Обробка сигналу з канальним розкладанням по власних модах і канальною інверсією для систем мімо

1. Спосіб обробки даних для передачі по каналу з множиною входів і множиною виходів (МВМВ), здійснюваний у MBMB-системі зв'язку, який полягає у тому, що обробляють дані відповідно до конкретної схеми обробки для забезпечення множини потоків символів модуляції, розкладають матрицю оціненого канального відгуку для МВМВ-каналу для одержання множини матриць власних векторів і множини матриць сингулярних значень, одержують множину вагових коефіцієнтів на основі множини матриць сингулярних значень, причому вагові коефіцієнти використовують для інвертування частотного відгуку МВМВ-каналу, одержують матрицю формування імпульсів на основі множини матриць власних векторів і множини вагових коефіцієнтів і попередньо приводять до необхідних умов множину потоків символів модуляції на основі матриці формування імпульсів для забезпечення множини потоків попередньо приведених до необхідних умов символів для передачі по МВМВ-каналу. 2. Спосіб за п. 1, в якому матриця оціненого канального відгуку характеризує множину власних мод МВМВ-каналу. 3. Спосіб за п. 2, в якому для кожної власної моди, що використовується для передачі даних, одер 2 (19) 1 3 89609 4 перетворених символів модуляції з матрицею фоновлених символів, які є оцінками символів модурмування імпульсів. ляції, переданих для здійснення передачі даних, і 13. Спосіб за п. 1, в якому матрицю формування при цьому передані символи модуляції попередімпульсів одержують для максимізації ємності ньо приводять до необхідних умов у передавачі шляхом розподілу більшої потужності передачі перед передачею по МВМВ-каналу. тим власним модам МВМВ-каналу, у яких переда20. Спосіб за п. 19, в якому приведення до необвальні можливості більші. хідних умов проводять у часовій ділянці на основі 14. Спосіб за п. 1, в якому матрицю формування матриці формування імпульсів у часовій ділянці. імпульсів одержують для забезпечення приблизно 21. Спосіб за п. 19, в якому приведення до неободнакових співвідношень "сигнал - шум і перешкохідних умов проводять у частотній ділянці, і воно ди" (ССШП) у прийнятих сигналах для множини полягає у тому, що потоків символів модуляції у приймачі. перетворюють множину потоків прийнятих симво15. Спосіб за п. 1, в якому конкретна схема оброблів у частотну ділянку, ки визначає окрему схему кодування і модуляції перемножують перетворені потоки прийнятих симдля кожного потоку символів модуляції. волів з матрицею формування імпульсів у частот16. Спосіб за п. 1, в якому конкретна схема обробній ділянці для забезпечення множини потоків ки визначає загальну схему кодування і модуляції приведених до необхідних умов символів і для всіх потоків символів модуляції. перетворюють множину потоків приведених до 17. Спосіб за п. 1, в якому додатково необхідних умов символів у часову ділянку для одержують множину масштабуючих значень на забезпечення множини потоків відновлених симоснові матриць сингулярних значень, і при цьому волів. масштабуючі значення використовують для регу22. Спосіб за п. 19, в якому приведення до необлювання потужностей передачі для власних мод хідних умов забезпечує ортогоналізацію множини MBMB-каналу, а матрицю формування імпульсів потоків символів модуляції, переданих по МВМВодержують також на основі масштабуючих знаканалу. чень. 23. Спосіб за п. 19, в якому додатково демодулю18. Запам'ятовуючий пристрій, підключений з моють множину потоків відновлених символів відпожливістю здійснення обміну інформацією до привідно до однієї або декількох схем демодуляції для строю цифрової обробки сигналів (ПЦОС), викозабезпечення множини потоків демодульованих наного з можливістю інтерпретації цифрової даних і інформації, причому запам'ятовуючий пристрій декодують множину потоків демодульованих дамістить команди, збережені в ньому, для них відповідно до однієї або декількох схем декообробки даних відповідно до конкретної схеми дування для забезпечення декодованих даних. обробки, щоб забезпечити множину потоків сим24. Спосіб за п. 19, в якому додатково волів модуляції, одержують інформацію про стан каналу (ІСК), що розкладання матриці оціненого канального відгуку складається з матриці оціненого канального відгудля каналу з множиною входів і множиною виходів ку для МВМВ-каналу, і надсилають ІСК назад у (МВМВ) для одержання множини матриць власних передавач. векторів і множини матриць сингулярних значень, 25. Спосіб обробки передачі даних, прийнятої по одержання множини вагових коефіцієнтів на осноканалу з множиною входів і множиною виходів ві множини матриць сингулярних значень, причому (МВМВ), здійснюваний у МВМВ-системі зв'язку, вагові коефіцієнти використовують для інвертуякий полягає у тому, що вання частотного відгуку МВМВ-каналу, одержують матрицю оціненого канального відгуку одержання матриці формування імпульсів на осдля МВМВ-каналу, нові множини матриць власних векторів і множини розкладають матрицю оціненого канального відгувагових коефіцієнтів і ку для одержання множини матриць власних векпопереднього приведення до необхідних умов торів, множини потоків символів модуляції на основі маодержують матрицю формування імпульсів на триці формування імпульсів, щоб забезпечити основі матриць власних векторів, множину потоків попередньо приведених до необприводять до необхідних умов множину потоків хідних умов символів для передачі по МВМВприйнятих символів на основі матриці формування каналу. імпульсів для забезпечення множини потоків від19. Спосіб обробки передачі даних, прийнятої по новлених символів, які є оцінками символів модуканалу з множиною входів і множиною виходів ляції, переданих для здійснення передачі даних, і (МВМВ), здійснюваний у МВМВ-системі зв'язку, при цьому символи модуляції попередньо привоякий полягає у тому, що дять до необхідних умов у передавачі перед переодержують матрицю оціненого канального відгуку дачею по МВМВ-каналу, для МВМВ-каналу, демодулюють множину потоків відновлених симрозкладають матрицю оціненого канального відгуволів відповідно до однієї або декількох схем деку для одержання множини матриць власних векмодуляції для забезпечення множини потоків деторів, модульованих даних і одержують матрицю формування імпульсів на декодують множину потоків демодульованих даоснові матриць власних векторів і них відповідно до однієї або декількох схем декоприводять до необхідних умов множину потоків дування для забезпечення декодованих даних. прийнятих символів на основі матриці формування 26. Запам'ятовуючий пристрій, підключений з моімпульсів для забезпечення множини потоків віджливістю здійснення обміну інформацією до при 5 89609 6 строю цифрової обробки сигналів (ПЦОС), викові матриці формування імпульсів для забезпеченнаного з можливістю інтерпретації цифрової інфоня множини потоків попередньо приведених до рмації, причому запам'ятовуючий пристрій містить необхідних умов символів для передачі по МВМВкоманди, збережені в ньому, для каналу. одержання матриці оціненого канального відгуку 31. Процесор цифрових сигналів, що містить для каналу з множиною входів і множиною виходів засіб для обробки даних відповідно до конкретної (MBMB), що використовується для передачі даних, схеми обробки для забезпечення множини потоків розкладання матриці оціненого канального відгуку символів модуляції, для одержання множини матриць власних вектозасіб для розкладання матриці оціненого канальрів, ного відгуку для каналу з множиною входів і мноодержання матриці формування імпульсів на осжиною виходів (МВМВ) для одержання множини нові матриць власних векторів і матриць власних векторів і множини матриць синприведення до необхідних умов множини потоків гулярних значень, прийнятих символів на основі матриці формування засіб для одержання множини вагових коефіцієнтів імпульсів, щоб забезпечити множину потоків відна основі множини матриць сингулярних значень, новлених символів, які є оцінками символів модупричому вагові коефіцієнти використовуються для ляції, переданих для здійснення передачі даних, інвертування частотного відгуку МВМВ-каналу, при цьому символи модуляції попередньо привозасіб для одержання матриці формування імпульдять до необхідних умов у передавачі перед пересів на основі множини матриць власних векторів і дачею по