой из одинаково поляризованных антенных элементов (ULA) с равным (выражено в длинах волны) расстоянием между соседними антенными элементами и одной приемной антенной. Матрица канала может быть выражена в общем виде

т.е., содержать сумму многолучевых составляющих, где обозначает комплексный канальный коэффициент, представляет собой управляющий вектор матрицы, обозначает угол выхода радиоволны (angle of departure (AoD)) относительно решетки ULA для многолучевого компонента и обозначает задержку распространения этого компонента.

Тогда представление матрицы канала в частотной области получают как

Рассмотрим теперь матрицу канала для некоторой частоты . Вектор канала в этом случае приобретает вид , где обозначает другой комплексный коэффициент. Оптимальный прекодер, совершенным образом инвертирующий этот канал, представляет собой прекодер с максимальным коэффициентом передачи (maximum ratio transmission (MRT)) , где * обозначает комплексное сопряжение.

Параметр определен как матрица преобразования DFT размером , т.е. элементы матрицы определены как . Далее, представляет матрицу поворота размером , определенную для интервала . Умножение матрицы на из левой части ведет к созданию повернутой матрицы преобразования DFT с входами . Эта повернутая матрица преобразования DFT в виде содержит нормированные ортогональные векторы-столбцы , которые к тому же охватывают векторное пространство . Иными словами, столбцы , для любого , составляют ортонормированный базис пространства

Прекодер MRT умножают на повернутую матрицу преобразования DFT, чтобы изменить базис из так называемого антенного пространства в пространство лучей. Полученное в результате представление вектора прекодера в пространстве лучей может быть затем выражено в виде

Отметим сначала, что управляющий вектор может быть выражен в виде масштабированного столбца повернутой матрицы преобразования DFT с и . Отметим, что комплексно сопряженный управляющий вектор ) равен другому управляющему вектору, зеркально отраженному на широкой стороне матрицы, т.е., .

Вернемся теперь к представлению вектора прекодера в пространстве лучей и отметим, что представляет собой внутреннее произведение комплексно сопряженного управляющего вектора и столбца повернутой матрицы преобразования DFT. Ранее было отмечено, что любой управляющий вектор может быть выражен в виде масштабированного столбца повернутой матрицы преобразования DFT (с подходящими значениями, заданными для и ). В этом случае внутреннее произведение (комплексно сопряженного) управляющего вектора и вектора будет равно

.

Это вновь требует, чтобы параметр был задан должным образом, чтобы повернуть пространство лучей для достижения совершенного соответствия управляющему вектору многолучевого коэффициента . Если это не достигнуто, управляющий вектор будет по-прежнему разрежен в системе координат пространства лучей, так что один или два коэффициента имеют большую величину, а остальные коэффициенты имеют небольшую величину. Каждый многолучевой компонент будет, таким образом, в большой степени вносить вклад только в один или в небольшое число коэффициентов пространства лучей. Влияние поворота в пространстве лучей на разреженность канала в пространстве лучей иллюстрируют Фиг. 4A-4D, на которых показан канал прямой видимости (Line-of-Sight (LoS)). Фиг. 4A показывает случай индекса/коэффициента поворота для q=0. Фиг. 4B показывает случай индекса/коэффициента поворота для q=2/4. Фиг. 4C показывает случай индекса/коэффициента поворота для q=1/4. Фиг. 4D показывает случай индекса/коэффициента поворота для q=3/4.

Однако канал в частотной области представляет собой сумму многолучевых компонентов, каждый из которых возможно имеет свой, отличный от других угол выхода волны. Разреженность пространства лучей для канала зависит, таким образом, от распределения углов AoD для многолучевых компонентов. Размах этого распределения часто обозначают как угловое расхождение канала. Канал чисто прямой видимости (LoS) имеет небольшое угловое расхождение и может быть очень разреженно представлен в пространстве лучей, как показано на Фиг. 4A-4D. Канал с очень большим угловым расхождением, с другой стороны, не может быть разреженно представлен в пространстве лучей, а потребует большого числа коэффициентов пространства лучей для представления. Однако сотовый радиоканал обычно имеет очень небольшое число достаточно сильных многолучевых составляющих, и потому может быть достаточно эффективно представлен лишь очень небольшим числом коэффициентов в пространстве лучей. Это обстоятельство используется представляемыми здесь многолучевыми кодовыми книгами.

Для прояснения структуры прекодера в некоторых вариантах (повернутые) матрицы преобразования DFT, которые были должным образом преобразованы для однополяризационной решетки ULA, расширены с целью также соответствовать более общему случаю двухполяризационных двумерных (2D) эквидистантных планарных антенных решеток (UPA).

Повернутая матрица преобразования 2D DFT определена в виде . Столбцы of составляют ортонормированный базис векторного пространства . Такой столбец будет в дальнейшем называться преобразованным (DFT) лучом.

Теперь рассмотрим двухполяризационную решетку UPA, где матрица канала имеет вид .

Создадим матрицу преобразования двухполяризационного пространства лучей . Столбцы матрицы составляют ортонормальный базис векторного пространства . Такой столбец в дальнейшем будет называться однополяризационным лучом (single-polarized beam (SP-луч)), поскольку он образован лучом , передаваемым с одной поляризацией (т.е. ). Также вводим название «двухполяризационный луч», чтобы обозначить луч, передаваемый с обеими поляризациями (синфазный с (произвольным) коэффициентом синфазирования , т.е. ). Здесь следует отметить, что коэффициенты синфазирования могут быть использованы для того, чтобы обеспечить возможность когерентного (т.е. синфазного) суммирования передаваемых лучей с двумя поляризациями в пределах одного уровня (при многоуровневой передаче) в приемнике с целью увеличить мощность приема для этого уровня, что в свою очередь увеличивает отношение SINR для принимаемого сигнала на этом уровне. Коэффициенты синфазирования могут также обеспечить, чтобы сигналы разных уровней (в случае передач ранга-2 или выше) были приняты ортогональными один относительно другого с целью минимизации межуровневых помех, что также ведет к увеличению отношений SINR для этих уровней.

При использовании предположения, что канал является в некоторой степени разреженным, большая часть энергии канала может быть в достаточной степени захвачена путем выбора только подмножества столбцов матрицы . Иными словами, достаточно описать пару SP-лучей, что сохраняет низкие издержки обратной связи. Подмножество столбцов, состоящее из столбцов матрицы , выбирают для создания редуцированной матрицы преобразования в пространстве лучей. Другими словами, выбирают несколько столбцов для создания редуцированной матрицы преобразования в пространстве лучей в качестве одного неисчерпывающего примера.

Кроме того, следует отметить, что матрица прекодера может быть выведена из собственных значений матрицы канала. Более конкретно, матрица прекодера может быть вычислена как приблизительно равная главным собственным векторам матрицы канала. Например, в случае одной приемной антенны, которая может, таким образом, поддерживать передачи только на одном уровне, самый сильный собственный вектор () равен матрице прекодера MRT, т.е. .

