Спосіб обробки даних передачі по каналу з багатопроменевим поширенням сигналу з багатьма входами і багатьма виходами (мімо) в системі зв’язку мімо (варіанти), запам’ятовуючий пристрій, передавальний блок, перед

Номер патенту: 83627

Опубліковано: 11.08.2008

Автори: Бьєрке Бьйорн А., Кетчам Джон У.

Формула / Реферат

1. Спосіб обробки даних для передачі по каналу з багатопроменевим поширенням сигналу з множиною входів і множиною виходів (МІМО) у системі зв'язку МІМО, що включає кодування даних відповідно до однієї або більше схем кодування з метою одержання кодованих даних; модулювання кодованих даних відповідно до однієї або більше схем модуляції з метою одержання модулюючих символів; попереднє кодування модулюючих символів на основі характеристики еквівалентного каналу з метою одержання попередньо кодованих символів і попередню обробку попередньо кодованих символів на основі оцінюваної характеристики каналу МІМО з метою одержання попередньо оброблених символів, призначених для передачі по каналу МІМО.

2. Спосіб за п. 1, відповідно до якого попередньо кодовані символи для кожного періоду символу містять оцінку міжсимвольних перешкод, створюваних попередньо кодованими символами в попередніх періодах символів внаслідок використання каналу МІМО з багатопроменевим поширенням сигналу.

3. Спосіб за п. 1, відповідно до якого попереднє кодування здійснюється згідно:

де

 - вектор попередньо кодованих символів для періоду n символу;

 - вектор модулюючих символів для періоду n символу;

 - послідовність матриць для характеристики еквівалентного каналу, а

vmod2M - векторна арифметична операція по модулю 2М.

4. Спосіб за п. 1, відповідно до якого одержання характеристики еквівалентного каналу забезпечується на основі оцінюваної характеристики каналу МІМО і характеристики фільтра прямого зв'язку блока корекції з розв'язувальним зворотним зв'язком.

5. Спосіб за п. 4, відповідно до якого характеристика фільтра прямого зв'язку адаптована відповідно до критерію мінімальної середньоквадратичної помилки (MMSE).

6. Спосіб за п. 4, відповідно до якого одержання характеристики фільтра прямого зв'язку основано на методі обернення в нуль незначущих матричних коефіцієнтів.

7. Спосіб за п. 1, відповідно до якого попередня обробка здійснюється в часовій області з використанням просторово-часового формування імпульсів.

8. Спосіб за п. 7, що додатково включає: декомпозицію першої послідовності матриць для оцінюваної характеристики каналу МІМО з метою одержання другої послідовності матриць власних векторів і третьої послідовності матриць сингулярних значень і одержання матриці формування імпульсів на основі другої і третьої послідовностей матриць, причому попередня обробка здійснюється на основі матриці формування імпульсів.

9. Спосіб за п. 8, відповідно до якого декомпозиція першої послідовності матриць для оцінюваної характеристики каналу МІМО здійснюється з виділенням сингулярних значень.

10. Спосіб за п. 8, відповідно до якого матриця формування імпульсів містить множину послідовностей часових значень і відповідно до якого попередня обробка здійснюється в часовій області шляхом згортання попередньо кодованих символів з використанням матриці формування імпульсів.

11. Спосіб за п. 8, відповідно до якого матриця формування імпульсів містить множину послідовностей частотних значень і відповідно до якого попередня обробка здійснюється в частотній області шляхом перемножування перетворених попередньо кодованих символів з матрицею формування імпульсів.

12. Спосіб за п. 1, відповідно до якого для кожного потоку даних, переданого по каналу МІМО, використовується окрема схема кодування і модуляції.

13. Спосіб за п. 1, відповідно до якого для всіх потоків даних, переданих по каналу МІМО, використовується загальна схема кодування і модуляції.

14. Спосіб обробки даних для передачі по каналу з багатопроменевим поширенням сигналу з множиною входів і множиною виходів (МІМО) у системі зв'язку МІМО, що включає:

кодування даних відповідно до однієї або більше схем кодування з метою одержання кодованих даних;

модулювання кодованих даних відповідно до однієї або більше схем модуляції з метою одержання модулюючих символів; визначення оцінюваної характеристики каналу МІМО; одержання характеристики еквівалентного каналу на основі оцінюваної характеристики каналу МІМО і характеристики фільтра прямого зв'язку блока корекції з розв'язувальним зворотним зв'язком; попереднє кодування модулюючих символів на основі характеристики еквівалентного каналу з метою одержання попередньо кодованих символів і попередню обробку попередньо кодованих символів на основі оцінюваної характеристики каналу МІМО і використання просторово-часового формування імпульсів з метою одержання попередньо оброблених символів, призначених для передачі по каналу МІМО.