МВМВ-каналу. множини вагових коефіцієнтів і 27. Блок передавача у системі зв'язку з множиною засіб для попереднього приведення до необхідних входів і множиною виходів (МВМВ), що містить умов множини потоків символів модуляції на оснопроцесор даних передачі (ПЕР), виконаний з можві матриці формування імпульсів для одержання ливістю обробки даних відповідно до конкретної множини потоків попередньо приведених до необсхеми обробки для забезпечення множини потоків хідних умов символів для передачі по МВМВсимволів модуляції, і каналу. МВМВ-процесор ПЕР, виконаний з можливістю 32. Блок приймача у системі зв'язку з множиною розкладання матриці оціненого канального відгуку входів і множиною виходів (МВМВ), що містить для МВМВ-каналу для одержання множини матМВМВ-процесор прийому (ПРИ), виконаний з мориць власних векторів і множини матриць сингуляжливістю одержання матриці оціненого канального рних значень, одержання множини вагових коефівідгуку для МВМВ-каналу, що використовується цієнтів на основі множини матриць сингулярних для передачі даних, розкладання матриці оціненозначень, причому вагові коефіцієнти використовуго канального відгуку для одержання множини маються для інвертування частотного відгуку МВМВтриць власних векторів, одержання матриці форканалу, і одержання матриці формування імпульмування імпульсів на основі матриць власних сів на основі множини матриць власних векторів і векторів і приведення до необхідних умов множимножини вагових коефіцієнтів, а також виконаний з ни потоків прийнятих символів на основі матриці можливістю попереднього приведення до необхідформування імпульсів для забезпечення множини них умов множини потоків символів модуляції на потоків відновлених символів, які є оцінками симоснові матриці формування імпульсів для забезволів модуляції, переданих по МВМВ-каналу, при печення множини потоків попередньо приведених цьому символи модуляції попередньо приведені до необхідних умов символів для передачі по до необхідних умов у передавачі перед передачею МВМВ-каналу. по МВМВ-каналу, і 28. Блок передавача за п. 27, в якому МВМВпроцесор даних ПРИ, виконаний з можливістю процесор ПЕР додатково виконаний з можливістю обробки множини потоків відновлених символів одержання множини масштабуючих значень, що відповідно до конкретної схеми обробки для завикористовуються для регулювання потужностей безпечення декодованих даних. передачі для власних мод МВМВ-каналу, і при 33. Блок приймача за п. 32, в якому МВМВцьому матриця формування імпульсів одержана процесор ПРИ виконаний з можливістю приведентакож на основі масштабуючих значень. ня до необхідних умов множини потоків прийнятих 29. Блок передавача за п. 28, в якому масштабуюсимволів у часовій ділянці на основі матриці форчі значення одержані на основі аналізу методом мування імпульсів у часовій ділянці. "заливання води" на множині матриць сингулярних 34. Пристрій для обробки даних у системі зв'язку з значень, одержаних з матриці оціненого канальномножиною входів і множиною виходів (МВМВ), що го відгуку. містить 30. Пристрій для обробки даних у системі зв'язку з засіб для одержання матриці оціненого канального множиною входів і множиною виходів (МВМВ), що відгуку для МВМВ-каналу, що використовується містить для передачі даних, засіб для обробки даних відповідно до конкретної засіб для розкладання матриці оціненого канальсхеми обробки для забезпечення множини потоків ного відгуку для одержання множини матриць власимволів модуляції, сних векторів, засіб для одержання матриці формування імпульзасіб для одержання матриці формування імпульсів на основі матриці оціненого відгуку МВМВсів на основі матриць власних векторів і каналу і засіб для приведення до необхідних умов множини засіб для попереднього приведення до необхідних потоків прийнятих символів на основі матриці фоумов множини потоків символів модуляції на оснормування імпульсів для забезпечення множини 7 89609 8 потоків відновлених символів, які є оцінками симімпульсів одержують також на основі масштабуюволів модуляції, переданих для здійснення перечих значень, і, крім того, матриці сингулярних знадачі даних, при цьому символи модуляції поперечень одержують шляхом розкладання матриці оцідньо приведені до необхідних умов у передавачі неного канального відгуку. перед передачею по МВМВ-каналу. 40. Зчитуваний комп'ютером носій інформації за п. 35. Процесор цифрових сигналів, що містить 39, причому масштабуючі значення одержують на засіб для одержання матриці оціненого канального основі аналізу методом "заливання води". відгуку для каналу з множиною входів і множиною 41. Зчитуваний комп'ютером носій інформації за п. виходів (МВМВ), що використовується для пере36, причому матрицю оціненого канального відгуку дачі даних, одержують у частотній ділянці і розкладають у засіб для розкладання матриці оціненого канальчастотній ділянці. ного відгуку для одержання множини матриць вла42. Зчитуваний комп'ютером носій інформації за п. сних векторів, 36, причому матрицю оціненого канального відгуку засіб для одержання матриці формування імпульрозкладають з використанням власного розкласів на основі матриць власних векторів і дання каналу. засіб для приведення до необхідних умов множини 43. Зчитуваний комп'ютером носій інформації за п. потоків прийнятих символів на основі матриці фо37, причому для передачі даних не використовурмування імпульсів для забезпечення множини ють власні моди, зв'язані з передавальними можпотоків відновлених символів, які є оцінками симливостями нижче визначеного порогового значенволів модуляції, переданих для здійснення переня. дачі даних, при цьому символи модуляції попере44. Зчитуваний комп'ютером носій інформації за п. дньо приведені до необхідних умов у передавачі 36, причому сортують сингулярні значення в кожперед передачею по МВМВ-каналу. ній матриці на основі їхньої величини. 36. Зчитуваний комп'ютером носій інформації, на 45. Зчитуваний комп'ютером носій інформації за п. якому зберігаються команди для виконання спосо37, причому сингулярні значення в кожній матриці бу обробки даних для передачі по каналу з багапіддають випадковому впорядкуванню таким читьма входами і багатьма виходами (МВМВ), здійсном, що нюваного в МВМВ системі зв'язку, який полягає в власні моди МВМВ-каналу виявляються зв'язанитому, що ми з приблизно однаковими передавальними мообробляють дані відповідно до конкретної схеми жливостями. обробки для забезпечення множини потоків сим46. Зчитуваний комп'ютером носій інформації за п. волів модуляції, 36, причому матриця формування імпульсів місрозкладають матрицю оціненого канального відгутить множину послідовностей значень у часовій ку для МВМВ-каналу для одержання множини маділянці, і при цьому попереднє приведення до нетриць власних векторів і множини матриць сингуобхідних умов проводять у часовій ділянці шляхом лярних значень, згортання потоків символів модуляції з матрицею одержують множину вагових коефіцієнтів на основі формування імпульсів. множини матриць сингулярних значень, причому 47. Зчитуваний комп'ютером носій інформації за п. вагові коефіцієнти використовуються для інверту36, причому матриця формування імпульсів місвання частотного відгуку МВМВ-каналу, тить множину послідовностей значень у частотній одержують матрицю формування імпульсів на ділянці, і при цьому попереднє приведення до неоснові множини матриць власних векторів і мнообхідних умов проводять у частотній ділянці шляжини вагових коефіцієнтів, хом перемножування множини потоків перетворепопередньо приводять до необхідних умов множиних символів модуляції з матрицею формування ну потоків символів модуляції на основі матриці імпульсів. формування імпульсів для забезпечення множини 48. Зчитуваний комп'ютером носій інформації за п. потоків попередньо приведених до необхідних 36, причому матрицю формування імпульсів одерумов символів для передачі по МВМВ-каналу. жують для максимізації ємності шляхом розподілу 37. Зчитуваний комп'ютером носій інформації за п. більшої потужності передачі тим власним модам 36, причому матриця оціненого канального відгуку МВМВ-каналу, у яких передавальні можливості характеризує множину власних мод МВМВ-каналу. більші. 