Однопотокове відстеження фази в ході оцінювання каналу в системі бездротового зв’язку мімо з дуже високою пропускною здатністю

Реферат: У системі з множинними входами і множинними виходами, функція демодуляції приймального ланцюга бездротового вузла поліпшена так, щоб включати в себе відстеження фази. Замість здійснення відстеження фази протягом символів даних, що пов'язано з великими труднощами в бездротових мережах з дуже високою пропускною здатністю, для відстеження фази використовуються довгі навчальні поля (LTF) VHT, впроваджені в преамбулу кадру. Однопотокові пілот-сигнали підсумовуються в ході передачі VHT-LTF. Це дозволяє приймаючій стороні оцінювати канал з використанням пілот-сигналів в першому наборі довгих навчальних полів. Потім другий набір довгих навчальних полів використовується для оцінювання фази пілот-сигналів з використанням оціненого каналу. Отриманим таким чином оцінка фази безперервно застосовується до інших прийнятих тонових сигналів даних протягом VHT-LTF символів даних. Фазові помилки внаслідок розузгодження ФАПЧ і фазового шуму зменшуються при прийомі, що приводить до підвищення відношення сигнал-шум для різних рівнів мільйонних частин дрейфу і зміщення частоти. Крім того, стає точнішим оцінювання каналу МІМО, що поліпшує бездротову мережу загалом, коли ці точні дані оцінки каналу МІМО використовуються при калібруванні і квітируванні встановлення зв'язку між бездротовими вузлами. UA 106439 C2 (12) UA 106439 C2 UA 106439 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Галузь техніки Цей винахід, загалом, стосується систем зв'язку. Зокрема, він дозволяє удосконалити передачу інформації в системах бездротового зв'язку за рахунок відстеження фази з використанням пілот-сигналів, впроваджених в преамбулу кадрів, що передаються. Рівень техніки Зростання використання інтернету веде до все вищих вимог до ширини смуги у всіх підрозділах мережі. Зростання також є в галузі бездротових локальних мереж (LAN). Потреби в бездротових LAN демонструють феноменальне зростання. Ці потреби диктуються користувачами, що підключають комп'ютери-ноутбуки до мереж, в тому числі, на роботі або в місцях збору мобільних пристроїв. Зростання також виходить за межі ПК. Споживчі додатки, наприклад, потокова передача музики, інтернет-телефонія, гра і передача домашнього відео також вимагають нарощування ширини смуги. Ці зростаючі вимоги до бездротового LAN сталі причиною обширної роботи з розробки стандартів в даній галузі техніки. Було розроблено декілька стандартів бездротового зв'язку, наприклад, стандарт Інституту інженерів по електротехнікі і електроніці (IEEE) 802.11. IEEE 802.11 означає набір стандартів радіоінтерфейсу бездротового локальної мережі (WLAN) для ближнього зв'язку в межах від десятків метрів до декількох сотень метрів. Одним таким стандартом WLAN є 802.11 b. Цей стандарт вказує вихідні швидкості передачі даних до 11 Мбіт/с з використанням таких методів модуляції, як маніпуляція додатковим кодом (CCK) і/або розширення по спектру прямою послідовністю (DSSS). Стандарт 802.11 a, встановлений одночасно з 802.11 b, використовує ефективніший спосіб передачі, що іменується мультиплексуванням з ортогональним частотним розділенням (OFDM). Стандарт 802.11 а підтримує швидкості передачі даних до 54 Мбіт/с, але внаслідок несумісної смуги радіочастот 5 ГГц, в порівнянні з 2,4 ГГц для 802.11 b, цей стандарт не набув широкого поширення. У середині 2003 р., IEEE затвердив 802.11 g, де модуляція OFDM застосовується до смуги 2,4 ГГц. Клієнтське обладнання WLAN, в більшості своїй, підтримує як 802.11 a, так і 802.11 g. Наступним кроком в розробці стандартів став 802.11 n. Стандарт 802.11 n забезпечує різні необов'язкові режими, які приписують різні максимальні швидкості. Стандарт дозволяє виробникам підстроювати можливості обладнання до різних цінових категорій і різних робочих характеристик. Стандарт 802.11 n передбачає вихідні швидкості передачі даних до 600 Мбіт/с, тоді як пристрій, що працює на швидкості 300 Мбіт/с також може відповідати технічним вимогам 802.11 n. Стандарт 802.11 n поліпшує реалізацію OFDM за рахунок використання вищої максимальної швидкості кодування і збільшеної ширини смуги частот. Це підвищує вихідну швидкість з 54 Мбіт/с до 65 Мбіт/с. Крім того, одним з широко відомих компонентів стандарту є "багато входів/багатьох виходів" або MIMO. MIMO оснований на явищі радіозв'язку, що називається багатопроменевим поширенням. Багатопроменеве поширення включає в себе відображення інформації, що передається від дверей, стін і інших об'єктів. Ця інформація досягає приймальної антени багато разів по різних траєкторіях і в трохи різні моменти часу. Багатопроменеве поширення погіршує робочі характеристики бездротового зв'язку, якщо воно не керується. Технологія MIMO, прийнята в стандарті 802.11 n, дозволяє з користю застосовувати багатопроменеве поширення за допомогою мультиплексування з просторовим розділенням (SDMA). Передавальний пристрій WLAN розбиває потік даних на множинні частини, що називаються просторовими потоками. Кожний просторовий потік передається через окремі антени на відповідні антени на приймачі. 