Общая структура прекодера для прекодирования только на одном уровне имеет следующий вид:

где представляют собой комплексные коэффициенты. В большей степени уточненную структуру многолучевого прекодера получают посредством разделения этих комплексных коэффициентов на мощностную (или амплитудную) составляющую и фазовую составляющую в виде

уравнение 4

Поскольку умножение вектора прекодера на комплексную константу не изменяет его свойств, относящихся к формированию диаграммы направленности, (поскольку важны только фаза и амплитуда относительно другого однополяризационного луча) можно без потери общности предположить, что коэффициенты, соответствующие, например, SP-лучу1, зафиксированы в виде и , так что параметры для группы лучей на один луч меньше могут быть сообщены от устройства радиосвязи в адрес базовой станции. Далее, матрица прекодера может быть умножена на коэффициент нормировки, чтобы удовлетворить ограничениям для суммарной мощности, т.е. реализовать ситуацию, когда . В приведенных здесь уравнениях для ясности опущены все такие коэффициенты нормировки.

Когда устройство радиосвязи определит матрицу прекодера, это устройство радиосвязи должно, в качестве обратной связи, передать в адрес базовой станции, т.е. узла eNodeB, в составе сообщения обратной связи по информации CSI, например:

- Выбранные столбцы матрицы , т.е. однополяризационных лучей. Для этого требуется самое большое бит;

- Коэффициенты и поворота вертикального и горизонтального базисных векторов преобразования DFT. Например, , для некоторых значений Соответствующие издержки тогда должны составить бит;

- (Относительные) уровни мощности SP-лучей. Если обозначает число возможных дискретных уровней мощности, тогда необходимо для передачи по обратной связи уровней мощности SP-лучей; и

- Коэффициенты синфазирования SP-лучей. Например, , для некоторых значений . Соответствующие издержки тогда должны составить .

Следующие варианты рассматривают, как фазы SP-лучей могут быть квантованы в диапазоне частот. Мы предполагаем, что вектор многолучевого прекодера для каждого ресурсного блока RB следует квантовать и передать по обратной связи и что вектор многолучевого прекодера представляет собой функцию фаз SP-лучей в виде . Здесь снова можно задать , поскольку важны только относительные фазы. Цель состоит в том, чтобы характеризовать изменение фазы в диапазоне частот для каждого SP-луча, иными словами, векторы .

В одном из вариантов квантование фаз осуществляется с различным разрешением для разных лучей. В одном из таких вариантов предполагается, что самый сильный луч имеет фиксированную фазу в диапазоне частот и что фазы более слабых лучей отсчитывают относительно фазы этого самого сильного луча. В другом таком варианте по меньшей мере один слабый луч отличается более грубым квантованием, чем по меньшей мере один из более сильных лучей. Позволив сделать квантование фазы более грубым для маломощных лучей, мы может израсходовать больше битов на достижение хорошего согласования для более сильных частей рассматриваемого канала, уменьшая тем самым общую погрешность квантования.

В некоторых вариантах фазы каждого из SP-лучей аппроксимируют полиномиальной функцией частоты. Иными словами,

,

где представляют собой множество действительных коэффициентов. Вместо квантования и передачи по обратной связи выбора актуальных фаз для каждого SP-луча и частоты параметризованные действительные коэффициенты квантуют и передают по обратной связи в качестве части обратной связи прекодера. Это может значительно уменьшить издержки обратной связи, требуемой для передачи выбора фаз SP-лучей, особенно если ширина полосы канала велика, а полином имеет небольшой порядок.

Коэффициенты могут быть затем выбраны из множества возможных фазовых коэффициентов полинома. В некоторых вариантах эти коэффициенты могут быть равномерно квантованы в диапазоне от нуля до единицы с использованием всего нескольких битов.

В некоторых вариантах порядок полинома равен 1, так что изменение фазы в функции частоты аппроксимируется в виде линейной функции. В этом случае только два коэффициента на каждый луч, необходимы для оценки, квантования и обратной связи.

В другом варианте порядок полинома равен 2, так что изменение фазы в функции частоты аппроксимируется квадратичной функцией. В этом случае необходимо оценить, квантовать и передать по обратной связи по три коэффициента на каждый луч.

В некоторых вариантах используется предположение, что фазовые векторы (в частотной области) SP-лучей являются разреженными во временной области. Сначала выводят представление фазы во временной области, выполняя преобразование DFT применительно к фазе , например с использованием быстрого преобразования Фурье (FFT). Затем выбирают пару самых сильных отводов для (отводы соответствуют разных величинам задержки), после чего квантуют индексы отводов, амплитуды и фазы и передают по обратной связи. Поскольку представление во временной области может быть более разреженным, чем представление фаз в частотной области, для точного представления фазового вектора может потребоваться меньшее число коэффициентов.

Для расширения на этот вариант представление вектора фаз SP-лучей во временной области может быть выражено как

где представляет собой дельта-функцию Кронекера. Представление в частотной области может быть тогда выражено как

Таким образом, для представления каждого отвода нужны коэффициенты .

В одном из вариантов выбирают отводов с сильнейшими сигналами, квантуют коэффициенты для каждого из этих отводов и передают их по обратной связи.

В другом варианте, выбирают окно во временной области из отводов вокруг коэффициента, т.е. выбирают . В этом случае необходимо квантовать и передавать по обратной связи только центральную величину задержки и фазы и амплитуды всех отводов в пределах этого окна во временной области. Устройство радиосвязи может, например, сначала выбрать отвод в качестве отвода с самым сильным сигналом (самого сильного отвода) или оно может выбрать отвод путем максимизации энергии в этом временном окне.

Следующие варианты реализации относятся к тому, как такая обратная связь, которая описана здесь, может быть вычислена устройством радиосвязи, т.е. это варианты, реализуемые в устройстве радиосвязи.

В некоторых вариантах устройство радиосвязи может начать с оценки оптимального неквантованного фазового вектора для каждого SP-луча для первого уровня прекодера в соответствии со следующей процедурой.

1. Оценка матрицы канала для каждого канала RB на основе сигнала CSI-RS, передаваемого базовой станцией.

2. Для каждого блока RB, преобразование матрицы канала в пространстве лучей посредством умножения на редуцированную матрицу преобразования пространства лучей (т.е. выбранных лучей, выведенных ранее, например, как описано в других вариантах реализации) для создания редуцированного представления матрицы канала в пространстве лучей.

3. Для каждого блока RB, одно из двух

- Осуществление разложения по особым значениям (singular value decomposition (SVD)) для редуцированной матрицы канала в пространстве лучей .

- Осуществление разложения по собственным значениям as .

4. В обоих случаях, и для каждого блока RB, выделение так называемой вырождающейся справа матрицы , столбцы которой содержат вырождающиеся справа векторы.

5. Для каждого блока RB, выделение вырождающегося справа вектора, соответствующего самому сильному особому значению или собственному значению (в зависимости от того, использован ли способ 3a или способ 3b). Здесь можно без потери общности предположить, что вырождающиеся справа векторы упорядочены так, что вектор соответствует указанному самому сильному особому значению или собственному значению.

6. Для каждого блока RB, вычисление неквантованного фазового вектора в расчете на блок RB в виде. Это обеспечивает, что неквантованная фаза первого SP-луча, т.е. , равна единице.

7. Для каждого SP-луча , сборка неквантованного фазового вектора в расчете на луч путем выделения i-ой позиции неквантованного фазового вектора в расчете на блок RB для каждого блока RB f в виде .

Если применяется прекодирование более высокого ранга, устройство радиосвязи может вычислять неквантованные фазовые векторы по отдельности для каждого уровня с использованием этого способа путем только изменения того, какой именно вырождающийся справа вектор выделяют на этапе 5. Иными словами, для второго уровня, выбирают второй самый сильный вырождающийся справа вектор и т.д.