38. Зчитуваний комп'ютером носій інформації за п. 49. Зчитуваний комп'ютером носій інформації за п. 37, причому для кожної власної моди, використо36, причому матрицю формування імпульсів одервуваної для передачі даних, одержують одну множують для забезпечення приблизно однакових жину вагових коефіцієнтів, і при цьому вагові коеспіввідношень "сигнал - шум і перешкоди" (ССШП) фіцієнти в кожній множині одержують для у прийнятих сигналах для множини потоків симвоінвертування частотного відгуку відповідної власлів модуляції в приймачі. ної моди. 50. Зчитуваний комп'ютером носій інформації за п. 39. Зчитуваний комп'ютером носій інформації за п. 36, причому конкретна схема обробки визначає 37, причому спосіб додатково містить етап, на окрему схему кодування і модуляції для кожного якому потоку символів модуляції. одержують множину масштабуючих значень на 51. Зчитуваний комп'ютером носій інформації за п. основі матриць сингулярних значень, при цьому 36, причому конкретна схема обробки визначає масштабуючі значення використовують для регузагальну схему кодування і модуляції для всіх полювання потужностей передачі для власних мод токів символів модуляції. МВМВ-каналу, і при цьому матрицю формування 9 Даний винахід відноситься в основному до передачі даних, а більш конкретно - до способів проведення обробки сигналів з розкладанням на власні моди каналу та інверсією каналу для систем зв'язку з множиною входів і множиною виходів (MBMB). У системі зв'язку з множиною входів і множиною виходів (МВМВ) використовується множина (NT) передавальних антен і множина (NR) приймальних антен для передачі даних. Канал з множиною входів і множиною виходів (МВМВ-канал), утворений NT передавальними антенами і NR приймальними антенами, можна розкласти на NS незалежних каналів, при цьому NS min{NT, NR}. Кожний з NS незалежних каналів також називається просторовим підканалом МВМВ-каналу і відповідає деякому розміру. МВМВ-система може забезпечити поліпшені експлуатаційні параметри (наприклад, збільшену ємність передачі), якщо використовуються додаткові розмірності, що створюються множинами передавальних і приймальних антен. У просторових підканалах широкосмугової МВМВ-системи можливі різні умови каналів, що обумовлюються різними факторами, такими, як завмирання і багатопроменеве поширення. Таким чином, кожний просторовий підканал може піддаватися частотно-вибірковому завмиранню, яке характеризується різними коефіцієнтами посилення каналу на різних частотах (тобто різних інтервалах дискретизації по частоті або піддіапазонах) загальної смуги пропускання системи. При частотно-вибірковому завмиранні кожний просторовий підканал може досягати різних співвідношень «сигнал - шум і перешкоди» (ССШП (SNRS)) для різних інтервалів дискретизації по частоті. Отже, кількість бітів інформації на символ модуляції (або швидкість передачі даних), які можуть передаватися на різних інтервалах дискретизації по частоті кожного просторового підканалу для конкретного рівня експлуатаційних параметрів (наприклад, частоти помилок у пакетах, що складає 1%) можуть відрізнятися від інтервалу дискретизації до інтервалу дискретизації. Крім того, оскільки умови каналів у типовому випадку змінюються з часом, підтримувані швидкості передачі даних для інтервалів дискретизації просторових підканалів також змінюються з часом. Для боротьби з частотно-вибірковим завмиранням у широкосмуговому каналі можна використовувати ортогональне мультиплексування з розділенням частот (ОМРЧ (OFDM)) з метою ефективного розділення смуги пропускання системи на деяку кількість (NF) піддіапазонів (які також можна назвати інтервалами дискретизації по частоті або підканалами). У випадку ОМЧР кожний частотний підканал зв'язаний з відповідною піднесучою, на якій можна модулювати дані. Для МВМВ-системи, в якій використовується ОМРЧ (тобто для МВМВ-ОМРЧ-системи), кожний частотний підканал кожного просторового підканалу можна розглядати як незалежний канал передачі. 89609 10 Ключовою проблемою у системі кодованого зв'язку є вибір відповідних швидкостей передачі даних і схем модуляції, що використовуються для передачі даних, на основі умов каналів. Метою цього процесу вибору є максимізація пропускної здатності при одночасному задоволенні цільових вимог якості, кількісними характеристиками яких можуть служити конкретна частота помилок у пакетах (ЧПП (PER)), деякі критерії затримки, і т.п. Один прямий спосіб вибору швидкостей передачі даних, а також схем кодування і модуляції, полягає у прикладенні «бітового навантаження» до кожного каналу передачі у МВМВ-ОМРЧсистемі відповідно до її передавальної здатності (можливості), яку можна кількісно охарактеризувати середнім ССШП каналу за короткий період часу. Однак цей спосіб має декілька серйозних недоліків. По-перше, кодування і модулювання окремо для кожного каналу передачі може значно збільшити складність обробки, як у передавачі, так і у приймачі. По-друге, кодування окремо для кожного каналу передачі може значно збільшити затримку кодування і декодування. А, по-третє, знадобилася б збільшена швидкість зворотного зв'язку для надсилання інформації про стан каналу (ІСК), що характеризує умови каналу (наприклад, коефіцієнт посилення, фазу і ССШП) для кожного каналу передачі. Для МВМВ-системи потужність передачі є ще одним параметром, яким можна маніпулювати для максимізації пропускної здатності. Загалом, загальну пропускну здатність МВМВ-системи можна збільшити шляхом розподілу більшої потужності передачі по тих каналах зв'язку, у яких більше передавальні можливості. Однак розподіл різних величин потужності передачі різним інтервалам дискретизації по частоті деякого заданого просторового підканалу створює тенденцію до посилення частотно-вибіркової природи просторового підканалу. Добре відомо, що частотно-вибіркове завмирання викликає міжсимвольні перешкоди (МСП (ISI)), що являють собою явище, внаслідок якого кожний символ у сигналі, що приймається, діє як спотворення подальших символів у сигналі, що приймається. Спотворення, що вносяться МСП, погіршують експлуатаційні параметри, негативно впливаючи на здатність до точного виявлення прийнятих символів. Щоб пом'якшити шкідливі впливи МСП, довелося б провести корекцію прийнятих символів у приймачі. Таким чином, основним недоліком розподілу потужності у частотній ділянці є додаткове ускладнення приймача для боротьби з виникаючими додатковими спотвореннями, що вносяться МСП. Отже, у даній галузі техніки існує потреба у способах, які призначені для досягнення високої загальної пропускної здатності у МВМВ-системі без необхідності кодування окремо кожного каналу передачі і пом'якшують шкідливі впливи МСП. У даному винаході запропоновані способи обробки передачі даних у передавачі і приймачі МВМВ-системи таким чином, що забезпечуються 11 89609 12 високі експлуатаційні параметри (тобто висока них. На основі матриць сингулярних значень можзагальна пропускна здатність). В одному аспекті на також провести аналіз методом «заливання запропонована реалізація у часовій ділянці, яка води», щоб одержати множину масштабуючих передбачає використання власного розкладання значень, що характеризують потужності передачі, каналу у частотній ділянці, інверсії каналу і (за розподілені власним модам. Потім одержують мавибором) результатів «заливання води» для одетрицю формування імпульсів для передавача на ржання рішень з формування імпульсів і керування основі матриць правих власних векторів, вагових променем для передавача і приймача. коефіцієнтів і масштабуючих значень (якщо вони Власне розкладання каналу проводять у пеє). Матриця формування імпульсів містить вектори редавачі для визначення власних мод (тобто прокерування, які використовуються для попередньосторових підканалів) МВМВ-каналу і для одержанго приведення до необхідних умов потоків симвоня першої множини векторів керування, які лів модуляції з метою одержання приведених до використовуються для попереднього приведення необхідних умов символів, що передаються по до необхідних умов символів модуляції перед пеМВМВ-каналу. редачею по МВМВ-каналу. Власне розкладання У приймачі також одержують матрицю оцінеканалу можна провести на основі матриці оціненоного канального відгуку (наприклад, на основі симго канального відгуку, яка являє собою оцінку каволів пілот-сигналу, що надсилаються з передаванального відгуку (у часовій ділянці або частотній ча) і розкладають їх, щоб одержати