Система, способ, устройство и компьютерная программа для беспроводной связи

Изобретение относится к беспроводной связи. Технический результат заключается в повышении эффективности передачи данных в результате уменьшения области опорных сигналов, которые прикрепляют к передаваемым пакетам из передатчика во время двунаправленной передачи данных с использованием разложения по сингулярным числам (РСЧ) при связи с множеством входов и множеством выходов (МВМВ). Для этого передатчик передает данные пользователя после опорного сигнала. С другой стороны, приемник получает матрицу канала на основе опорного сигнала, прикрепленного перед данными пользователя, принимает данные пользователя, взвешивая эти данные с использованием весов приема, извлеченных из матрицы канала, выполняет адаптивную оценку матрицы Н канала при приеме данных пользователя и получает веса V' передачи для передачи данных пользователя в обратном направлении из адаптивной оценки матрицы Н' канала. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе, устройству, способу и компьютерной программе для беспроводной связи, с помощью которых воплощают широкополосную передачу данных по радиоканалу между множеством беспроводных узлов или терминалов, как в обычной беспроводной локальной вычислительной сети (ЛВС). В частности, настоящее изобретение относится к таким системе, устройству, способу и компьютерной программе, которые предназначены для беспроводной связи, расширяют возможность передачи данных для обеспечения связи с множеством входов и множеством выходов (МВМВ, MIMO), с использованием множества логических каналов, сформированных между парой, состоящей из передатчика с множеством антенн и приемника с множеством антенн, с использованием пространственного мультиплексирования.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к такой системе, устройству, способу и компьютерной программе для беспроводной связи, которые позволяют выполнять передачу МВМВ с замкнутым контуром, с использованием разложения по сингулярным числам (РСЧ, SVD) матрицы канала с элементами, которые представляют собой каналы для пар передающих антенн и приемных антенн, и, в частности, к системе, устройству, способу и компьютерной программе для беспроводной связи, которые расширяют эффективность передачи путем уменьшения областей опорных сигналов, которыми обмениваются передатчик и приемник для получения матрицы канала во время передачи данных с использованием РСЧ-МВМВ.

Уровень техники

Совместное использование информационных ресурсов и оборудования может быть эффективно организовано на основе компьютерных сетей, таких как ЛВС. В настоящее время беспроводные ЛВС привлекают внимание как системы, которые освобождают пользователей от необходимости прокладки кабелей, как в традиционных кабельных ЛВС. Благодаря практическому отсутствию кабелей в беспроводных ЛВС, например, в рабочем пространстве офиса, можно легко перемещать терминалы связи, такие как персональные компьютеры (ПК).

В настоящее время, в результате повышения скорости работы и снижения стоимости, существенно повысилась потребность в беспроводных ЛВС. В частности, рассматривается внедрение персональной вычислительной сети (ПВС), то есть построение беспроводной сети малого масштаба, к которой подключено множество электронных устройств, которые обычно используются в жилых помещениях, для обмена информацией. В соответствии с японскими законодательными постановлениями в области радиочастот различные системы беспроводной связи и устройства можно использовать в определенных частотных диапазонах, например в диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц, которые разрешены для использования без необходимости приобретения лицензии от наблюдательного органа.

Типичные стандарты для беспроводной работы с сетями включают в себя IEEE (Институт инженеров в области электричества и радиоэлектроники) 802.11 (например, см. Международный стандарт ISO/IEC 8802-11: 1999 (Е) ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specificatins), HiperLAN/2 (e.g., cm. ETSI Standard ETSI TS 101761-1 V.1.3.1 Broadband Radio Access Networks (BRAN); HIPERLAN Type 2; Data Link Control (DLC) Layer; Part 1: Basic Data Transport Functions, или ETSI TS 101761-2 V1.3.1 Broadband Radio Access Networks (BRAN); HIPERLAN Type 2; Data Link Control (DLC) Layer; Part 2: Radio LinkControl (RLC) sublayer), IEEE 302.15.3, Bluetooth communication, и т.д. Что касается стандарта IEEE 802.11, существуют также расширенные его версии IEEE 802.11а (например, см. Supplement to IEEE Standard for Information technology - Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks - Specific requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MIC) and Physical Layer (PHY) specifications: High-speed Physical Layer in the 5 GHz Band), 802.11b, and 802.11g for different wireless communication systems and frequency bands employed.

Стандарт IEEE 802.11a поддерживает схему модуляции, обеспечивающую скорость передачи данных до 54 Мбит/с.Однако существует потребность в других стандартах, которые позволяют реализовать более высокую скорость передачи данных. Например, стандарт IEEE 802.11n направлен на развитие технологии беспроводной ЛВС, которая позволяет обеспечить эффективную пропускную способность, превышающую 100 Мбит/с, и установить стандарты беспроводных ЛВС следующего поколения.

Конфигурация МВМВ привлекает внимание как одна из технологий, позволяющая реализовать беспроводный обмен данными с более высокой скоростью. Технология МВМВ позволяет расширить пропускную способность при передаче и повысить скорость передачи данных на основе системы МВМВ, в которой как передатчик, так и приемник имеют множество антенных элементов, которые создают, таким образом, пространственно мультиплексированные каналы передачи данных (ниже называются "каналами МВМВ"). Передача данных по принципу МВМВ позволяет эффективно использовать частотный диапазон, поскольку в ней применяется пространственное мультиплексирование.

Схема передачи данных МВМВ выполнена таким образом, что отдельные потоки передаваемых данных назначают поднесущим для множества антенн передатчика, эти поднесущие передают по множеству виртуальных каналов МВМВ, и в приемнике поднесущие, принимаемые множеством антенн приемника, обрабатывают и декодируют с получением данных. В такой схеме передачи данных используются характеристики канала, в отличие от простой адаптивной антенной решетки в передатчике и приемнике.

Система передачи данных МВМВ концептуально представлена на фиг.4. Как можно видеть, как передатчик, так и приемник оборудованы множеством антенн. В передатчике множество потоков передаваемых данных кодируют с пространственно-временным разделением, мультиплексируют и назначают для поднесущих в М антеннах, и эти поднесущие передают по множеству каналов МВМВ. В приемнике поднесущие, принимаемые N антеннами по этим каналам, пространственно декодируют с получением данных. Такая модель канала состоит из радиосреды (функция передачи) вокруг передатчика, пространственной структуры канала (функция передачи) и радиосреды вокруг приемника (функция передачи). Хотя при мультиплексировании передаваемого сигнала по поднесущим возникают перекрестные помехи, и поднесущую передают через передающие антенны, принимаемые мультиплексированные поднесущие могут быть разделены на соответствующие потоки данных без перекрестных помех в результате обработки сигналов в приемнике.

Хотя были предложены различные схемы конфигурации передачи МВМВ, существенная проблема при ее воплощении состоит в том, как передавать информацию канала между передатчиком и приемником, в соответствии с конфигурацией антенн.

Для передачи информации по каналу можно просто применить способ передачи известной информации (информация преамбулы) только из передатчика в приемник. В этом случае передатчик и приемник выполняют передачу с пространственным мультиплексированием, независимо друг от друга; это называется схемой передачи МВМВ с открытым контуром. Развернутый стиль такого способа представляет собой схему передачи МВМВ с замкнутым контуром, в которой, в идеале, создают пространственно ортогональные каналы в результате передачи по каналу обратной связи также информации преамбулы из приемника в передатчик.