15. Запам'ятовуючий пристрій, з'єднаний із пристроєм цифрової обробки даних (DSPD) з можливістю встановлення з ним зв'язку й інтерпретації цифрової інформації з метою: кодування даних відповідно до однієї або більше схем кодування з метою одержання кодованих даних;  модулювання кодованих даних відповідно до однієї або більше схем модуляції з метою одержання модулюючих символів; попереднього кодування модулюючих символів на основі характеристики еквівалентного каналу з метою одержання попередньо кодованих символів і попередньої обробки попередньо кодованих символів на основі оцінюваної характеристики каналу МІМО з багатопроменевим поширенням сигналу з метою одержання попередньо оброблених символів, призначених для передачі по каналу МІМО з багатопроменевим поширенням сигналу.

16. Передавальний блок у комунікаційній системі з множиною входів і множиною виходів (МІМО), що містить: процесор обробки ТХ-даних, виконаний з можливістю кодування даних відповідно до однієї або більше схем кодування з метою одержання кодованих даних для множини передавальних каналів у каналі МІМО з багатопроменевим поширенням сигналу, модулювання кодованих даних відповідно до однієї або більше схем модуляції з метою одержання модулюючих символів і попереднього кодування модулюючих символів на основі характеристики еквівалентного каналу з метою одержання попередньо кодованих символів, і

процесор МІМО обробки ТХ-даних, виконаний з можливістю попередньої обробки попередньо кодованих символів на основі оцінюваної характеристики каналу МІМО з метою одержання попередньо оброблених символів, призначених для передачі по каналу МІМО.

17. Передавальний блок за п. 16, відповідно до якого процесор обробки ТХ-даних додатково виконаний з можливістю попереднього кодування модулюючих символів згідно:

де

 - вектор попередньо кодованих символів для періоду n символу;

 - вектор модулюючих символів для періоду n символу;

 - послідовність матриць для характеристики еквівалентного каналу, а

vmod2M - векторна арифметична операція по модулю 2М.

18. Передавальний блок за п. 16, відповідно до якого процесор обробки ТХ-даних додатково виконаний з можливістю одержання характеристики еквівалентного каналу на основі оцінюваної характеристики каналу МІМО і характеристики фільтра прямого зв'язку блока корекції з розв'язувальним зворотним зв'язком.

19. Передавальний блок за п. 16, відповідно до якого процесор обробки ТХ-даних додатково виконаний з можливістю адаптування характеристики фільтра прямого зв'язку відповідно до критерію мінімальної середньоквадратичної помилки (MMSE).

20. Передавальний блок за п. 16, відповідно до якого процесор МІМО обробки ТХ-даних додатково виконаний з можливістю декомпозиції першої послідовності матриць для оцінюваної характеристики каналу МІМО з метою одержання другої послідовності матриць власних векторів і третьої послідовності матриць сингулярних значень, одержання матриці формування імпульсів на основі другої і третьої послідовностей матриць і попередньої обробки попередньо кодованих символів на основі матриці формування символів.

21. Передавальний пристрій у комунікаційній системі з множиною входів і множиною виходів (МІМО), що містить: засоби для кодування даних відповідно до однієї або більше схем кодування з метою одержання кодованих даних; засоби для модулювання кодованих даних відповідно до однієї або більше схем модуляції з метою одержання модулюючих символів; засоби для попереднього кодування модулюючих символів на основі характеристики еквівалентного каналу з метою одержання попередньо кодованих символів; засоби для попередньої обробки попередньо кодованих символів на основі оцінюваної характеристики каналу МІМО з метою одержання попередньо оброблених символів і засоби для попереднього формування і передачі попередньо оброблених символів по каналу МІМО.

22. Процесор цифрових сигналів у комунікаційній системі з множиною входів і множиною виходів (МІМО), що містить: засоби для кодування даних відповідно до однієї або більше схем кодування з метою одержання кодованих даних; засоби для модулювання кодованих даних відповідно до однієї або більше схем модуляції з метою одержання модулюючих символів; засоби для попереднього кодування модулюючих символів на основі характеристики еквівалентного каналу з метою одержання попередньо кодованих символів і

засоби для попередньої обробки попередньо кодованих символів на основі оцінюваної характеристики каналу МІМО з метою одержання попередньо оброблених символів, призначених для передачі по каналу МІМО.