множину ділянці) МВМВ-каналу. Власне розкладання канаматриць лівих власних векторів. Потім одержують лу також проводять у приймачі, щоб одержати матрицю формування імпульсів для приймача на другу множину векторів керування, які використооснові матриць лівих власних векторів і викорисвуються для приведення до необхідних умов притовують її для приведення до необхідних умов йнятих символів таким чином, що у приймачі віддеякої кількості потоків прийнятих символів імпуновлюються ортогональні потоки символів. льсів для одержання деякої кількості потоків відІнверсію каналу проводять у передавачі для новлених імпульсів. Відновлені символи потім ободержання вагових коефіцієнтів, які використовуробляють (наприклад, демодулюють і декодують), ються для мінімізації або зменшення величини щоб відновити передані дані. спотворень, що вносяться МСП, у приймачі. ЗокНижче наводиться більш докладний опис різрема, інверсію каналу можна проводити для кожних аспектів і варіантів здійснення винаходу. У ної власної моди, що використовується для перевинаході також запропоновані способи, цифрові дачі даних. Для кожної власної моди можна процесори сигналів, блоки передавача і приймача, одержати одну множину вагових коефіцієнтів на а також інші пристрої і елементи, які втілюють різні основі матриці оціненого канального відгуку для аспекти, варіанти здійснення і ознаки винаходу, МВМВ-каналу і використати дану множину для що детальніше описуються нижче. інвертування частотного відгуку власної моди. Ознаки, суть і переваги даного винаходу стаМожна (за вибором) використовувати аналіз нуть більш зрозумілими з докладного опису, що методом «заливання води» для більш оптимальнаводиться нижче, якщо вивчити його разом з креного розподілу наявної потужності передачі по сленнями, на яких однакові позиції скрізь означавласних модах МВМВ-каналу. Зокрема, по власють відповідно однакові елементи, при цьому: них модах, на яких передавальні можливості більна Фіг.1 представлена блок-схема варіанту ше, можна розподіляти і великі потужності перездійснення передавальної системи і приймальної дачі, а власні моди, на яких передавальні системи у МВМВ-системі; можливості менше, можна виключити з викорисна Фіг.2 представлена блок-схема передавача тання (тобто розподілити нульову потужність пеу передавальній системі; редачі цим «поганим» власним модам). Тоді потуна Фіг.3А і 3В представлені схеми, які графічно жність передачі, розподілена кожній власній моді, ілюструють одержання вагових коефіцієнтів, що визначає швидкість передачі даних і, можливо, використовуються для інвертування частотного схему кодування і модуляції, яку потрібно викорисвідгуку кожної власної моди МВМВ-каналу; товувати для цієї власної моди. на Фіг.4 представлена блок-схема послідовноУ передавачі дані спочатку обробляються сті операцій процесу розподілу сумарної доступної (тобто кодуються і модулюються) відповідно до потужності передачі по власних модах МВМВдеякої конкретної схеми обробки, щоб забезпечити каналу; деяку кількість потоків символів модуляції (наприна Фіг.5А і 5В представлені схеми, які графічно клад, один потік символів модуляції для кожної ілюструють розподіл сумарної потужності передачі власної моди). Одержують (наприклад, з приймапо трьох власних модах у можливій МВМВча) матрицю оціненого канального відгуку для системі; МВМВ-каналу і здійснюють її розкладання (наприна Фіг.6 представлена блок-схема послідовноклад, у частотній ділянці з використанням власності операцій варіанту здійснення обробки сигналів го розкладання каналу), щоб одержати множину у блоці передавача; матриць правих власних векторів і множину матна Фіг.7 представлена блок-схема приймача у риць сингулярних значень. Потім одержують деяку приймальній системі; і кількість множин вагових коефіцієнтів на основі на Фіг.8 представлена блок-схема послідовноматриць сингулярних значень, причому кожну сті операцій варіанту здійснення обробки сигналів множину вагових коефіцієнтів використовують для у приймальному блоці. інвертування частотного відгуку відповідної власОписувані тут способи обробки передачі даних ної моди, що використовується для передачі дау передавачі і приймачі можна використовувати 13 89609 14 для різних систем безпровідного зв'язку. Для зророзподілені інтервалам дискретизації по частоті зумілості зазначимо, що різні аспекти і варіанти власних мод; і (4) попереднє приведення символів здійснення винаходу описані спеціально для сисмодуляції до необхідних умов за допомогою маттеми зв'язку з множиною входів і множиною вихориці формування імпульсів, щоб забезпечити задів (МВМВ), здалегідь приведені до необхідних умов символи У МВМВ-системі використовується множина модуляції. Обробка за допомогою МВМВ(NT) передавальних антен і множина (NR) приймапроцесора 120 ПЕР детальніше описана нижче. льних антен для передачі даних. МВМВ-канал, Потім у передавачі ПЕР, позначені позиціями 122а утворений NT передавальними антенами і NR - 122t, видають до NT потоків символів, заздалегідь приймальними антенами, можна розкласти на Ns приведених до необхідних умов. Кожний передавач 122 перетворює відповіднезалежних каналів, при цьому NS min{NT, NR}. ний потік символів, заздалегідь приведених до Кожний з NS незалежних каналів також називаєтьнеобхідних умов, в один або декілька аналогових ся просторовим підканалом МВМВ-каналу. Кільсигналів і проводить додаткове приведення цих кість просторових підканалів визначається кількісаналогових сигналів до необхідних умов (тобто тю власних мод для МВМВ-каналу, яка у свою посилює, фільтрує і перетворює ці сигнали з підчергу залежить від матриці канального відгуку, що вищенням частоти), щоб сформувати модульоваописує відгук між NT передавальними і NR прийманий сигнал, відповідний для передачі по МВМВльними антенами. каналу. Модульований сигнал з кожного передаНа Фіг.1 представлена блок-схема варіанту вача 122 потім передається за допомогою відповіздійснення передавальної системи 110 і приймадної антени 124 у приймальну систему. льної системи 150, які виконані з можливістю реаУ приймальній системі 150 передані модульолізації різних способів обробки сигналів, що опивані сигнали приймаються NR антенами 152а-152r, суються тут. і прийнятий сигнал з кожної антени видається у У передавальній системі 110 дані трафіку вивідповідний приймач (ПРИЙМ) 154. Кожний прийдаються з джерела 112 даних у процесор 114 дамач 154 приводить прийнятий сигнал до необхідних передачі (ПЕР), який форматує, кодує і перених умов (тобто фільтрує, посилює і перетворює межовує дані трафіку на основі однієї або цей сигнал з пониженням частоти), перетворює декількох схем кодування для забезпечення кодоприведений до необхідних умов сигнал у цифрову ваних даних. Після цього кодовані дані трафіку форму для забезпечення потоку вибірок, а також можна мультиплексувати за допомогою даних піобробляє потік вибірок для забезпечення потоку лот-сигналу, використовуючи, наприклад, мультиприйнятих символів. Після цього, МВМВ-процесор плексування з часовим розділенням каналів (МЧР 160 прийому (ПРИ) приймає і обробляє NR потоків (TDM)) або мультиплексування з кодовим роздіприйнятих сигналів для забезпечення NT потоків ленням каналів (МКР (CDM)) у всіх потоках даних відновлених символів, які є оцінками символів моабо у підмножині потоків даних, призначених для дуляції, переданих з передавальної системи. В передачі. Дані пілот-сигналу звичайно є відомим одному варіанті здійснення обробка за допомогою набором даних, оброблених відомим чином, якщо МВМВ-процесора 160 ПРИ може включати в себе: обробка взагалі застосовується. Здійснюють пе(1) визначення матриці оціненого частотного канаремежовування мультишіексованих даних пілотльного відгуку МВМВ-каналу; (2) розкладання цієї сигналу і кодованих даних трафіку, а потім - їх моматриці для визначення множини векторів керудулювання (наприклад, шляхом посимвольного вання для приймача; (3) одержання матриці форвідображення) на основі однієї або декількох схем мування просторово-часових імпульсів прийому на модуляції, щоб забезпечити символи модуляції. В основі векторів керування; і (4) приведення прийнодному варіанті здійснення процесор 114 даних ятих символів до необхідних умов за допомогою ПЕР забезпечує один потік символів модуляції для матриці формування імпульсів, щоб