Пример схемы передачи МВМВ с открытым контуром представляет собой схема многоуровневого пространства - времени (V-BLAST) компании Vertical Bell Laboratories (например, см. опубликованную, находящуюся на рассмотрении заявку № H10-84324 на японский патент). Передатчик просто мультиплексирует сигнал по поднесущим для каждой передающей антенны и передает эти поднесущие без назначения матрицы весовых коэффициентов антенны для поднесущих. Другими словами, процедура обратной связи для получения матрицы коэффициентов антенны не используется. Передатчик вводит тренировочный сигнал, который используется для оценки канала, в поток данных каждой антенны, например, путем разделения по времени, перед передачей мультиплексированных поднесущих. С другой стороны, на стороне приемника блок оценки канала выполняет оценку канала, используя тренировочный сигнал, и рассчитывает матрицу Н информации канала для каждой пары антенн. Путем комбинирования нулевых усилий и чистой взаимной компенсации отношение сигнал-шум принимаемого сигнала улучшают, используя преимущества пространственной степени свободы, предлагаемой антеннами, в результате взаимной компенсации, что позволяет повысить вероятность декодирования.

В качестве идеальной формы передачи МВМВ с замкнутым контуром известна схема РСЧ-МВМВ, в которой используются РСЧ функции пути распространения (например, см.<http://radio3.ee.uec.ac.jp/MIMO(IEICE_TS).pdf (в виде представленном 24 октября 2003 г.)).

Система передачи РСЧ-МВМВ концептуально представлена на фиг.5. При передаче РСЧ-МВМВ получают матрицу UDV^H путем разложения по сингулярным числам цифровой матрицы с элементами информации канала для каждой пары антенн, а именно матрицы Н информации канала. Для поднесущих назначают матрицу V, как матрицу весовых коэффициентов антенны в передатчике для передающих антенн, и матрицу U^H, как матрицу весовых коэффициентов антенны на стороне приемника назначают для поднесущих, принимаемых приемными антеннами. В результате этого, каналы МВМВ представляют как диагональную матрицу D с диагональными элементами, которые представляют собой квадратные корни собственных значений λ_i на канал, что позволяет передавать мультиплексные поднесущие сигнала вообще без возникновения перекрестных помех. В этом случае, как на передающей стороне, так и на приемной стороне, могут быть реализованы логически независимые множества каналов, формируемые в результате пространственного разделения, или, точнее говоря, пространственно ортогонального мультиплексирования.

Благодаря использованию схемы передачи РСЧ-МВМВ теоретически становится возможным достичь максимальной пропускной способности при передаче данных; при этом, если, например, передатчик и приемник имеют по две антенны, пропускная способность передачи будет, как максимум, удвоена.

Механизм схемы передачи РСЧ-МВМВ будет подробно описан ниже. Если передатчик имеет М антенн, передаваемый сигнал х будет представлен как набор векторов М х 1; если приемник имеет N антенн, принимаемый сигнал y будет представлен как набор М х 1 векторов. В этом случае характеристики канала будут представлены как цифровая матрица N х М, а именно матрица Н канала. Элемент hy матрицы Н канала соответствует функции передачи от j-й передающей антенны в i-ю приемную антенну. Вектор у принимаемого сигнала получают путем умножения матрицы информации канала на вектор передаваемого сигнала и путем прибавления вектора n шумов к произведению, что можно выразить следующим уравнением (1).

Приведенное выше разложение по сингулярным числам матрицы Н информации канала может быть выражено следующим уравнением (2).

Здесь матрица V весовых коэффициентов антенны в передатчике и весовая матрица U антенны в приемнике представляют собой унитарные матрицы, соответствующие следующим уравнениям (3) и (4) соответственно.

В частности, набор нормализованных собственных векторов HH^H соответствует весовой матрице UH антенны в приемнике, и набор нормализованных собственных векторов HH^H соответствует весовой матрице V антенны в передатчике. D представляет собой диагональную матрицу с диагональными элементами, которые представляют собой квадратные корни собственных значений λ_i H^HH или HH^H. Размер матрицы определяется количеством М передающих антенн или количеством N приемных антенн, в зависимости от того, какое из этих количеств меньше; то есть будет получена квадратная матрица размером min(M, N), и из этой квадратной матрицы будет получена диагональная матрица.

Хотя выше было описано разложение по сингулярным числам для вещественных чисел, следует учитывать возможность расширения разложения по сингулярным числам вплоть до области мнимых чисел. Хотя U и V представляют собой матрицы, состоящие из собственных векторов, существует бесконечное количество собственных векторов с разными фазами, которые не являются сингулярными, даже если собственными векторами будут манипулировать так, что будет получена норма 1, короче говоря, они будут нормализованы. При некоторых взаимоотношениях фазы между U и V, приведенное выше уравнение (2) не удовлетворяется, поскольку фазы U и V имеют разные углы, хотя как U, так и V являются вещественными. Для полного согласования фазы V получают нормальным способом, как набор собственных векторов H^HH. Однако U получают путем умножения обеих сторон указанного выше уравнения (2) на V, как выражено следующим уравнением.

U=HVD^-1

Передатчик передает поднесущие, взвешенные с использованием матрицы V весовых коэффициентов передающей антенны, и приемник принимает поднесущие, которые затем взвешивает с использованием матрицы U^H весовых коэффициентов приемной антенны. Это можно выразить следующим уравнением, где U представляет собой N х min(M, N), и V представляет собой М х min(M, N), поскольку U и V представляют собой унитарные матрицы. [0027]

Здесь принимаемый сигнал y и передаваемый сигнал х имеют (min(M, N) х 1) векторов, не определяемых количеством передающих антенн и количеством приемных антенн.

Поскольку D представляет собой диагональную матрицу, поднесущие передаваемого сигнала можно принимать без перекрестных помех. Так как амплитуда каждого из независимых каналов МВМВ пропорциональна квадратному корню собственного значения λ для канала, мощность в каждом канале МВМВ будет пропорциональна λ.

Поскольку компонент n шумов также представляет собой собственный вектор, нормализованный к норме 1 в колонке U, U^Hn не влияет на мощность шумов. Размер U^Hn установлен равным (min(M, N)) векторов, который совпадает с размером y и х.

Таким образом, при передаче РСЧ-МВМВ может быть доступно логически независимое множество каналов МВМВ, свободное от перекрестных помех, одновременно в одной полосе частот. Таким образом, при использовании одной и той же полосы частот можно одновременно передавать множество потоков данных при беспроводной передаче данных и можно обеспечить улучшенную скорость передачи данных.

Количество каналов МВМВ, доступных в системе передачи данных РСЧ-МВМВ, соответствует количеству передающих антенн М или количеству приемных антенн N, в зависимости от того, какое из чисел меньше, min[M, n]. Матрица V весовых коэффициентов передающей антенны состоит из передающих векторов V_i, равных количеству каналов МВМВ (V=[v₁, v₂, …, v_{min[M, N]}]). Количество элементов передаваемых векторов v_i равно количеству передающих антенн М.

В общем, в схеме МВМВ с замкнутым контуром, такой как РСЧ-МВМВ, передатчик позволяет рассчитывать оптимальные весовые коэффициенты для своих антенн на основе информации путей распространения. Кроме того, известно, что путем выбора оптимального соотношения кодирования и схемы модуляции, применяемой для потоков битов в цепях передающих антенн, можно реализовать более идеальную передачу информации.

