передача с нарастающей избыточностью для многочисленных параллельных каналов в системе связи с многими входами и многими выходами (мвмв)

Формула изобретения

1. Способ выполнения передачи с нарастающей избыточностью (НИ) в системе беспроводной связи с многими входами и многими выходами (МВМВ), содержащий

обработку первого пакета данных для получения первого множества блоков символов;

обработку второго пакета данных для получения второго множества блоков символов;

передачу первого множества блоков символов, один блок символов за один раз, по первому параллельному каналу на приемник;

передачу второго множества блоков символов, один блок символов за один раз, по второму параллельному каналу на приемник;

преждевременное завершение передачи первого множества блоков символов, если первый пакет данных восстанавливается приемником при меньшем количестве, чем все из первого множества блоков символов; и преждевременное завершение передачи второго множества блоков символов, если второй пакет данных восстанавливается приемником при меньшем количестве, чем все из второго множества блоков символов.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий

обработку третьего пакета данных для получения третьего множества блоков символов;

передачу третьего множества блоков символов, один блок символов за один раз, по третьему параллельному каналу на приемник; и преждевременное завершение передачи третьего множества блоков символов, если третий пакет данных восстанавливается приемником при меньшем количестве, чем все из третьего множества блоков символов.

3. Способ по п.1, дополнительно содержащий

прием указания, что первый пакет данных был восстановлен;

оценку пропускной способности для первого и второго параллельных каналов с отсутствием передачи по первому параллельному каналу до тех пор, пока второй пакет данных не будет восстановлен;

оценку пропускной способности для первого и второго параллельных каналов с передачей нового пакета данных по первому параллельному каналу после первого пакета данных; и

передачу нового пакета данных по первому параллельному каналу, если пропускная способность с передачей по первому параллельному каналу больше пропускной способности с отсутствием передачи по первому параллельному каналу.

4. Способ по п.1, дополнительно содержащий

прием указания, что первый пакет данных был восстановлен; и

отсутствие передачи пакетов данных по первому параллельному каналу до тех пор, пока не будет восстановлен второй пакет данных.

5. Способ по п.4, в котором блоки символов для второго пакета данных передаются с полной мощностью излучения после завершения передачи первого множества блоков символов для первого пакета данных.

6. Способ по п.1, дополнительно содержащий

прием указания, что первый пакет данных был восстановлен;

обработку третьего пакета данных для получения набора из по меньшей мере одного блока символов для третьего пакета данных; и передачу набора из по меньшей мере одного блока символов, один блок символов за один раз, по первому параллельному каналу.

7. Способ по п.6, в котором ожидается, что третий пакет данных будет восстановлен приемником в момент времени или перед ним, когда ожидается восстановление второго пакета данных.

8. Способ по п.6, в котором ожидается, что третий пакет данных будет восстановлен приемником после момента времени, когда ожидается восстановление второго пакета данных.

9. Способ по п.8, дополнительно содержащий завершение передачи второго множества блоков символов после предопределенного количества блоков символов.

10. Способ по п.6, дополнительно содержащий повышение мощности излучения для третьего пакета и снижение мощности излучения для второго пакета в момент времени или после него, когда ожидается восстановление второго пакета данных.

11. Способ по п.1, дополнительно содержащий прием указания, что первый пакет данных был восстановлен;

обработку третьего пакета данных для получения третьего множества блоков символов для третьего пакета данных;

передачу третьего множества блоков символов, один блок символов за один раз, по первому параллельному каналу после первого пакета данных;

прием указания, что второй пакет данных был восстановлен;

обработку четвертого пакета данных для получения четвертого множества блоков символов; и

передачу четвертого множества блоков символов, один блок символов за один раз, по второму параллельному каналу после второго пакета данных.

12. Способ по п.1, дополнительно содержащий

прием первой скорости для первого параллельного канала и второй скорости для второго параллельного канала, и в котором первый и второй пакеты данных обрабатываются в соответствии с первой и второй скоростями, соответственно.

13. Способ по п.12, в котором обработка первого пакета данных включает в себя

кодирование первого пакета данных в соответствии со схемой кодирования, указанной первой скоростью, для получения кодированного пакета,

разделение кодированного пакета на множество кодированных субпакетов, и

модулирование множества кодированных субпакетов в соответствии со схемой модуляции, указанной первой скоростью, для получения первого множества блоков символов.

14. Способ по п.1, в котором один блок символов в первом множестве блоков символов включает в себя все систематические биты для первого пакета данных и передается первым для первого пакета данных.

15. Способ по п.1, дополнительно содержащий прием по меньшей мере одного блока символов, выбранного из первого и второго множеств блоков символов, для передачи в одном временном интервале по первому и второму параллельным каналам; и пространственную обработку по меньшей мере одного блока символов посредством базисной матрицы передачи для получения множества последовательностей символов передачи для множества передающих антенн.

16. Способ по п.1, в котором первый и второй параллельные каналы формируются так, чтобы достигались подобные отношения сигнала к сумме шума и помех (ОСШП) после линейного детектирования в приемнике.

17. Способ по п.1, в котором первый и второй параллельные каналы соответствуют первой и второй передающим антеннам в передатчике в системе с МВМВ.

18. Способ по п.1, в котором первый и второй параллельные каналы соответствуют первому и второму пространственным каналам в системе с МВМВ.

19. Способ по п.1, в котором система с МВМВ реализует ортогональное частотное разделение каналов (ОЧРК), и в котором каждый из первого и второго параллельных каналов формируется со множеством поддиапазонов и множеством передающих антенн.

20. Способ по п.19, в котором множество параллельных каналов формируются посредством циклического повтора по диагонали по множеству поддиапазонов множества передающих антенн, причем множество параллельных каналов включают в себя первый и второй параллельный канал.

21. Способ по п.1, в котором система с МВМВ реализует многостанционный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (МДОЧР), и в котором каждый пакет передается по набору поддиапазонов, доступных для передачи данных.

22. Способ по п.1, в котором множество пакетов данных обрабатывается и передается одновременно по множеству параллельных каналов, в котором передача блоков символов для каждого пакета данных завершается преждевременно, если пакет данных восстанавливается приемником при меньшем количестве, чем все блоки символов, генерируемые для пакета данных, и в котором полная мощность излучения распределяется по пакетам данных, которые не были еще завершены.

23. Передатчик, служащий для выполнения передачи с нарастающей избыточностью (НИ) в системе беспроводной связи с многими входами и многими выходами (МВМВ), содержащий

процессор данных, выполненный с возможностью обработки первого пакета данных для получения первого множества блоков символов и для обработки второго пакета данных для получения второго множества блоков символов; и

контроллер, выполненный с возможностью

инициирования передачи первого множества блоков символов, один блок символов за один раз, по первому параллельному каналу на приемник, инициирования передачи второго множества блоков символов, один блок символов за один раз, по второму параллельному каналу на приемник, преждевременного завершения передачи первого множества блоков символов, если первый пакет данных восстанавливается приемником при меньшем количестве, чем все из первого множества блоков символов, и преждевременного завершения передачи второго множества блоков символов, если второй пакет данных восстанавливается приемником при меньшем количестве, чем все из второго множества блоков символов.

24. Передатчик по п.23, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью

приема указания, что первый пакет данных был восстановлен;

оценки пропускной способности для первого и второго параллельных каналов с отсутствием передачи по первому параллельному каналу до тех пор, пока не будет восстановлен второй пакет данных;

оценки пропускной способности для первого и второго параллельных каналов с передачей нового пакета данных по первому параллельному каналу после первого пакета данных; и

инициирования передачи нового пакета данных по первому параллельному каналу, если пропускная способность с передачей по первому параллельному каналу больше, чем пропускная способность с отсутствием передачи по первому параллельному каналу.

25. Передатчик по п.23, в котором процессор данных дополнительно выполнен с возможностью обработки третьего пакета данных для получения третьего множества блоков символов, и в котором контроллер дополнительно выполненный с возможностью инициирования передачи третьего множества блоков символов, один блок символов за один раз, по первому параллельному каналу при приеме указания, что первый пакет данных был восстановлен.

26. Передатчик по п.23, в котором процессор данных выполнен с возможностью

кодирования первого пакета данных в соответствии со схемой кодирования, указанной скоростью, выбранной для первого параллельного

канала, для получения кодированного пакета,

разделения кодированного пакета на множество кодированных субпакетов, и

модулирования множества кодированных субпакетов в соответствии со схемой модуляции, указанной скоростью, для получения первого множества блоков символов.

27. Передатчик по п.23, дополнительно содержащий пространственный процессор, выполненный с возможностью приема по меньшей мере одного блока символов, выбранного из первого и второго множеств блоков символов, для передачи в одном временном интервале по первому и второму параллельным каналам и с возможностью пространственной обработки по меньшей мере одного блока символов посредством базисной матрицы передачи для получения множества последовательностей символов передачи для множества передающих антенн.

28. Устройство, выполненное с возможностью выполнения передачи с нарастающей избыточностью (НИ) в системе беспроводной связи с многими входами и многими выходами (МВМВ), содержащее

средство для обработки первого пакета данных для получения первого множества блоков символов;

средство для обработки второго пакета данных для получения второго множества блоков символов;

средство для передачи первого множества блоков символов, один блок символов за один раз, по первому параллельному каналу на приемник;

средство для передачи второго множества блоков символов, один блок символов за один раз, по второму параллельному каналу на приемник;

средство для преждевременного завершения передачи первого множества блоков символов, если первый пакет данных восстанавливается приемником при меньшем количестве, чем все из первого множества блоков символов; и

средство для преждевременного завершения передачи второго множества блоков символов, если второй пакет данных восстанавливается приемником при меньшем количестве, чем все из второго множества блоков символов.

29. Устройство по п.28, дополнительно содержащее

средство для обработки третьего пакета данных для получения набора из по меньшей мере одного блока символов для третьего пакета данных; и

средство для передачи набора из по меньшей мере одного блока символов, один блок символов за один раз, по первому параллельному каналу при приеме указания, что первый пакет данных был восстановлен.

30. Устройство по п.28, дополнительно содержащее

средство для обработки третьего пакета данных для получения третьего множества блоков символов для третьего пакета данных;

средство для передачи третьего множества блоков символов, один блок символов за один раз, по первому параллельному каналу при приеме указания, что первый пакет данных был восстановлен;

средство для обработки четвертого пакета данных для получения четвертого множества блоков символов; и

средство для передачи четвертого множества блоков символов, один блок символов за один раз, по второму параллельному каналу при приеме указания, что второй пакет данных был восстановлен.

31. Способ приема передачи с нарастающей избыточностью (НИ) по первому и второму параллельным каналам в системе беспроводной связи с многими входами и многими выходами (МВМВ), содержащий

прием блока символов для первого пакета данных, переданного посредством первого параллельного канала, в котором первое множество блоков символов генерируется для первого пакета данных и передается одним блоком символов за один раз по первому параллельному каналу;

декодирование всех блоков символов, принятых для первого пакета данных, для получения первого декодированного пакета;

определение, восстановлен ли первый пакет данных, основываясь на первом декодированном пакете;

завершение приема, декодирования и определения для первого пакета данных, если первый пакет данных восстановлен, или если были приняты все из первого множества блоков символов;

прием блока символов для второго пакета данных, переданного посредством второго параллельного канала, в котором второе множество блоков символов генерируется для второго пакета данных и передается одним блоком символов за один раз по второму параллельному каналу;

декодирование всех блоков символов, принятых для второго пакета данных, для получения второго декодированного пакета;

определение, восстановлен ли второй пакет данных, основываясь на втором декодированном пакете; и

завершение приема, декодирования и определения для второго пакета данных, если второй декодированный пакет восстановлен, или если были приняты все из второго множества блоков символов.