забезпечити кожного просторового підканалу, що використовувідновлені символи. Обробка за допомогою ється для передачі даних. За допомогою сигналів МВМВ-процесора 160 ПРИ детальніше описана керування, що забезпечуються контролером 130, нижче. можна визначати швидкість передачі даних, кодуПотім процесор 162 даних прийому (ПРИ) девання, перемежовування і модуляцію для кожного модулює, проводить обернене перемежовування і потоку символів модуляції. декодує відновлені символи для забезпечення декодованих даних, які є оцінкою переданих даних Потім символи модуляції видаються у МВМВтрафіку. Обробка за допомогою МВМВ-процесора процесор 120 ПЕР і піддаються подальшій оброб160 ПРИ і процесора 162 даних ПРИ є доповнюці. У конкретному варіанті здійснення обробка за вальною по відношенню до обробки, проведеної допомогою МВМВ-процесора 120 ПЕР включає в МВМВ-процесором 120 ПЕР і процесором 114 дасебе: (1) визначення матриці оціненого частотного них ПЕР, відповідно, у передавальній системі 110. канального відгуку МВМВ-каналу; (2) розкладання МВМВ-процесор 160 ПРИ також може одержуцієї матриці для визначення власних мод МВМВвати канальні імпульсні відгуки для МВМВ-каналу, каналу і одержання множини векторів «керування» прийняту потужність шуму і/або співвідношення для передавача, по одному вектору для потоку «сигнал - шум і перешкоди» (ССШП) для простосимволів модуляції, що передається по кожному рових підканалів, і т.п. Процесор 162 даних ПРИ просторовому підканалу; (3) одержання матриці також може видавати стан кожного прийнятого формування просторово-часових імпульсів перепакету або кадру, одну або декілька метрик ексдачі на основі векторів керування, а також вагової плуатаційних параметрів, що характеризують дематриці, що характеризує потужності передачі, 15 89609 16 кодовані результати, і, можливо, іншу інформацію. досягаються поліпшені експлуатаційні параметри. Потім контролер 170 одержує інформацію про Тоді потужність передачі, розподілена кожній властан каналу (ІСК), яка може містити всю або деяку сній моді, може визначати швидкість передачі даінформацію, прийняту з МВМВ-процесора 160 них, а також схему кодування і модуляції, яку потПРИ і процесора 162 даних ПРИ. ІСК обробляєтьрібно використовувати для цієї власної моди. ся процесором 178 даних ПЕР, модулюється модулятором 180, приводиться до необхідних умов Більш докладний опис цих різних способів обпередавачами 154а-154r і надсилається назад у робки наводиться нижче. передавальну систему 110. Способи, що описуються у даній заявці, забезУ передавальній системі 110 модульовані сигпечують декілька потенційних переваг. По-перше, нали з приймальної системи 150 приймаються при розкладанні на власні моди у часовій ділянці антенами 124, приводяться до необхідних умов максимальна кількість власних мод з різними приймачами 122 і демодулюються демодулятором ССШП задається виразом min{NT, NR}. Якщо на 140 для відновлення ІСК, переданої приймальною кожній моді передається один незалежний потік системою. Потім ІСК видається у контролер 130 і даних, і кожний потік даних обробляється незалевикористовується для генерування різних сигналів жно, то максимальна кількість різних схем кодукерування для процесора 114 даних ПЕР і МВМВвання і/або модуляції також задається виразом процесора 120 ПЕР. min{NT, NR}. Можна також зробити ССШП для приКонтролери 130 і 170 керують роботою у пейнятих потоків даних, по суті, однаковими, тим редавальній і приймальній системах, відповідно. самим додатково спрощуючи кодування і/або моПам'яті 132 і 172 забезпечують зберігання кодів дуляцію. Таким чином, описувані у даній заявці програм і даних, що використовуються контролеспособи можуть значно спростити кодування і/або рами 130 і 170, відповідно. модуляцію для передачі даних за рахунок запобіУ даній заявці запропоновані способи досяггання поінтервальному (на кожний інтервал диснення високих експлуатаційних параметрів (наприкретизації) розподілу бітів, необхідному для досягклад, великої загальної пропускної здатності сиснення деякої ємності каналу у МВМВ-ОМРЧтеми) за допомогою реалізації у часовій ділянці, системах, в яких використовується метод «залипри якій використовується власне розкладання вання води» у частотній ділянці. каналу у частотній ділянці, інверсія каналу і (за По-друге, інверсія каналу у передавачі привовибором) результати «заливання води» для одердить до появи у приймачі потоків відновлених сижання рішень з формування імпульсів і керування мволів, які не потребують корекції. А це, у свою променем у часовій ділянці, призначених для печергу, зменшує складність обробки у передавачі. редавача і приймача. На відміну від цього, інші широкосмугові способи, Власне розкладання каналу проводять у пещо реалізовуються у часовій ділянці, як правило, редавачі для визначення власних мод МВМВпотребують складної просторово-часової компенканалу і для одержання першої множини векторів сації для відновлення потоків символів. керування, які використовуються для попередньоПо-третє, способи передачі сигналів у часовій го приведення до необхідних умов символів модуділянці, що описуються у даній заявці, можна проляції. Власне розкладання каналу також проводять стіше інтегрувати у структури каналів і/або переу приймачі, щоб одержати другу множину векторів дачі пілот-сигналів, відповідні різним стандартам керування, які використовуються для приведення множинного доступу з кодовим розділенням канадо необхідних умов прийнятих символів таким чилів (МДКР (CDMA)), які також базуються на переном, що у приймачі відновлюються ортогональні дачі сигналів у часовій ділянці. Реалізація даних потоки символів. Попереднє приведення до необструктур каналів і/або передачі пілот-сигналів у хідних умов у передавачі і приведення до необхідсистемах на основі ОМРЧ, які здійснюють переданих умов у приймачі ортогоналізують потоки симчу сигналів у частотній ділянці, може виявитися волів, передані по МВМВ-каналу. більш складною. Інверсію каналу проводять у передавачі, щоб На Фіг.2 представлена блок-схема варіанту зробити постійним частотний відгук кожної власної здійснення блоку 200 передавача, який виконаний моди (або просторового підканалу), що використоз можливістю реалізації різних способів обробки, вується для передачі даних. Як зазначалося вище, що описуються тут. Блок 200 передавача являє частотно-вибіркове завмирання викликає міжсимсобою варіант здійснення передавальної частини вольні перешкоди (МСП), які можуть погіршити передавальної системи 110, показаної на Фіг.1. здатність до правильного виявлення прийнятих Блок 200 передавача включає в себе: (1) процесор символів. Звичайно частотно-вибіркове завмиран114а даних ПЕР, який приймає і обробляє дані ня можна компенсувати у приймачі шляхом проветрафіку і дані пілот-снгналу для забезпечення NT дення корекції потоків прийнятих символів. Однак потоків символів модуляції; і (2) МВМВ-процесор корекція збільшує складність обробки у приймачі. 120а ПЕР, який здійснює попереднє приведення За допомогою запропонованих способів інверсію до необхідних умов потоків символів модуляції каналу проводять у передавачі, щоб врахувати для забезпечення NT приведених до необхідних частотно-вибіркове завмирання і зменшити потреумов потоків символів модуляції. Процесор 114а бу у корекції у приймачі. даних ПЕР і МВМВ-процесор 120а ПЕР являють Аналіз методом «заливання води» (або «насобою один варіант здійснення процесора 114 повнення водою») використовують для більш опданих ПЕР і МВМВ-процесора 120 ПЕР, відповідтимального розподілу наявної потужності передачі но, показаних на Фіг.1. власним модам у МВМВ-системі таким чином, що 17 89609 18 У конкретному варіанті здійснення, показаному модуляції для кожного періоду символів, при цьона Фіг.2, процесор 114а даних ПЕР включає в себе му кількість символів модуляції у кожному векторі кодер 212, канальний перемежовувач 214 і елевідповідає кількості просторових підканалів, вибмент 216 відображення символів. Кодер 212 прийраних для використання для цього періоду симвомає і кодує дані трафіку (тобто біти інформації, di) лів. Таким чином, елемент 216 відображення симвідповідно до однієї або декількох схем кодування, волів видає до NT потоків символів модуляції. Ці щоб забезпечити кодовані біти. Кодування підвипотоки разом утворюють