В некоторых вариантах, устройство радиосвязи характеризует фазы каждого SP-луча в виде полиномиальной функции частоты, т.е. в виде , как описано ранее. Устройство радиосвязи может начать с оценки неквантованного фазового вектора для каждого SP-луча с использованием ранее описанного «Способа оценки неквантованного фазового вектора».

В одном таком варианте устройство радиосвязи может, для каждого возможного сочетания коэффициентов фазового полинома вычислить метрический параметр. Затем выбирают сочетание с наилучшим метрическим параметром и передают по обратной связи в адрес базовой станции. В одном из таких вариантов этот метрический ход может быть вычислен путем создания, сначала, опорного фазового вектора, соответствующего сочетанию коэффициентов фазового полинома, в виде и затем вычисления метрического параметра в виде , т.е. путем взятия аргумента внутреннего произведения опорного фазового вектора и неквантованного фазового вектора.

В другом таком варианте, устройство радиосвязи вместо этого пытается оценить неквантованные коэффициенты фазового полинома с использованием способа подгонки кривых, и затем соответственно квантует эти коэффициенты и передает их по обратной связи.

Устройство радиосвязи может выбрать, какие именно SP-лучи следует включить в состав прекодера, т.е. как выбрать столбцы из двухполяризационной матрицы преобразования в пространстве лучей с целью образования редуцированной матрицы преобразования в пространстве лучей. Сначала устройство радиосвязи может создать усредненную корреляционную матрицу канала путем усреднения по частоте, соответствующего частотной зернистости выбора луча (например, по всей ширине полосы частот) в виде . Затем оно может вычислить широкополосную мощность приема для каждого SP-луча путем взятия диагональных элементов произведения матриц. Устройство радиосвязи может затем выбрать лучей, которые имеют наибольшую широкополосную мощность приема. Мощность приема (гипотетического) луча i дана выражением: . Относительные уровни p мощности (гипотетических) лучей в прекодере могут быть заданы так, чтобы соответствовать относительным мощностям приема лучей, т.е.: .

Один из вариантов рассматривает, как устройство радиосвязи может вычислить коэффициенты и поворота. Предполагается, что значения этих коэффициентов поворота могут быть выбраны из фиксированного множества возможных величин, например, , для некоторых значений . Устройство радиосвязи может затем, для каждого возможного значения коэффициентов поворота, вычислить мощность приема для самых сильных лучей, соответствующих повернутой матрице преобразования в пространстве лучей согласно предыдущему варианту «способа выбора луча». Устройство радиосвязи может затем выбрать гипотезу поворота, максимизирующую мощность приема в редуцированном пространстве лучей.

Следует отметить, что при выборе лучей, эти лучи не являются лучами, передаваемыми узлом сети связи, но они являются гипотетическими передачами, оцениваемыми устройством радиосвязи. Узел сети связи/базовая станция передает набор не подвергнутых прекодированию сигналов CSI-RS (от, например, каждого антенного элемента в составе антенной решетки), измеряемых устройством радиосвязи, так что эти сигналы могут в дальнейшем быть использованы для определения оценки матрицы канала. На основе этой оценки матрицы канала устройство радиосвязи выберет оптимальный прекодер (образованный суммой ортогональных лучей в результате преобразования DFT). Например, для выбора наилучших лучей, устройство радиосвязи осуществит поиск в пределах по-разному повернутых ортогональных баз после преобразования DFT/матрицы для того, чтобы:

1) выбрать наилучшую повернутую ортогональную базу после преобразования DFT/матрицы и соответствующих коэффициентов поворота; и

2) выбрать наилучшие лучей из базы/матрицы

Например, Фиг. 5 иллюстрирует диаграмму 500 обмена сигналами между узлом 320 сети связи, таким как узел eNB, и устройством 310 радиосвязи в сети/системе 300 радиосвязи, например, для сообщения обратной связи по информации CSI от устройства радиосвязи узлу eNB.

Узел 320 сети связи сначала передает устройству 310 радиосвязи опорные сигналы, такие как сигнал CSI-RS или сигнал CRS, либо какие-либо другие сигналы, позволяющие определить оценку характеристики канала (этап 510).

На основе принимаемых опорных сигналов устройство 310 радиосвязи определяет параметры прекодера (этап 520). Например, устройство радиосвязи может определить оптимальный прекодер для состояния/качества канала, получаемого на основе принимаемых опорных сигналов.

Когда параметры прекодера определены, устройство 310 радиосвязи передает сообщение информации CSI узлу сети связи, где это сообщение информации CSI содержит найденные параметры прекодера (этап 530).

Когда узел 320 сети радиосвязи принял сообщение информации CSI, он определяет параметры передачи на основе принятой информации (например, параметров прекодера). Например, узел 320 сети связи может принять решение использовать прекодер, рекомендованный устройством радиосвязи, для определения схемы модуляции и кодирования (Modulation and Coding scheme (MCS)) и использовать схему прекодирования, применяемую в этом прекодере, для передачи данных устройства радиосвязи. Однако на основе принятой информации узел 320 сети связи может принять решение использовать другой прекодер и определить схему MCS и схему прекодирования на основе этого прекодера (этап 540).

Следует отметить, что диаграмма 500 обмена сигналами, известна в технике. Варианты настоящего изобретения направлены на то, как устройство 310 радиосвязи определяет параметры прекодера, чтобы рекомендовать их узлу 320 сети связи. В качестве примера, устройство 310 радиосвязи может выбрать некоторые лучи, имеющие наибольшую мощность приема, например, из совокупности нескольких ортогональных лучей. Для вычисления уровня мощности лучей устройство радиосвязи принимает диагональные элементы произведения матриц, где , как описано выше. В такой ситуации вычисляют уровни мощности лучей. Устройство радиосвязи может также вычислить коэффициенты и поворота, используемые для получения ортогональных лучей (d), и вычислить матрицу преобразования в пространстве лучей. Для определения уровня мощности могут быть также использованы другие способы. Например, устройство радиосвязи может потенциально производить полный исчерпывающий поиск по всем гипотезам прекодера и вычислить оценку пропускной способности, достижимой с каждый прекодером.

Когда параметры прекодера определены, устройство радиосвязи передает сообщение с информацией CSI в адрес базовой станции, где это сообщение с информацией CSI содержит параметры прекодера. В некоторых вариантах совокупность параметров прекодера содержит индексы, соответствующие выбранным лучам, их уровни мощности и фазы и коэффициенты поворота.

В одном из вариантов на Фиг. 6 представлена логическая схема примера процедуры 600, осуществляемой в устройстве радиосвязи для определения параметров с целью позволить построить структуру кодовой книги прекодера в системе радиосвязи. Процедура 600 содержит выбор подмножества столбцов матрицы преобразования в пространстве лучей, где каждый столбец соответствует однополяризационному лучу (блок 610). Процедура содержит также квантование одного из факторов: фаз SP-лучей или параметров, представляющих фазы SP-лучей, где такое квантование осуществляется с разрешением, различным для разных SP-лучей (блок 620).

На Фиг. 7 представлена блок-схема устройства 310 радиосвязи, конфигурированного для определения информации прекодера с целью позволить построить структуру кодовой книги прекодера в системе радиосвязи согласно одному из вариантов.