32. Способ по п.31, в котором декодирование, определение и завершение для первого пакета данных выполняются всякий раз, когда принимается блок символов для первого пакета данных, и в котором декодирование, определение и завершение для второго пакета данных выполняются всякий раз, когда принимается блок символов для второго пакета данных.

33. Способ по п.31, дополнительно содержащий выполнение детектирования множества последовательностей принятых символов для множества приемных антенн для получения блока символов для первого пакета данных и блока символов для второго пакета данных.

34. Способ по п.33, в котором детектирование выполняется на основе детектора по минимальной среднеквадратической ошибке (МСКО), детектора оптимального сложения (ОС) или линейного детектора с форсированием нуля (ФН).

35. Способ по п.31, в котором прием, декодирование, определение и завершение для первого пакета данных выполняются независимо от приема, декодирования, определения и завершения для второго пакета данных.

36. Способ по п.31, в котором восстановление первого пакета данных назначается до второго пакета данных, и в котором декодирование, определение и завершение для второго пакета данных не выполняются до тех пор, пока не будет восстановлен первый пакет данных.

37. Способ по п.31, дополнительно содержащий

если восстановлен первый пакет данных,

оценку помех, обусловленных первым пакетом данных на второй пакет данных, и

подавление помех, обусловленных первым пакетом данных, в блоках символов, принятых для второго пакета данных, и в котором все блоки символов, принятые для второго пакета данных с подавленными помехами от первого пакета данных, декодируются для получения второго декодированного пакета.

38. Способ по п.31, в котором первый пакет данных восстанавливается перед вторым пакетом данных, и новый пакет данных не передается по первому параллельному каналу до тех пор, пока не будет восстановлен второй пакет данных.

39. Способ по п.37, дополнительно содержащий

если восстановлен первый пакет данных,

прием блока символов для третьего пакета данных, переданного посредством первого параллельного канала, в котором набор из по меньшей мере одного блока символов генерируется для третьего пакета данных и передается одним блоком символов за один раз по первому параллельному каналу после первого пакета данных,

декодирование всех блоков символов, принятых для третьего пакета данных, для получения третьего декодированного пакета,

определение, восстановлен ли третий пакет данных, основываясь на третьем декодированном пакете, и

завершение приема, декодирования и определения для третьего пакета данных, если третий пакет данных восстановлен, или если были приняты все из набора из по меньшей мере одного блока символов.

40. Способ по п.39, дополнительно содержащий

если третий пакет данных восстановлен,

оценку помех, обусловленных третьим пакетом данных на второй пакет данных, и

подавление помех, обусловленных третьих пакетом данных, в блоках символов, принятых для второго пакета данных, и в котором все блоки символов, принятые для второго пакета данных с подавленными помехами от первого и третьего пакетов данных, декодируются для получения второго декодированного пакета.

41. Способ по п.39, в котором ожидается, что третий пакет данных будет восстановлен в момент времени или перед ним, когда ожидается восстановление второго пакета данных.

42. Способ по п.39, в котором ожидается, что третий пакет данных будет восстановлен после момента времени, когда ожидается восстановление второго пакета данных.

43. Способ по п.37, дополнительно содержащий

если восстановлен первый пакет данных,

прием блока символов для третьего пакета данных, переданного посредством первого параллельного канала, в котором третье множество блоков символов генерируется для третьего пакета данных и передается одним блоком символов за один раз по первому параллельному каналу после первого пакета данных,

декодирование всех блоков символов, принятых для третьего пакета данных, для получения третьего декодированного пакета,

определение, восстановлен ли третий пакет данных, основываясь на третьем декодированном пакете, и

завершение приема, декодирования и определения для третьего пакета данных, если третий пакет данных восстановлен, или если были приняты все из третьего множества блоков символов; и

если восстановлен второй декодированный пакет,

оценку помех, обусловленных вторым пакетом данных на третий пакет данных, и

подавление помех, обусловленных вторым пакетом данных, в блоках символов, принятых для третьего пакета данных, и в котором все блоки символов, принятые для третьего пакета данных с подавленными помехами от второго пакета данных, декодируются для получения третьего декодированного пакета.

44. Способ по п.31, дополнительно содержащий получение оценок отношения сигнала к сумме шума и помех (ОСШП) для первого и второго параллельных каналов; и выбор первой скорости для первого параллельного канала и второй скорости для второго параллельного канала, основываясь на оценках ОСШП, и в котором первый и второй пакеты данных декодируются в соответствии с первой и второй скоростями, соответственно.

45. Способ по п.31, дополнительно содержащий посылку подтверждения приема (ПП), если первый пакет данных восстановлен, или неподтверждения приема (НПП), если первый пакет данных не восстановлен.

46. Способ приема передачи с нарастающей избыточностью (НИ) по множеству параллельных каналов в системе беспроводной связи с многими входами и многими выходами (МВМВ), содержащий

получение множества блоков символов для множества пакетов данных, переданных по множеству параллельных каналов в текущем периоде, один блок символов для каждого пакета данных и один пакет данных для каждого параллельного канала, в котором многочисленные блоки символов генерируются для каждого пакета данных и передаются одним блоком символов за один раз по связанному с ними параллельному каналу;

выбор одного из множества параллельных каналов для восстановления;

декодирование всех блоков символов, полученных для пакета данных, переданных по выбранному параллельному каналу, для получения декодированного пакета;

определение, восстановлен ли пакет данных, переданный по выбранному параллельному каналу, основываясь на декодированном пакете;

завершение получения, декодирования и определения для пакета данных, переданного по выбранному параллельному каналу, если пакет данных восстановлен, или если все из многочисленных блоков символов были получены для пакета данных; и

оценку и подавление помех, обусловленных пакетом данных, переданным по выбранному параллельному каналу, если пакет данных восстановлен.

47. Способ по п.46. в котором для восстановления выбирается параллельный канал с наивысшей вероятностью восстановления из множества параллельных каналов.

48. Способ по п.46, в котором для восстановления выбирается параллельный канал, который восстановлен последним, самым поздним во времени из текущего периода, из множества параллельных каналов.

49. Способ по п.46, в котором для восстановления выбирается параллельный канал с наибольшим количеством блоков символов данных в текущем периоде из множества параллельных каналов.

50. Способ по п.46, в котором выбор, декодирование, определение, завершение и оценка и подавление выполняются для каждого из множества параллельных каналов в текущем периоде.

51. Способ по п.46, в котором выбор, декодирование, определение, завершение и оценка и подавление выполняются для множества параллельных каналов, один параллельный канал за один раз и в порядке с циклическим повтором, причем порядок с циклическим повтором определяется так, что один или несколько параллельных каналов, восстановленных наиболее поздними, размещаются последними и восстанавливаются, впоследствии, последними.

52. Способ по п.46, в котором выбор, декодирование, определение, завершение и оценка и подавление выполняются для множества параллельных каналов, один параллельный канал за один раз и в предопределенном порядке, в текущем периоде.

53. Способ по п.52, в котором предопределенный порядок выбирается, основываясь на вероятности восстановления пакета данных по каждому из множества параллельных каналов.

54. Способ по п.52, в котором предопределенный порядок выбирается, основываясь на порядке, в котором восстанавливаются пакеты данных, раннее переданные по множеству параллельных каналов.

55. Способ по п.46, в котором множество параллельных каналов имеют подобные отношения сигнала к сумме шума и помех (ОСШП) после линейного детектирования в приемнике.

56. Способ по п.46, в котором множество параллельных каналов формируются посредством передачи по диагонали по множеству поддиапазонов множества передающих антенн.

57. Приемник, служащий для приема передачи с нарастающей избыточностью (НИ) по первому и второму параллельным каналам в системе беспроводной связи с многими входами и многими выходами (МВМВ), содержащий

процессор данных, выполненный с возможностью

приема блока символов для первого пакета данных посредством первого параллельного канала, в котором первое множество блоков символов генерируется для первого пакета данных и передается одним блоком символов за один раз по первому параллельному каналу,

декодирования всех блоков символов, принятых для первого пакета данных, для получения первого декодированного пакета,

определения, восстановлен ли первый пакет данных, основываясь на первом декодированном пакете,

приема блока символов для второго пакета данных при помощи второго параллельного канала, в котором второе множество блоков символов генерируется для второго пакета данных и передается одним блоком символов за один раз по второму параллельному каналу,

декодирования всех блоков символов, принятых для второго пакета данных, для получения второго декодированного пакета, и

определения, восстановлен ли второй пакет данных, основываясь на втором декодированном пакете; и

контроллер, выполненный с возможностью

завершения обработки процессором данных для первого пакета данных, если первый пакет данных восстановлен, или если были приняты все из первого множества блоков символов, и

завершения обработки процессором данных для второго пакета данных,

если второй декодированный пакет данных восстановлен, или если были приняты все из второго множества блоков символов.

58. Приемник по п.57, дополнительно содержащий пространственный процессор, выполненный с возможностью приема множества последовательностей символов для множества приемных антенн и с возможностью выполнения детектирования множества последовательностей принятых символов для получения блока символов для первого пакета данных и блока символов для второго пакета данных.

59. Приемник по п.58, в котором пространственный процессор выполнен с возможностью, если первый пакет данных восстановлен, оценки помех, обусловленных первым пакетом данных на второй пакет данных, и подавления помех, обусловленных первым пакетом данных, в блоках символов, принятых для второго пакета данных, и в котором процессор данных выполнен с возможностью декодирования всех блоков символов, принятых для второго пакета данных с подавленными помехами от первого пакета данных, для получения второго декодированного пакета.

60. Приемник по п.57, дополнительно содержащий

узел оценки канала, выполненный с возможностью получения оценок отношения сигнала к сумме шума и помех (ОСШП) для первого и второго параллельных каналов; и

селектор скорости, выполненный с возможностью выбора первой скорости для первого параллельного канала и второй скорости для второго параллельного канала, основываясь на оценках ОСШП, и

в котором процессор данных выполнен с возможностью декодирования первого и второго пакетов данных в соответствии с первой и второй скоростями, соответственно.

61. Устройство для приема передачи с нарастающей избыточностью (НИ) по первому и второму параллельным каналам в системе беспроводной связи с многими входами и многими выходами (МВМВ), содержащее

средство для приема блока символов для первого пакета данных посредством первого параллельного канала, в котором первое множество блоков символов генерируется для первого пакета данных и передается одним блоком символов за один раз по первому параллельному каналу;

средство для декодирования всех блоков символов, принятых для первого пакета данных, для получения первого декодированного пакета;

средство для определения, восстановлен ли первый пакет данных, основываясь на первом декодированном пакете;

средство для завершения приема, декодирования и определения для первого пакета данных, если первый пакет данных восстановлен, или если были приняты все из первого множества блоков символов;

средство для приема блока символов для второго пакета данных посредством второго параллельного канала, в котором второе множество блоков символов генерируется для второго пакета данных и передается одним блоком символов за один раз по второму параллельному каналу;

средство для декодирования всех блоков символов, принятых для второго пакета данных, для получения второго декодированного пакета;

средство для определения, восстановлен ли второй пакет данных, основываясь на втором декодированном пакете; и средство для завершения приема, декодирования и определения для второго пакета данных, если второй декодированный пакет восстановлен, или если были приняты все из второго множества блоков символов.