802.11n підтримує до 4 просторових потоків. У той час як подвоєння і почетверіння просторового потоку приводить до збільшення вихідних швидкостей передачі даних, вартість і потужність також мають тенденцію до зростання внаслідок того, що для кожної пари антен потрібна збільшена обробка. Система MIMO характеризується кількістю передавальних антен на кількість приймальних антен. Система MIMO 4×4, наприклад, має чотири антени в передавачі і 4 антени в приймачі. Робочі характеристики MIMO можна поліпшити за рахунок формування діаграми спрямованості і рознесення. Формування діаграми спрямованості направляє радіосигнал на цільову антену. Це збільшує дальність і робочі характеристики за рахунок обмеження перешкоди. Рознесення використовує множинні антени шляхом об'єднання виходів набору антен або вибору найкращого піднабору більш обширного набору антен, які необхідні для прийому певної кількості просторових потоків. Надмірні антени можна використовувати для згаданого об'єднання множинних прийнятих потоків в один потік, при роботі на більшій дальності. До аналогічних компромісів можна приходити для збільшення вихідних швидкостей передачі даних, при фіксованій дальності. 1 UA 106439 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Стандарт 802.11 n, в результаті, дозволяє удосконалити бездротову LAN (WLAN) за рахунок вищих характеристик OFDM, мультиплексування з просторовим розділенням за допомогою MIMO, рознесення, способів енергозбереження, подвоєння каналу з 20 МГц до 40 МГц, агрегації службових сигналів на рівні MAC, і зменшеного міжкадрового проміжку. У майбутньому, стандарти, що іменуються 802.11 для дуже високої пропускної здатності (VHT) в смузі 5 ГГц, планується довести до РЧ-смуг 160 МГц і швидкостей передачі даних 6,933 Гбіт/с. Більш ефективні схеми обробки сигналу реалізовуються для зниження шуму і підвищення відношення сигнал-шум. Традиційно, пілот-сигнали в символах даних використовувалися для здійснення відстеження фази протягом символів даних, але для 802.11 n і більш пізніх версій, воно стає обчислювально витратним і складноздійсненним в ході оцінювання каналу MIMO. Пілот-сигнали, задані в 802.11 n для довгих навчальних полів (LTF) змінюються від потоку до потоку, що не дозволяє використовувати їх для точного відстеження фази. Для несучої частоти 5 ГГц, 2 мільйонні дрейфи дають частотний дрейф 100 кГц. Цей частотний дрейф, в 4 символах, дає зміну фази 5 градусів. Для восьми символів вона подвоюється, досягаючи 10 градусів. У OFDM, оскільки сигнал переноситься в фазі, фазовий дрейф приводить до зниження відношення сигнал-шум. Це явище приводить до погіршення робочих характеристик і пропускної здатності бездротового мережі. Суть винаходу Варіанти здійснення даного винаходу стосуються відстеження фази з використанням пілотсигналів в преамбулі кадру для системи бездротового зв'язку MIMO. У одному варіанті здійснення, аналогічно пілот-сигналам в символах даних, пілот-сигнали в VHT-LTF можна задавати для відстеження фази. На відміну від тонових сигналів даних, матриця навчальних відображувальних послідовностей охоплення MIMO (що звичайно називається матрицею Р) не застосовується до пілот-сигналів в ході оцінювання каналу на основі пілот-сигналів. Замість цього, однопотокові пілот-сигнали відображаються у всі просторово-часові потоки (STS). У цьому варіанті здійснення, пілот-сигнали в першому VHT-LTF використовуються для первинного одновимірного оцінювання каналу. Пілот-сигнали в інших VHT-LTF, що залишилися використовуються для оцінювання обертання фази на основі пілотсигналів і первинного одновимірного оцінювання каналу. Виведена і об'єднана інформація використовується для оцінювання каналу MIMO для тонових сигналів даних. У одному варіанті здійснення даного винаходу, розкриті спосіб і пристрій для використання