Устройство 310 радиосвязи содержит процессорную схему 700. В некоторых вариантах эта процессорная схема 700 может содержать запоминающее устройство 710 и процессор 720. Запоминающее устройство 710 содержит команды, которые, при выполнении их процессором 720, конфигурируют этот процессор 720 для осуществления одной или нескольких описываемых здесь функций, таких как этапы способа 600. В дополнение к традиционным процессору и запоминающему устройству процессорная схема 700 может содержать интегрированные схемы для обработки данных и/или управления, например, один или несколько процессоров и/или процессорных ядер и/или программируемых пользователем вентильных матриц FPGA (Field Programmable Gate Array) и/или специализированных интегральных схем ASIC (Application Specific Integrated Circuitry).

Запоминающее устройство 710 конфигурировано для сохранения информации 730 прекодера, где эта информация прекодера содержит по меньшей мере одно - фазы SP-лучей и/или параметры, представляющие фазы SP-лучей. Процессор 720 конфигурирован для выбора подмножества столбцов матрицы преобразования пространства лучей (740), где каждый столбец соответствует одному из SP-лучей и эти SP-лучи имеют фазы. Процессор 720 также осуществляет квантование одного из факторов - фаз SP-лучей или параметров, представляющих фазы SP-лучей (750). В некоторых вариантах процессор 720 также осуществляет параметризацию фаз SP-лучей (760). Квантование осуществляется с разрешением, различным для разных SP-лучей.

На Фиг. 8 представлена блок-схема альтернативного варианта устройства 310 радиосвязи, конфигурированного для определения параметров с целью позволить построить структуру кодовой книги прекодера в системе радиосвязи согласно другому варианту. Устройство 310 радиосвязи содержит модуль 800 запоминающего устройства (аналогично устройству 710, показанному на Фиг. 7), сохраняющий информацию 730 прекодера. Устройство 310 радиосвязи содержит также модуль 810 селектора лучей, конфигурированный для выбора подмножества столбцов матрицы преобразования в пространстве лучей, где каждый столбец матрицы соответствует одному SP-лучу, где этот SP-луч имеет фазы. Устройство радиосвязи содержит также модуль 820 квантования, осуществляющий квантование либо фаз SP-лучей, либо параметров, представляющих эти SP-лучи, где эти параметры получают из модуля 830 параметризации.

На Фиг. 9 представлена блок-схема базовой станции 320, такой как узел eNodeB или узел сети связи, конфигурированный для передачи сообщений устройству радиосвязи в соответствии с параметрами передачи на основе информации, принятой от устройства радиосвязи согласно одному из вариантов. Базовая станция 320 имеет процессорную схему 900, содержащую запоминающее устройство 910 и процессор 920. Запоминающее устройство 910 конфигурировано для сохранения информации 930 прекодера, полученной из принятого сообщения информации CSI, переданного устройством радиосвязи. Процессор 920 конфигурирован для определения параметров 940 передачи, в совокупность которых входят индикатор ранга и указание схемы модуляции и кодирования. Базовая станция содержит приемник 950 для приема от устройства радиосвязи информации прекодера, в которую входят: подмножество столбцов матрицы преобразования в пространстве лучей, где каждый столбец соответствует сигнальному однополяризационному (SP) лучу, где эти SP-лучи имеют фазы и квантованные величины одного из квантованных факторов: фаз SP-лучей или параметров, представляющих фазы SP-лучей, где разрешение при квантовании зависит от SP-лучей. Базовая станция далее содержит передатчик 960, конфигурированный для передачи параметров передачи устройству радиосвязи.

Фиг. 10 иллюстрирует логическую схему способа 1000 определения параметров прекодера посредством устройства радиосвязи в системе радиосвязи, такой как система 300.

Осуществление способа начинается с выбора поднабора лучей из совокупности нескольких ортогональных лучей, где выбранное подмножество лучей имеет фазы (блок 1010). Например, совокупность нескольких ортогональных лучей соответствует столбцам матрицы Подмножество лучей выбирают, как объясняется выше, для создания редуцированной матрицы преобразовании в пространстве лучей.

Осуществление способа затем продолжается квантованием фаз выбранных лучей, это квантование зависит от луча (блок 1020). Например, фазы разных лучей в подмножестве квантуют с разными разрешениями. Более конкретно, разрешение квантования может быть грубее для первого выбранного луча, мощность которого меньше мощности второго выбранного луча. Кроме того, фазы выбранного поднабора лучей могут быть квантованы одна относительно другой.

Осуществление способа затем продолжается передачей, узлу сети связи, выбранного поднабора лучей и квантованных фаз, где выбранное подмножество лучей и квантованные фазы составляют часть совокупности параметров прекодера (блок 1030). Следует отметить, что совокупность параметров прекодера, переданных узлу 320 сети связи, может также содержать другую информацию, такую как уровни мощности выбранных лучей и коэффициенты поворота. Эти уровни мощности и коэффициенты поворота могут быть переданы в сеть связи в отдельном сообщении или в одном сообщении с квантованными фазами. Кроме того, прекодер представляет собой функцию фаз выбранного поднабора лучей.

В некоторых вариантах фазы могут быть параметризованы с использованием некой функции. Затем параметризованные фазы квантуют и передают узлу сети связи. Процедура параметризации может содержать аппроксимацию фаз с применением полиномиальной функции частоты “f”. Эта полиномиальная функция частоты “f” имеет вид , где представляют собой множество действительных коэффициентов, причем это множество действительных коэффициентов может быть квантовано. Более того, для M=1, указанная полиномиальная функция представляет собой линейную функцию, а для M=2, эта полиномиальная функция представляет собой квадратичную функцию.

В некоторых вариантах способ далее содержит вычисление метрического показателя для возможного сочетания коэффициентов и передачу этого сочетания и метрического показателя узлу сети связи. Кроме того, для оценки коэффициентов может быть использован способ подгонки кривой.

В некоторых вариантах способ далее содержит осуществление преобразования Фурье применительно к фазам выбранного поднабора лучей для получения представления этих фаз во временной области, где представление во временной области определено коэффициентами, ассоциированными с отводами. Способ также содержит выбор множества отводов (например, отводов с самыми сильными сигналами), квантование коэффициентов, ассоциированных с выбранными отводами, и передачу квантованных коэффициентов узлу сети связи.

В некоторых вариантах способ далее содержит определения окна во временной области для отводов и квантование коэффициентов, ассоциированных с отводами, попадающими в это временное окно.

В некоторых вариантах фазы выбранного поднабора лучей могут быть определены посредством оценки оптимального фазового вектора для каждого луча для первого уровня.

В некоторых вариантах фаза сильнейшего луча может быть зафиксирована в диапазоне частот, а фазы более слабых лучей определяют относительно фазы самого сильного луча.

Следует также ответить, что такие термины, как «уровень мощности», «коэффициент мощности» и «амплитуда» используются в настоящем описании взаимозаменяемо для характеристики лучей, которые содержат амплитуду/уровень мощности и фазу.

Фиг. 11 иллюстрирует логическую схему способа 1100 для определения параметров передачи в системе радиосвязи, такой как система 300, согласно одному из вариантов. Способ осуществляется в узле сети связи, таком как узел 320, например.