62. Устройство по п.61, дополнительно содержащее

средство для приема множества последовательностей символов для множества приемных антенн; и

средство для выполнения детектирования множества последовательностей принятых символов для получения блока символов для первого пакета данных и блока символов для второго пакета данных.

63. Устройство по п.61, дополнительно содержащее средство для оценки помех, обусловленных первым пакетом данных на второй пакет данных, если первый пакет данных восстановлен; и средство для подавления помех, обусловленных первым пакетом данных, в блоках символов, принятых для второго пакета данных, и в котором все блоки символов, принятые для второго пакета данных с подавленными помехами от первого пакета данных декодируются для получения второго декодированного пакета.

Описание изобретения к патенту

Настоящая заявка претендует на приоритет предварительной заявки США № 60/501 776, озаглавленной «H-ARQ for MIMO Systems with Successive Interference Cancellation» (Гибридный автоматический запрос на повторение (ГАЗП) для систем с МВМВ и последовательным подавлением помех), поданной 9 сентября 2003 г., и заявки США № 60/531 393, озаглавленной «Incremental Redundancy Transmission for Multiple Parallel Channels in a MIMO Communication System» (Передача с нарастающей избыточностью для многочисленных параллельных каналов в системе связи с МВМВ), поданной 19 декабря 2003 г., правопреемником которых является правопреемник настоящей заявки, и которые включены в данную заявку по ссылке во всей своей полноте для всех целей.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в основном, к связи и, более конкретно, к методам передачи данных по многочисленным параллельным каналам в системе связи со многими входами и многими выходами (МВМВ).

Уровень техники

В системе с МВМВ используются многочисленные (N_T) передающие антенны и многочисленные (N_R) приемные антенны для передачи данных, и она обозначается как (N_T , N_R)-система. Канал с МВМВ, образованный N_T передающими и N _R приемными антеннами, может быть разложен на N _S пространственных каналов, где N _S min {N_T, N _R}, как описано ниже. N_S потоков данных могут передаваться по N_S пространственным каналам. Система с МВМВ может обеспечивать повышенную пропускную способность, если N_S пространственных каналов, создаваемых многочисленными передающими и приемными антеннами, используются для передачи данных.

Главной проблемой в системе с МВМВ является выбор подходящих скоростей для передачи данных по каналу с МВМВ, основываясь на режиме канала. «Скорость» может указывать конкретную скорость передачи данных или скорость передачи информационных битов, конкретную схему кодирования, конкретную схему модуляции, конкретный размер пакета данных и т.д. Цель выбора скорости заключается в максимизировании общей пропускной способности по N_S пространственным каналам, в то же время удовлетворяя определенным требованиям на качество, которые могут измеряться целевой вероятностью ошибки на пакет (ВОП) (например, 1% ВОП) или некоторыми другими мерами.

Пропускная способность каждого пространственного канала зависит от отношения сигнала к сумме шума и помех (ОСШП), достигаемого этим пространственным каналом. ОСШП для N _S пространственных каналов зависят от режима канала и могут дополнительно зависеть от того, как потоки данных восстанавливаются в приемнике. В одной обычной системе с МВМВ передатчик кодирует, модулирует и передает каждый поток данных в соответствии со скоростью, выбранной на основе модели статического канала с МВМВ. Могут достигаться хорошие рабочие характеристики, если модель является точной, и если канал с МВМВ является относительно статичным (т.е. не сильно меняется во времени). В другой обычной системе с МВМВ приемник оценивает канал с МВМВ, выбирает подходящую скорость для каждого пространственного канала, основываясь на оценках канала, и посылает N_S выбранных скоростей для N_S пространственных каналов передатчику. Передатчик затем обрабатывает N _S потоков данных в соответствии с выбранными скоростями и передает эти потоки по N_S пространственным каналам. Рабочие характеристики этой системы зависят от природы канала с МВМВ и точности оценок каналов.

Для обоих обычных систем с МВМВ, описанных выше, передатчик обрабатывает и передает каждый пакет данных для каждого пространственного канала со скоростью, выбранной для этого пространственного канала. Приемник декодирует каждый пакет данных, принятый по каждому пространственному каналу, и определяет, правильно ли декодируется пакет или с ошибкой. Приемник может послать обратно подтверждение приема (ПП), если пакет декодируется правильно, или неподтверждение приема (НПП), если пакет декодируется с ошибкой. Передатчик может повторно передавать каждый пакет данных, декодированный с ошибкой приемником, полностью при приеме НПП для пакета.

Рабочие характеристики обеих систем с МВМВ, описанных выше, сильно зависят от точности выбора скорости. Если выбранные скорости для пространственных каналов являются слишком осторожными (например, так как фактические ОСШП значительно выше, чем оценки ОСШП), тогда избыточные ресурсы системы тратятся на передачу пакетов данных, и происходит недоиспользование пропускной способности канала. И наоборот, если выбранные скорости для пространственных каналов слишком агрессивные, тогда пакеты данных могут декодироваться с ошибкой приемником, и ресурсы системы могут расходоваться на повторную передачу этих пакетов. Выбор скорости для системы с МВМВ является проблемой из-за (1) большей сложности при оценке канала для канала с МВМВ, (2) изменяющейся во времени и независимой природы пространственных каналов и (3) взаимосвязи многочисленных потоков данных, передаваемых по пространственным каналам.

Существует, поэтому, потребность в способах эффективной передачи данных по многочисленным пространственным каналам в системе с МВМВ, которые не требуют точного выбора скорости для достижения хороших рабочих характеристик.

Раскрытие изобретения

В данном документе представлены методы для выполнения передачи с нарастающей избыточностью (НИ) по многочисленным (N_D) параллельным каналам в системе с МВМВ. Эти параллельные каналы могут формироваться (1) посредством многочисленных пространственных каналов в системе с МВМВ, (2) таким образом, при котором в них достигаются подобные ОСШП, или (3) некоторым другим образом. Первоначально, приемник или передатчик в системе с МВМВ оценивает ОСШП для N _D параллельных каналов и выбирает N _D скоростей для этих параллельных каналов. ОСШП могут зависеть от различных факторов, таких как схема передачи, используемая передатчиком, обработка, выполняемая приемником и т. д. Передатчику предоставляются выбранные скорости, если приемник выполняет выбор скорости.

Передатчик обрабатывает (например, кодирует, разделяет, перемежает и модулирует) каждый пакет данных для каждого параллельного канала, основываясь на скорости, выбранной для этого канала, и получает многочисленные (N _B) блоки символов данных для пакета. Первый блок символов данных обычно содержит достаточную информацию для восстановления приемником пакета данных при благоприятном режиме канала. Каждый из оставшихся блоков символов данных содержит дополнительную избыточность, позволяющую приемнику восстанавливать пакет данных при менее благоприятном режиме канала. Для каждого пакета данных передатчик передает один блок символов данных за один раз, пока не будут переданы все блоки для пакета. Передатчик заблаговременно завершает передачу пакета данных, если пакет восстановлен (т. е. успешно декодирован) приемником при меньшем количестве, чем все блоки символов данных.

Приемник выполняет детектирование N_R последовательностей принятых символов и получает блок детектированных символов для каждого блока символов данных, переданного передатчиком. Последующая обработка зависит от того, являются ли параллельные каналы независимыми или взаимозависимыми.

N_D параллельных каналов являются независимыми, если передача данных по каждому параллельному каналу не зависит от передачи данных по другим параллельным каналам. В этом случае, для каждого пакета данных по каждому параллельному каналу приемник обрабатывает (например, демодулирует, деперемежает, выполняет повторную сборку и декодирует) все блоки детектированных символов, полученные для пакета данных, и выдает декодированный пакет. Приемник может послать обратно ПП, если декодированный пакет является хорошим, и НПП, если декодированный пакет с ошибкой. Приемник завершает обработку для каждого пакета данных, который восстановлен, или если все блоки символов данных были приняты для пакета.

N_D параллельных каналов являются взаимозависимыми, если передача данных по каждому параллельному каналу зависит от передачи данных по другим параллельным каналам. Это является случаем, если приемник использует метод обработки с «последовательным подавлением помех» (ППП) для получения блоков детектированных символов. При помощи ППП, всякий раз когда пакет данных восстанавливается на параллельном канале, помехи, которые этот пакет вызывают для еще не принятых пакетов данных по другим параллельным каналам, оцениваются и подавляются до выполнения детектирования с целью получения блоков детектированных символов для этих других пакетов данных. ОСШП для восстанавливаемых позднее пакетов данных, таким образом, являются более высокими, и более высокие скорости могут быть выбраны для этих пакетов. Пакеты данных затем восстанавливаются приемником в определенном порядке, определяемом на основе их выбранных скоростей, так что могут быть получены ОСШП, необходимые для восстановления этих пакетов данных.

Для схемы «упорядоченной» передачи с ППП, если пакет данных по данному параллельному каналу х восстанавливается ранее ожидаемого момента, тогда доступен один из нескольких вариантов. Во-первых, передатчик может ничего не передавать по параллельному каналу х и использовать большую или всю мощность излучения для пакетов данных, которые еще не восстановлены. Во-вторых, передатчик может передавать новый «короткий» пакет данных по параллельному каналу х . Короткий пакет, как ожидается, будет восстановлен в тот момент, когда должен быть восстановлен следующий пакет данных, или перед ним. В-третьих, передатчик может передавать новый «длинный» пакет данных по параллельному каналу х. Длинный пакет, как ожидается, будет восстановлен после того момента, когда должен быть восстановлен следующий пакет данных. Один из этих вариантов может быть выбран, основываясь на метрике, которая сравнивает пропускные способности с передачей пакета и без передачи пакета по параллельному каналу х после преждевременного завершения.

Для схемы передачи с ППП и «циклическим повтором», всякий раз когда пакет данных восстанавливается для параллельного канала, передатчик передает новый пакет данных по этому параллельному каналу, и приемник циклически переходит к следующему параллельному каналу и пытается восстановить пакет данных на этом следующем параллельном канале.

ППП и другие схемы передачи описываются ниже. Различные аспекты и варианты осуществления изобретения также более подробно описываются ниже.