Однако при практической работе системы, построенной по схеме МВМВ с закрытым контуром, возникает проблема, связанная с тем, что если условия каналов в значительной степени изменяются при перемещении передатчика и приемника, обратная связь от приемника в передатчик должна осуществляться более часто. В схеме передачи данных РСЧ-МВМВ не просто рассчитать разложение по сингулярным числам в режиме реального времени. Кроме того, необходимо выполнить процедуру установки для предварительной передачи V или U^H, полученных при расчете РСЧ, в другой конец связи.

В качестве примера, для системы передачи данных с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением (МОЧР, OFDM), в соответствии со стандартом IEEE 802.11а, а именно в диапазоне 5 ГГц, одной системы ЛВС, к которой применяется передача РСЧ-МВМВ, рассмотрим количество необходимой информации, содержащейся в матрице V, коэффициентов передающей антенны. Учитывая, что используются три передающих антенных элемента и три приемных антенных элемента, матрица V коэффициентов передающей антенны имеет размер 3×3 и содержит девять элементов. Если предположить, что один элемент состоит из вещественного числа и комплексного числа, которые занимают точно 10 битов, и требуются матрицы V для 52 несущих, необходимо будет передавать 9360 бит (= 9 (элементов матрицы) × 2 (вещественная часть и мнимая часть комплексного числа) × 10 (битов) × 52 (поднесущих МОЧР) по каналу обратной связи из приемника в передатчик.

Далее описаны моменты, которые требуется учитывать при построении реальной системы передачи/приема РСЧ-МВМВ.

В основной форме схемы передачи РСЧ-МВМВ, в приемнике, путем разложения по сингулярным числам для полученной матрицы Н канала, получают набор весовых векторов U^H при приеме, и набор весовых векторов V, используемых в передатчике, и этот набор векторов V передают обратно в передатчик. В передатчике набор векторов V используют как набор весов для передачи.

Однако в случае, когда количество информации весовой матрицы V, передаваемой по обратному каналу в передатчик, слишком велико, и передают обратно сокращенную информацию V, ортогональное состояние каналов МВМВ нарушается в результате ошибок, возникающих из-за отклонения от истинной информации V, и при этом возникают перекрестные помехи.

С учетом указанного выше, после передачи приемником в передатчик по каналу обратной связи весовой матрицы V передачи, обычно передатчик передает в приемник опорный сигнал, взвешенный с использованием матрицы V, и приемник снова получает матрицу канала. Учитывая, что матрица канала представляет собой Н, приемник может получить матрицу HV канала по опорному сигналу, взвешенному с использованием матрицы V.

В приемнике получают матрицу, обратную для HV, и используют ее как набор весов для приема. Поскольку Н=UDV^H, HV и ее обратная матрица будут получены в соответствии с представленным ниже уравнением:

Таким образом, после того как принятые поднесущие будут взвешены с использованием U^H, так же, как и в нормальном режиме РСЧ-МВМВ, отдельные потоки данных для каналов МВМВ просто умножают, соответственно, на постоянные, которые получают из диагональных элементов λ_i диагональной матрицы D.

Компоновка, в которой матрицу V используют в качестве набора весов для передачи в передатчике, и обратную матрицу HV используют, как набор весов для приема в приемнике, будет такой же, поскольку в передатчике и в приемнике не возникает несоответствие характеристик нормальных РСЧ-МВМВ и V. Поэтому такую компоновку можно использовать на практике.

Для передачи данных РСЧ-МВМВ необходимо получить матрицу канала или подобную. В то же время в обычных системах беспроводной связи используют схему CSMA/CA (МДКН/УС, многостанционный доступ с контролем несущей/уклонением от столкновений) для исключения столкновений, и в то же время выполняют так называемую процедуру RTS/CTS (ЗНП/ГКП, запрос на передачу/готовность к передаче), для получения права на передачу с целью, например, решения проблемы скрытия терминала. Поэтому получение матрицы канала можно обеспечить с использованием таких пакетов, как ЗНП, ГКП, DATA (данные) и АСК (ППР, подтверждение приема), и с применением процедуры управления, которая будет описана ниже (см. фиг.6). Ниже, для удобства, нисходящий канал из передатчика в приемник называется прямым направлением, и восходящий канал из приемника в передатчик называется обратным направлением.

(Этап 1)

Передатчик передает пакет ЗНП в приемник. К пакету ЗНП прикреплен опорный сигнал.

(Этап 2) В приемнике из полученного пакета ЗНП получают матрицу Н канала.

(Этап 3)

В приемнике, из полученной матрицы Н канала определяют, какую схему модуляции используют и сколько независимых пространственных каналов доступно.

После приема ЗНП, в приемнике может потребоваться определить необходимую схему модуляции. Например, приемник может решить прекратить передачу из узлов или терминалов, находящихся в непосредственной близости с ним, пока не будет получено завершение ППР, с использованием NAV, который должен быть прикреплен к ГКП. Для установки Короткий NAV необходимо рассмотреть схему модуляции, используемую для канала, и скорость передачи битов по каналу. Для определения схемы модуляции, которую требуется использовать в передатчике для передачи, необходимо знать условия каналов МВМВ, а именно собственные значения λ_i для каждого канала, полученные путем разложения по сингулярным числам матрицы Н, то есть какие условия матрицы Н канала будут восприняты.

(Этап 4)

Приемник возвращает ГКП в передатчик. К ГКП прикреплен опорный сигнал для оценки матрицы канала.

(Этап 5)

В передатчике, из опорного сигнала, прикрепленного к ГКП, переданного из приемника, получают матрицу Н канала в обратном направлении.

Если калибровку выполняют для компенсации разности характеристик аналоговых цепей в антенных цепочках передатчика и разности характеристик аналоговых схем в антенных цепочках приемника, функции передачи в прямом и обратном направлениях будут одинаковыми. Способ калибровки разности характеристик участков аналоговых цепей в передатчике и приемнике описан, например, в JP-B (Публикация прошедшей экспертизу заявки на японский патент), права на патент по которой уже были переданы авторам настоящего изобретения.

(Этап 6)

Передатчик выполняет разложение по сингулярным числам полученной матрицы Н в обратном направлении и определяет вес V для передачи в прямом направлении. Конечно, веса для передачи в прямом направлении, полученные в результате разложения по сингулярным числам в приемнике, могут быть переданы обратно в передатчик; однако количество информации при этом чрезмерно велико. Поэтому приемник передает обратно опорный сигнал, имеющий малое количество данных, и передатчик получает V, как описано выше.

(Этап 7)

В ответ на прием сигнала ГКП из приемника, передатчик передает пакет данных. К началу этого пакета данных прикрепляют опорный сигнал, взвешенный по V, после которого следуют данные пользователя (полезная нагрузка). Кроме того, после данных пользователя, передают опорный сигнал, не взвешенный по V.

(Этап 8)

В приемнике матрицу HV канала получают из опорного сигнала, взвешенного по V, рассчитывают для нее обратную матрицу (см. уравнение (8)), как набор весов для приема, и, таким образом, получают взвешенные данные пользователя. Кроме того, приемник может получать новую матрицу Н' из опорного сигнала, который следует после данных пользователя.