послідовність векторів, щує надійність передачі даних. В одному варіанті які також називають векторами s (n), при цьому здійснення можна використовувати окрему схему кожний вектор включає в себе до NS символів мокодування бітів інформації для кожної власної модуляції, що передаються по просторових каналах, ди (або просторового підканалу), вибраної для кількість яких складає до NS, протягом n-го періоду передачі даних. В альтернативних варіантах здійсимволів. снення можна використовувати окрему схему коУ МВМВ-процесорі 120а ПЕР, відгук МВМВдування для кожної підмножини просторових підканалу оцінюється і використовується для попереканалів, або для всіх просторових підканалів днього приведення до необхідних умов символів можна використовувати загальну схему кодування. модуляції перед передачею у приймальну систеВикористовувана схема (використовувані схеми) му. У системі дуплексної передачі з частотним кодування може (можуть) визначатися сигналами розділенням каналів (ДПЧР (FDD)-системі) низхідкерування їх контролера 130 і може бути вибрана ної лінії зв'язку і висхідної лінії зв'язку розподіляна основі ІСК, прийнятої з приймальної системи. ють різні смуги частот, а канальні відгуки для низКожна вибрана схема кодування може передбачахідної лінії зв'язку і висхідної лінії зв'язку не можуть ти будь-яку комбінацію контролю з використанням корелювати у достатній мірі. У випадку ДПЧРциклічного надмірного коду (ЦНК), згорткового системи, канальний відгук можна оцінювати у кодування, турбо-кодування, блокового кодування приймачі і надсилати назад у передавач. У системі та іншого кодування, або відсутність кодування дуплексної передачі з часовим розділенням канавзагалі. лів (ДПЧасР (ТОБ)-системі) низхідна лінія зв'язку і Канальний перемежовувач 214 перемежовує висхідна лінія зв'язку спільно використовують одну кодовані біти на основі однієї або декількох схем і ту ж смугу частот у режимі мультиплексування з перемежовування. У типовому випадку кожна вибчастотним розділенням каналів, і між канальними рана схема кодування зв'язана з відповідною схевідгуками низхідної лінії зв'язку і висхідної лінії мою перемежовування. Перемежовування забеззв'язку може мати місце високий ступінь кореляції. печує рознесення у часі для кодованих бітів, У випадку ДПЧасР-системи передавальна система дозволяє передавати дані на основі середнього може оцінювати канальний відгук висхідної лінії ССШП кожного просторового підканалу, що викозв'язку (наприклад, на основі пілот-сигналу, переристовується для передачі даних, бореться із заданого приймальною системою по висхідній лінії вмиранням, а також усуває кореляцію між кодовазв'язку), а потім - одержувати канальний відгук ними бітами, що використовуються для низхідної лінії зв'язку шляхом врахування будьформування кожного символу модуляції. яких відмінностей, таких, як відмінності між різноПотім елемент 216 відображення символів маніттями передавальних і приймальних антенних приймає і мультиплексу є дані пілот-сигналу з перешіток. ремежованими даними, а також відображає мульВ одному варіанті здійснення оцінки канальнотиплексовані дані відповідно до однієї або декільго відгуку видаються у МВМВ-процесор 120а ПЕР кох схем модуляції для забезпечення символів модуляції. Можна застосовувати окрему схему у вигляді послідовності NR NR матриць H (n) вибімодуляції для кожного просторового підканалу, рок у часовій ділянці. Дану послідовність матриць вибраного для використання, або для кожної підмножини просторових підканалів. В альтернативному варіанті можна використовувати загальну схеу сукупності називають матрицею H канального му модуляції для всіх вибраних просторових підканалів. імпульсного відгуку, (і, j)-й елемент hij матриці H Відображення символів для кожного просторового підканалу можна досягати шляхом групуоціненого канального імпульсного відгуку для і-(1, вання множин бітів з метою формування символів 2, ..., NR) і j=(1, 2, ..., NT) є послідовністю вибірок, даних (кожний з яких може бути недвійковою веяка являє собою вибірковий імпульсний відгук личиною) і відображення кожного символу даних у шляху поширення від j-ї передавальної антени до точку у сукупності сигналів, відповідній схемі моі-ї приймальної антени. дуляції, вибраній для використання для цього проВсередині МВМВ-процесора 120а ПЕР, блок сторового підканалу. Вибрана схема модуляції 222 швидкого перетворення Фурьє приймає (наможе бути схемою квадратурної фазової маніпуляції (КФМн (QPSK)), багаторівневої фазової маніприклад, з приймальної системи) матрицю H оціпуляції (Б-ФМн (M-PSK)), багаторівневої квадратуненого канального імпульсного відгуку і одержує рної амплітудної модуляції (Б-КАМ (M-QAM)) або якою-небудь іншою схемою. Кожна відображена відповідну матрицю , оціненого канального часточка сигналу являє собою комплексну величину і тотного відгуку шляхом проведення швидкого певідповідає символу модуляції. Елемент 216 відображення символів забезпечує вектор символів 19 89609 20 дання на сингулярні значення - матрична операція, відома у даній галузі техніки і описана у різних ретворення Фурьє (ШПФ (FFT)) на матриці H першоджерелах. Одним таким першоджерелом є книга Гільберта Стренга «Лінійна алгебра і її дода(тобто =ШПФ[ H ]). Це можна здійснити шляхом тки», видавництво «Академік Прес» (Gilbert Strang, "Linear Algebra and Its Applications", Academic проведення NF-точкового ШПФ на послідовності NF Press), друге видання, 1980, яка згадується у даному описі для довідок. вибірок для кожного елемента матриці H , щоб Результат розкладання на сингулярні значенодержати множину NF коефіцієнтів для відповідноня являє собою три множини по NF матриць U , го елемента матриці , де NF відповідає кількості інтервалів дискретизації по частоті, характерній для ШПФ (тобто відповідає «довжині» ШПФ). Таким чином, NR NT елементів матриці є NR NT і VH - де U =[ U (0)... U (k)... U (NF-1)], і т.д. При кожному значенні k, U (k) є такою, що має розмір NR NR унітарною матрицею лівих власних векторів множинами коефіцієнтів, що представляють частотні відгуки шляхом поширення між NT передавальними антенами і NR приймальними антенами. матриці (k ) , V(k) є такою, що має розмір NT NT унітарною матрицею правих власних векторів мат Кожний елемент матриці є ШПФ відповідного риці (k ) , а (k) є такою, що має розмір NR NT діагональною матрицею сингулярних значень мат оціненого канального частотного риці (k ) . У ще одному варіанті проведення власного розкладання каналу, блок 224 спочатку одержує квадратну матрицю у вигляді R(k) елемента матриці H . Матрицю відгуку також можна розглядати як множину з NF матриць (k ) для k=(0, 1, ..., NF-1). Власне розкладання каналу Потім блок 224 проводить власне розкладання МВМВ-каналу, що використовується для передачі даних. В одному варіанті проведення власного розкладання каналу блок 224 обчислює розкладання на сингулярні значення (РСЗ (SVD)) матриці оціненого канального частотного відгуку. В од R(k) = H(k) (k ) . Власні значення квадратної матриці R(k) у такому випадку повинні бути квадратами сингулярних значень матриці (k ) , а вла сні вектори матриці R(k) повинні бути правими власними векторами матриці (k ) або матриці рні значення проводиться для кожної матриці (k ) для к=(0, 1, ..., NF-1). Розкладання на сингулярні V(k) . Розкладання матриці R(k) для одержання власних значень і власних векторів відоме у даній галузі техніки і тут не описується. Аналогічним чином можна одержати ще одну квадратну матри значення матриці (k ) для інтервалу k дискретизації по частоті (або для частоти fk) можна виразити у вигляді: цю R'(k ) у вигляді R' (k) = (k ) H(k) . Власні значення квадратної матриці R'(k ) також повинні бути ному варіанті здійснення розкладання на сингуля (k ) (1) U(k ) (k )V H (k ) де U(k) - унітарна матриця розміром NR NR (тобто UHU I , де I - одинична матриця з одиницями на діагоналі і нулями на всіх інших місцях); (k) - така, що має розмір NR NT, діагональна матриця сингулярних значень матриці (k ) ; і V(k) - унітарна матриця розміром NT NT. Діагональна матриця (k) містить невід'ємні дійсні значення на діагоналі (тобто (k) =diag( 1(k), 2(k), ..., NT(k)) і нулі на всіх інших місцях. Числа i(k) для і=(1, 2,..., NT) називаються сингулярними значеннями матриці (k ) . Розкла квадратами сингулярних значень