Текст

1. Спосіб обробки даних для передачі по каналу з багатопроменевим поширенням сигналу з множиною входів і множиною виходів (МІМО) у системі зв'язку МІМО, що включає кодування даних відповідно до однієї або більше схем кодування з метою одержання кодованих даних; модулювання кодованих даних відповідно до однієї або більше схем модуляції з метою одержання модулюючих символів; попереднє кодування модулюючих символів на основі характеристики еквівалентного каналу з метою одержання попередньо кодованих символів і попередню обробку попередньо кодованих символів на основі оцінюваної характеристики каналу МІМО з метою одержання попередньо оброблених символів, призначених для передачі по каналу 2. Спосіб за п. 1, відповідно до якого попередньо МІМО. кодовані символи для кожного періоду символу містять оцінку міжсимвольних перешкод, створюваних попередньо кодованими символами в попередніх періодах символів внаслідок використання каналу МІМО з багатопроменевим поширенням сигналу. 2 (19) 1 3 83627 4 рактеристики каналу МІМО здійснюється з видіабо більше схем кодування з метою одержання ленням сингулярних значень. кодованих даних для множини передавальних 10. Спосіб за п. 8, відповідно до якого матриця каналів у каналі МІМО з багатопроменевим пошиформування імпульсів містить множину послідовренням сигналу, модулювання кодованих даних ностей часових значень і відповідно до якого повідповідно до однієї або більше схем модуляції з передня обробка здійснюється в часовій області метою одержання модулюючих символів і поперешляхом згортання попередньо кодованих символів днього кодування модулюючих символів на основі з використанням матриці формування імпульсів. характеристики еквівалентного каналу з метою 11. Спосіб за п. 8, відповідно до якого матриця одержання попередньо кодованих символів, і формування імпульсів містить множину послідовпроцесор МІМО обробки ТХ-даних, виконаний з ностей частотних значень і відповідно до якого можливістю попередньої обробки попередньо копопередня обробка здійснюється в частотній обдованих символів на основі оцінюваної характериласті шляхом перемножування перетворених постики каналу МІМО з метою одержання поперепередньо кодованих символів з матрицею формудньо оброблених символів, призначених для вання імпульсів. передачі по каналу МІМО. 12. Спосіб за п. 1, відповідно до якого для кожного 17. Передавальний блок за п. 16, відповідно до потоку даних, переданого по каналу МІМО, викоякого процесор обробки ТХ-даних додатково використовується окрема схема кодування і модуляції. наний з можливістю попереднього кодування мо13. Спосіб за п. 1, відповідно до якого для всіх подулюючи х символів згідно: токів даних, переданих по каналу МІМО, викорисé ù товується загальна схема кодування і модуляції. c (n) = n mod2M ês(n) - å F(l )c (n - l)ú, ê ú 14. Спосіб обробки даних для передачі по каналу з ë l¹ 0 û багатопроменевим поширенням сигналу з множиде ною входів і множиною виходів (МІМО) у системі c (n) - вектор попередньо кодованих символів для зв'язку МІМО, що включає: періоду n символу; кодування даних відповідно до однієї або більше схем кодування з метою одержання кодованих s(n) - вектор модулюючих символів для періоду n даних; символу; модулювання кодованих даних відповідно до одніF(l ) - послідовність матриць для характеристики єї або більше схем модуляції з метою одержання еквівалентного каналу, а модулюючих символів; визначення оцінюваної vmod2M - векторна арифметична операція по мохарактеристики каналу МІМО; одержання характедулю 2 М. ристики еквівалентного каналу на основі оцінюва18. Передавальний блок за п. 16, відповідно до ної характеристики каналу МІМО і характеристики якого процесор обробки ТХ-даних додатково викофільтра прямого зв'язку блока корекції з розв'язунаний з можливістю одержання характеристики вальним зворотним зв'язком; попереднє кодування еквівалентного каналу на основі оцінюваної харакмодулюючих символів на основі характеристики теристики каналу МІМО і характеристики фільтра еквівалентного каналу з метою одержання попепрямого зв'язку блока корекції з розв'язувальним редньо кодованих символів і попередню обробку зворотним зв'язком. попередньо кодованих символів на основі оціню19. Передавальний блок за п. 16, відповідно до ваної характеристики каналу МІМО і використання якого процесор обробки ТХ-даних додатково викопросторово-часового формування імпульсів з менаний з можливістю адаптування характеристики тою одержання попередньо оброблених символів, фільтра прямого зв'язку відповідно до критерію призначених для передачі по каналу МІМО. мінімальної середньоквадратичної помилки 15. Запам'ятовуючий пристрій, з'єднаний із при(MMSE). строєм цифрової обробки даних (DSPD) з можли20. Передавальний блок за п. 16, відповідно до вістю встановлення з ним зв'язку й інтерпретації якого процесор МІМО обробки ТХ-даних додаткоцифрової інформації з метою: кодування даних во виконаний з можливістю декомпозиції першої відповідно до однієї або більше схем кодування з послідовності матриць для оцінюваної характерисметою одержання кодованих даних; модулювання тики каналу МІМО з метою одержання другої покодованих даних відповідно до однієї або більше слідовності матриць власних векторів і третьої схем модуляції з метою одержання модулюючих послідовності матриць сингулярних значень, одесимволів; попереднього кодування модулюючих ржання матриці формування імпульсів на основі символів на основі характеристики еквівалентного другої і третьої послідовностей матриць і попереканалу з метою одержання попередньо кодованих дньої обробки попередньо кодованих символів на символів і попередньої обробки попередньо кодооснові матриці формування символів. ваних символів на основі оцінюваної характерис21. Передавальний пристрій