(Этап 9)

В приемнике, в результате разложения по сингулярным числам вновь полученной Н' получают веса V передачи в обратном направлении для данных пользователя, которые передают из приемника в передатчик.

(Этап 10)

Приемник передает опорный сигнал, взвешенный с использованием новых весов V' передачи, после которого следуют данные пользователя; таким образом, он выполняет передачу данных в обратном направлении или по восходящему каналу связи.

(Этап 11)

Передатчик получает матрицу H'V' канала из опорного сигнала, взвешенного по V', ее обратную матрицу получают как веса для приема, и, таким образом, получают взвешенные данные пользователя.

Используя описанную выше процедуру возможно выполнить двунаправленную передачу данных МВМВ, таких как ЗНП, ГКП, DATA (по нисходящему каналу) и DATA (по восходящему каналу).

В системах связи, в которых выполняют взвешенную передачу и прием данных на основе матрицы Н канала, полученной по условиям путей передачи, при изменении матрицы канала с течением времени возникают проблемы. Матрица канала подвержена моментальным изменениям, например, в результате изменения ее отраженных путей, вызванных движением внутри помещения мобильного терминала, который использует канал, и его пользователя. Таким образом, необходимо использовать новую самую последнюю матрицу канала непосредственно перед инициированием передачи данных.

Однако в описанной выше процедуре передачи данных передатчик должен передавать опорный сигнал, не взвешенный по V, после которого следуют данные пользователя, на этапе 7, что позволяет получать веса передачи в обратном направлении в приемнике (см. фиг.6). В связи с этим возникает проблема, связанная с тем, что добавление дополнительного опорного сигнала к данным пользователя снижает эффективность передачи.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение направлено на решение описанных выше технических проблем, и его основная цель состоит в создании усовершенствованной системы, способа, устройства и компьютерной системы для беспроводной передачи данных, которые позволяют улучшить пропускную способность при передаче путем выполнения обмена данных МВМВ, с использованием множества логических каналов, сформированных в результате использования пространственного мультиплексирования.

Другая цель настоящего изобретения состоит в создании исключительных системы, способа, устройства и компьютерной системы для беспроводной передачи данных, которые позволяют осуществлять передачу МВМВ с замкнутым контуром, с улучшенной эффективностью передачи, с использованием разложения по сингулярным числам матрицы Н информации канала с элементами, которые представляют собой каналы для пар передающих антенн и приемных антенн.

Кроме того, дополнительная цель настоящего изобретения состоит в создании усовершенствованной системы, способа, устройства и компьютерной системы для беспроводной связи, которые позволяют улучшить эффективность передачи путем уменьшения областей опорных сигналов, обмен которыми выполняют между передатчиком и приемником для получения матрицы канала во время передачи данных РСЧ-МВМВ.

Кроме того, еще одна цель настоящего изобретения состоит в создании исключительной системы, способа, устройства и компьютерной системы для беспроводной связи, которые позволяют улучшить эффективность передачи путем уменьшения областей опорных сигналов, которые прикрепляют к пакетам, передаваемым из передатчика во время двунаправленного обмена данными РСЧ-МВМВ.

Первый аспект настоящего изобретение, который был рассмотрен для достижения указанных целей, направлен на систему беспроводной передачи данных, которая выполняет передачу данных, используя множество пространственно мультиплексированных каналов передачи данных между передатчиком и приемником, в которой передатчик передает данные пользователя, следующие после опорного сигнала, для получения матрицы канала, и приемник получает матрицу канала на основе опорного сигнала, прикрепленного перед данными пользователя, принимает данные пользователя, взвешивая эти данные с использованием весов приема, полученных из матрицы канала, и выполняет адаптивную оценку матрицы Н канала во время приема данных пользователя.

Используемый здесь термин "система" представляет собой комплекс, в котором множество устройств (или функциональных модулей для воплощения конкретных функций) соединены логически и независимо от того, представляет или нет каждое устройство функциональный модуль в виде отдельного устройства.

В беспроводной системе передачи данных в соответствии с настоящим изобретением используют, например, схему передачи данных МВМВ, что позволяет увеличить пропускную способность при передаче и повысить скорость передачи данных, используя пространственно мультиплексированные пути передачи, а именно каналы МВМВ. В этом случае как передатчик, так и приемник оборудованы множеством антенн, при этом передатчик распределяет передаваемые данные по множеству потоков данных и передает взвешенные потоки данных из передающих антенн, и приемник взвешивает потоки данных, принимаемые приемными антеннами.

В системе беспроводной связи в соответствии с настоящим изобретением можно использовать схему передачи данных с замкнутым контуром, такую как передача РСЧ-МВМВ. В этом случае передатчик получает из приемника оптимальные весовые коэффициенты передающей антенны на основе информации обратной связи.

В типичной системе беспроводной передачи данных узлы или терминалы выполняют процедуру ЗНП/ГКП для получения права на передачу, при выполнении управления доступом на основе МДКН/УС. В этом случае для осуществления передачи данных РСЧ-МВМВ, опорный сигнал для получения матрицы канала прикрепляют к каждому пакету ЗНП, ГКП и DATA.

Однако для передачи данных по восходящему каналу из приемника в передатчик, или в обратном направлении, после передачи данных по нисходящему каналу из передатчика в приемник, или в прямом направлении, в соответствии с процедурой ЗНП/ГКП, передатчик должен передавать опорный сигнал, не взвешенный по V, после данных пользователя, чтобы обеспечить для приемника возможность получения весов передачи в обратном направлении. Это создает проблему, поскольку добавление дополнительного опорного сигнала к данным пользователя уменьшает эффективность передачи.

С учетом этого настоящее изобретение обеспечивает способ, который делает ненужным использование опорного сигнала, который следует после данных пользователя, передаваемых из передатчика в приемник.

Передатчик передает опорный сигнал для получения матрицы канала в приемнике и данных пользователя, следующих после опорного сигнала. С другой стороны, приемник получает матрицу канала на основе опорного сигнала, прикрепленного перед данными пользователя, принимает данные пользователя, взвешивая эти данные с использованием весов приема, полученных из матрицы канала, выполняет адаптивную оценку матрицы Н канала, в ходе приема данных пользователя, и получает передаваемые веса V для передачи данных пользователя по восходящему каналу, или в обратном направлении, из адаптивной оценки матрицы Н' канала.

Ниже данные пользователя, передаваемые из передатчика в приемник, называются данными нисходящего канала. Данные пользователя из приемника в передатчик называются данными восходящего канала. Матрица канала для каналов от передатчика в приемник обозначается как Н(Dn), и матрица канала для каналов из приемника в передатчик обозначается как Н(Up).

Данные, передаваемые по нисходящему каналу, взвешивают по V в передатчике. В приемнике, используя H(Dn)V, полученную из опорного сигнала, взвешенного с использованием весов V передачи в прямом направлении, данные пользователя могут быть демультиплексированы во множество пространственных каналов и приняты. Разность между такими принимаемыми данными и точками сигнала в пространстве сигнала получают как информацию об ошибке, и используя алгоритм, такой как LMS (МСО, алгоритм минимальной среднеквадратичной ошибки), можно обновлять оценку значения матрицы H(Dn)V канала. Таким образом, даже если H(Dn)V с течением времени изменяется, переходя в H(Dn, new)V, это изменение возможно отслеживать, если изменение будет постепенным. Отслеживание изменений условий канала путем адаптивной оценки матрицы канала хорошо известно специалистам в данной области техники.