матриці (k ) , а власні вектори матриці R'(k ) повинні бути лівими власними векторами матриці (k ) або матриці U (k). Власне розкладання каналів використовується для розкладання МВМВ-каналу на його власні моди на частоті fk для кожного значення k=(0, 1, ..., NF-1). Ранг r(k) матриці (k ) відповідає кількості власних мод MBMB-каналу на частоті fk, яка відповідає кількості незалежних каналів (тобто кількості просторових підканалів), що є в інтервалі k дискретизації по частоті. Як детальніше описано нижче, стовпці матриці V(k) є векторами керування, зв'язаними з часто 21 89609 22 тою fk, що використовується у передавачі для Блок 230 обчислення вагових коефіцієнтів включає в себе блок 232 інверсії каналу і (за вибоелементів векторів s (n) символів модуляції. Відром) блок 234 аналізу методом «заливання води». повідно, стовпці матриці U (k) є векторами керуБлок 232 інверсії каналу одержує множину вагових вання, зв'язаними з частотою fk, що використовукоефіцієнтів, w ii , для кожної власної моди, яка ється у приймачі для елементів векторів r (n) використовується для боротьби з частотноприйнятих символів. Матриці U (k) і V(k) для k=(0, вибірковим завмиранням на цій власній моді. Блок 234 аналізу методом «заливания води» одержує 1, ..., NF-1) використовуються для ортогоналізації множину масштабуючих значень, b , для власних потоків символів, переданих на власних модах на кожній частоті fk. Коли дані матриці використовумод МВМВ-каналу. Дані масштабуючі значення ються для попереднього приведення до необхідхарактеризують потужності передачі, розподілені них умов потоків символів модуляції у передавачі і по власних модах. Інверсія каналу і «заливання приведення до необхідних умов потоків прийнятих води» детальніше описані нижче. символів у приймачі - або у частотній ділянці, або Інверсія каналу у часовій ділянці - результатом є повна ортогонаНа Фіг.3А представлена схема, яка графічно лізація потоків символів. Тоді це забезпечує кодуілюструє одержання множини вагових коефіцієнвання і/або модуляцію окремо для кожної власної тів, w ii , що використовуються для інвертування моди (а не для кожного інтервалу дискретизації), частотного відгуку кожної власної моди. Показана що може значно спростити обробку у передавачі і множина діагональних матриць, (k) для k=(0, 1, приймачі. ..., NF-1), розташованих у деякому порядку вздовж Елементами на діагоналі матриці (k) є ij(k) осі 310, яка представляє розмір частоти. Сингулярні значення, ii(k) для і=(1, 2, ..., Ns), кожної матдля і={ 1, 2, ..., r(k)}, де r(k) - ранг матриці (k ) . риці (k) розташовані вздовж діагоналі цієї матСтовпці матриць U (k) і V(k) - u i(k) і v i (k), відпориці. Таким чином, вісь 312 можна розглядати як відно, - є рішеннями власного рівняння, яке можна таку, що представляє просторовий розмір. Кожна виразити у вигляді: власна мода МВМВ-каналу зв'язана з множиною елементів, { ii(k)} для k=(0, 1, ..., NF-1), яка харак(2) (k )v i (k ) ij ui (k ) теризує частотний відгук цієї власної моди. Множина елементів { ii(k)} для кожної власної моди Три множини матриць - U (k), (k) і V(k) - для представлена затіненими прямокутниками вздовж k=(0, 1, ..., NF-1) можуть бути представлені у двох пунктирної лінії 314. Для кожної власної моди, яка формах - «сортованій» формі і «випадково впоряпіддається частотно-вибірковому завмиранню, дкованій» формі. У сортованій формі діагональні елементи { ii(k)} цієї власної моди можуть виявиелементи кожної матриці (k) сортовані у спадтися різними при різних значеннях k. ному порядку, так що 11(k) 22(k) … rr(k), а їх Оскільки частотно-вибіркове завмирання вивласні вектори розташовані у відповідному порядкликає МСП, шкідливі впливи МСП можна пом'якку у матрицях U (k) і V(k) . Сортовану форму позшити «інвертуванням» кожної власної моди таким чином, що вона виявляється постійною по частоті начають підрядковими індексами s, тобто US (k) у приймачі. Інверсію каналу можна реалізувати (k), S (k ) і V S (k ) для k=(0, 1, ..., NF-1). шляхом одержання множини вагових коефіцієнтів, {wii(k)} для k=(0, 1, ..., NF-1), для кожної власної У випадково впорядкованій формі, впорядкумоди таким чином, що вироблення вагових коефівання сингулярних значень і власних векторів моцієнтів і відповідних власних значень (тобто квадже бути випадковим, а також незалежним від часрати діагональних елементів) будуть приблизно тоти. Випадкову форму позначають підрядковими постійними при всіх значеннях k, що можна вираіндексами r. Конкретна форма, вибрана для викозити у вигляді wii(k) ii2(k)=аi для k=(0, 1, ..., NF-1). ристання, сортована або випадково впорядкована, Для власної моди і, множину wii(k)=[wii(0), ... впливає на вибір власних мод, що призначаються T wii(k) ... wii (NF-1)] вагових коефіцієнтів, призначедля застосування при передачі даних і у схемі коних для NF інтервалів дискретизації по частоті і дування і модуляції, що використовується для ковикористовуваних для інвертування каналу, можна жної вибраної власної моди. вивести у вигляді: Блок 230 обчислення вагових коефіцієнтів ai приймає множину діагональних матриць, , яка для k=(0, 1, … NF-1) w ii (k ) (3) 2 (k ) містить множину сингулярних значень (тобто ii 11(k), 22(k), … rr(k)) для кожного інтервалу дисде аi - коефіцієнт нормалізації, який можна викретизації по частоті. Тоді блок 230 обчислення разити у вигляді: вагових коефіцієнтів одержує множину вагових NF 1 2 (k ) матриць, W де W =[ W (0) ... W (k) ... W (NF-1)]. Ці ii k 0 вагові матриці використовуються для масштабуai (4) NF 1 вання векторів s (n) символів модуляції або у ча1 2 совій, або у частотній ділянці, як описано нижче. k 0 ii (k ) 23 89609 24 (наприклад, на основі яких-небудь визначених Як показано у рівнянні (4), коефіцієнт нормалікритеріїв). зації, аi, визначається для кожної власної моди на Інверсія каналу детальніше описана у заявці основі множини власних значень (тобто сингуляр№09/860274 на патент США, поданій 17 травня 2001 p., заявці № 09/881610 на патент США, поданих значень, піднесених до квадрату), { ii2(k)} для ній 14 червня 2001 p., і заявці № 09/892379 на паk=(0, 1, ..., NF-1), пов'язаних з цією власною мотент США, поданій 26 червня 2001 p., причому всі дою. Коефіцієнт нормалізації, аi, визначають так, три заявки мають назву «Спосіб обробки даних що для передачі у багатоканальній системі зв'язку з NF 1 NF 1 2 (k ) використанням вибіркової інверсії каналу і приw ii (k ) ii стрій для здійснення способу» ("Method and k 0 k 0 Apparatus for Processing Data for Transmission in a На Фіг.3В показана схема, яка графічно ілюстMulti-Channel Communication System Using рує залежність між множиною вагових коефіцієнтів Selective Channel Inversion"), передані власнику для деякої заданої власної моди і множиною власправ на дану заявку і згадуються у даному описі них значень для цієї моди. Для власної моди і, для довідок. ваговий коефіцієнт wii(k) для кожного інтервалу Метод «заливання води» дискретизації по частоті обернено пропорційний 2 В одному конкретному варіанті здійснення власному значенню ii (k) для цього інтервалу дисаналіз методом «заливання води» проводиться кретизації, як показано у рівнянні (3). Щоб випря(якщо він взагалі передбачений) по просторовому мити паралельно до осі абсцис характеристику розміру таким чином, що відбувається розподіл просторового каналу і мінімізувати або зменшити більшої потужності передачі тим власним модам, у МСП, небажано проводити вибіркове виключення яких передавальні можливості більше. Розподіл потужності передачі на якому-небудь інтервалі потужності методом «заливання води» аналогічдискретизації по частоті. Множину з NF вагових ний заливанню фіксованої кількості води у посудикоефіцієнтів для кожної власної моди використону з нерівним дном, при цьому кожна власна мода вують для того, щоб масштабувати символи модувідповідає деякому місцю на дні посудини, а підляції, s (n), у частотній або часовій ділянці перед вищення дна у будь-якому заданому місці відповіпередачею на цій власній моді. дає величині, оберненій ССШП, зв'язаному з цією Для сортованої впорядкованої форми, сингувласною модою. Таким чином, мале підвищення 2 лярні значення ii (k) для k=(1, 2, ..., Ns) у кожній відповідає великому ССШП і навпаки, велике підвищення відповідає малому ССШП. Тоді сумарну матриці (k) сортують таким чином, що діагональдоступну потужність передачі, Рсум, «заливають» у ні елементи матриці Л(к) з меншими індексами посудину таким чином, що більш низькі місця у звичайно виявляються більше. Тоді власну моду 0 посудині (тобто ті місця, де ССШП більше) запов(яку часто називають основною власною модою) нюються першими, а більш високі місця (тобто ті можна зв'язати з найбільшим сингулярним знамісця, де ССШП менше) заповнюються пізніше. ченням у кожній з NF діагональних матриць (k) , Константа Рзад характеризує рівень поверхні води потім зв'язати власну моду 1 з другим по величині для посудини після того, як «залита» вся сумарна сингулярним значенням у кожній з NF діагональних доступна потужність передачі. Дану константу моматриць, і т.