у комунікаційній систики каналу МІМО з багатопроменевим поширентемі з множиною входів і множиною виходів (МІням сигналу з метою одержання попередньо МО), що містить: засоби для кодування даних відоброблених символів, призначених для передачі повідно до однієї або більше схем кодування з по каналу МІМО з багатопроменевим поширенням метою одержання кодованих даних; засоби для сигналу. модулювання кодованих даних відповідно до одні16. Передавальний блок у комунікаційній системі з єї або більше схем модуляції з метою одержання множиною входів і множиною виходів (МІМО), що модулюючих символів; засоби для попереднього містить: процесор обробки ТХ-даних, виконаний з кодування модулюючих символів на основі харакможливістю кодування даних відповідно до однієї теристики еквівалентного каналу з метою одер 5 83627 6 жання попередньо кодованих символів; засоби модулювання кодованих даних відповідно до однідля попередньої обробки попередньо кодованих єї або більше схем модуляції з метою одержання символів на основі оцінюваної характеристики модулюючих символів; засоби для попереднього каналу МІМО з метою одержання попередньо обкодування модулюючих символів на основі харакроблених символів і засоби для попереднього фотеристики еквівалентного каналу з метою одеррмування і передачі попередньо оброблених симжання попередньо кодованих символів і волів по каналу МІМО. засоби для попередньої обробки попередньо ко22. Процесор цифрових сигналів у комунікаційній дованих символів на основі оцінюваної характерисистемі з множиною входів і множиною виходів стики каналу МІМО з метою одержання попере(МІМО), що містить: засоби для кодування даних дньо оброблених символів, призначених для відповідно до однієї або більше схем кодування з передачі по каналу МІМО. метою одержання кодованих даних; засоби для Даний винахід відноситься, загалом, до передачі даних, а більш конкретно, до способів попереднього кодування даних, призначених для передачі по каналу з багатопроменевим поширенням сигналу в комунікаційній системі з множиною входів і множиною виходів (MIMO). Для передачі даних система MIMO використовує множину передавальних (NT) антен і множину (NR) приймальних антен. Канал MIMO, сформований N7 передавальними і NR приймальними антенами, може бути розбитий на множину (NS) незалежних каналів, де NS£min {NT, NR}. Кожний з NS незалежних каналів може називатися також просторовим підканалом каналу MIMO і відповідає визначеному розмірові. Система MIMO може забезпечити поліпшення робочих характеристик (наприклад, підвищену пропускну здатність при передачі), якщо використовуються додаткові розмірності, забезпечувані множиною передавальних і приймальних антен. З метою збільшення загальної спектральної ефективності системи MIMO потік даних може передаватися по кожному з NS просторових підканалів. Кожний потік даних може бути підданий обробці (наприклад, кодуванню, перемеженню і модуляції) з метою одержання відповідного потоку символів, що потім передається по відповідному просторовому підканалу. Внаслідок розсіювання в середовищі поширення сигналу, NS потоків переданих символів інтерферують один з одним у приймачі. Кожний прийнятий сигнал може, таким чином, включати складову кожного з NS потоків переданих символів. З метою відновлення NS потоків переданих символів для обробки NR прийнятих сигналів можуть бути використані різні способи корекції. Такі способи корекції включають способи лінійної корекції і нелінійної корекції. Лінійна корекція, однак, супроводжується підсиленням шуму в прийнятих сигналах, і таке підсилення шуму може відчутно позначитися на роботі каналу з багатопроменевим поширенням сигналу з частотно-селективним завмиранням, що характеризується різними коефіцієнтами підсилення каналу в см узі пропускання системи. Корекція з розв'язувальним зворотним зв'язком може забезпечити поліпшені робочі характе ристики (наприклад, менший ступінь підсилення шуму) каналу з багатопроменевим поширенням сигналу. Блок корекції з розв'язувальним зворотним зв'язком (DEE) містить фільтр прямого зв'язку і фільтр зворотного зв'язку. Фільтр прямого зв'язку використовується для одержання оцінок переданих символів, що потім піддаються обробці (наприклад, демодуляції, скасуванню перемеження і декодуванню) з метою відновлення переданих даних. Фільтр зворотного зв'язку використовується для одержання оцінки спотворення, викликаного раніше виявленими символами (тобто, символами, що були піддані демодуляції і, можливо, декодуванню). Якщо ці символи можуть бути виявлені без помилок (або з мінімальною кількістю помилок) і якщо характеристика каналу може бути оцінена точно, то спотворення, викликане раніше виявленими символами, може бути точно оцінене й ефективно усун уто. Оскільки робочі характеристики блоку корекції з розв'язувальним зворотним зв'язком визначаються необхідністю повертати по ланцюгу зворотного зв'язку правильно виявлені символи, робочі характеристики блоку корекції були б погіршені, якби не можна було виявляти символи без помилок, і по ланцюгу зворотного зв'язку пересилалися б виявлені помилки. Таким чином, у даній галузі техніки існує потреба в створенні способів усунення шкідливих наслідків виявлення помилок, що відбивають на робочих характеристиках блоку корекції з розв'язувальним зворотним зв'язком у системі MIMO. У даному описі запропоновані способи попереднього кодування даних, призначених для передачі по каналу з багатопроменевим поширенням сигналу в комунікаційній системі з множиною входів і множиною виходів (MIMO). З метою корекції частотно-вибіркової характеристики каналу з багатопроменевим поширенням сигналу в приймачі може бути використаний блок корекції з розв'язувальним зворотним зв'язком. Однак, робочі характеристики блоку корекції з розв'язувальним