Таким образом, благодаря отслеживанию H(Dn)V, используя обратный канал принятия решения, в приемнике можно детектировать изменение матрицы канала в H(Dn, new)V.

В то же время, веса для передачи данных по восходящему каналу в обратном направлении из приемника в передатчик должны быть вновь получены.

Матрица H(Up) восходящего канала может быть представлена как транспонированная матрица для матрицы H(Dn) нисходящего канала, как показано в следующем уравнении, где A^T представляет собой транспонированную матрицу для матрицы А, А* представляет собой комплексную сопряженную матрицу для матрицы А, и A^H представляют собой сопряженную транспонированную матрицу для матрицы А.

Оценка приведенного выше уравнения (9) может быть выражена в следующем виде.

Таким образом, (U(Dn)^H)^T=U(Dn)* можно использовать как веса для передачи данных по восходящему каналу.

Теперь, если может быть получена H(Dn, new)V непосредственно перед передачей данных по восходящему каналу, могут быть получены веса U(Dn) передачи во время передачи по восходящему каналу.

До тех пор пока принимают данные по нисходящему каналу из передатчика, приемник отслеживает изменения информации канала H(Dn)V путем адаптивной оценки; поэтому приемник может получить H(Dn, new)V.

Веса V(Dn) передачи, используемые для передачи по нисходящему каналу из передатчика, все еще представляют собой старые V(Dn), которые содержатся в приемнике.

После того как приемник выделит H(Dn)V из опорного сигнала, взвешенного по V, прикрепленную к началу данных, передаваемых по нисходящему каналу из передатчика, он может отслеживать изменения условия в канале путем получения самой последней матрицы канала с помощью адаптивной оценки. При передаче данных по восходящему каналу приемник может получить саму последнюю матрицу Н (Dn, новая) канала при передаче по нисходящему каналу или в прямом направлении путем умножения H(Dn, новый)V на V^H(Н (Dn, новый)VV^H). Поскольку матрица канала по восходящему каналу или в обратном направлении представляет собой транспонированную матрицу для матрицы нисходящего канала путем использования разложения сингулярного числа матрицы H(Dn, new)^T, могут быть получены веса U(Dn)* передачи для передачи данных по восходящему каналу.

Благодаря описанному выше способу расчета весов передачи для передачи данных по восходящему каналу становится ненужным передавать опорный сигнал после данных, передаваемых по нисходящему каналу, как показано на фиг.6.

Второй аспект настоящего изобретения направлен на компьютерную программу, записанную на считываемый компьютером носитель информации и предназначенную для выполнения процесса в компьютерной системе, для приема данных, передаваемых из передающего конца, с использованием множества пространственно мультиплексированных каналов передачи данных, в которой компьютерная программа содержит следующие этапы: получение матрицы канала в прямом направлении из передающего конца; адаптивная оценка матрицы Н канала во время приема данных пользователя, передаваемых в прямом направлении из передающего конца при взвешивании данных с использованием весов приема, извлеченных из полученной матрицы канала; и определение весов передачи для передачи данных пользователя в обратном направлении в конец передачи на основе адаптивной оценки матрицы канала.

Компьютерная программа в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения определена как программа, закодированная в считываемой компьютером форме, для выполнения заданной обработки в компьютерной системе. Другими словами, когда копии компьютерной программы установлены в отдельных компьютерных системах, они работают совместно в компьютерных системах и обеспечивают работу систем в качестве устройств передачи данных. Построение сети, в которой установлено множество таких устройств передачи данных, позволяет получить тот же эффект, что и в первом аспекте настоящего изобретения.

Настоящее изобретение позволяет получить исключительную систему, способ, устройство и компьютерную систему для беспроводной передачи данных, благодаря которым обеспечивается возможность эффективного выполнения передачи МВМВ с замкнутым контуром, используя разложение по сингулярным числам матрицы Н информации канала с элементами, которые представляют собой каналы, для пар передающих антенн и приемных антенн.

Кроме того, настоящее изобретение позволяет обеспечить исключительную систему, способ, устройство и компьютерную систему для беспроводной передачи данных, которые позволяют улучшить эффективность передачи путем уменьшения областей опорных сигналов, обмен которыми выполняют между передатчиком и приемником для получения матрицы канала во время передачи данных РСЧ-МВМВ.

Кроме того, настоящее изобретение позволяет обеспечить исключительную систему, способ, устройство и компьютерную систему для беспроводной передачи данных, которые позволяют улучшить эффективность передачи путем уменьшения областей опорных сигналов, которые прикрепляют к пакетам, передаваемым передатчиком, во время двунаправленного обмена данными РСЧ-МВМВ.

Другие цели, свойства и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из следующего подробного описания, представленного в качестве иллюстрации варианта выполнения изобретения, со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана схема, представляющая конфигурацию беспроводного устройства передачи данных в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;

на фиг.2 показана схема, представляющая функциональную структуру блока получения характеристик канала и адаптивной оценки;

на фиг.3 показана схема, поясняющая двунаправленную передачу данных МВМВ в соответствии с процедурой ЗНП/ГКП;

на фиг.4 показана схема, которая концептуально представляет систему передачи данных МВМВ;

на фиг.5 показана схема, которая концептуально представляет систему передачи данных РСЧ-МВМВ; и

на фиг.6 показана схема, поясняющая двунаправленную передачу данных МВМВ в соответствии с процедурой ЗНП/ГКП.

Подробное описание изобретения

Иллюстративный вариант выполнения настоящего изобретения будет полностью описан ниже, со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Настоящее изобретение относится к системе передачи данных МВМВ, в которой выполняют передачу данных с пространственным мультиплексированием сигнала, между парой из передатчика с множеством антенн и приемника с множеством антенн.

В типичной беспроводной системе передачи данных узлы или терминалы выполняют процедуру ЗНП/ГКП, для получения права на передачу, осуществляя управление доступом, на основе МДКН/УС. В этом случае для выполнения передачи данных РСЧ-МВМВ, опорный сигнал для получения матрицы канала прикрепляют к каждому пакету ЗНП, ГКП и DATA.

Для передачи данных по восходящему каналу из приемника в передатчик, или в обратном направлении, после передачи данных по нисходящему каналу из передатчика в приемник, или в прямом направлении, в соответствии с процедурой ЗНП/ГКП, приемник должен получать веса передачи в обратном направлении.

Для обеспечения возможности для приемника получать веса передачи в обратном направлении передатчик после данных пользователя передает опорный сигнал, не взвешенный по V, что снижает эффективность передачи, поскольку дополнительный опорный сигнал прикрепляют к данным пользователя.

В настоящем изобретении передатчик передает опорный сигнал для получения матрицы канала в приемнике, при этом данные пользователя следуют после опорного сигнала. С другой стороны, приемник получает матрицу канала на основе опорного сигнала, прикрепленного перед данными пользователя, принимает данные пользователя, взвешивая эти данные с использованием весов приема, полученных из матрицы канала, и выполняет адаптивную оценку матрицы Н канала по мере приема данных пользователя. Используя адаптивную оценку матрицы Н' канала, приемник может получить веса V' передачи для передачи данных пользователя по восходящему каналу, или в обратном направлении. Следовательно, становится ненужным прикреплять опорный сигнал, следующий после данных пользователя, для передачи из передатчика в приемник, что улучшает эффективность передачи.