Осуществление способа 1100 начинается с блока 1110 посредством приема, в ответ на передачу опорных сигналов устройству радиосвязи, параметров прекодера, содержащих подмножество имеющих фазы лучей, выбранных из совокупности нескольких ортогональных лучей, где фазы выбранных лучей квантованы с использованием зависящего от лучей квантования. Опорные сигналы могут представлять собой сигналы CSI-RS, RS или какие-либо другие сигналы, позволяющие определить оценку характеристики канала.

Осуществление способа 1100 продолжается путем определения параметров передачи на основе принятых параметров прекодера (блок 1120). Например, на основе принятой информации, узел сети связи определяет параметры передачи, такие как схема модуляции и кодирования и схема прекодирования для передачи данных устройства радиосвязи. Для этого узел сети связи может принять решение/выбрать использование прекодера, предполагаемого устройством радиосвязи или он может принять решение/выбрать использование другого прекодера. Этот узел сети связи затем передает найденные параметры передачи устройству радиосвязи для передачи данных.

На Фиг. 12 представлена блок-схема базовой станции 320, такой как узел eNodeB, конфигурированный для определения параметров передачи на основе информации, принятой от устройства радиосвязи, согласно некоторым вариантам. Базовая станция 320 имеет процессорную схему 1210, содержащую запоминающее устройство 1250 и процессор 1240. Базовая станция 320 далее содержит сетевой интерфейс 1230 и один или несколько приемопередатчиков 1220. В некоторых вариантах приемопередатчик 1220 способствует передаче радиосигналов к устройству радиосвязи и приему радиосигналов от устройства радиосвязи 310 (например, через антенну), один или несколько процессоров 1240 выполняют команды для реализации всех или некоторых функциональных возможностей, описанных выше и предоставляемых узлом 320 сети связи, запоминающее устройство 1250 сохраняет команды для выполнения одним или несколькими процессорами 1240 и сетевой интерфейс 1230 передает сигналы серверным компонентам сети связи, таким как шлюз, коммутатор, маршрутизатор, Интернет, коммутируемая телефонная сеть общего пользования (Public Switched Telephone Network (PSTN)), узлы опорной сети связи или контроллеры сети радиосвязи и т.д. Сетевой интерфейс 1230 может быть соединен с процессором и/или запоминающим устройством.

В качестве примера, процессор 1240 конфигурирован для осуществления способа 1100. Один или несколько процессоров 1240 могут содержать какое-либо подходящее сочетание аппаратуры и программного обеспечения, реализованных в одном или нескольких модулях для выполнения команд и манипулирования данными для осуществления некоторых или всех описанных функций узла 320 сети связи, таких как описанные выше в рамках способа 1100. В некоторых вариантах один или несколько процессоров 1240 могут содержать, например, один или несколько компьютеров, один или несколько центральных процессоров (central processing unit (CPU)), один или несколько микропроцессоров, одно или несколько приложений, одну или несколько специализированных интегральных схем (ASIC), одну или несколько программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA) и/или другие логические устройства. В некоторых вариантах, один или несколько процессоров 1240 могут содержать один или несколько модулей, описанных ниже применительно к Фиг. 15. Следует отметить, что процессорная схема 1210 аналогична процессорной схеме 900. Процессор 1240 аналогичен процессору 920, и запоминающее устройство 1250 аналогично запоминающему устройству 910.

Запоминающее устройство 1250 в общем случае работает для сохранения команд, таких как компьютерная программа, программное обеспечение, приложение, содержащее одну или несколько логических функций, правил, алгоритмов, код, таблицы и т.п. и/или другие команды, которые могут быть выполнены одним или несколькими процессорами 1240. К примерам запоминающего устройства 1250 относятся компьютерное запоминающее устройство (например, запоминающее устройство с произвольной выборкой (ЗУПВ (Random Access Memory (RAM))) или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ (Read Only Memory (ROM)))), запоминающее устройство большой емкости (например, накопитель на жестком магнитном диске), сменный носитель информации (например, компакт-диск (Compact Disk (CD)) или цифровой видео диск (Digital Video Disk (DVD))) и/или какие-либо другие энергозависимые или энергонезависимые, читаемые компьютером и/или исполняемые компьютером запоминающие устройства, сохраняющие информацию.

Фиг. 13 иллюстрирует пример устройства 310 радиосвязи, конфигурированного для определения параметров прекодера в системе радиосвязи, такой как система 300.

Устройство 310 радиосвязи содержит антенну 1320, входную радиосхему 1330, процессорную схему 1310, читаемый компьютером носитель 1340 информации, входной интерфейс 1360 и выходной интерфейс 1370. Антенна 1320 может представлять собой совокупность одной или нескольких антенн или антенных решеток, она конфигурирована для передачи и/или приема радиосигналов и соединена с входной радиосхемой 1330. Входная радиосхема 1330 может содержать разнообразные фильтры и усилители, она соединена с антенной 1320 и процессорной схемой 1310 и конфигурирована для обработки и формирования сигналов, передаваемых между антенной 1320 и процессорной схемой 1310. В некоторых альтернативных вариантах устройство 310 радиосвязи может не иметь входной радиосхемы 1330, а вместо этого процессорная схема 1310 может быть соединена напрямую с антенной 1320 без участия входной радиосхемы 1330.

В некоторых вариантах процессорная схема 1310 может содержать процессор 1380 и запоминающее устройство 1340, здесь процессор 1380 соединен с входным 1360 и выходным 1370 интерфейсами. Запоминающее устройство 1340 содержит команды, при выполнении которых процессором этот процессор конфигурируется для осуществления одной или нескольких функций, описываемых в составе способа 1000, показанного на Фиг. 10, например. Процессорная схема 1310 аналогична схеме 700, показанной на Фиг. 7.

Процессорная схема 1310 может содержать и/или быть соединена и/или быть адаптирована для обращения и доступа к (например, для записи в и/или считывания из) запоминающему устройству 1340. Такое запоминающее устройство 1340 может быть конфигурировано для сохранения кода, выполняемого схемой управления, и/или других данных, например, данных, относящихся к связи, например, данных конфигурации и/или данных об адресах узлов связи и т.п. Процессорная схема 1310 может быть конфигурирована для управления осуществлением какого-либо из описываемых здесь способов и/или для инициирования осуществления этих способов, например, процессором. Соответствующие команды могут быть сохранены в запоминающем устройстве 1340, которое может быть читаемым процессорной схемой 1310 и/или соединено для считывания этой процессорной схемой. Запоминающее устройство 1340 аналогично запоминающему устройству 1250, показанному на Фиг. 12.

Антенна 1320, входная радиосхема 1330, процессорная схема 1310 и/или входной интерфейс 1360 и выходной интерфейс 1370 могут быть конфигурированы для осуществления каких-либо операций передачи сигналов и данных, описываемых здесь как осуществляемые устройством радиосвязи. Любая информация, данные и/или сигналы могут быть переданы узлу сети связи и/или другому устройству радиосвязи. Входной интерфейс 1360 и выходной интерфейс 1370 могут совместно именоваться сетевым интерфейсом, который может быть соединен с процессором и/или запоминающим устройством.