зворотним зв'язком визначаються його здатністю повертати по ланцюгу зворотного зв'язку правильно декодовані дані. Способи попереднього кодування, наведені в даному описі, дозволяють системі MIMO досягти робочих характеристик, порівнянних з тими, котрі забезпечуються блоком 7 83627 8 корекції з розв'язувальним зворотним зв'язком, без відповідно до винаходу запропоновані способи, необхідності виконання в приймачі операції поверцифрові сигнальні процесори, передавальний і нення символів по ланцюгу зворотного зв'язку. приймальний вузли й інші пристрої й елементи, які Відповідно до одного з варіантів здійснення дозволяють реалізувати різні аспекти, варіанти винаходу запропонований спосіб обробки даних, здійснення й ознаки винаходу, як це більш доклапризначених для передачі по каналу MIMO з багадно описано нижче. топроменевим поширенням сигналу. Відповідно до Ознаки, характер і переваги даного винаходу цього способу, що здійснюється в передавачі, дані стануть більш очевидними з наведеного нижче спочатку кодуються відповідно до однієї або більдокладного опису, що супроводжується кресленше схем кодування з метою одержання кодованих нями, на яких однаковими номерами позицій поданих, після чого кодовані дані модулюються (тобзначені ті самі елементи і на яких представлені: то, відображаються у вигляді символів) відповідно Фіг.1 - структурна схема системи MIMO, у якій до однієї або більше схем модуляції з метою одездійснюється МІМО-обробка з метою ортогоналіржання модулюючих символів. Потім забезпечузації символьних потоків, а також використовуєтьється одержання оцінюваної характеристики канася в приймачі блок корекції з розв'язувальним зволу MIMO (наприклад, приймачем), після чого на ротним зв'язком (DFE); основі оцінюваної характеристики каналу MIMO і Фіг.2 - структурна схема системи MIMO, у якій характеристики фільтра прямого зв'язку блоку коздійснюється попереднє кодування даних для карекції з розв'язувальним зворотним зв'язком заналу з багатопроменевим поширенням сигналу і безпечується одержання характеристики еквіваМІМО-обробка з метою ортогоналізації символьлентного каналу. Потім модулюючі символи них потоків; попередньо кодуються на основі характеристики Фіг.3 - стр уктурна схема одного з варіантів виеквівалентного каналу з метою одержання попеконання передавальної системи і приймальної редньо кодованих символів, які потім піддаються системи MIMO; попередній обробці на основі оцінюваної характеФіг.4 - стр уктурна схема одного з варіантів виристики каналу MIMO (наприклад, з використанконання передавального вузла, у якому здійснюням просторово-часового формування імпульсів) з ється попереднє кодування даних для каналу з метою одержання попередньо оброблених симвобагатопроменевим поширенням сигналу і МІМОлів для передачі по каналу MIMO. обробка в часовій області; Відповідно до іншого варіанта здійснення виФіг.5 - стр уктурна схема одного з варіантів винаходу запропонований спосіб обробки передачі конання приймального вузла, що може бути викоданих, прийнятої по каналу MIMO з багатопромеристаний разом з передавальним вузлом, показаневим поширенням сигналу. Відповідно до цього ним на Фіг.4; способу, що здійснюється в передавачі, деяка кіФіг.6А - структурна схема блоку корекції з розлькість прийнятих сигналів спочатку піддається в'язувальним зворотним зв'язком, побудована на попередній обробці на основі оцінюваної характеоснові моделі еквівалентного каналу, і ристики каналу MIMO (наприклад, з використанФіг.6В - структурна схема блоку корекції для ням просторово-часового формування імпульсів) з приймального вузла, який може бути використаний метою перетворення цих сигналів у прийняті симдля здійснення процесу попереднього кодування воли. Потім прийняті символи фільтруються (або даних у передавальному вузлі. коректуються) за допомогою фільтра прямого зв'яДля забезпечення передачі даних у комуніказку з метою одержання скоректованих символів, ційній системі з множиною входів і множиною вищо являють собою оцінки модулюючих символів, ходів (MIMO) використовується множина передаякі були піддані попередньому кодуванню в перевальних (NT) антен і множина приймальних (NR) давачі перед передачею по каналу MIMO. З метою антен. Канал MIMO, сформований NT передавальодержання відновлених символів по відношенню ними і NR приймальними антенами, може бути до скоректованих символів може бути застосована розбитий на множину незалежних (NS) каналів, де векторна операція по модулю 2М. Потім скоректоNS min {NT, NR}. Кожний з NS незалежних каналів вані або відновлені символи демодулюються і деможе називатися також просторовим підканалом кодуються з метою відновлення переданих даних. (або передавальним каналом) каналу MIMO. КільПопередня обробка забезпечує ортогоналізацію кість просторових підканалов визначається кількіспотоків прийнятих символів, причому в цьому витю власних мод для каналу MIMO, що, у свою черпадку фільтрація відносно кожного потоку прийнягу, прив'язано до матриці характеристики каналу, тих символів може здійснюватися окремо. ІнфорH, що описує відгук між NT передавальними і NR мація про стан каналу (CSI), яка може містити приймальними антенами. послідовність матриць для оцінюваної характерисЗ метою підвищення загальної спектральної тики каналу MIMO і відношення сигнал-шум плюс ефективності системи MIMO потік даних може пеперешкода (SNR) для ряду передавальних каналів редаватися по кожному з NS просторових підканаканалу MIMO, може бути отримана і переслана лів. Кожний потік даних може бути підданий оброназад на передавач. бці з метою одержання відповідного символьного В обох варіантах здійснення винаходу фільтр потоку. Внаслідок розсіювання в середовищі попрямого зв'язку може бути прив'язаний до критеширення сигналу, NS потоки переданих