На фиг.1 показана конфигурация беспроводного устройства передачи данных в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения.

Беспроводное устройство передачи данных, показанное на фиг.1, оборудовано двумя антеннами 11а и 11b передачи/приема и позволяет передавать данные в соответствии со схемой РСЧ-МВМВ. Таким образом, для передачи передаваемый сигнал мультиплексируют по вспомогательным несущим, после назначения вспомогательным несущим весовых коэффициентов передающей антенны, их кодируют по пространству-времени и назначают для двух антенн 11а и 11b, из которых их передают в соответствующие каналы. Для приема мультиплексированным поднесущим, принимаемым двумя антеннами 11а и 11b через соответствующие каналы, назначают весовые коэффициенты приемной антенны, и декодируют по пространству-времени, с получением принимаемых данных. Однако сущность настоящего изобретения не ограничивается двумя антеннами, и можно использовать три или больше антенн.

Передающие цепочки и приемные цепочки соединены параллельно с двумя антеннами 11а и 11b передачи/приема через переключатели 12а и 12b для беспроводной передачи сигналов по заданному частотному каналу в любое другое беспроводное устройство передачи данных, или приема сигналов, передаваемых из любого другого беспроводного устройства передачи данных. Однако переключатели 12а и 12b обеспечивают одновременно соединение только либо с передающей цепочкой или с приемной цепочкой исключительно, и ни одна антенна не может выполнять передачу и прием одновременно.

Каждая передающая цепочка содержит блок 21 модуляции и кодирования, умножитель 22 веса передачи, блок 23 ОБПФ (IFFT, обратное быстрое преобразование Фурье), блок 24 прикрепления преамбулы/опорного сигнала, Ц/А преобразователь 25, и блок 26 обработки передаваемого аналогового сигнала.

Блок 21 модуляции и кодирования кодирует передаваемые данные, посылаемые из верхнего уровня протокола передачи данных с использованием кодирования коррекции ошибки, и отображает передаваемые сигналы в пространстве сигнала, используя заданную схему модуляции, такую как ДФМН (BPSK, двоичная фазовая манипуляция), ФМЧС (QPSK, фазовая манипуляция с четвертичными сигналами) и 16КАМ (16QAM, квадратурная амплитудная модуляция по 16 разрядам). При этом известная строка данных может быть вставлена как пилотный символ в модулированную последовательность символов, в соответствии со структурой и моментами времени вставки пилотного символа. Один пилотный сигнал, состоящий из известной структуры, может быть вставлен для каждой поднесущей или для каждой из нескольких поднесущих.

Умножитель 22 весов передачи умножает кодированные передаваемые сигналы на матрицу V весов передачи, что в результате пространственного мультиплексирования создает множество каналов МВМВ.

Матрицу V весов передачи создают на основе информации обратной связи с другого конца передачи данных и устанавливают в умножителе 22 весов передачи. В качестве альтернативы, для передачи данных по восходящему каналу из приемника в передатчик, или в обратном направлении, после передачи данных по нисходящему каналу из передатчика в приемник, или в прямом направлении, в соответствии с процедурой ЗНП/ГКП, веса V' передачи в обратном направлении могут быть получены на основе результата адаптивной оценки матрицы Н канала, выполняемой модулем 37 получения характеристик канала и адаптивной оценки во время приема данных пользователя. Процедура получения весов V' передачи в обратном направлении будет описана ниже.

Блок 23 ОБПФ преобразует модулированные последовательные сигналы в параллельные совокупности данных для параллельных поднесущих, в соответствии с количеством и временем включения параллельных поднесущих, выполняет обратное быстрое преобразование Фурье в отношении параллельных совокупностей поблочно с размером блока, определяемым БПФ (FFT, быстрое преобразование Фурье), в соответствии с заданными размером и моментами времени БПФ. При этом защитный интервал может быть вставлен между каждыми двумя символами МОЧР, для устранения взаимных помех между символами. Длину защитного интервала определяют по условиям пути передачи, то есть пот максимальному времени задержки задержанных волн, которые влияют на модуляцию. Затем параллельные данные преобразуют в последовательные сигналы, которые, в свою очередь, преобразуют в сигналы передачи по временной оси, поддерживая взаимную ортогональность поднесущих по оси частот.

Сигналы передачи затем преобразуют в аналоговые модулирующие сигналы с помощью Ц/А преобразователя 25, при этом модулирующие сигналы дополнительно преобразуют с повышением частоты в сигналы, в РЧ диапазоне, с использованием блока 26 аналоговой обработки сигнала передачи, и РЧ сигналы передают в каждый канал МВМВ из антенны 11.

С другой стороны, каждый принимаемый канал содержит блок 31 аналоговой обработки сигнала приема, А/Ц преобразователь 32, блок 33 получения синхронизации, блок 34 БПФ, умножитель 35 на вес приема, блок 36 демодуляции и декодирования и блок 37 получения характеристик канала и адаптивной оценки.

Сигналы, принимаемые антенной 11 преобразуют с понижением частоты от РЧ частоты, с получением модулирующих сигналов с помощью блока 31 аналоговой обработки принимаемого сигнала, и модулирующие сигналы преобразуют в цифровые сигналы с помощью А/Ц преобразователя 32.

Затем, в соответствии с моментами времени синхронизации, детектируемыми блоком 33 получения синхронизации, принимаемые сигналы в виде последовательных данных преобразуют в совокупности параллельных данных (при этом одна совокупность состоит из одного символа МОЧР, включающего в себя защитный интервал). Для сигналов с эффективной длиной символов выполняют быстрое преобразование Фурье с использованием блока 34 БПФ; путем выделения каждого сигнала поднесущей, при этом сигналы по временной оси преобразуют в сигналы на оси частот.

Блок 37 получения характеристики канала и адаптивной оценки вначале получает матрицу Н канала, используя опорный сигнал, поднесущие которого для мультиплексированной передачи были дискретно взвешены для каждой поднесущей на другом конце. В результате разложения по сингулярным числам матрицы И канала матрицу канала разлагают на матрицу V весов передачи, матрицу U^H весов приема и диагональную матрицу D. Для опорных сигналов, передаваемых с другого конца через заданные интервалы, блок 37 получения характеристик канала и адаптивной оценки обновляет матрицу Н канала, каждый раз при приеме опорного сигнала, и выполняет разложение по сингулярным числам для обновленной матрицы.

Для передачи данных по восходящему каналу из приемника в передатчик, или в обратном направлении, после передачи данных по нисходящему каналу из передатчика в приемник, или в прямом направлении, в соответствии с процедурой ЗНП/ГКП, блок 37 получения характеристик канала и адаптивной оценки получает веса V' передачи в обратном направлении на основе результата адаптивной оценки матрицы Н канала во время приема данных пользователя. Процедура для получения весов V' в обратном направлении будет описана ниже.

Матрицу U^H весов приема, полученную из матрицы канала в результате разложения по сингулярным числам, устанавливают в умножителе 35 весов приема описываемого устройства, и матрицу V весов передачи передают обратно по каналу обратной связи на другой конец. Однако, в качестве матрицы весов приема, D^-U^H вместо U^H можно использовать обратную матрицу HV (см. уравнение (8) и соответствующее описание в предыдущем разделе).