навчальних полів в заголовку кадру, що передається для оцінювання, після прийому, каналу і фазових помилок. Потім ця інформація застосовується до тонових сигналів даних для підвищення пропускної здатності і робочих характеристик. Короткий опис креслень Прикладені креслення включені в склад і утворюють частину цього опису винаходу. Креслення ілюструють варіанти здійснення. Спільно з описом, креслення служать для пояснення принципів варіантів здійснення. Фіг. 1 - блок-схема, що демонструє типову бездротову мережу LAN, що застосовується в будинках і на малих підприємствах. Фіг. 2 - блок-схема, що ілюструє вузол бездротового передачі і прийому і його компоненти, що здійснюють зв'язок через M передавальних і N приймальних антен. Фіг. 3 - зразкова структура кадру для кадру протоколу конвергенції фізичного рівня (PLCP), що використовується в бездротового зв'язку. Фіг. 4 - блок-схема міжвузлового бездротового зв'язку вищого рівня з використанням матриці оцінки каналу для характеризації прийому на кожному вузлі на основі інформації, що передається від іншого вузла. Фіг. 5 - апаратна блок-схема блоків відстеження фази і корекції, підключеної до компонента швидкого перетворення Фур'є (FFT) при прийомі, згідно з варіантами здійснення даного винаходу. Фіг. 6 - ілюстрація взаємопов'язаних пілот-сигналів і тонових сигналів даних в символах OFDM, згідно з варіантами здійснення даного винаходу. Фіг. 7 - діаграма часової послідовності обробки сигналів в різних апаратних блоках, що беруть участь у виділенні інформації фазової помилки з пілот-сигналів і що використовують інформацію n для корекції обертання фази в тонових сигналах даних, згідно з варіантами здійснення даного винаходу. Фіг. 8 - блок-схема операцій, що представляє відстеження фази з використанням пілотсигналів в VHT-LTF преамбули, оцінювання фазових помилок і його використання при корекції тонових сигналів даних до оцінювання каналу, згідно з варіантами здійснення даного винаходу. 2 UA 106439 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Докладний опис Деякі частини нижченаведених докладних описів представлені відносно процедур, логічних блоків, обробки і інших символічних представлень операцій над бітами даних в пам'яті комп'ютера. Ці описи і уявлення є засобами, що використовуються фахівцями в галузі обробки даних для найбільш ефективного повідомлення суті своєї роботи іншим фахівцям. У даній заявці, процедура, логічний блок, процес і т. п. розглядається як самоузгоджена послідовність етапів або інструкцій, що приводять до бажаного результату. Етапи вимагають фізичних маніпуляцій з фізичними величинами. Звичайно, хоча і не обов'язково, ці величини приймають форму електричних або магнітних сигналів, які можна зберігати, переносити, комбінувати, порівнювати, і які допускають інші маніпуляції в комп'ютерній системі. Однак, потрібно мати на увазі, що всі ці і аналогічні терміни повинні бути пов'язані з відповідними фізичними величинами і є лише зручними позначеннями, що застосовуються до цих величин. Якщо в нижченаведеному розгляді напряму не вказане протилежне, очевидно, що протягом даної заявки, розгляд, де вживаються такі терміни, як "звертання", "прийом", "відправка", "використання", "вибирання", "визначення", "нормалізація", "множення", "усереднення", "відстеження", "порівняння", "застосування", "оновлення", "вимірювання", "витягання" і т. п., стосується дій і процесів комп'ютерної системи або аналогічного електронного обчислювального пристрою, який обробляє і перетворює дані, представлені у вигляді фізичних (електронних) величин в регістрах і блоках пам'яті комп'ютерної системи, в інші дані, аналогічно представлені у вигляді фізичних величин в блоках пам'яті або регістрах комп'ютерної системи або інших подібних пристроях зберігання, передачі або відображення інформації. Описані тут варіанти здійснення можна розглядати в загальному контексті машиновиконуваних інструкцій, що зберігаються на тому або іншому комп'ютерному носії, наприклад, програмних модулів, що виконуються одним або більше комп'ютерами або іншими пристроями. Загалом, програмні модулі включають в себе процедури, програми, об'єкти, компоненти, структури даних і т. д., які здійснюють конкретні завдання або реалізовують певні абстрактні типи даних. Функціональні можливості програмних модулів можливо, за бажанням, об'єднані або розподілені в різних варіантах здійснення. У порядку прикладу, але не обмеження, комп'ютерні носії можуть містити комп'ютерні