Краткое описание чертежей

Отличительные признаки и сущность настоящего изобретения станут более очевидными из подробного описания, изложенного ниже, рассматриваемого совместно с чертежами, на которых аналогичные позиции определяют аналогичным образом на всех чертежах и на которых:

фиг.1 изображает блок-схему передатчика и приемника в системе с МВМВ, которая реализует передачу с НИ для многочисленных (N _D) параллельных каналов;

фиг.2 изображает процесс выполнения передач с НИ для параллельных каналов;

фиг.3 иллюстрирует передачу с НИ для одного потока данных по одному параллельному каналу;

фиг.4 изображает схему передачи для системы ортогонального частотного разделения каналов (ОЧРК) с МВМВ;

фиг.5 иллюстрирует передачу с НИ для N _D независимых параллельных каналов;

фиг.6А-6С иллюстрируют схему упорядоченной передачи с ППП с тремя различными вариантами для преждевременного завершения пакета данных по одному параллельному каналу;

фиг.7 изображает графики ВОП для Пакета 1b и Пакета 2а в зависимости от количества циклов передачи для Пакета 2а;

фиг.8 изображает диаграмму состояний для схемы упорядоченной передачи с ППП;

фиг.9А и 9В иллюстрируют схему передачи с ППП и циклическим повтором;

фиг.10 изображает процессор данных передачи (ТХ) на передатчике;

фиг.11 иллюстрирует обработку одного пакета данных передатчиком;

фиг.12 изображает пространственный процессор ТХ и передающий узел в передатчике;

фиг.13 изображает один вариант осуществления приемника;

фиг.14 изображает процессор данных приема (RX) в приемнике по фиг.13; и

фиг.15 изображает приемник, который реализует способ ППП.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Слово «примерный» в данном документе используется для того, чтобы означать «служащий в качестве примера, варианта или иллюстрации». Любой вариант осуществления или разработка, описанные в данном документе в качестве «примерных», необязательно следует толковать как предпочтительный или выгодный относительно других вариантов осуществления или разработок.

Для системы с МВМВ N _D потоков данных могут передаваться одновременно по N_D параллельным каналам, один поток данных по каждому параллельному каналу, где N _D>1. Каждый параллельный канал может соответствовать пространственному каналу или может быть сформирован некоторым другим образом, как описано ниже. Каждый поток данных может обрабатываться независимо, основываясь на скорости, выбранной для этого потока данных, и передаваться по своему параллельному каналу.

Фиг.1 изображает блок-схему передатчика 110 и приемника 150 в системе 100 с МВМВ, которая реализует передачу с НИ для многочисленных потоков данных по многочисленным параллельным каналам. В передатчике 110 процессор 120 данных ТХ принимает N _D потоков данных от источника 112 данных. Процессор 120 данных ТХ обрабатывает (например, форматирует, кодирует, разделяет, перемежает и модулирует) каждый пакет данных в каждом потоке данных в соответствии со скоростью, выбранной для этого потока данных, и выдает N_B блоков символов данных для пакета, где N_B>1 и может зависеть от выбранной скорости. Каждый блок символов данных может передаваться в одном временном интервале (или просто «интервале»), который представляет собой предопределенный период времени для системы 100 с МВМВ. Выбранная скорость для каждого потока данных может указывать скорость передачи данных, схему кодирования или скорость кодирования, схему модуляции, размер пакета, количество блоков символов данных и т. п., которые указываются различными сигналами управления, выдаваемыми контроллером 140. Выбранная скорость для каждого потока данных может быть статической или непрерывно обновляться (например, основываясь на режиме канала). Для передачи с НИ данного потока данных блоки символов данных для каждого пакета данных этого потока данных передаются одним блоком за один раз до тех пор, пока пакет не будет восстановлен приемником 150, или не будут переданы все блоки.

Пространственный процессор 130 ТХ принимает N_D потоков символов данных от процессора 120 данных ТХ. Каждый поток символов данных включает в себя набор блоков символов данных для каждого пакета данных в соответствующем потоке данных. Пространственный процессор 130 ТХ выполняет обработку (например, демультиплексирование, пространственную обработку и т. п.) для передачи N _D потоков символов данных от N_T передающих антенн. Могут быть реализованы различные схемы передачи, как описано ниже. В зависимости от схемы передачи, выбранной для использования, до N_D блоков символов данных для до N_D потоков данных передаются одновременно по до N _D параллельным каналам в любом данном интервале. Пространственный процессор 130 ТХ также мультиплексирует пилот-символы, которые используются для оценки канала приемником 150, и выдает N _T потоков символов передачи на передающий узел 132 (TMTR).

Передающий узел 132 принимает и приводит в определенное состояние (например, преобразует в аналоговую форму, преобразует с повышением частоты, фильтрует и усиливает) N_T потоков символов передачи для получения N_T модулированных сигналов. Каждый модулированный сигнал затем передается от соответствующей передающей антенны (не показана на фиг.1) и по каналу с МВМВ на приемник 150. Канал с МВМВ искажает N _T передаваемых сигналов в соответствии с характеристикой канала с МВМВ и дополнительно ухудшает передаваемые сигналы аддитивным белым гауссовым шумом и, возможно, помехами от других передатчиков.

В приемнике 150 N_T передаваемых сигналов принимаются каждой из N_R приемных антенн (не показаны на фиг.1), и N _R принятых сигналов от N_R приемных антенн подаются на приемный узел (RCVR) 154. Приемный узел 154 приводит в определенное состояние, оцифровывает и выполняет предварительную обработку каждого принимаемого сигнала для получения потока принятых символов. Приемный узел 154 подает N _R потоков принятых символов (для данных) на пространственный процессор 160 RX и принятые пилот-символы (для пилот-сигнала) на узел 172 оценки канала. Пространственный процессор 160 RX обрабатывает (например, детектирует, мультиплексирует, демультиплексирует и т. п.) N_R потоков принятых символов для получения N_D потоков детектированных символов, которые представляют собой оценки N _D потоков символов данных, посылаемых передатчиком 110.

Процессор 170 данных RX принимает и обрабатывает N _D потоков детектированных символов для получения N _D потоков декодированных данных, которые представляют собой оценки N_D потоков данных, посылаемых передатчиком 110. Для каждого пакета данных каждого потока данных процессор 170 данных RX обрабатывает (например, демодулирует, деперемежает, выполняет повторную сборку и декодирует) все блоки символов данных, принимаемых для этого пакета данных в соответствии с выбранной скоростью, и выдает декодированный пакет, который представляет собой оценку пакета данных. Процессор 170 данных RX также выдает состояние каждого декодированного пакета, которое указывает, правильно ли декодирован пакет или с ошибкой.

Узел 172 оценки канала обрабатывает принятые пилот-символы и/или принятые символы данных для получения оценок канала (например, оценок коэффициента усиления канала и оценок ОСШП) для N_D параллельных каналов. Селектор 174 скорости принимает оценки канала и выбирает скорость для каждого из N_D параллельных каналов. Контроллер 180 принимает N_D выбранных скоростей от селектора 174 скорости и состояние пакета от процессора 170 данных RX и выполняет сборку информации обратной связи для передатчика 110. Информация обратной связи может включать в себя N_D выбранных скоростей, ПП и НПП для декодированных пакетов и т.п. Информация обратной связи обрабатывается пространственным процессором 190 данных ТХ, дополнительно приводится в определенное состояние передающим узлом 192 и передается по каналу обратной связи на передатчик 110.

В передатчике 110 сигнал(ы), передаваемый приемником 150, принимается и приводится в определенное состояние приемным узлом 146 и дополнительно обрабатывается пространственным процессором 148 данных RX для получения информации обратной связи, посылаемой приемником 150. Контроллер 140 принимает информацию обратной связи, использует ПП/НПП для управления передачей с НИ текущих пакетов данных, посылаемых по N _D параллельным каналам, и использует N _D выбранных скоростей для обработки новых пакетов данных, подлежащих посылке по N_D параллельным каналам.

Контроллеры 140 и 180 управляют работой в передатчике 110 и приемнике 150, соответственно. Узлы 142 и 182 памяти обеспечивают хранение программных кодов и данных, используемых контроллерами 140 и 180, соответственно. Узлы 142 и 182 памяти могут быть внутренними для контроллеров 140 и 180, как показано на фиг.1, или внешними для этих контроллеров. Узлы обработки, показанные на фиг.1, подробно описываются ниже.

Фиг.2 изображает блок-схему последовательности операций процесса 200 для выполнения передач с НИ для N _D потоков данных по N _D параллельным каналам в системе с МВМВ. Первоначально, приемник оценивает N_D параллельных каналов, основываясь на пилот-сигнале и/или символах данных, принимаемых от передатчика (этап 210). Приемник выбирает скорость для каждого из N_D параллельных каналов, основываясь на оценках каналов, и посылает N _D выбранных скоростей на передатчик (этап 212). Передатчик принимает N_D выбранных скоростей и обрабатывает пакеты данных для N_D потоков данных в соответствии с N_D выбранными скоростями для получения N _D потоков символов данных (этап 220). Передатчик может форматировать, кодировать, разделять, перемежать и модулировать каждый пакет данных каждого потока данных в соответствии со скоростью, выбранной для этого потока данных, для получения N _B блоков символов данных для пакета данных. Передатчик затем передает N_D потоков символов данных по N_D параллельным каналам (этап 222). Например, передатчик может передавать один блок символов данных за один раз для каждого пакета данных каждого потока данных до тех пор, пока не будут переданы все блоки символов данных или не будет принят ПП для пакета данных. Различные схемы передачи могут использоваться для передачи с НИ N _D потоков данных, как описано ниже.

Приемник принимает N_D потоков символов данных от передатчика при помощи N_R приемных антенн и обрабатывает N_R потоков принятых символов для получения N_D потоков детектированных символов (этап 230). Приемник затем обрабатывает N_D потоков детектированных символов и восстанавливает пакеты данных, переданные передатчиком (этап 232). Для каждого интервала приемник может предпринимать попытку восстановления текущего пакета данных, передаваемого для каждого из N_D потоков данных. Например, всякий раз, когда получается новый блок детектированных символов для пакета данных, приемник может демодулировать, деперемежать, выполнять повторную сборку и декодировать все блоки детектированных символов, принятые для этого пакета, для получения декодированного пакета. Приемник также проверяет каждый декодированный пакет для определения, правильно ли декодирован (хороший ли) пакет или с ошибкой (стерт) (также этап 232).

Обратная связь ПП/НПП может достигаться различным образом. В одном варианте осуществления приемник посылает НПП для каждого декодированного пакета, который стерт, и передатчик использует эту обратную связь для передачи следующего блока символов данных для стертого пакета. В другом варианте осуществления передатчик посылает один блок символов данных за один раз для каждого пакета данных до тех пор, пока не будет принято ПП для пакета от приемника (приемник может посылать обратно и может не посылать обратно НПП). В любом случае, приемник завершает обработку для каждого пакета данных, который восстановлен, или если были приняты все блоки символов данных для пакета (этап 234).

Фиг.2 изображает характерный вариант осуществления передачи с НИ для N _D потоков данных по N_D параллельным каналам. Передача с НИ для многочисленных параллельных каналов также может выполняться другим образом, и это находится в рамках объема изобретения.