Умножитель 35 весов приема умножает принимаемые сигналы на матрицу U^H весов приема или D^-U^H, полученную в результате разложения по сингулярным числам матрицы Н канала, которая пространственно демультиплексирует пространственно мультиплексированные принимаемые сигналы.

Кроме того, блок 36 демодуляции и декодирования выполняет восстановление взвешенных таким образом принимаемых сигналов из пространства сигнала, в соответствии с заданной схемой, такой ДФМН, ФМЧС и 16КАМ, выполняет коррекцию ошибок в сигналах и декодирует их с получением принимаемых данных, которые, в свою очередь, передают на верхний уровень протокола передачи данных.

Для передачи данных по восходящему каналу из приемника в передатчик, или в обратном направлении, после передачи данных по нисходящему каналу из передатчика в приемник, или в прямом направлении, в соответствии с процедурой ЗНП/ГКП, приемник должен получить веса V' передачи в обратном направлении.

В беспроводной системе передачи данных, относящейся к настоящему варианту выполнения, передатчик передает опорный сигнал для получения матрицы канала в приемнике и данные пользователя, следующие после опорного сигнала. С другой стороны, приемник получает матрицу канала на основе опорного сигнала, прикрепленного перед данными пользователя, принимает данные пользователя, взвешивая эти данные с использованием весов приема, выделенных из матрицы канала, выполняет адаптивную оценку матрицы Н канала, во время приема данных пользователя, получает веса V' передачи для передачи данных пользователя по восходящему каналу связи, или в обратном направлении, из адаптивной оценки матрицы Н' канала. Следовательно, становится ненужным передавать дополнительный опорный сигнал после данных пользователя из передатчика в приемник.

На фиг.2 схематично представлена функциональная структура блока 37 получения характеристики канала и адаптивной оценки. Как показано на чертеже, блок 37 получения характеристик канала и адаптивной оценки состоит из блока получения матрицы канала, который получает матрицу канала в прямом направлении из передающего конца, блока адаптивной оценки матрицы канала, который выполняет адаптивную оценку матрицы Н канала во время приема данных пользователя, передаваемых в прямом направлении из передающего конца, и блока определения веса для обратной передачи, который определяет веса передачи для передачи данных пользователя в обратном направлении в конец передачи, на основе адаптивной оценки матрицы канала. Блок адаптивной оценки матрицы канала выполняет адаптивную оценку матрицы канала на основе разности между принимаемыми данными и точками сигнала в пространстве сигнала, в качестве информации об ошибке, и используя такой алгоритм, как МСО и RLS.

Передающий конец заранее получает веса V передачи для передачи данных пользователя в прямом направлении в приемник, и после передачи опорного сигнала, взвешенного по V, передает данные пользовательские, взвешенные по V, по пространственно мультиплексированным каналам. Таким образом, блок получения матрицы канала выделяет HV', как матрицу канала из опорного сигнала, взвешенного по V, и блок адаптивной оценки матрицы канала продолжает выполнять адаптивную оценку HV в качестве матрицы канала во время приема данных пользователя, передаваемых в прямом направлении из передающего конца. Когда данные пользователя передают в обратном направлении, после приема данных пользователя в прямом направлении, блок определения веса передачи в обратном направлении может определить веса V' для передачи данных в обратном направлении следующим образом: получают Н' путем умножения H'V на VH и выполняют разложение по сингулярным числам транспонированной матрицы Н'.

Далее, со ссылкой на фиг.3, будет описана процедура двунаправленной передачи данных МВМВ, состоящих их ЗНП, ГКП, DATA (нисходящий канал), и DATA (восходящий канал) в системе беспроводной передачи данных, в соответствии с настоящим вариантом выполнения. При этом предполагается, что обработка, выполняемая в передатчике для получения матрицы V весов передачи, была закончена заранее.

(Этап 1)

Пакет ЗНП передают из передатчика в приемник. В это время передатчик передает опорный сигнал перед пакетом ЗНП в приемник. Из этого опорного сигнала приемник может выделить матрицу H(Dn) канала в прямом направлении или по нисходящему каналу связи.

(Этап 2)

В приемнике, матрицу U(Dn) и матрицу V(Dn) получают в результате разложения по сингулярным числам матрицы H(Dn) канала.

(Этап 3)

Приемник передает пакет ГКП в ответ на пакет ЗНП. В это время приемник передает опорный сигнал, перед пакетом ГКП.

(Этап 4)

В передатчике матрицу H(Up) канала в обратном направлении или по восходящему каналу выделяют из опорного сигнала, прикрепленного к пакету ГКП. Матрица восходящего канала представляет собой транспонированную матрицу из матрицы нисходящего канала; то есть H(Up)=H(Dn)^T (см. уравнение (9)). Затем в передатчике веса V(Dn) для передачи данных по нисходящему каналу могут быть получены путем разложения по сингулярным числам H(Up).

(Этап 5)

Передатчик передает данные по нисходящему каналу передачи в приемник. В качестве данных, передаваемых по нисходящему каналу, передают данные пользователя, взвешенные по V(Dn), после опорного сигнала, взвешенного по V(Dn).

(Этап 6)

Приемник может получить H(Dn)V(Dn) из опорного сигнала, прикрепленного к данным, передаваемым по нисходящему каналу. Приемник принимает данные, передаваемые по нисходящему каналу, используя обратную матрицу H(Dn)V(Dn), в качестве весов приема (см. уравнение (8)).

(Этап 7)

При приеме данных, передаваемых по нисходящему каналу, приемник выполняет адаптивную оценку H(Dn)V(Dn), используя алгоритм МСО, выполняя, таким образом, расчет для отслеживания изменений условия канала.

Изменение условий канала можно отслеживать путем выполнения следующего алгоритма МСО, где е представляет собой сигнал ошибки для ошибок, в соответствии с принимаемыми данными и точками сигнала в совокупности сигналов, Х представляет собой передаваемый сигнал, оценку которого получают путем декодирования принимаемых данных, и W представляет собой величину оценки H(Dn)V(Dn).

(Этап 8)

В приемнике самую последнюю матрицу Н(Dn, new) нисходящего канала получают путем умножения оценки величины H(Dn)V(Dn), полученной адаптивно с использованием алгоритма МСО на V(Dn)^H.

(Этап 9)

В приемнике, кроме того, U(Dn, new) получают путем разложения по сингулярным числам полученной матрицы Н(Dn, new) канала.

(Этап 10)

Приемник передает данные по восходящему каналу в передатчик. В качестве данных восходящего канала передают данные пользователя, взвешенные на U(Dn)*, следующие после опорного сигнала, взвешенного на U(Dn)* (см. уравнение (10)).

(Этап 11)

Передатчик получает матрицу канала из опорного сигнала, прикрепленного к восходящим данным. Передатчик рассчитывает обратную матрицу из выделенной матрицы канала и использует эту обратную матрицу как веса приема, принимает данные пользователя по восходящему каналу, взвешивая эти данные с использованием соответствующих весов.

Промышленная применимость

Хотя настоящее изобретение было подробно описано со ссылкой на конкретный вариант выполнения, для специалистов в данной области техники будет понятно, что его модификации и изменения могут быть выполнены без отхода от объема и сущности изобретения.