носії даних і середовища зв'язку. Комп'ютерні носії даних включають в себе енергозалежні і енергонезалежні, змінні і стаціонарні носії, реалізовані згідно з будь-яким способом або технологією для зберігання інформації, наприклад, машиночитаних інструкцій, структур даних, програмних модулів або інших даних. Комп'ютерні носії даних включає в себе, але без обмеження, оперативну пам'ять (ОЗП), постійну пам'ять (ПЗП), електрично стираний програмований ПЗП (ЕСППЗП), флеш-пам'ять або іншу технологію пам'яті, компакт-диск з можливістю тільки зчитування (CD-ROM), цифрові універсальні диски (DVD) або інший оптичний запам'ятовуючий пристрій, магнітні касети, магнітну стрічку, запам'ятовуючий пристрій на основі магнітного диска або інші магнітні запам'ятовуючі пристрої, або будь-який інший носій, який можна використати для зберігання необхідної інформації. Середовища зв'язку можуть реалізувати машиночитані інструкції, структури даних, програмні модулі або інші дані у вигляді модульованого сигналу даних, наприклад, несучої хвилі або іншого транспортного механізму і включають в себе будь-які середовища доставки інформації. Термін "модульований сигнал даних" означає сигнал, одна або більше з характеристик якого встановлена або змінена таким чином, щоб кодувати інформацію в сигналі. У порядку прикладу, але не обмеження, середовища зв'язку включають в себе дротові середовища передачі даних, наприклад, дротову мережу, або пряме дротове з'єднання, і бездротові середовища передачі даних, наприклад, акустичні, радіочастотні (РЧ), інфрачервоні і інші бездротові середовища передачі даних. Комбінації будь-яких вищеописаних пристроїв також підлягають включенню в об'єм визначення машиночитаних носіїв. На фіг. 1 позиція 100 означає блок-схему типової бездротового мережі LAN 105, розгорненої в будинку або на підприємстві. Декілька користувачів представлені, в тому числі, станціями 130. Станції здатні приймати і передавати дані з і на базову станцію 120. Бездротова точка доступу (AP) є одним варіантом здійснення базової станції. Базова станція 120 здійснює зв'язок з маршрутизатором 115 по дротах або без дротів. Маршрутизатор 115 має в своєму розпорядженні інформацію мережевих можливостей зв'язку для мережі і приймає і ретранслює пакети на основі адрес джерела і пункту призначення. Маршрутизатор має множину портів для з'єднань і один порт висхідної лінії зв'язку для підключення до іншого інтернету через кабельний модем 110, загалом, по дроту 160. Кабельний модем підключається до всесвітнього інтернету через термінальну систему для кабельних модемів (CMTS), що знаходиться в центральному 3 UA 106439 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 офісі постачальника послуг. Цей винахід, в основному стосується бездротового зв'язку 140 між станцією 130 і базовою станцією 120. Новий стандарт 802.11 VHT передбачає надійну бездротову передачу даних з вихідними швидкостями до 6,933 Гбіт/с за допомогою радіозв'язку. На фіг. 2 показана блок-схема комплексу 250 вузлів бездротової передачі і прийому. Потік S "що підлягає передачі" підготовлюється на основі даних корисного навантаження і кодується преамбулою і іншою інформацією до подачі на блок 205 кодера і модулятора. Комплекс вузлів складається з M антен 220 в напрямку передачі і N антен 260 на приймачі для формування системи MIMO M на N. Комплекс вузлів, діючи в режимі MIMO, може використовувати, в одному варіанті здійснення, мультиплексування з просторовим розділенням (SDMA) для здійснення зв'язку з декількома приймачами. SDMA дозволяє одночасно передавати множинні потоки на різні приймачі для спільного користування одним і тим же частотним спектром. У будь-якому потоку існують пакети даних, що містять як дані корисного навантаження, так і преамбулу. Одночасна передача множинних потоків приводить до збільшення ширини смуги. Для досягнення одночасності, кожний потік даних піддається просторовому попередньому кодуванню і потім передається через різні передавальні антени. Це просторове попереднє кодування і обробка проводиться блоком 210. У результаті, виходить послідовність кодових символів, які відображаються в групу сигналів для створення послідовності символів модуляції. Система MIMO може підтримувати декілька схем модуляції, в тому числі, мультиплексування з ортогональним частотним розділенням. OFDM є методом розширення спектра. Вона розподіляє дані по декількох піднесучих, рознесених по певних частотах. Рознесення є ортогональним і дозволяє