символів рію мінімальної середньоквадратичної помилки інтерферують один з одним у приймачі. Кожний (MMSE) або до якого-небудь іншого критерію. прийнятий сигнал може, таким чином, включати Нижче наведено більш докладний опис різних складову кожного з NS потоків переданих симвоаспектів і варіантів здійснення винаходу. Крім того, лів. 9 83627 10 Одним з методів полегшення передачі множибути використані в передавачі для попередньої ни символьних потоків по каналу MIMO є розклаобробки символів, прийнятих по каналу MIMO. дення каналу на власні моди. Відповідно до цього Попередня обробка в передавачі і приймачі може методу спочатку здійснюється декомпозиція матбути здійснена або в частотній області, або в чариці характеристики каналу, H, з використанням совій області, як це описано нижче. Попередня методу декомпозиції з виділенням сингулярних обробка (або МІМО-обробка) матрицями V(k) і U(k) значень (SVD). По відношенню до каналу з багау передавачі і приймачі відповідно приводить до топроменевим поширенням сигналу з частотноповної ортогоналізації множини символьних потоселективним завмиранням таке розкладення може ків у приймачі. бути здійснене відносно кожної з ряду частот (або На Фіг.1 представлена структурна схема сиселементів розрізнення по частоті) у такий спосіб: теми MIMO 100, у якій здійснюється МІМО-обробка з метою ортогоналізації символьних потоків, а таРівняння (1) кож використовується в приймачі блок корекції з H(k)=U(k)l(k)VН(k) розв'язувальним зворотним зв'язком (DFE). Для простоти сприйняття, передбачається, що матриде H(k) - матриця характеристики каналу для ця характеристики каналу, H(k), є повноранговою частоти f k (або елемента k розрізнення по частоті) (тобто r(k)=NS=NT NR), а передачі через всі елемеU(k) - унітарна матриця NRxNR (тобто, UHU=I, де І - одинична матриця з одиницями по діагоналі і нти розрізнення по частоті кожного з NT просторових підканалів підлягає один символьний потік. нулями у всі х інши х місцях); У передавачі 110 дані трафіка, які підлягають l(k) - діагональна матриця NRxNT сингулярних передачі (тобто інформаційні розряди), подаються значень H(k), а на процесор 114 обробки переданих (TX) даних, V(k) - унітарна матриця NTxNT. який кодує, перемежовує і модулює дані трафіка Діагональна матриця l(k) містить ненегативні для кожного з NT потоків даних з метою одержання речовинні значення по діагоналі (тобто, відповідного потоку модулюючих символів. Потім l (k ) diag l1(k ), l 2 { },..., lN T (k ) = k ) і нулі у всіх інших процесор 120 MIMO обробки переданих (TX) даних місцях Значення li(k) називаються сингулярними приймає NT потоки модулюючих символів, (позназначеннями матриці H(k). чених як вектор модулюючих символів, s(n)) і здійДекомпозиція з виділенням сингулярних знаснює МІМО-обробку (тобто попередню обробку) чень являє собою матричну операцію, відому в потоків модулюючих символів з метою одержання даній галузі техніки й описану в різних джерелах NT переданих сигналів (позначених як вектор певідомості. Одним з таких джерел є [книга Gilbert реданих сигналів, х(n)). Потім NT передані сигнали Strang, Linear Algebra and Its Applications" (Лінійна піддаються попередньому формуванню (наприалгебра і її додатки), Second Edition, Academic клад, фільтрації, підсиленню і перетворенню з Press, 1980, що включений у даний опис як посипідвищенням частоти) і передаються NT передавалання]. льними антенами по каналу 130 MIMO на приймач Таким чином, декомпозиція з виділенням син150. гулярних значень може бути використана для розУ приймачі 150 NT передані сигнали приймакладення каналу MIMO на його власні моди, приються NR приймальними антенами. Потім процечому кожна власна мода відповідає просторовому сор 160 MIMO обробки прийнятих (RX) даних здійпідканалу. Відносно каналу з багатопроменевим снює додаткову МІМО-обробку NR прийнятих поширенням сигналу декомпозиція з виділенням сигналів (позначених як вектор прийнятих сигнасингулярних значень може бути здійснена, як це лів, v(n)) з метою одержання NR потоків прийнятих показано в рівнянні (1), відносно кожного елемента символів (позначених як вектор прийнятих символів, r(n)). к розрізнення по частоті, де 0£k (NF-1). Ранг r(k) матриці H(k) відповідає кількості власних мод для Потім блок 170 корекції з розв'язувальним каналу MIMO для елемента к розрізнення по часзворотним зв'язком,- що містить фільтр 172 прямого зв'язку і фільтр 174 зворотного зв'язку, обробтоті. При 0£i (r(k)-1) та 0£k (NF-1) li(k) вказують на ляє NR потоки прийнятих символів з метою одерхарактеристики каналу для просторових підканажання NT потоків відновлених символів лів, що відповідають власним модам матриці H(k). (позначених як вектор відновлених символів, _(n)) Сингулярні значення li(k) є також позитивними що є оцінками потоків модулюючих символів, s(n), квадратними коренями характеристичних значень у передавачі 110. Більш конкретно, фільтр 172 кореляційної матриці, R(k), де R(k)=НH(k)H(k). Тапрямого зв'язку з характеристикою Мf( ) фільтрує ким чином, власні вектори кореляційної матриці NR потоки прийнятих символів, r(n), з метою одерR(k) є такими ж, як і стовпці матриці V(k), а стовпці жання NT потоків скоректованих символів (познаматриці U(k) можуть бути обчислені на основі синчених як вектор скоректованих символів, s(n)). гулярних значень і стовпців матриці V(k). Потім підсумовувальний пристрій 176 функціонаМатриці U(k) і V(k), при 0£k (NF-1), можуть бути льно поєднує скоректовані символи зоцінками використані для ортогоналізації множини симвоспотворень (позначених як вектор перешкод, і(n)), льних потоків, переданих по каналу MIMO. Стовпці отриманими з фільтра 174 зворотного зв'язку, з матриці V(k) є керуючими векторами для елемента метою одержання відновлених символів, _(n). Поk розрізнення