На Фиг. 14 представлена блок-схема примера варианта устройства 310 радиосвязи согласно другому варианту, это устройство 310 радиосвязи конфигурировано для определения и индикации параметров прекодера в системе радиосвязи. Устройство 1310 содержит селекторный модуль 1410, модуль 1420 квантования и передающий модуль 1430. Селекторный модуль 1410 конфигурирован для выбора поднабора лучей из совокупности нескольких ортогональных лучей (например, нескольких ортогональных лучей, соответствующих столбцам матрицы преобразования в пространстве лучей), так что лучи в составе выбранного подмножества имеют фазы. Модуль 1420 квантования конфигурирован для квантования фаз лучей из состава выбранного подмножества, где это квантование зависит от лучей. Передающий модуль 1430 конфигурирован для передачи выбранного поднабора лучей и квантованных фаз узлу сети связи. Выбранные лучи и квантованные фазы составляют часть совокупности параметров прекодера.

На Фиг. 15 представлена блок-схема примера варианта узла 320 сети связи, такого как узел eNB или базовая станция, согласно другому варианту, этот узел 320 сети связи конфигурирован для определения параметров передачи для устройства радиосвязи в системе радиосвязи. Узел 320 сети связи содержит приемный модуль 1510 и решающий модуль 1520.

Приемный модуль 1510 конфигурирован для приема параметров прекодера, в ответ на передачу опорных сигналов устройству радиосвязи. Совокупность этих параметров прекодера может содержать подмножество лучей, выбранных из совокупности нескольких ортогональных лучей, и квантованные фазы лучей из состава выбранного подмножества.

Решающий модуль 1520 конфигурирован для определения параметров передачи на основе принятых параметров прекодера.

Другие примеры вариантов приведены ниже:

Способ, осуществляемый устройством беспроводной связи, для определения параметров с целью позволить построить структуру кодовой книги прекодера в системе радиосвязи, этот способ содержит: выбор подмножества столбцов матрицы преобразования в пространстве лучей, где каждый столбец соответствует однополяризационному (SP) лучу, эти SP-лучи имеют фазы; и квантование одного фактора из совокупности: фаз указанных SP-лучей и параметров, представляющих фазы этих SP-лучей, квантование осуществляется с разрешением, зависимым от SP-луча.

Вариант 2. Способ согласно Варианту 1, отличающийся тем, что разрешение квантования грубее для первого SP-луча, мощность которого меньше мощности второго SP-луча.

Вариант 3. Способ согласно Варианту 1, дополнительно содержащий аппроксимацию фаз SP-лучей посредством полиномиальной функции частоты “f”, , где представляет собой множество действительных коэффициентов, являющихся параметрами, представляющими фазы SP-лучей, и квантование этого множества действительных коэффициентов.

Вариант 4. Способ согласно Варианту 3, отличающийся тем, что M = 1 и указанная полиномиальная функция является линейной.

Вариант 5. Способ согласно Варианту 1, дополнительно содержащий: выполнение преобразования Фурье для фаз SP-лучей с целью получения представления во временной области для фаз, где это представление во временной области определено коэффициентами, ассоциированными с отводами; и квантование коэффициентов отводов, где разрешение квантования грубее для первого отвода, мощность в котором меньше, чем во втором отводе.

Вариант 6. Способ согласно Варианту 5, дополнительно содержащий квантование коэффициентов W отводов, попадающих в пределы окна, центрированного относительно момента времени, ассоциированного с одним из отводов.

Вариант 7. Устройство беспроводной связи, конфигурированное для определения параметров с целью позволить построить структуру кодовой книги прекодера в системе радиосвязи, это устройство беспроводной связи содержит: процессорную схему, имеющую запоминающее устройство и процессор; запоминающее устройство конфигурировано для сохранения информации прекодера, где эта информация прекодера содержит по меньшей мере одно - фазы однополяризационных (SP) лучей и параметры, представляющие фазы этих SP-лучей; и процессор, конфигурированный для того, чтобы: выбрать подмножество столбцов матрицы преобразования в пространстве лучей, где каждый столбец соответствует одному SP-лучу и эти SP-лучи имеют фазы; и квантовать одно из: фазы SP-лучей или параметры, представляющие фазы этих SP-лучей, это квантование осуществляется с разрешением, зависимым от SP-лучей.

Вариант 8. Устройство беспроводной связи согласно Варианту 7, отличающееся тем, что разрешение квантования грубее для первого SP-луча, имеющего меньшую мощность, чем второй SP-луч.

Вариант 9. Устройство беспроводной связи согласно Варианту 7, отличающееся тем, что процессор дополнительно конфигурирован для аппроксимации фаз SP-лучей посредством полиномиальной функции частоты, , где представляет собой множество действительных коэффициентов, являющихся параметрами, представляющими фазы SP-лучей, и для квантования этого множества действительных коэффициентов.

Вариант 10. Устройство беспроводной связи согласно Варианту 9, отличающееся тем, что M=1 и указанная полиномиальная функция является линейной.

Вариант 11. Устройство беспроводной связи согласно Варианту 7, отличающееся тем, что процессор дополнительно конфигурирован для того, чтобы: выполнить преобразование Фурье для фаз SP-лучей с целью получения представления во временной области для фаз, где это представление во временной области определено коэффициентами, ассоциированными с отводами; и квантовать коэффициенты отводов, где разрешение квантования грубее для первого отвода, мощность в котором меньше, чем во втором отводе.

Вариант 12. Устройство беспроводной связи согласно Варианту 11, отличающееся тем, что процессор дополнительно конфигурирован для того, чтобы квантовать коэффициенты W отводов, попадающих в пределы окна, центрированного относительно момента времени, ассоциированного с одним из отводов.

Вариант 13. Устройство беспроводной связи, конфигурированное для определения параметров с целью позволить построить структуру кодовой книги прекодера в системе радиосвязи, где это устройство радиосвязи содержит: модуль запоминающего устройства, конфигурированный для сохранения информации прекодера, где эта информация прекодера содержит по меньшей мере одно - фазы однополяризационных (SP) лучей и параметры, представляющие фазы этих SP-лучей;

модуль селектора лучей, конфигурированный для выбора подмножества столбцов матрицы преобразования в пространстве лучей, где каждый столбец соответствует одному SP-лучу и эти SP-лучи имеют фазы; и модуль квантования, конфигурированный для квантования одного из: фаз SP-лучей или параметров, представляющих фазы этих SP-лучей, это квантование осуществляется с разрешением, зависимым от SP-лучей.

Вариант 14. Базовая станция для определения параметров передачи с целью передачи сигналов и данных устройству радиосвязи на основе информации, принятой от этого устройства радиосвязи, эта базовая станция содержит: процессорную схему, имеющую запоминающее устройство и процессор; запоминающее устройство конфигурировано для сохранения информации прекодера; процессор конфигурирован для определения индикатора ранга, схемы модуляции и кодирования на основе информации прекодера; передатчик, конфигурированный для передачи указателя ранга, схемы модуляции и кодирования устройству радиосвязи; и приемник, конфигурированный для приема, от устройства радиосвязи, информации прекодера, содержащей: подмножество столбцов матрицы преобразования в пространстве лучей, где каждый столбец соответствует одному однополяризационному (SP) лучу и эти SP-лучи имеют фазы; и квантованных величин одного из: фаз SP-лучей или параметров, представляющих фазы этих SP-лучей, это квантование осуществляется с разрешением, зависимым от SP-лучей.