приймачу відновлювати дані. Цей метод модуляції може застосовуватися з використанням будь-якого стандарту бездротового зв'язку, включаючи 802.11ac VHT. Модулятор 205 OFDM розділяє символи модуляції на декілька паралельних потоків. Зворотне FFT здійснюється на кожному наборі піднесучих для створення символів OFDM у часовій області. Символи OFDM розподіляються по ділянках корисного навантаження множинних пакетів даних. Преамбула переноситься спільно з корисним навантаженням в кожному пакеті даних. Преамбула містить декілька символів, які розділяються на паралельні потоки аналогічно даним. Преамбула приєднується до даних корисного навантаження до просторової обробки. Різні просторові потоки передаються через множину антен з використанням РЧ приймачів-передавачів 225. Інформація, що передається, приймається на множині антен 260. Вона надходить на приймачі-передавачі 206 для відновлення інформації, модульованої на РЧ несучих. Відновлена інформація надходить на просторовий процесор 270 прийому. Дані, що переносяться в будьяких просторових потоках, відновлюються. Процесор преамбул використовує преамбулу для надання інформації синхронізації на демодулятор OFDM і іншої подальшої обробки. Демодулятор 275 OFDM перетворює потік з часової області в частотну область з використанням швидкого перетворення Фур'є (FFT). Частотна область включає в себе потік для кожної піднесучої. Блок 285 оцінювання каналу приймає потік і оцінює канальний відгук. У складі преамбули присутні пілот-сигнали, зсунуті по фазі внаслідок передачі по бездротовому каналу. Це відбувається внаслідок відносних залишкових зміщень частоти між блоками ФАПЧ при прийомі і передачі. Зсув, загалом, є лінійним зсувом. Інший зсув фази відбувається внаслідок фазового шуму. Фіг. 3 представляє двосторонній міжвузлову зв'язок між станцією А 300 і станцією В 350. Бездротового канал між А і В математично моделюється матрицею H AB канального відгуку, тоді як канал в іншому напрямку моделюється матрицею HBA. За допомогою належного квітирування встановлення зв'язку і, можливо, калібрування, обидві станції обчислюють матриці K A і KB корекції для забезпечення надійної бездротового передачі з високою пропускною здатністю. Як частина демодуляції, пілот-сигнали в преамбулі піддають спеціальній обробці. На Фіг. 4 показане зразкове представлення можливого кадру 400 протоколу конвергенції фізичного рівня (PLCP). Кадр складається з даних корисного навантаження, упакованих як символи OFDM, а також інформації преамбули. До складу інформації преамбули входять навчальні послідовності, що поділяються на тип "L" для традиційних систем і тип "VHT" для знову заданих навчальних послідовностей, специфічних для стандартів, що розробляються в цей час. Одне таке навчальне поле називається VHT-LTF (довге навчальне поле для дуже високої пропускної здатності) 410. У системі MIMO M на N, преамбула буде мати N VHT-LTF. Ці символи, на зразок символів даних, включають в себе суміш відомих навчальних послідовностей в позиції пілотсигналів (заздалегідь заданих даних) і тонових сигналів даних. Як описано вище, процесор передачі OFDM заздалегідь досліджує преамбулу перед даними пакету як частину формування символів, "що підлягають модуляції". 4 UA 106439 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 У стандартах бездротового зв'язку до 802.11 n, пілот-сигнали в LTF заздалегідь задаються для множинних просторово-часових потоків, але змінюються між потоками LTF (STS), які змінюються між LTF для 1, 2 і т. д. до L, де L - кількість STS. Така зміна у часовій і просторовій області виключає можливість використання пілот-сигналів в LTF для оцінювання фази і корекції. Згідно з одним варіантом здійснення винаходу, передбачається, що пілот-сигнали, впроваджені в VHT-LTF, однакові для просторово-часових потоків. Згідно із зразковим варіантом здійснення, матриця Р (матриця навчальних послідовностей охоплення MIMO) замінюється матрицею R (матрицею прийнятого сигналу), причому всі рядки матриці R ідентичні 1-у рядку матриці P. Для уникнення ненавмисного формування діаграми спрямованості передачі, затримка циклічного зсуву (CSD) для кожного потоку все ж застосовується до всіх потоків після відображення R пілот-сигналів VHT-LTF до застосування затримки циклічного зсуву для кожного потоку. Винахід використовує цю постійність для прогнозування одновимірного оцінювання каналу з першого VHT-LTF. Інші VHT-LTF використовуються для здійснення оцінювання фаз, і виведена інформація