по частоті і можуть бути використані тім процесор 180 обробки RX-даних демодулює в передавачі для попередньої обробки символів відновлені символи з метою одержання демодуперед їх передачею по каналу MIMO. Відповідно, льованих даних, після чого в демодульованих дастовпці матриці U(k) також є керуючими векторами них скасовується перемеження з наступним декодля елемента k розрізнення по частоті і можуть { } 11 83627 12 дуванням з метою одержання декодованих даних, У даному описі запропоновані способи попещо є оцінкою переданих даних трафіка. реднього кодування даних з метою усунення шкідВідповідно до одного з варіантів виконання ливого впливу поширення помилки в блоці корекції блоку 170 корекції з розв'язувальним зворотним з розв'язувальним зворотним зв'язком у системі зв'язком демодульовані дані піддаються ремодуMIMO. У передавачі дані трафіка можуть бути підляції (тобто відображаються у вигляді символів) з дані кодуванню, перемеженню і модуляції відомим використанням процесора 180 обробки RX-даних з чином. Потім перед МІМО-обробкою і передачею метою одержання ремодульованих символів, що є по каналу MIMO модулюючі символи піддаються характеристикою модулюючих символів для депопередньому кодуванню. Попереднє кодування модульованих даних. В іншому варіанті виконання дозволяє одержати оцінку спотворення, викликадекодовані дані піддаються повторному кодуванного міжсимвольними перешкодами в приймачі, і ню, перемеженню і ремодуляції з використанням відняти це оцінюване спотворення стосовно до процесора 180 обробки RX-даних з метою одерсимволів, що підлягають передачі. Таким чином, жання ремодульованих символів. У будь-якому система MIMO здатна досягти таких робочих харавипадку ремодульовані символи (позначені як векктеристик, які порівнянні з робочими характериститор ремодульованих символів, š(n)) передаються ками, забезпечуваними блоком корекції з розв'язупо ланцюгу зворотного зв'язку на фільтр 174 звовальним зворотним зв'язком, але без необхідності ротного зв'язку з характеристикою Mb( ) і фільтруповернення виявлених символів по ланцюгу звоються з метою одержання оцінок спотворення, ротного зв'язЗсу. Попереднє кодування може бути викликаного виявленими символами (тобто симздійснене в передавачі, оскільки (1) символи, що волами, що були піддані демодуляції) і, що вплипідлягають передачі, відомі і можуть, таким чином, ває на ще не виявлені символи. Процес обробки бути повернені по ланцюгу зворотного зв'язку без сигналу, представлений на Фіг.1, більш докладно помилок, а (2) інформація про стан каналу, викоописаний нижче. ристовувана для здійснення МІМО-обробки, доЯк добре відомо з попередньої практики, часступна і також може бути використана для одертотно-селективне завмирання в каналі з багатожання оцінки спотворення. променевим поширенням сигналу викликає міжсиЯк показано на Фіг.1, еквівалентний канал для мвольні перешкоди (ISI), що являють собою вектора прийнятих символів, r(n), може бути виявище, при якому кожний символ у прийнятому значений з можливістю включення характеристик сигналі викликає спотворення в наступних симво(1) МІМО-обробки, здійснюваної процесором 120 лах у цьому ж прийнятому сигналі. Це спотворення MIMO обробки TX-даних, (2) каналу 130 MIMO і (3) погіршує робочі характеристики, що викликано МІМО-обробки, здійснюваної процесором 160 негативним впливом на здатність правильно виявMIMO обробки RX-даних. Цей еквівалентний канал ляти символи. має імпульсну характеристику (тобто одну харакЗ метою компенсації частотно-селективного теристику на одну вибірку) L( ) Якщо використовузавмирання каналу з багатопроменевим поширенється цей еквівалентний канал, вектор прийнятих ням сигналу може бути застосована лінійна корексимволів, r(n), може бути охарактеризований як ція. Лінійна корекція, однак, може також привести згортка в часовій області в такий спосіб: до істотного посилення шуму, що, у свою чергу, може викликати незадовільну роботу системи r (n) = å L ()s(n - i) + z(n) i Рівняння (2) MIMO. i Для каналу MIMO із сильним багатопроменевим поширенням сигналу доцільно застосувати де z(n) - прийнятий шум у вигляді, перетворекорекцію з розв'язувальним зворотним зв'язком. ному в результаті МІМО-обробки в приймачі. Якщо застосовується метод корекції з розв'язуваЕквівалентний канал для вектора прийнятих льним зворотним зв'язком, виявлені символи висимволів, z(n), має частотн у характеристику l(f). користовуються для генерування ремодульованих Приймач з узгодженим фільтром для r(n) містив би символів, що потім використовуються для одерфільтр, узгоджений з імпульсною характеристикою жання оцінки спотворення, викликаного уже виявL( ). Такий узгоджений фільтр мав би імпульсну леними символами. Якщо символи можуть бути характеристику LH(- )і відповідну частотну хараквиявлені без помилок (або з мінімальними помилтеристику lt(f), де надрядковий індекс "t" означає ками) і якщо характеристика каналу MIMO може транспозицію матриці. Комплексна частотна харабути оцінена точно, то може бути точно оцінене і ктеристика еквівалентного каналу для r(n) і її узгоспотворення, і міжсимвольні перешкоди, викликані дженого фільтра може бути представлена як уже виявленими символами, можуть бути ефектиy(f)=l(f)lt(f). вно подавлені. Робочі характеристики блоку кореКомплексна частотна характеристика y(f) мокції з розв'язувальним зворотним зв'язком можуть, же бути піддана спектральній факторизації на гіпооднак, погіршитися, якщо символи, виявлені з потетичний фільтр і її узгоджений фільтр. Цей гіпотемилкою, подаються назад по ланцюгу зворотного тичний фільтр може бути заданий з можливістю зв'язку. Для каналу MIMO із сильним багатопромеодержання причинно обумовленої імпульсної ханевим поширенням сигналу ефект поширення порактеристики G( ), де G( )=0, при