Вариант 15. Кодовая книга прекодера, содержащая прекодеры для информации о состоянии канала (CSI), передаваемой по обратной связи в системе радиосвязи, где прекодеры в кодовой книге содержат: взвешенную сумму нескольких ортогональных лучей, выбранных из данных повернутого двумерного дискретного преобразования Фурье (DFT), и где изменения фазы лучей в диапазоне частот параметризованы.

Вариант 16. Кодовая книга прекодера согласно Варианту 15, отличающаяся тем, что изменения фазы в диапазоне частот параметризованы с применением полиномиальной функции, представляющей собой одно из трех - константу, линейную функцию или квадратичную функцию.

Как должно быть понятно специалисту в рассматриваемой области, описываемые здесь концепции могут быть реализованы в виде способа, системы обработки данных и/или компьютерного программного продукта. Соответственно, описываемые здесь концепции могут быть реализованы в полностью аппаратном исполнении, полностью в виде программного обеспечения или в виде, сочетающем программные и аппаратные аспекты, так что все эти три случаи здесь обычно называются «схема» или «модуль». Более того, настоящее изобретение может иметь форму компьютерного программного продукта, записанного на материальном компьютерном носителе информации, и содержать компьютерный программный код, который записан на носителе и который может быть выполнен компьютером. Здесь может быть использован любой подходящий материальный носитель, включая жесткие магнитные диски, диски CD-ROM, электронные запоминающие устройства, оптические запоминающие устройства или магнитные запоминающие устройства.

Ряд вариантов описаны здесь со ссылками на логические схемы и/или блок-схемы способов, систем и компьютерных программных продуктов. Следует понимать, что каждый блок логической схемы и/или блок-схемы, равно как и сочетания блоков в логических схемах и/или блок-схемах могут быть реализованы посредством команд компьютерной программы. Эти команды компьютерной программы могут быть переданы процессору компьютера общего назначения (который тогда образует компьютер специального назначения), компьютера специального назначения или другого программируемого устройства обработки данных для создания машины, так что указанные команды, выполняемые процессором компьютера или другого программируемого устройства обработки данных, создают средства для осуществления функций/действий, задаваемых в блоке или в блоках логических схем и/или блок-схемах.

Эти команды компьютерной программы могут также быть сохранены в читаемом компьютером запоминающем устройстве или на носителе информации, который может быть передан компьютеру или другому программируемому устройству обработки данных для функционирования конкретным образом, так что эти команды, записанные в читаемом компьютером запоминающем устройстве, образуют изделие, содержащее командные средства, осуществляющие функции/действия, задаваемые в блоке или блоках логических схем или блок-схем.

Команды компьютерной программы могут также быть загружены в компьютер или в другое программируемое устройство обработки данных для выполнения последовательности этапов операций в этом компьютере или другом программируемом устройстве обработки данных для создания реализуемой компьютерной процедуры, так что эти команды при выполнении в компьютере или другом программируемом устройстве реализуют этапы для осуществления функций/действий, задаваемых в блоке или блоках логических схем или блок-схем.

Следует понимать, что функции/действия, обозначенные в блоках, могут выполняться не в том порядке, который обозначен в иллюстрациях. Например, два блока, показанные в последовательности один за другим, могут быть на деле выполнены по существу параллельно, либо эти блоки могут быть иногда выполнены в обратном порядке в зависимости от вовлеченных функциональных возможностей/действий. Хотя на некоторых схемах и диаграммах имеются стрелки на обозначениях трактов связи, чтобы показать главное направление связи, понятно, что связь может осуществляться в направлении, противоположном тому, что указано стрелками.

Компьютерный программный код для выполнения операций согласно концепциям, описываемым здесь, может быть записан на объектно-ориентированном языке программировании, таком как Java® или C++. Однако компьютерный программный код для осуществления операций согласно настоящему изобретению может быть также записан на обычных процедурных языках программирования, таких как язык программирования "C". Этот программный код может быть выполнен целиком на компьютере пользователя, частично на компьютере пользователя в качестве автономного пакета программного обеспечения, частично на компьютере пользователя и частично на удаленном компьютере, либо полностью на удаленном компьютере. В последнем сценарии удаленный компьютер может быть соединен с компьютером пользователя через локальную сеть связи (local area network (LAN)) или через территориальную сеть связи (wide area network (WAN)), либо соединение может быть произведено с внешним компьютером (например, через Интернет с использованием Интернет-провайдера).

Здесь были рассмотрены много различных вариантов в сочетании с приведенным выше описанием и чертежами. Должно быть понятно, что здесь могут быть ненужные повторы и препятствия для словесного описания и иллюстрации каждого сочетания этих вариантов. Соответственно, все варианты могут быть объединены каким-либо способом, а настоящее описание, включая чертежи, следует толковать в качестве полного письменного описания всех сочетаний рассмотренных здесь вариантов, или способа изготовления и использования, так что это описание будет поддерживать Формулу изобретения применительно к таким сочетаниям.

Специалисты в рассматриваемой области должны понимать, что описываемые здесь варианты не ограничиваются тем, что было конкретно показано и описано выше. В дополнение к этому, если выше не было указано иное, следует отметить, что все прилагаемые чертежи выполнены не в масштабе. В свете изложенных выше положений возможны разнообразные модификации и изменения.

Изобретение относится к области радиосвязи, в частности к структуре факторизованного прекодера для кодовых таблиц многолучевых прекодеров, и предназначено для построения эффективной многолучевой кодовой книги, которая позволяет получить хорошие характеристики системы MU-MIMO, при низких издержках обратной связи. Предложен осуществляемый в устройстве беспроводной связи способ определения параметров прекодера для передач в направлении узла сети связи. Способ содержит: выбор поднабора лучей из множества ортогональных лучей, причем лучи в выбранном подмножестве имеют фазы; квантование фаз выбранного поднабора лучей, причем квантование зависит от лучей; и передачу выбранного поднабора лучей и квантованных фаз узлу сети связи, при этом выбранный поднабор лучей и квантованные фазы составляют часть параметров прекодера. 4 н. и 34 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Способ определения, в устройстве беспроводной связи, параметров прекодера, содержащий этапы, на которых:

выбирают поднабор лучей из множества ортогональных лучей, причем лучи в выбранном поднаборе имеют соответствующие фазы;

осуществляют параметризацию фаз выбранного поднабора лучей в качестве функции частоты для характеристики изменения фазы в диапазоне частот;

квантуют параметризированные фазы выбранного поднабора лучей, причем квантование зависит от лучей; и

передают выбранный поднабор лучей и квантованные фазы узлу сети связи, при этом выбранный поднабор лучей и квантованные фазы составляют часть параметров прекодера.

2. Способ по п. 1, в котором прекодер представляет собой функцию фаз выбранного поднабора лучей.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором этап квантования фаз содержит квантование разных лучей выбранного поднабора лучей с различными разрешениями квантования.

4. Способ по п. 3, в котором разрешение квантования грубее для первого выбранного луча, имеющего меньшую мощность, чем второй выбранный луч.

5. Способ по п. 1, в котором этап параметризации фаз содержит аппроксимацию фаз выбранного поднабора лучей с использованием полиномиальной функции частоты "f".

6. Способ по п. 5, в котором указанная полиномиальная функция частоты "f" имеет вид , где представляет собой набор действительных коэффициентов, при этом этап квантования параметризованных фаз содержит квантование набора действительных коэффициентов.