відразу ж застосовується для корекції фази прийнятого LTF на тонових сигналах даних. У результаті, всі VHT-LTF виявляються скоректованими по фазі. Інформація фазової помилки повністю об'єднується для отримання і застосовується до тонових сигналів даних в символах даних для корекції. Ця інформація також використовується як один набір інформації для оцінювання каналу і визначення матриці HAB/HBA на тонових сигналах даних. На фіг. 2, на приймаючій стороні, це представлено у вигляді доданого блоку між демодулятором 275 OFDM і просторовим процесором 270 прийому, що називається тут блоком 280 відстеження фази. Після прийому інформації від приймачів-передавачів 265 приймаючої сторони, черезпросторовий процесор 270 прийому, блок 280 відстеження фази спільно з демодулятором 275, здійснюють оцінювання 285 каналу, результат якої подається на блок 295 подальшої обробки прийому. Апаратні компоненти блоку 500 відстеження фази показані на фіг. 5. Прийнятий потік 550 часової області перетворюється в частотну область процесором 502 швидкого перетворення Фур'є. Інформація пілот-сигналів, піддана подальшій обробці, надходить на блок 501 відстеження фази. Блок відстеження фази відключається протягом першого VHT-LTF і включається доки не прийнятий останній VHT-LTF. При здійсненні оцінювання каналу без використання матриці Р (матриці покриваючих послідовностей навчання), інформація фазової корекції генерується і об'єднується з використанням пілот-сигналів в VHT-LTF. Оцінені фази, які переносяться на 552, множаться 505 на потік 552 тонових сигналів даних для подачі на блок 504 оцінювання каналу. Інформація про дані оцінювання каналу генерується на 555 для перенесення для подальшої обробки прийому. Внаслідок доданої фазової корекції на символах даних, оцінювання каналу є більш точним і менш схильним до помилки. Така інформація оцінювання, при використанні на цьому вузлі і множині інших вузлів за допомогою квітирування встановлення зв'язку і калібрування, поліпшує робочі характеристики бездротового мережі загалом. Фіг. 6 ілюструє змішування пілот-сигналів 601 і тонових сигналів 602 даних в символах OFDM. Інформація оцінювання фази застосовується відразу до всіх тонових сигналів даних для корекції. Передбачається, що система OFDM є L-вимірною і передбачає довгі навчальні поля з 1 по L. Протягом першого VHT-LTF, впроваджені пілот-сигнали використовуються для оцінювання пілот-каналу в одновимірному (однопотоковому) режимі. Математично, після швидкого перетворення Фур'є, прийнятий сигнал в частотній області моделюється у вигляді: (рівняння 1) У рівнянні 1, k - індекс тону в конкретному символі OFDM, l - індекс символу OFDM. Система MIMO має розмірність M на N, в тому значенні, що передавач має M антен, і приймач має N антен, де відповідні індекси позначаються як m і n відповідно. Індекс m приймає значення від 1 до M, і індекс n приймає значення від 1 до N. Для m-го передавача і n-го приймача, канальний відгук математично представляється як hn, (k) для тону k. s(k) це навчальна послідовність канал на k-ому тоновому сигналі даних, де θl m обертання фази для l-го символу. pm, l це навчальна послідовностей охоплення MIMO на m-ій передавальній антені і l-ому символі OFDM. Р, задана як P=[pm, l], являє собою всю навчальну послідовностей охоплення MIMO. У результаті, rn l(k) представляє прийняті вибірки n-ій приймальній антені на k-ому тоні l-го символу OFDM. Відповідно, Rl(k)=[r1,l(k) r2,l(k) Δ rN, l(k)] являє собою весь вектор прийнятого сигналу. 5 UA 106439 C2 У одному варіанті здійснення даного винаходу, для відстеження фази протягом VHT-LTF, навчальна послідовностей охоплення MIMO Pm, l не використовується на пілот-сигналах. Відповідно, на основі рівняння 1, прийняті пілот-сигнали після FFT можна моделювати у вигляді: M rn ,l ( k )  exp( j l )  s( k ) hn ,m ( k ) 5 m 1 (рівняння 2), де індекс k означає індекс пілот-сигналів. Внаслідок відсутності Р, тільки одновимірний канал оцінюється на пілот-сигналах. hn (k )  M  hn.m (k ) m1 (рівняння 3) Етап 1: на першому VHT-LTF, для кожного пілот-сигналу k, одновимірний канал Н(k) оцінюється як: 10 (рівняння 4) Етап 2: для VHT-LTF 1 в 1, обертання фази оцінюється на основі кожного з пілот-сигналів як: ˆ l  N   r k{ pilot tones n 1 n ,l ˆ (k )  hn (k ) (рівняння 5) Етап 3: для тонових сигналів даних для VHT-LTF 1 в 1, рівняння 5 використовується для корекції фази прийнятих (RX) тонових сигналів даних як: 15 20 (рівняння 6) По суті, k-й вектор тонового сигналу