Фиг.3 иллюстрирует передачу с НИ для одного потока данных (обозначенного как Поток i) по одному параллельному каналу (обозначенному как Канал i). Приемник оценивает Канал i, выбирает скорость r _i,1 для Канала i, основываясь на оценках канала, и посылает выбранную скорость передатчику в интервале 0. Передатчик принимает выбранную скорость, обрабатывает пакет (Пакет 1) данных для Потока i в соответствии с выбранной скоростью и передает первый блок (Блок 1) символов данных для Пакета 1 в интервале 1. Приемник принимает и обрабатывает Блок 1, определяет, что Пакет 1 декодируется с ошибкой, и посылает обратно НПП в интервале 2. Передатчик принимает НПП и передает второй блок (Блок 2) символов данных для Пакета 1 в интервале 3. Приемник принимает Блок 2, обрабатывает Блоки 1 и 2, определяет, что Пакет 1 все еще декодируется с ошибкой, и посылает обратно НПП в интервале 4. Передача блоков и ответное НПП могут повторяться любое количество раз. В примере, показанном на фиг.3, передатчик принимает НПП для блока N _X-1 символов данных и передает блок N_X (Блок N_X ) символов данных для Пакета 1 в интервале m, где N _X меньше или равен общему количеству блоков для Пакета 1. Приемник принимает Блок N _X, обрабатывает все N_X блоков символов данных, принятых для Пакета 1, определяет, что пакет декодирован правильно, и посылает обратно ПП в интервале m +1. Приемник также оценивает Канал i, выбирает скорость r_i,2 для следующего пакета данных для Потока i и посылает выбранную скорость передатчику в интервале m+1. Передатчик принимает ПП для Блока N_X и завершает передачу Пакета 1. Передатчик также обрабатывает следующий пакет (Пакет 2) данных в соответствии с выбранной скоростью r_i,2 и передает первый блок символов данных для Пакета 2 в интервале m +2. Обработка в передатчике и приемнике для Пакета 2 продолжается аналогично тому, как описано для Пакета 1.

Для варианта осуществления, показанного на фиг.3, существует задержка на один интервал для ответного ПП/НПП от приемника для передачи каждого блока. Чтобы улучшить использование канала, могут передаваться многочисленные пакеты данных для каждого потока данных чередующимся образом. Например, один пакет данных может передаваться в интервалах с нечетными номерами, и другой пакет данных может передаваться в интервалах с четными номерами. Более двух пакетов данных также могут чередоваться, если задержка ПП/НПП больше одного интервала.

N_D параллельных каналов в системе с МВМВ могут формироваться различным образом, как описано ниже. Кроме того, в зависимости от обработки, выполняемой на приемнике, N_D параллельных каналов могут быть независимыми один от другого или взаимозависимыми. Для независимых параллельных каналов передача с НИ для каждого потока данных может выполняться независимо от передачи с НИ для других потоков данных или с учетом ее. Для взаимозависимых параллельных каналов передача с НИ для каждого потока данных зависит от передачи с НИ для других потоков данных.

1. Передача с НИ для многочисленных независимых параллельных каналов

Различные схемы передачи могут использоваться для передачи N_D потоков данных одновременно по N_D параллельным каналам, где N_D>1. Некоторые примерные схемы передачи описываются ниже. Для простоты, в следующем описании предполагается полноранговый канал с МВМВ и N _D N_S = N _T N_R.

В первой схеме передачи один поток данных передается от каждой из N _T передающих антенн без какой-либо пространственной обработки на передатчике. Модель для этой схемы передачи может быть выражена как:

Ур.(1)

где s представляет собой вектор данных {N _T×1} с N_T элементами для символов данных;

r _nsp представляет собой вектор приема { N_R×1} с N _R элементами для N_R принятых символов, полученных при помощи N_R приемных антенн;

H представляет собой матрицу характеристики канала {N_R ×N_T} для канала с МВМВ; и

n представляет собой вектор аддитивного белого гауссова шума (АБГШ).

Вектор s включает в себя N_T элементов для N_T передающих антенн, причем N_D элементов устанавливаются равными N_D символам данных для N _D потоков данных, и оставшиеся N _T - N_D элементов устанавливаются в нуль. Вектор n, как предполагается, имеет нулевое среднее и ковариационную матрицу , где ² представляет собой дисперсию шума, и I представляет собой единичную матрицу с единицами по диагонали и нулями во всех других местах.

Вследствие рассеяния в канале с МВМВ, N _D потоков данных, передаваемых от N _T передающих антенн, создают помехи друг другу в приемнике. Поток данных, передаваемый от данной передающей антенны, может приниматься всеми N_R приемными антеннами с различными амплитудами и фазами. Принимаемый сигнал для каждой приемной антенны тогда включает в себя компоненту каждого из N_D потоков данных.

Приемник может оценивать вектор s данных, основываясь на различных схемах пространственной и пространственно-временной обработки (т. е. «детектирования»). Например, приемник может оценивать вектор s данных при помощи детектора оптимального сложения (ОС), детектора по минимальной среднеквадратической ошибке (МСКО), линейного детектора с форсированием нуля (ФН) (который также упоминается как детектор с обращением корреляционной матрицы канала (ОКМК)), линейного корректора по МСКО, корректора с решающей обратной связью или некоторого другого детектора/корректора. Пространственная обработка для некоторых этих детекторов описывается ниже.

Пространственная обработка для детектора ОС может быть выражена как:

Ур. (2)

где W_mrc представляет собой характеристику детектора ОС, которая представляет собой W_mrc = H;

представляет собой вектор {N_T ×1} для N_T детектированных символов от детектора ОС; и

«^Н» обозначает сопряженный результат транспозиции.

Пространственная обработка для детектора по МСКО может быть выражена как:

Ур. (3)

где W_mmse=( HH^H + ²I) ^-1H для детектора по МСКО.

Пространственная обработка для детектора с форсированием нуля может быть выражена как:

Ур. (4)

где W_zf=H (H^H H)^-1 для детектора с форсированием нуля. Для первой схемы передачи каждый пространственный канал соответствует соответствующей передающей антенне.

Во второй схеме передачи один поток данных передается по каждой «собственной моде» канала с МВМВ. Матрица H характеристики канала может быть разложена с использованием или разложения по особым значениям, или разложения по собственным значениям для получения N_S собственных мод канала с МВМВ. N_S собственных мод канала с МВМВ ортогональны друг другу, и улучшенные рабочие характеристики могут быть достигнуты посредством передачи многочисленных потоков данных при помощи этих собственных мод. Разложение по особым значениям матрицы H характеристики канала может быть выражено как:

H=U VH

Ур. (5)

где U представляет собой единичную матрицу {N_R× N_R} левых собственных векторов H;

представляет собой диагональную матрицу {N _R×N_T} особых значений H; и

V представляет собой единичную матрицу {N _T×N_T} правых собственных векторов H.

Единичная матрица характеризуется свойством M^H M=I. Единичные матрицы V и U используются для пространственной обработки передатчиком и приемником, соответственно, для передачи N_D потоков данных по N _S собственным модам канала с МВМВ.

Передатчик выполняет пространственную обработку при помощи матрицы V следующим образом:

xsvd =Vs

Ур. (6)

где x_svd представляет собой вектор {N_T×1} с N_T элементами для N _T символов передачи, посылаемых с N _T передающих антенн. Вектор приема тогда определяется как r_svd= HVs+n. Приемник выполняет пространственную обработку при помощи матрицы U следующим образом:

Ур. (7)

Для второй схемы передачи каждый пространственный канал соответствует соответствующей собственной моде. N_S собственных мод могут рассматриваться как ортогональные пространственные каналы, полученные посредством разложения.

Для первой и второй схем передачи N_D потоков данных могут достигать различных и, возможно, изменяющихся в значительной степени ОСШП «после обработки» или «после детектирования», которые представляют собой ОСШП, достигаемые после линейного детектирования приемником (например, при помощи детектора по МСКО, с форсированием нуля или оптимального сложения). Тогда требуются различные скорости для потоков данных.

В третьей схеме передачи передается каждый из N_D потоков данных из всех N_T символов передачи, так что все потоки данных испытывают аналогичные режимы канала и достигают аналогичных ОСШП после обработки. Тогда могут использоваться одинаковые или подобные скорости для N _D потоков данных. Для этой схемы передатчик выполняет перемножение матриц вектора s данных с базисной матрицей передачи и диагональной матрицей следующим образом:

xtbm =M s

Ур. (8)

где x_tbm представляет собой вектор {N_T×1} с N _T символами передачи для N _T передающих антенн;

M представляет собой базисную матрицу {N_T× N_T} передачи, которая является единичной матрицей; и

представляет собой диагональную матрицу {N _T×N_T}.

Базисная матрица M передачи делает возможным посылку каждого потока данных от всех N _T передающих антенн и дополнительно делает возможным использование полной мощности P_ant каждой передающей антенны для передачи данных. Матрица M может определяться как , где E представляет собой матрицу Уолша-Адамара. Матрица M также может определяться как , где F представляет собой матрицу дискретного преобразования Фурье (ДПФ) с (m,n)-элементом, определенным как , где m представляет собой индекс строки, и n представляет собой индекс столбца для матрицы F , причем m=1...N_T и n=1...N_T. Диагональная матрица включает в себя N_D ненулевых элементов по диагонали и нули во всех других местах. Эти N_D ненулевых элементов могут использоваться для назначения различной мощности излучения N_D потокам данных, в то же время соответствуя ограничению на полную мощность излучения P _ant для каждой передающей антенны.

«Эффективная» характеристика канала, наблюдаемая приемником для этой схемы передачи, равна H_eff =HM. Приемник может оценивать вектор s данных, используя детектор/корректор ОС, по МСКО, с форсированием нуля или некоторый другой, где характеристика W детектора (которой может быть W_mrc, W _mmse или W_zf ) вычисляется при помощи матрицы H _eff эффективной характеристики канала вместо матрицы H характеристики канала. Третья схема передачи подробно описывается в заявке на патент США с передачей права на совместное использование № 10/367 234, озаглавленной «Rate Adaptive Transmission Scheme for MIMO Systems» (Схема адаптивной к скорости передачи для систем с МВМВ), поданной 14 февраля 2003 г.

Третья схема передачи может передавать любое количество потоков данных одновременно с N_T передающих антенн (т. е. 1 N_D N_S), позволяет N _D параллельным каналам достигать подобных ОСШП после обработки (которые могут упрощать работу приемника с ППП) и дополнительно делает возможным использование одинаковой или различной мощности излучения для потоков данных.

Методы передачи с НИ, описанные в данном документе, могут быть реализованы в системе с МВМВ и одной несущей, которая использует одну несущую для передачи данных, и в системе с МВМВ и с многими несущими, которая использует многие несущие для передачи данных. Многие несущие могут обеспечиваться ортогональным частотным разделением каналов (ОЧРК), другими методами модуляции с многими несущими или некоторыми другими конструкциями. ОЧРК эффективно разделяет общую полосу частот системы на многочисленные (N_F) ортогональные поддиапазоны, которые также обычно упоминаются как тоны, бины или частотные каналы. В ОЧРК каждый поддиапазон связывается с соответствующей несущей, которая может модулироваться данными.

Для системы с МВМВ, которая реализует ОЧРК (т. е. система ОЧРК с МВМВ), N_D потоков данных могут передаваться по N_F поддиапазонам N _T передающих антенн различным образом. Например, каждый поток данных может передаваться по N_F поддиапазонам соответствующей передающей антенны. Альтернативно, каждый поток данных может передаваться по многочисленным поддиапазонам и многочисленными передающими антеннами для достижения разнесения по частоте и пространственного разнесения.