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Techniques for processing data for a multipath cannel with multiple inputs and multiple outputs (mimo) in mimo communication system (versions), a memory unit, a transmitting unit and a processor of digital sygnals in a mimo system

Автори англійською

Ketchum John W., Bjerke Bjorn A.

Назва патенту російською

Способ обработки данных передачи по каналу с многолучевым распространением сигнала с множественными входами и множественными выходами (мімо) в системе связи мімо (варианты), запоминающее устройство, передающий блок, передающее устройство и процессор цифровых сигналов с системе связи мимо

Автори російською

Кетчам Джон У., Бьєрке Бьйорн А.

МПК / Мітки

МПК: H04B 7/06, H04L 25/03

Мітки: системі, поширенням, входами, спосіб, зв'язку, каналу, даних, мімо, передачі, пристрій, запам'ятовуючий, виходами, багатопроменевим, блок, сигналу, варіанти, багатьма, передавальний, обробки

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/22-83627-sposib-obrobki-danikh-peredachi-po-kanalu-z-bagatopromenevim-poshirennyam-signalu-z-bagatma-vkhodami-i-bagatma-vikhodami-mimo-v-sistemi-zvyazku-mimo-varianti-zapamyatovuyuchijj-pri.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб обробки даних передачі по каналу з багатопроменевим поширенням сигналу з багатьма входами і багатьма виходами (мімо) в системі зв’язку мімо (варіанти), запам’ятовуючий пристрій, передавальний блок, перед</a>

Подібні патенти