даних коректується з використанням оцінки фази з пілот-сигналів. Ці етапи закінчуються з 1-им VHT-LTF. У одному варіанті здійснення даного винаходу, для балансу тонових сигналів даних, оцінка каналу MIMO обчислюється з використанням матриці Р і матриці фазової корекції для кожної антени від 1 до M в кожну антену від 1 до N згідно з рівнянням:   H  R  P T (P  P T )1 (рівняння 7), де оцінка каналу MIMO на k-ому тоновому сигналі даних 25 30 35 40 45 50 матриця прийнятого сигналу з фазовою корекцією на k-ому тоновому сигналі даних. У одному варіанті здійснення даного винаходу, матриця оцінки каналу є функцією вектора прийому для k-го тону і відповідної фазової корекції, що застосовується з інформацією, виведеною з пілот-сигналів в VHT-LTF. Завдяки цій корекції і використанню виведеної таким чином оцінки каналу, відношення сигнал-шум прийому демонструє тенденцію до підвищення внаслідок ліквідації лінійних і нелінійних фазових помилок. Фіг. 7 ілюструє часову послідовність обробки сигналу, передбачену при відстеженні фази і корекції на основі VHT-LTF. У одному варіанті здійснення даного винаходу, протягом першого VHT-LTF 701, блок 704 відстеження фази бере участь в одновимірному оцінюванні каналу, фазова корекція відключена, і блок 706 оцінювання каналу MIMO знаходиться в фазі 707 буферизації. Протягом VHT-LTF 708 з другого 702 по L-1, блок відстеження фази оцінює фазу, і фазова корекція для тонових сигналів даних включена. Блок 706 оцінювання каналу залишається в режимі буферизації. Протягом L-го VHT-LTF 703, оцінювання фази закінчується, фазова корекція 705 для тонових сигналів даних продовжується, і оцінювання каналу MIMO включається в кінці 709. Фіг. 8 охоплює вищеописані етапи відносно блок-схеми 800 операцій. У одному варіанті здійснення даного винаходу, прийнятий потік, що виводиться з радіочастотних приймачівпередавачів після прийому від антени, надходить на просторові процесори прийому. Після обробки на просторових процесорах, потік надходить на блок відстеження фази і блок демодулятора OFDM, де здійснюється обробка 801 преамбули. Якщо блок 802 прийняття рішення визначає перше VHT-LTF, для кожного з своїх пілот-сигналів, одновимірний канал прийому оцінюється без використання матриці Р, оскільки матриця покриваючих послідовностей для пілот-сигналів має ідентичні значення 804. Якщо блок 802 прийняття рішення визначає не перше VHT-LTF, блоки 803 і 805 здійснюють оцінювання для пілот-сигналів і фазову корекцію для тонових сигналів даних, що продовжується через блок 808 прийняття рішення до останнього VHT-LTF. 6 UA 106439 C2 5 10 Для символів даних, оцінювання каналу здійснюється 809 до останнього символу даних в кадрі через блок 807 прийняття рішення, після чого оцінювання каналу відключається 806, і обробка преамбули починається для наступного кадру шляхом повернення до 801. Кінцевим результатом етапів є більш точна матриця оцінки каналу для розмірності m на n, яка використовується блоком подальшої обробки прийому і для квітирування встановлення зв'язку з іншими вузлами. У вищенаведеному описі винаходу, варіанти здійснення були описані з посиланням на численні конкретні деталі, які можуть варіюватися від реалізації до реалізації. Таким чином, єдиною і винятковою вказівкою об'єму винаходу і намірів заявника відносно винаходу, є формула винаходу, яка витікає з цієї заявки, в конкретній формі, в якій оформлена формула винаходу, включаючи будь-які подальші редакції. Отже, ніякі обмеження, елементи, властивості, ознаки, переваги або атрибути, явно не вказані в формулі винаходу, ніяким чином не повинні обмежувати об'єм формули винаходу. Відповідно, опис винаходу і креслення потрібно розглядати в ілюстративному, а не в обмежувальному значенні. 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 1. Спосіб прийому відстеження фази для системи бездротового зв'язку, причому спосіб містить етапи, на яких ініціюють обробку преамбули бездротового кадру, причому преамбула включає в себе множину довгих навчальних полів (LTF) для дуже високої пропускної здатності (VHT), для першого VHT-LTF з множини VHT-LTF, оцінюють одновимірний канальний відгук для кожного пілот-сигналу першого VHT-LTF, для кожного подальшого VHT-LTF з множини VHT-LTF, оцінюють одновимірний канальний відгук для кожного пілот-сигналу подальшого VHT-LTF; оцінюють обертання фази на основі всіх оцінених відгуків одновимірного каналу, і застосовують корекцію на основі обертання фази до множини тонових сигналів даних преамбули бездротового кадру для генерації множини скоректованих тонових сигналів даних для подальшої обробки. 