В четвертой схеме передачи каждый поток данных передается диагонально по N_F поддиапазонам и со всех N _T передающих антенн. Эта схема обеспечивает как разнесение по частоте, так и пространственное разнесение для всех N_D потоков данных, передаваемых одновременно, и дополнительно достигает подобные ОСШП после обработки для N_D потоков данных после линейного детектирования в приемнике.

Фиг.4 показывает четвертую схему передачи для случая, в котором два потока (N _D=2) данных передаются в примерной системе ОЧРК с МВМВ с четырьмя передающими антеннами (N_T =4) и 16 поддиапазонами (N_F=16). Для первого потока данных первые четыре символа s _1,1, s_1,2, s _1,3 и s_1,4 данных передаются в поддиапазонах 1, 2, 3 и 4, соответственно, передающих антенн 1, 2, 3 и 4, соответственно. Следующие четыре символа s _1,5, s_1,6, s_1,7 и s_1,8 данных выполняют циклический переход и передаются в поддиапазонах 5, 6, 7 и 8, соответственно, передающих антенн 1, 2, 3 и 4, соответственно. Для второго потока данных первые четыре символа s _2,1, s_2,2, s _2,3 и s_2,4 данных передаются в поддиапазонах 1, 2, 3 и 4, соответственно, передающих антенн 3, 4, 1 и 2, соответственно. Следующие четыре символа s _2,5, s_2,6, s_2,7 и s_2,8 данных выполняют циклический переход и передаются в поддиапазонах 5, 6, 7 и 8, соответственно, передающих антенн 3, 4, 1 и 2, соответственно. Для варианта осуществления, показанного на фиг.4, не все поддиапазоны используются для передачи данных, и неиспользуемые поддиапазоны заполняются нулевыми значениями сигнала. Мультиплексирование/демультиплексирование также может выполняться другим образом.

Для системы ОЧРК с МВМВ пространственная обработка, описанная выше для передатчика и приемника, может выполняться для каждого поддиапазона k , для k=1...N_F, основываясь на матрице H(k) характеристики канала для этого поддиапазона.

Для системы с МВМВ, которая реализует многостанционный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (МДОЧР) (т.е. система МДОЧР с МВМВ), только поднабор N_F поддиапазонов может быть доступен для передачи данных для каждого приемника. Обработка, описанная выше для системы ОЧРК с МВМВ, также может использоваться для системы МДОЧР с МВМВ, хотя только на поддиапазонах, доступных для передачи данных. Например, N_D потоков данных для данного приемника могут передаваться диагонально по доступным поддиапазонам (вместо всех N _F поддиапазонов) и с N_T передающих антенн.

N_D параллельных каналов могут формироваться различным образом в системах с МВМВ и в системах ОЧРК с МВМВ. Четыре схемы передачи, описанные выше, представляют четыре примерных способа формирования многочисленных параллельных каналов. Вообще говоря, параллельные каналы могут формироваться с использованием любой комбинации пространства, частоты и времени.

В последующем описании «цикл передачи» (или просто «цикл») представляет собой период времени, охватывающий передачу блока символов данных передатчиком и передачу ответного сигнала ПП/НПП для этого блока приемником. «F» обозначает неблагоприятный исход декодирования приемником, и «S» обозначает благоприятный исход декодирования. Для простоты, перемежение многочисленных пакетов данных для каждого потока данных не показано на следующих временных диаграммах.

Фиг.5 иллюстрирует передачу с НИ N _D потоков данных по N_D независимым параллельным каналам. Так как эти параллельные каналы являются независимыми, приемник может восстанавливать каждый поток данных независимо и выдавать поток обратной связи ПП/НПП для этого потока данных. Передатчик посылает новый блок символов данных для текущего пакета данных каждого потока данных в каждом цикле.

В примере, показанном на фиг.5, для потока 1 данных, передаваемого по параллельному каналу 1 (Каналу 1), приемник встречается с неблагоприятным исходом («F_1a») декодирования, когда пытается восстановить пакет 1а (Пакет 1а) данных только с блоком 1 символов данных в цикле 1, с неблагоприятным исходом декодирования, когда пытается восстановить Пакет 1а с блоками 1 и 2 символов данных в цикле 2, с неблагоприятным исходом декодирования, когда пытается восстановить Пакет 1а с блоками 1, 2 и 3 символов данных в цикле 3, и с благоприятным исходом («S_1a») декодирования, когда пытается восстановить Пакет 1а с блоками 1-4 символов данных в цикле 4. Затем передатчик завершает передачу Пакета 1а и начинает передачу блоков символов данных для другого пакета 1b (Пакета 1b) данных. Приемник пытается восстановить Пакет 1b всякий раз, когда принимается новый блок символов данных для этого пакета, встречается с неблагоприятным исходом декодирования в каждом из циклов 5-8 и может правильно декодировать Пакет 1b с блоками 1-5 символов данных в цикле 9. Приемник обрабатывает каждый из других потоков данных аналогичным образом, как показано на фиг.5.

2. Передача с НИ для многочисленных взаимозависимых параллельных каналов

Приемник может обрабатывать N _R потоков принятых символов, используя метод ППП, для получения N_D потоков детектированных символов. Для метода ППП, который представляет собой схему нелинейного детектирования, приемник первоначально выполняет детектирование N_R потоков принятых символов (например, используя детектор ОС, по МСКО или с форсированием нуля) и получает один поток детектированных символов. Приемник дополнительно обрабатывает (например, демодулирует, выполняет деперемежение и декодирует) этот поток детектированных символов для получения потока декодированных данных. Затем приемник оценивает помехи, которые вызывает этот поток данных для других N_D-1 потоков данных, и подавляет оцененные помехи в N _R потоках принятых символов для получения N _R потоков модифицированных символов. Приемник затем повторяет эту же обработку над N_R потоками модифицированных символов для восстановления другого потока данных.

Приемник, таким образом, обрабатывает N _R потоков принятых символов на N _D последовательных ступенях. Для каждой ступени приемник выполняет (1) детектирование или N_R потоков принятых символов, или N_R потоков модифицированных символов от предыдущей ступени для получения одного потока детектированных символов, (2) декодирует этот поток детектированных символов для получения соответствующего потока декодированных данных, и (3) оценивает и подавляет помехи, обусловленные этим потоком, для получения N _R потоков модифицированных символов для следующей ступени. Если помехи, обусловленные каждым потоком данных, могут быть точно оценены и подавлены, что требует восстановления без ошибок или с малыми ошибками потока данных, тогда восстанавливаемые позже потоки данных испытывают меньшие помехи и могут достигать больших ОСШП после обработки. Метод ППП подробно описывается в заявке на патент США с передачей права на совместное использование № 09/993 087, озаглавленной «Multiple-Access Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communication System» (Система связи с многими входами и многими выходами (МВМВ) и с многостанционным доступом), поданной 6 ноября 2001 г.

Для метода ППП ОСШП после обработки каждого потока данных зависит от (1) ОСШП этого потока с линейным детектированием и без подавления помех, (2) конкретной ступени, в которой восстанавливается поток данных, и (3) помех, обусловленных восстанавливаемыми позже потоками данных. Таким образом, даже если N _D потоков данных могут достигать подобных ОСШП после обработки с линейным детектированием (например, используя детектор по МСКО, с форсированием нуля или ОС), эти потоки обычно достигают различных ОСШП после обработки с нелинейным детектированием, используя метод ППП. Вообще говоря, ОСШП после обработки постепенно улучшается для потоков данных, восстанавливаемых на более поздних ступенях, так как подавляются помехи от потоков данных, восстановленных на предыдущих ступенях. Это, следовательно, позволяет использовать более высокие скорости для восстанавливаемых позже потоков данных.

Метод ППП вводит взаимозависимость между потоками данных. В частности, скорости для N_D потоков данных выбираются на основе ОСШП после обработки, достигаемых этими потоками данных, которые, в свою очередь, зависят от порядка, в котором восстанавливаются потоки данных. ОСШП после обработки каждого потока данных предполагает, что все более ранние потоки данных (т. е. те, которые предназначены для восстановления до этого потока данных) были успешно декодированы и в них было выполнено подавление. Приемнику обычно необходимо восстанавливать N _D потоков данных в назначенном порядке, и он нормально не может восстанавливать данный поток данных до тех пор, пока не будут восстановлены и не будет выполнено подавление во всех более ранних потоках данных.

Различные схемы передачи могут использоваться для системы с МВМВ с приемником с ППП. Ниже описываются несколько примерных схем передачи. Для простоты, в последующем описании предполагается, что два потока данных (N_D=2) передаются по двум параллельным каналам. Однако описанные ниже принципы могут быть расширены на любое количество потоков данных.

А. Схема упорядоченной передачи с ППП

В схеме упорядоченной передачи с ППП N_D потоков данных восстанавливаются в назначенном порядке. Например, приемник может первым восстанавливать поток 1 данных, затем следующим поток 2 данных и т. д. и последним поток N_D данных. Назначенный порядок может зависеть от того, как передаются потоки данных. Например, принятые ОСШП для N _D потоков данных, вероятно, являются подобными для третьей и четвертой схем передачи, описанных выше. В этом случае на рабочие характеристики в минимальной степени оказывает влияние порядок, в котором восстанавливаются N_D потоков данных, и может быть выбран любой порядок. Принятые ОСШП для N_D потоков данных, вероятно, являются различными для первой схемы передачи, описанной выше. В этом случае, могут достигаться лучшие рабочие характеристики посредством восстановления первым потока данных с наибольшим принятым ОСШП, затем потока данных со следующим наибольшим принятым ОСШП и т. д. В любом случае, для схемы упорядоченной передачи с ППП приемник пытается восстанавливать поток i данных только после того, как будут подавлены помехи от всех более ранних потоков от 1 до i-1 данных.

Первоначально, ОСШП после обработки оцениваются для N_D потоков данных, основываясь на (1) принятых ОСШП для потоков данных, например, с равными мощностями излучения, используемыми для потоков данных, и на (2) назначенном порядке восстановления потоков данных. ОСШП после обработки потока данных, восстанавливаемого на ступени l, SINR_pd(l), может быть выражено как

Ур. (9)

где w_l представляет собой характеристику детектора для потока, восстанавливаемого на ступени l, и ² представляет собой дисперсию шума в приемнике. Характеристика w _l детектора представляет собой один столбец характеристики W_l детектора (например, ОС, по МСКО или с форсированием нуля), выведенной для ступени l, основываясь на приведенной матрице H_l характеристики канала для этой ступени. Матрица H_l получается посредством удаления (l-1) столбцов в исходной матрице H, соответствующей потокам данных, уже восстановленных на (l-1) предыдущих ступенях. Вычисление ОСШП после обработки подробно описывается в заявке на патент США с передачей права на совместное использование №, озаглавленной «Successive Interference Cancellation Receiver Processing with Selection Diversity» (Обработка приемника с последовательным подавлением помех с разнесением с автовыбором), поданной 23 сентября 2003 г.