Настоящее изобретение можно применять к различным типам систем беспроводной передачи данных, которые выполняют передачу данных путем пространственного мультиплексирования, и объем его применения не ограничивается пространственным разделением, или, более точно, схемами передачи с пространственным ортогональным мультиплексированием, такими как схема РСЧ-МВМВ. Настоящее изобретение соответствующим образом можно применять для других типов систем передачи данных, в которых на передающем конце или на приемном конце выполняют пространственное мультиплексирование и передачу/прием с взвешиванием, на основе учета коэффициентов матрицы канала.

Другими словами, предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения был раскрыт с целью иллюстрации, и данное описание не следует рассматривать, как ограничение настоящего изобретения. При интерпретации сущности изобретения следует делать ссылку на приложенную формулу изобретения и учитывать ее.

1. Система беспроводной передачи данных, которая выполняет передачу данных, используя множество пространственно мультиплексированных каналов передачи данных между передатчиком и приемником, в которой
передатчик передает данные пользователя, следующие после опорного сигнала для получения матрицы канала, в котором данные пользователя и опорный сигнал взвешивают и передают через пространственно мультиплексированные каналы; и
приемник получает матрицу Н канала на основе опорного сигнала, прикрепленного перед данными пользователя, принимает данные пользователя, взвешивая эти данные с использованием весов приема, полученных из матрицы H канала, и выполняет адаптивную оценку матрицы Н канала во время приема данных пользователя.

2. Система беспроводной передачи данных по п.1, в которой как указанный передатчик, так и указанный приемник оборудованы множеством антенн, причем указанный передатчик назначает передаваемые данные для множества потоков данных, взвешивает потоки и передает взвешенные потоки в передающие антенны, и указанный приемник взвешивает потоки, принимаемые приемными антеннами.

3. Система беспроводной передачи данных по п.1, в которой указанный приемник получает веса V' передачи из адаптивной оценки матрицы Н' канала для передачи данных пользователя в обратном направлении в указанный передатчик.

4. Система беспроводной передачи данных по п.1, в которой указанный передатчик заранее получает веса V передачи для передачи данных пользователя в прямом направлении в указанный приемник, взвешивает опорный сигнал и данные пользователя с использованием веса V и передает данные пользователя после опорного сигнала по пространственно мультиплексированным каналам.

5. Система беспроводной передачи данных по п.4, в которой указанный приемник получает HV как матрицу канала из опорного сигнала, взвешенного с использованием веса V, и продолжает выполнять адаптивную оценку H'V, используемую в качестве матрицы канала, во время приема данных пользователя, передаваемых в прямом направлении из указанного передатчика, и при передаче данных пользователя в обратном направлении, после приема данных пользователя, заранее определяет веса V' для передачи данных в обратном направлении путем получения Н' в результате умножения H'V на V^H и в результате разложения по сингулярным числам транспонированной матрицы Н'.

6. Устройство беспроводной передачи данных, принимающее данные, передаваемые из передающего конца, используя множество пространственно мультиплексированных каналов передачи данных, причем указанное устройство беспроводной передачи данных содержит
блок получения матрицы канала, который получает матрицу канала в прямом направлении из указанного передающего конца;
приемный блок, который принимает данные пользователя, переданные в прямом направлении из указанного передающего конца и взвешивает данные пользователя с использованием весов приема, извлеченных из полученной матрицы канала;
блок адаптивной оценки матрицы канала, который выполняет адаптивную оценку матрицы Н канала во время приема данных пользователя, передаваемых в прямом направлении из указанного передающего конца;
блок определения веса обратной передачи, который определяет веса передачи, для передачи данных пользователя в обратном направлении в указанный передающий конец на основе адаптивной оценки матрицы канала; и
передающий блок, который взвешивает данные пользователя с использованием определенных таким образом весов передачи и передает данные пользователя в обратном направлении, в указанный передающий конец, в котором
указанный передающий конец передает данные пользователя после опорного сигнала для получения матрицы канала, в которой данные пользователя и опорный сигнал взвешивают и передают по пространственно мультиплексированным каналам; и
указанный блок получения матрицы канала получает матрицу Н канала на основе опорного сигнала, прикрепленного перед данными пользователя.

7. Устройство беспроводной передачи данных по п.6, в котором
указанный передающий конец заранее получает веса V передачи для передачи в приемник данных пользователя в прямом направлении, взвешивает опорный сигнал и данные пользователя с использованием веса V и передает данные пользователя после опорного сигнала по пространственно мультиплексированным каналам;
указанный блок получения матрицы канала извлекает HV, используемую в качестве матрицы канала, из опорного сигнала, взвешенного при помощи веса V;
указанный блок адаптивной оценки матрицы канала продолжает выполнять адаптивную оценку H'V, используемой в качестве матрицы канала, во время приема данных пользователя, передаваемых в прямом направлении из указанного передающего конца; и
указанный блок определения веса обратной передачи, когда устройство передает данные пользователя в обратном направлении, после приема данных пользователя в прямом направлении, заранее определяет веса V' для передачи данных в обратном направлении путем получения Н' в результате умножения H'V на V^H и разложения по сингулярным числам транспонированной матрицы Н'.

8. Способ беспроводной передачи данных для приема данных, передаваемых из передающего конца, с использованием множества пространственно мультиплексированных каналов передачи данных, причем указанный способ беспроводной передачи данных содержит следующие этапы:
получение матрицы каналов в прямом направлении из указанного передающего конца;
прием данных пользователя, переданных в прямом направлении из указанного передающего конца и взвешивание данных пользователя с использованием весов приема, выделенных из полученной матрицы канала;
адаптивную оценку матрицы Н канала во время приема данных пользователя, передаваемых в прямом направлении из указанного передающего конца;
определение весов передачи для передачи данных пользователя в обратном направлении в указанный передающий конец на основе адаптивной оценки матрицы канала;
взвешивание данных пользователя с использованием определенных таким образом весов передачи и передачу данных пользователя в обратном направлении в указанный передающий конец, в котором
указанный передающий конец передает данные пользователя после опорного сигнала для получения матрицы канала, в которой данные пользователя и опорный сигнал взвешивают и передают по пространственно мультиплексированным каналам; и
получают матрицу Н канала на основе опорного сигнала, прикрепленного перед данными пользователя.

9. Считываемый компьютером носитель информации, содержащий компьютерную программу, предназначенную для выполнения процесса в компьютерной системе, для приема данных, передаваемых из передающего конца, с использованием множества пространственно мультиплексированных каналов передачи данных, причем указанная компьютерная система при обращении к указанной компьютерной программе осуществляет следующие этапы:
получение матрицы канала в прямом направлении из указанного передающего конца;
адаптивную оценку матрицы Н канала во время приема данных пользователя, передаваемых в прямом направлении из указанного передающего конца при взвешивании данных с использованием весов приема, извлеченных из полученной матрицы канала; и
определение весов передачи для передачи данных пользователя в обратном направлении в указанный передающий конец на основе адаптивной оценки матрицы канала, в котором
указанный передающий конец передает данные пользователя после опорного сигнала для получения матрицы канала, в которой данные пользователя и опорный сигнал взвешивают и передают по пространственно мультиплексированным каналам; и
получают матрицу Н канала на основе опорного сигнала, прикрепленного перед данными пользователя.