2. Спосіб за п. 1, в якому подальша обробка містить обчислення оцінки каналу для множини приймальних і передавальних антен з використанням множини скоректованих тонових сигналів даних. 3. Спосіб за п. 1, в якому подальша обробка здійснюється після оцінювання одновимірного канального відгуку для останнього VHT-LTF і оцінювання обертання фази на основі всіх оцінених відгуків одновимірного каналу, включаючи останній одновимірний канальний відгук, що відповідає останньому VHT-LTF. 4. Спосіб за п. 1, що додатково включає в себе буферизацію відгуків одновимірного каналу для оцінювання обертання фази. 5. Спосіб за п. 1, що додатково включає в себе моделювання пілот-сигналів шляхом обчислення M 40 rn,1 (k )  exp( j1 )  s(k ) h n, m (k ) , m 1 45 де 1 - індекс довгого навчального символу OFDM, k - індекс тону, s(k) - навчальна послідовність каналу, M - кількість передавачів в системі бездротового зв'язку, m - індекс передавача в системі бездротового зв'язку, n - індекс приймача в системі бездротового зв'язку і h - канальний відгук. 6. Спосіб за п. 5, в якому оцінювання одновимірного канального відгуку для кожного пілотсигналу включає в себе обчислення ˆ hn (k )  rn,1(k ) / s(k ) i оцінювання обертання фази на основі всіх оцінених відгуків одновимірного каналу включає в себе обчислення 50 ˆ 1  M  r ˆ n, 1(k )  hn (k ) . k (pilot tones ) n 1 7. Спосіб за п. 6 в якому застосування корекції включає в себе обчислення ~ (k )  r (k )   . ˆ rn,1 n,1 1 55 8. Пристрій бездротового зв'язку, що містить множину антен, що функціонують з можливістю прийому і передачі сигналів, причому сигнали діляться на елементи розрізнення по частоті, 7 UA 106439 C2 5 10 15 передавальний ланцюг, підключений до антен, приймальний ланцюг, підключений до антен, причому приймальний ланцюг виконаний з можливістю обробки преамбул бездротового кадру, причому кожна преамбула включає в себе множину довгих навчальних полів (LTF) для дуже високої пропускної здатності (VHT), причому приймальний ланцюг містить першу схему для оцінювання одновимірного канального відгуку для кожного пілот-сигналу першого VHT-LTF і для кожного подальшого VHT-LTF; другу схему для оцінювання обертання фази на основі всіх оцінених відгуків одновимірного каналу, і третю схему для застосування корекції на основі обертання фази до множини тонових сигналів даних преамбули бездротового кадру для генерації множини скоректованих тонових сигналів даних для схеми подальшої обробки. 9. Пристрій за п. 8, в якому схема подальшої обробки виконана з можливістю обчислення оцінки каналу для множини приймальних і передавальних антен з використанням множини скоректованих тонових сигналів даних. 10. Пристрій за п. 8, в якому перша схема виконана з можливістю моделювання пілот-сигналів шляхом обчислення M rn,1 (k )  exp( j1 )  s(k ) h n, m (k ) , m 1 20 25 де 1 - індекс довгого навчального символу OFDM, k - індекс тону, s(k) - навчальна послідовність каналу, M - кількість передавачів в системі бездротового зв'язку, m - індекс передавача в системі бездротового зв'язку, n - індекс приймача в системі бездротового зв'язку і h - канальний відгук. 11. Пристрій за п. 8, в якому перша схема виконана з можливістю оцінювання одновимірного канального відгуку для кожного пілот-сигналу шляхом обчислення ˆ hn (k )  rn,1(k ) / s(k ) і друга схема виконана з можливістю оцінювання обертання фази на основі всіх оцінених відгуків одновимірного каналу шляхом обчислення ˆ 1  M  r ˆ n, 1(k )  hn (k ) . k (pilot tones ) n 1 30 35 12. Пристрій за п. 8, в якому третя схема виконана з можливістю застосування корекції шляхом обчислення ~ (k )  r (k )   . ˆ rn,1 n,1 1 13. Пристрій за п. 8, в якому передавальний ланцюг містить схему, виконану з можливістю компіляції потоку даних передачі, схему, виконану з можливістю розподілення преамбули і корисного навантаження зі скомпільованого потоку даних передачі у множину паралельних просторових потоків, причому набір ідентичної інформації відображається в преамбулу у множині паралельних просторових потоків для оцінювання набору канальних характеристик і фазової помилки після прийому, і схему, виконану з можливістю передачі множини паралельних просторових потоків з використанням множини радіочастотних приймачів-передавачів. 8 UA 106439 C2 9 UA 106439 C2 10 UA 106439 C2 11 UA 106439 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 12