Скорость выбирается для каждого потока данных, основываясь на его ОСШП после обработки. Нет необходимости, чтобы выбор скорости был точным, так как пакет данных может передаваться с переменной скоростью при передаче с НИ. Выбираются размеры N_D пакетов данных, подлежащих передаче для N_D потоков данных, при данных выбранных скоростях, так что ожидается, что все пакеты данных будут восстановлены приемником с одинаковым количеством циклов (N_est), где N _est может определяться, основываясь на оценке с запасом ОСШП после обработки. Передача каждого пакета данных может завершаться преждевременно, если пакет восстанавливается до цикла N _est, и может увеличиваться сверх цикла N_est, если необходимо, до тех пор, пока не будет восстановлен пакет.

Фиг.6А-6С иллюстрируют схему упорядоченной передачи с ППП с тремя различными вариантами передачи для преждевременного завершения пакета данных в одном потоке данных. На фиг.6А-6С два новых пакета данных (Пакеты 1а и 2а) передаются, начиная в цикле 1 для потоков 1 и 2 данных, по параллельным каналам 1 и 2 (Каналы 1 и 2), соответственно. Если Пакет 1а для потока 1 данных восстанавливается в цикле , который находится перед циклом N _est, тогда целью этой схемы передачи является синхронизация обоих потоков данных как можно быстрее без потери спектральной эффективности. В таблице 1 показаны некоторые доступные варианты, если Пакет 1а восстанавливается перед циклом N _est.

Таблица 1
Вариант	Описание
1	Ничего не передавать по Каналу 1 и использовать всю мощность излучения для Пакета 2а по Каналу 2 после восстановления Пакета 1а, как показано на фиг.6А. Это повышает вероятность восстановления Пакета 2а до цикла Nest.
2	Передавать новый «короткий» пакет данных по Каналу 1, как показано на фиг.6В. Короткий пакет имеет длину , где и . Скорость для короткого пакета выбирается на основе оценок канала, полученных в цикле .
3	Передавать новый «длинный» пакет данных по Каналу 1, как показано на фиг.6С. Длинный пакет имеет длину , где . Это может задержать восстановление Пакета 2а до цикла , который представляет собой цикл, в котором ожидается восстановление длинного пакета.

В таблице 1 и (аналогично N_est) представляют количество циклов, в течение которых ожидается восстановление коротких и длинных пакетов данных, основываясь на оценке с запасом ОСШП после обработки.

Может использоваться метрика для выбора одного из трех вариантов, показанных в таблице 1, всякий раз когда встречается преждевременное завершение. Эта метрика может определяться, основываясь на суммарной пропускной способности, и определяется следующим образом:

Ур. (10)

где R_i(j,n) представляет собой суммарную пропускную способность, предсказанную в цикле j для потока i данных после n циклов. Левая сторона неравенства в уравнении (10) представляет выигрыш суммарной пропускной способности ( R_1,long) для Канала 1 с новым длинным пакетом, переданным по Каналу 1. Правая сторона неравенства в уравнении (10) представляет уменьшение суммарной пропускной способности ( R_2,long) для Канала 2 из-за передачи нового длинного пакета по Каналу 1. Член R ₂(0,N_est) обозначает суммарную пропускную способность для Канала 2, если Пакет 2а восстанавливается в цикле N_est, как предсказано. Член обозначает суммарную пропускную способность для Канала 2, если передача для Пакета 2а расширяется до цикла из-за передачи длинного пакета по Каналу 1. Разность между этими двумя членами представляет снижение суммарной пропускной способности для Канала 2. Новый длинный пакет, таким образом, может передаваться по Каналу 1, если выигрыш суммарной пропускной способности для Канала 1 больше снижения суммарной пропускной способности для Канала 2 (т. е. Вариант 3 в таблице 1 может выбираться, если справедливо уравнение (10)).

Уравнение (10) предполагает, что требуется N_est циклов для восстановления Пакета 2а, даже если полная мощность излучения используется для Пакета 2а, после того как Пакет 1а был восстановлен в цикле . Это пессимистическое предположение, так как вероятность восстановления Пакета 2а до цикла N_est повышается, когда большая мощность излучения используется для Пакета 2а после цикла . Уравнение (10) может быть модифицировано следующим образом:

Ур. (11)

где представляет собой число предсказанных циклов, необходимых для восстановления Пакета 2а со всей мощностью излучения, используемой для Пакета 2а после цикла , где .

Фиг.6А изображает передачу с НИ с нулевой передачей для преждевременного завершения (Вариант 1 в таблице 1). На фиг.6А два новых блока данных передаются для Пакетов 1а и 2а по Каналам 1 и 2 в каждом из циклов с 1 по . Для каждого цикла приемник пытается восстановить Пакет 1а, основываясь на всех блоках символов данных, принятых для Пакета 1а, и не пытается восстановить Пакет 2а («Х _2а»). Приемник встречается с неблагоприятным исходом («F _1a») декодирования для Пакета 1а в каждом из циклов с 1 по и с благоприятным исходом («S_1a») декодирования в цикле , который является более ранним, чем цикл N _est. Приемник затем оценивает и подавляет помехи, обусловленные Пакетом 1а, пытается восстановить Пакет 2а и встречается с неблагоприятным исходом («F_2a») декодирования для Пакета 2а.

Для Варианта 1 передатчик использует всю мощность излучения для Пакета 2а после того, как Пакет 1а был восстановлен. Для каждого из циклов с по приемник пытается восстановить Пакет 2а, основываясь на всех блоках символов данных, принятых для Пакета 2а, причем из блоков, принятых между циклами с 1 по , были удалены помехи от Пакета 1а, и блоки, принятые между циклами с по , имеют более высокую мощность излучения. Приемник встречается с неблагоприятным исходом («F_2a») декодирования для Пакета 2а в каждом из циклов с по и благоприятным исходом («S_2a») декодирования в цикле . В данном примере Пакет 2а также восстанавливается преждевременно, т. е. до цикла N_est, из-за большей мощности излучения, используемой для Пакета 2а с цикла и вперед. Два новых пакета (Пакеты 1b и 2b) данных затем передаются по Каналам 1 и 2, начиная в цикле . Процесс декодирования повторяется над этими пакетами.

Фиг.6В изображает передачу с НИ с передачей короткого пакета для преждевременного завершения (Вариант 2 в таблице 1). На фиг.6В два новых блока данных передаются для Пакетов 1а и 2а по Каналам 1 и 2 в каждом из циклов с 1 по . Для каждого цикла приемник пытается восстановить Пакет 1а и не пытается восстановить Пакет 2а. Приемник встречается с благоприятным исходом («S_1a») декодирования для Пакета 1а в цикле (который является более ранним, чем цикл N _est), оценивает и подавляет помехи, обусловленные Пакетом 1а, пытается восстановить Пакет 2а и встречается с неблагоприятным исходом («F_2a») декодирования для Пакета 2а. Новый короткий Пакет 1b с длиной затем передается по Каналу 1, начиная в цикле . Для каждого из циклов с по приемник пытается восстановить Пакет 1b, основываясь на всех блоках символов данных, принятых для Пакета 1b, и встречается с благоприятным исходом («S_1b») декодирования в цикле . В данном примере Пакет 1b также восстанавливается до цикла N_est. Однако данные не передаются по Каналу 1 после цикла , например, так как пакет с наименьшей длиной не может быть полностью передан по Каналу 1 до цикла N _est. Передатчик затем использует всю мощность излучения для Пакета 2а после того, как Пакет 1b был восстановлен.

Для каждого из циклов с по приемник пытается восстановить Пакет 2а, основываясь на всех блоках символов данных, принятых для Пакета 2а, причем из блоков, принятых между циклами с 1 по , были удалены помехи от Пакета 1а, из блоков, принятых между циклами с по , были удалены помехи от Пакета 1b, и блоки, принятые после цикла , имеют более высокую мощность излучения. Приемник встречается с благоприятным исходом («S_2a») декодирования для Пакета 2а в цикле , который в данном примере находится перед циклом N _est. Два новых пакета данных затем передаются по Каналам 1 и 2, начиная в цикле .

Фиг.6С изображает передачу с НИ с передачей длинного пакета для преждевременного завершения (Вариант 3 в таблице 1). На фиг.6С два новых блока данных передаются для Пакетов 1а и 2а по Каналам 1 и 2 в каждом из циклов с 1 по . При встрече с благоприятным исходом («S _1a») декодирования для Пакета 1а в цикле новый длинный Пакет 1b с длиной передается по Каналу 1, начиная в цикле . Для каждого из циклов с по приемник пытается восстановить Пакет 1b, основываясь на всех блоках символов данных, принятых для Пакета 1b, и встречается с благоприятным исходом («S_1b») декодирования в цикле , который находится после цикла N _est.

В цикле приемник пытается восстановить Пакет 2а, основываясь на всех блоках символов данных, принятых для Пакета 2а, причем удалены помехи от Пакета 1а, и встречает неблагоприятный исход («F _2a») декодирования. В цикле приемник пытается восстановить Пакет 2а, основываясь на всех блоках символов данных, принятых для Пакета 2а, причем из блоков, принятых между циклами с 1 по , удалены помехи от Пакета 1а, и из блоков, принятых между циклами с по , удалены помехи от Пакета 1b. Приемник встречается с благоприятным исходом («S_2a») декодирования для Пакета 2а в цикле . Два новых пакета данных затем передаются по Каналам 1 и 2, начиная в цикле .

Передача нового длинного Пакета 1b по Каналу 1 может оказать влияние на фактическую скорость и ВОП, достигаемые для Канала 2. Как отмечено выше, N_est представляет собой количество циклов, предсказанных для восстановления Пакета 2а по Каналу 2 с подавленными помехами от пакета(ов) из Канала 1 и для целевой ВОП. Если длинный Пакет 1b по Каналу 1 восстанавливается в цикле , который находится позже, чем цикл N _est, тогда (1) скорость, достигаемая для Канала 2, уменьшается с R₂(0,N_est ) до , и (2) ВОП для Пакета 2а будет ниже, чем целевая ВОП, так как большая избыточность была передана для Пакета 2а. Улучшенные рабочие характеристики могут достигаться посредством завершения передачи для Пакета 2а после некоторого предопределенного количества циклов ( ) и использования всей мощности излучения для Пакета 1b.

Фиг.7 изображает график 710 ВОП для Пакета 1b и график 712 ВОП для Пакета 2а в зависимости от количества циклов ( ) передачи для Пакета 2а. Целевая ВОП достигается для Пакета 2а, если он передается в течение N_est циклов (т. е. =N_est), как указано точкой 720. ВОП для Пакета 2а постепенно снижается ниже целевой ВОП, когда более длинный Пакет 2а передается больше N _est циклов, как показано графиком 712. Целевая ВОП достигается для Пакета 1b, если он передается в течение циклов, что происходит в цикле , как указано точкой 722. Это предполагает, что Пакет 2а передается в течение всего этого времени. ВОП для Пакета 1b постепенно снижается ниже целевой ВОП, когда завершается более ранний Пакет 2а, и вся мощность излучения используется для Пакета 1b, как показано графиком 710. ВОП для Пакета 1b и 2а пересекаются в цикле . Если передача для Пакета 2а завершается в цикле , тогда может достигаться одинаковая надежность для обоих Пакетов 1b и 2а, и также повышается вероятность восстановления Пакета 1b до цикла .