7. Способ по п. 6, в котором для M=1 указанная полиномиальная функция является линейной функцией.

8. Способ по п. 6, в котором для M=2 указанная полиномиальная функция является квадратичной функцией.

9. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых:

осуществляют преобразование Фурье фаз выбранного поднабора лучей для получения представления указанных фаз во временной области, причем представление во временной области определено коэффициентами, ассоциированными с отводами;

выбирают набор отводов;

осуществляют квантование коэффициентов, ассоциированных с выбранными отводами; и

передают квантованные коэффициенты узлу сети связи.

10. Способ по п. 9, в котором этап выбора множества отводов содержит выбор ряда наиболее сильных отводов.

11. Способ по п. 9, дополнительно содержащий этап, на котором определяют окно во временной области для отводов и осуществляют квантование коэффициентов, ассоциированных с отводами, попадающими в указанное временное окно.

12. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором определяют фазы выбранного поднабора лучей посредством оценки оптимального фазового вектора для каждого луча для первого уровня.

13. Способ по п. 6, дополнительно содержащий этапы, на которых вычисляют метрический показатель для возможного сочетания коэффициентов и передают указанные сочетание и метрический показатель узлу сети связи.

14. Способ по п. 6, дополнительно содержащий этап, на котором используют способ подгонки кривой для оценки указанных коэффициентов.

15. Способ по любому из пп. 1-14, в котором лучи из выбранного поднабора имеют соответствующие уровни мощности, при этом указанные уровни мощности составляют часть совокупности параметров прекодера.

16. Способ по п. 1, в котором фазу наиболее сильного луча фиксируют в диапазоне частот, при этом фазы более слабых лучей определяют относительно указанной фазы наиболее сильного луча.

17. Способ по п. 1 или 2, в котором процедура квантования фаз содержит квантование фаз выбранного поднабора лучей относительно друг друга.

18. Устройство беспроводной связи для определения параметров прекодера, содержащее процессорную схему, вызывающую выполнение устройством беспроводной связи функционирования для:

выбора поднабора лучей из множества ортогональных лучей, причем лучи в выбранном поднаборе имеют соответствующие фазы;

параметризации фаз выбранного поднабора лучей в качестве функции частоты для характеристики изменения фазы в диапазоне частот;

квантования параметризированных фаз выбранного поднабора лучей, причем квантование зависит от лучей; и

передачи выбранного поднабора лучей и квантованных фаз узлу сети связи, при этом выбранный поднабор лучей и квантованные фазы составляют часть параметров прекодера.

19. Устройство беспроводной связи по п. 18, в котором процессорная схема содержит процессор и запоминающее устройство, соединенные с сетевым интерфейсом, при этом запоминающее устройство содержит команды, вызывающие при выполнении процессором осуществление операций выбора, квантования и передачи.

20. Устройство беспроводной связи по п. 18 или 19, в котором прекодер представляет собой функцию фаз выбранного поднабора лучей.

21. Устройство беспроводной связи по п. 19 или 20, в котором процессор выполнен с возможностью квантования разных лучей в составе выбранного поднабора лучей с различными разрешениями квантования.

22. Устройство беспроводной связи по п. 21, в котором разрешение квантования грубее для первого выбранного луча, имеющего меньшую мощность, чем второй выбранный луч.

23. Устройство беспроводной связи по п. 19, в котором процессор выполнен с возможностью параметризации фаз посредством аппроксимации фаз выбранного поднабора лучей с использованием полиномиальной функции частоты "f".

24. Устройство беспроводной связи по п. 23, в котором указанная полиномиальная функция частоты "f" имеет вид , где представляет собой набор действительных коэффициентов, при этом процессор выполнен с возможностью квантования указанного набора действительных коэффициентов.

25. Устройство беспроводной связи по п. 24, в котором для M=1 указанная полиномиальная функция является линейной функцией.

26. Устройство беспроводной связи по п. 24, в котором для M=2 указанная полиномиальная функция является квадратичной функцией.

27. Устройство беспроводной связи по п. 19, в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью:

осуществления преобразования Фурье фаз выбранного поднабора лучей для получения представления фаз во временной области, причем представление во временной области определено коэффициентами, ассоциированными с отводами;

выбора набора отводов;

квантования коэффициентов, ассоциированных с выбранными отводами; и

передачи квантованных коэффициентов узлу сети связи.

28. Устройство беспроводной связи по п. 27, в котором процессор выполнен с возможностью выбора ряда наиболее сильных отводов.

29. Устройство беспроводной связи по п. 27, в котором процессор выполнен с возможностью определения окна во временной области для отводов и квантования коэффициентов, ассоциированных с отводами, попадающими в указанное временное окно.

30. Устройство беспроводной связи по любому из пп. 19-29, в котором процессор выполнен с возможностью определения фаз выбранного поднабора лучей посредством оценки оптимального фазового вектора для каждого луча для первого уровня.

31. Устройство беспроводной связи по п. 24, в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью вычисления метрического показателя для возможного сочетания коэффициентов и передачи указанных сочетания и метрического показателя узлу сети связи.

32. Устройство беспроводной связи по п. 24, в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью использования способа подгонки кривой для оценки указанных коэффициентов.

33. Устройство беспроводной связи по любому из пп. 19-32, в котором лучи из выбранного поднабора имеют соответствующие уровни мощности, причем указанные уровни мощности составляют часть параметров прекодера.

34. Устройство беспроводной связи по п. 19, характеризующееся тем, что выполнено с возможностью фиксации фазы наиболее сильного луча в диапазоне частот, при этом фазы более слабых лучей определяют относительно указанной фазы наиболее сильного луча.

35. Устройство беспроводной связи по п. 19, в котором процессор выполнен с возможностью квантования фаз выбранного поднабора лучей относительно друг друга.

36. Способ определения параметров передачи устройства беспроводной связи в системе беспроводной связи, содержащий этапы, на которых:

принимают, в ответ на передачу опорных сигналов устройству беспроводной связи, параметры прекодера, причем параметры содержат поднабор лучей, выбранных из множества ортогональных лучей, причем лучи в выбранном поднаборе имеют соответствующие фазы, а указанные фазы выбранного поднабора параметризированы в качестве функции частоты для характеристики изменения фаз по частоте, при этом параметризированные фазы квантованы, причем процедура квантования зависит от луча; и

определяют параметры передачи на основе принятых параметров прекодера.

37. Узел сети связи для определения параметров передачи для устройства беспроводной связи в системе беспроводной связи, содержащий процессорную схему, вызывающую функционирование узла сети связи для:

приема, в ответ на передачу опорных сигналов устройству беспроводной связи, параметров прекодера, причем параметры содержат поднабор лучей, выбранных из множества ортогональных лучей, причем лучи в выбранном поднаборе имеют соответствующие фазы, а указанные фазы выбранного поднабора параметризированы в качестве функции частоты для характеристики изменения фаз по частоте, при этом параметризированные фазы квантованы, причем процедура квантования зависит от луча; и

определения параметров передачи на основе принятых параметров прекодера.

38. Узел сети связи по п. 37, в котором процессорная схема содержит процессор и запоминающее устройство, соединенные с сетевым интерфейсом, при этом запоминающее устройство содержит команды, вызывающие, при выполнении процессором, осуществления операций приема и определения.