д. Таким чином, навіть якщо інверсію жна оцінити спочатку на основі різних параметрів каналу проводять по всіх NF інтервалах дискретисистеми. Розподіл потужності залежить від сумарзації по частоті для кожної власної моди, власні ної доступної потужності передачі і глибини посумоди з меншими індексами не будуть мати так вже дини вздовж поверхні дна. Місця, де підвищення багато «поганих» інтервалів дискретизації (якщо знаходяться над рівнем води, не заповнюються такі інтервали дискретизації взагалі будуть). Отже, (тобто власні моди з ССШП менше деякого конкщонайменше, для власних мод з меншими індекретного значення не використовуються для пересами надмірна потужність передачі не буде викодачі даних). ристовуватися для «поганих» інтервалів дискретиВ одному конкретному варіанті здійснення, зації. «заливання води» вздовж розміру частоти не проІнверсію каналу можна проводити різними водять, тому що це обумовлює тенденцію до поспособами, призначеними для здійснення інвертусилення частотної вибірковості власних мод, що вання МВМВ-каналу, і це знаходиться у рамках створюються шляхом розкладання на власні моди об'єму вимог винаходу. В одному варіанті здійсканалу, описаного вище. «Заливання води» можна нення інверсію каналу проводять для кожної власпроводити таким чином, що всі власні моди будуть ної моди, вибраної для використання. У ще одновикористовуватися для передачі даних, або буде му варіанті здійснення інверсію каналу можна використовуватися тільки підмножина власних мод проводити для деяких власних мод і не проводити (а «погані» власні моди будуть відкинуті). Можна для інших власних мод. Наприклад, інверсію канапоказати, що «заливання води» по власних модах, лу можна проводити для кожної власної моди, яка коли його використовують спільно з інверсією кахарактеризується як така, що вносить надмірні налу при сортуванні сингулярних значень у спадМСП. Інверсію каналів також можна проводити ному порядку, може забезпечити майже оптимадинамічно для деяких або всіх власних мод, вибльні експлуатаційні параметри, одночасно раних для використання, наприклад, коли МВМВзнижуючи потребу у корекції у приймачі. канал характеризується як частотно-вибірковий «Заливання води» можна проводити за допомогою блоку 234 аналізу методом «заливання во 25 89609 26 ди» наступним чином. Спочатку сумарну потужСпочатку змінну n, що використовується для ність на кожній власній моді визначають у вигляді: позначення номера ітерації, задають такою, що дорівнює одиниці (тобто n=1) (етап 412). Для перNF 1 2(k ) шої ітерації, множину І(n) визначають як таку, що (5) Pi, ii включає в себе всі власні моди для МВМВ-каналу, k 0 або І(n)={1, 2, ..., NS} (етап 414). Потім визначають Тоді ССШП для коленої власної моди можна потужність (або довжину) множини І(n) для поточвизначити у вигляді: ної ітерації n як Li(n)= I(n) , і ця потужність для Pi, першої ітерації складає Li(n)=NS (етап 416). ССШП i (6) 2 Потім визначають сумарну ефективну потужність, Реф(n), що розподіляється по власних модах де 2 - варіація прийнятого шуму, яку також у множині І(n) (етап 418). Цю сумарну ефективну можна назвати потужністю прийнятого шуму, N0. потужність визначають як таку, що дорівнює сумаПотужність прийнятого шуму відповідає потужності рній доступній потужності передачі, Рсум, плюс сушуму на відновлених символах у приймачі і є пама величин, обернених ССПШ, для власних мод у раметром, який може бути виданий приймачем у множині І(n). Це можна виразити у вигляді: передавач як частина ІСК, що повідомляється. Тоді потужність передачі, Рi, що розподіляєть2 ся кожній власній моді, можна визначити у вигляді: Pеф (n) Pсум (8) P i I(n) i, 1 (7a) Pi max Pзад ,0 Потім розподіляють сумарну доступну потужССШП і ність передачі по модах у множині І(n). Індекс і, що N0 (7b) Pi i 1 де Рзад - константа, яку можна одержати на основі різних параметрів системи, а Рсум - сумарна потужність передачі, доступна для розподілу по власних модах. Як показано у рівнянні (7а), кожній власній моді достатньої якості дістається потужність передачі Pсум 1 . ССШП і Таким чином, власним модам, у яких значения ССШП більше, розподіляються і більші потужності передачі. Постійна Рзал визначає величини потужності передачі, що розподіляються «кращим» модам. Тоді це непрямо визначає, які власні моди вибрані для використання, тому що сумарна доступна потужність передачі обмежена, а розподіл потужності обмежується рівнянням (7b). Таким чином, блок 234 аналізу методом «заливання води» приймає множину діагональних 2 матриць, , і потужність прийнятого шуму, . величиною Pзад Матриці потім використовуються разом з поту жністю прийнятого шуму для виведення масштаT буючих значень, b=[b0...bi...bNs] , де bi=Рi для і=(1, 2, ..., NS). Pi являють собою рішення рівнянь (7а) і (7b) «заливання води». Масштабуючі значення у b характеризують потужності передачі, розподілені NS власним модам, при цьому власним модам, кількість яких дорівнює нулю або більше, потужність передачі може бути не розподілена. На Фіг.4 представлена блок-схема послідовності операцій варіанту здійснення процесу 400 розподілу сумарної доступної потужності передачі по множині власних мод. Процес 400, який є лише однією конкретною реалізацією методу «заливання води», визначає потужності Рсум передачі для i I, що розподіляються по власних модах у множині І, сумарну потужність Рсум передачі, що задається, доступну у передавачі, множину сумарних по2 тужностей Рi, , власних мод і потужність шуму , що приймається. використовується для позначення ітерації по власних модах у множині І(n), спочатку задають таким, що дорівнює одиниці (тобто і=1) (етап 420). Потім (етап 422) визначають величину потужності передачі, що розподіляється кожній власній моді і, на основі наступного рівняння: 2 Pеф (n) (9) Pi (n) Li (n) Pi, На етапі 422 кожній власній моді у множині І(n) розподіляють потужність передачі, Рi. Етапи 424 і 426 є частиною циклу розподілу потужності передачі кожної з власних мод у множині І(n). Фіг.5А графічно ілюструє розподіл сумарної ефективної потужності, Реф, для можливої MBMBсистеми з трьома власними модами. Кожна власна мода має величину, обернену ССШП, що дорівнює 2 2 / ii для і={1, 2, 3}, що передбачає нормалізовану потужність передачі, яка дорівнює 1,0. Сумарна потужність передачі, доступна у передавачі, складає Рсум=Рі+Р2+Рз і представлена затіненою зоною на Фіг.3А. Сумарна ефективна потужність представлена зоною у затінених і не затінених ділянках на Фіг.5А. Хоча дно посудини при реалізації методу «заливання води» і має нерівну поверхню, рівень води вгорі залишається постійним по всій посудині. Аналогічно, як показано на Фіг.5А, після розподілу сумарної доступної потужності передачі, Рсум, по власних модах, остаточний рівень потужності залишається постійним на всіх власних модах. Цей остаточний рівень потужності визначають шляхом розподілу Реф(n) на кількість Li(n) власних мод у множині І(n). Потім визначають величину потужності, що виділяється власній моді і, шляхом віднімання величини, що обернена ССШП і складає 2 / ii2 для цієї власної моди, з остаточного рівня потужності, що складає Реф(n)/Li(n), що задається рівнянням (9) і показаний на Фіг.5А. На Фіг.5В показана ситуація, в якій розподіл потужності методом «заливання води» приводить до того, що деяка власна мода одержує від'ємну потужність. Це відбувається, коли величина, обернена ССШП, для цієї власної моди перевищує ос 27 89609 28 таточний рівень потужності, що виражається уморжати, скориставшись ваговими коефіцієнтами 2 вою (Реф(n)/Lі(n))