Альтернативно, вместо завершения передачи Пакета 2а в цикле могут использоваться различные мощности излучения для Пакетов 1b и 2а для достижения аналогичных результатов. Например, может выбираться, основываясь на использовании большей мощности излучения для Пакета 1b и меньшей мощности излучения для Пакета 2а в течение продолжительности Пакета 1b (т. е. циклов с по ), так что ВОП Пакетов 1b и 2а аналогичны в цикле . В качестве другого примера, мощность излучения для Пакета 1b может постепенно увеличиваться, и мощность излучения для Пакета 2а может постепенно снижаться после цикла N _est. Различные мощности излучения могут использоваться для различных потоков данных, используя третью или четвертую схему передачи, описанные выше.

В таблице 2 показаны некоторые доступные варианты с передачей длинного Пакета 1b, которая может продлеваться за цикл N_est.

Таблица 2
Вариант	Описание
А	Если Пакет 1b восстанавливается до Пакета 2а, тогда может выбираться любой один из вариантов, показанных в таблице 1.
В	Завершить передачу Пакета 2а после некоторого предопределенного количества циклов (например, = ), ожидать восстановление Пакета 1b, затем предпринимать попытку восстановления Пакета 2а с подавленными Пакетами 1а и 1b.

Фиг.8 изображает примерную диаграмму 800 состояний, которая может поддерживаться передатчиком и приемником для схемы упорядоченной передачи с ППП. Диаграмма 800 состояний включает в себя состояние 810 синхронизации, состояние 820 передачи нового пакета и состояние 830 нулевой передачи. В состоянии 810 синхронизации два новых пакета (Пакеты 1а и 2а) данных передаются по Каналам 1 и 2, начиная в одном и том же цикле. Как ожидается, эти два пакета будут восстановлены за N _est циклов, если выбор скорости достаточно точен.

Диаграмма состояний переходит из состояния 810 синхронизации в состояние 820 передачи нового пакета, если Пакет 1а по Каналу 1 восстанавливается раннее N_est циклов, и новый короткий или длинный пакет (Пакет 1b) данных передается по Каналу 1. В состоянии 820 приемник пытается восстановить Пакет 1b на Канале 1 и не пытается восстановить Пакет 2а на Канале 2, пока не будет восстановлен Пакет 1b и не будет подавлена помеха от Пакета 1b. Диаграмма состояний остается в состоянии 820, если Пакет 1b не восстановлен, или если Пакет 1b восстановлен, и новый пакет (Пакет 1с) данных передается по Каналу 1. Диаграмма состояний переходит из состояния 820 обратно в состояние 810, если пакеты по обоим Каналам 1 и 2 восстановлены.

Диаграмма состояний переходит из состояния 810 синхронизации в состояние 830 нулевой передачи, если Пакет 1а на Канале 1 восстанавливается раннее N_est циклов, и ничего не передается по Каналу 1. Диаграмма состояний также переходит из состояния 820 в состояние 830, если текущий пакет на Канале 1 восстановлен и ничего не передается по Каналу 1. В состояние 830 приемник пытается восстановить Пакет 2а на Канале 2, причем подавлены помехи от всех пакетов, восстановленных на Канале 1. Диаграмма состояний остается в состоянии 830, если Пакет 2а на Канале 2 не восстановлен, и переходит обратно в состояние 810, если Пакет 2а восстановлен.

Схема упорядоченной передачи с ППП может обеспечивать хорошие рабочие характеристики, если выбор скорости достаточно точен, так что восстановление более поздних потоков данных не задерживается чрезмерно.

В. Схема передачи с ППП и циклическим повтором

В схеме передачи с ППП и циклическим повтором N_D потоков данных восстанавливаются посредством циклического повтора по потокам данных, так что первым восстанавливается поток данных, который с наибольшей вероятностью будет декодироваться правильно. Первоначально, выбирается N_D скоростей для N_D потоков данных, и N _D пакетов данных передаются по N _D параллельным каналам. Выбор скорости может быть грубым, и размер пакета может выбираться, так что ожидается, что все пакеты данных будут восстанавливаться за N_est циклов. Всякий раз, когда восстанавливается пакет данных для потока данных, новый пакет передается для этого потока данных, и приемник пытается декодировать пакет данных для следующего потока данных, как описано ниже.

Фиг.9А изображает передачу с НИ со схемой передачи с ППП и циклическим повтором. На фиг.9А два новых блока данных передаются, начиная в цикле 1 для Пакетов 1а и 2а по Каналам 1 и 2. Пакет 1а, как обозначено, восстанавливается первым и обрабатывается на основе меньшей скорости из-за помех от Пакета 2а. Пакет 2а, как обозначено, восстанавливается позже и обрабатывается на основе более высокой скорости, достигаемой посредством подавления помех от Пакета 1а. Пакеты 1а и 2а имеют длину N_est (т. е., как ожидается, восстанавливаются за N _est циклов). Для каждого цикла приемник пытается восстановить Пакет 1а, основываясь на всех блоках символов данных, принятых для этого пакета, и не пытается восстановить Пакет 2а («Х _2а»). Приемник встречается с неблагоприятным исходом («F _1a») декодирования для Пакета 1а в каждом из циклов с 1 по и с благоприятным исходом («S_1a») декодирования в цикле . Новый Пакет 1b затем передается по Каналу 1, начиная в цикле . Пакет 1b имеет длину N_est и обрабатывается, основываясь на более высокой скорости, которая оценивается в цикле и при предположении, что будут подавлены помехи от Канала 2.

В цикле приемник оценивает и подавляет помехи, обусловленные Пакетом 1а, пытается восстановить Пакет 2а и встречается с неблагоприятным исходом («F_2a») декодирования для Пакета 2а. Для каждого из циклов с по приемник пытается восстановить Пакет 2а, основываясь на всех блоках символов данных, принятых для этого пакета, причем из блоков, принятых в циклах с 1 по , удалены помехи от Пакета 1а, и из блоков, принятых в циклах с по , удалены помехи от Пакета 1b. Приемник встречается с неблагоприятным исходом («F_2a») декодирования для Пакета 2а в каждом из циклов с по и с благоприятным исходом («S_2a») декодирования в цикле . Новый Пакет 2b затем передается по Каналу 2, начиная в цикле . Пакет 2b имеет длину N_est и обрабатывается, основываясь на большей скорости, которая оценивается в цикле и при предположении, что будут подавлены помехи от Канала 1.

В цикле приемник оценивает и подавляет помехи, обусловленные Пакетом 2а, пытается восстановить Пакет 1b и встречается с неблагоприятным исходом («F_1b») декодирования для Пакета 1b. Для каждого из циклов с по приемник пытается восстановить Пакет 1b, основываясь на всех блоках символов данных, принятых для этого пакета, причем из блоков, принятых в циклах с по , удалены помехи от Пакета 2а, и из блоков, принятых в циклах с по , удалены помехи от Пакета 2b. Приемник встречается с благоприятным исходом («S_1b») декодирования для Пакета 1b в цикле . Приемник пытается восстановить последующие пакеты на Каналах 1 и 2 аналогичным образом.

Фиг.9В изображает порядок восстановления потоков данных для схемы передачи с ППП и циклическим повтором. Приемник пытается восстановить Пакет 1а на Канале 1 в циклах с 1 по . При восстановлении Пакета 1а в цикле приемник пытается восстановить Пакет 2а на Канале 2 в циклах с по . При восстановлении Пакета 2а в цикле приемник пытается восстановить Пакет 1b на Канале 1 в циклах с по . Приемник пытается восстановить последующие пакеты на Каналах 1 и 2 аналогичным образом.

Вообще говоря, приемник может предпринимать попытки восстановления пакетов, посылаемых по N_D параллельным каналам, основываясь на вероятности восстановления этих пакетов. Вероятность восстановления пакета, посылаемого по каждому параллельному каналу, зависит от различных факторов, таких как (1) ОСШП после обработки, достигаемое для параллельного канала с линейным детектированием, и (2) количество блоков символов данных, уже принятых для параллельного канала. В каждом цикле приемник может предпринимать попытку восстановления только пакета, посылаемого по параллельному каналу, восстанавливаемого с наибольшей вероятностью в этом цикле. Альтернативно, приемник может предпринимать попытку восстановления пакетов на всех N_D параллельных каналах, один пакет за один раз, начиная с параллельного канала, восстанавливаемого с наибольшей вероятностью, и завершая параллельным каналом, восстанавливаемым с наименьшей вероятностью. Если многочисленные параллельные каналы имеют одинаковую вероятность восстановления, тогда приемник может выбирать один параллельный канал (например, за один раз, случайным образом) для восстановления.

Приемник может циклически повторять по N_D параллельным каналам, если (1) эти каналы достигают подобных ОСШП после обработки с линейным детектированием, и (2) пакеты для этих каналов имеют одинаковую длину. В качестве примера рассмотрим случай, в котором N_D=4 и четыре новых пакета передаются по четырем параллельным каналам, начиная в цикле 1. В каждом цикле приемник может предпринимать попытку восстановления пакета, посылаемого по каждому параллельному каналу, основываясь на всех блоках символов данных, принятых для этого канала. Приемник может восстанавливать первым пакет, передаваемый по, например, Каналу 2, и затем будет оценивать и подавлять помехи, обусловленные этим пакетом. После этого в каждом цикле приемник может предпринимать попытку восстановления пакета, посылаемого по каждому из Каналов 1, 3 и 4, основываясь на всех блоках символов данных, принятых для этого пакета. Приемник может восстанавливать следующим пакет, передаваемый по, например, каналу 3, и затем будет оценивать и подавлять помехи, обусловленные этим пакетом. После этого в каждом цикле приемник может предпринимать попытку восстановления пакета, посылаемого по каждому из Каналов 1 и 4, основываясь на всех блоках символов данных, принятых для этого пакета. Приемник может восстанавливать следующим пакет, передаваемый по, например, Каналу 1, и затем будет оценивать и подавлять помехи, обусловленные этим пакетом. После этого в каждом цикле приемник может предпринимать попытку восстановления пакета, посылаемого по Каналу 4, основываясь на всех блоках символов данных, принятых для этого пакета. После этого приемник может просто циклически повторять по четырем параллельным каналам в предопределенном порядке, т. е. Каналы 2, 3, 1, 4, затем обратно 2 и т. д. Этот предопределенный порядок выбирается на основе порядка, в котором пакеты восстанавливаются для четырех параллельных каналов. Всякий раз когда пакет данных восстанавливается на текущем параллельном канале (канале, для которого первой предпринимается попытка восстановления в цикле), новый пакет данных передается по этому каналу, и этот пакет затем восстанавливается последним.

Схема передачи с ППП и циклическим повтором может обеспечивать хорошие рабочие характеристики даже с грубым выбором скорости. Это потому, что передача с НИ эффективно достигается для каждого потока данных, как показано на фиг.9А и 9В. Передача с ППП и циклическим повтором может обеспечивать хорошие рабочие характеристики, даже если режим канала быстро изменяется. Кроме того, реализация схемы передачи с ППП и циклическим повтором относительно простая, так как (1) передатчику и приемнику необязательно сохранять информацию о состоянии для того, что в данный момент передается, и (2) нет необходимости изменять размеры пакетов для соответствия конкретным временным окнам, как в случае для схемы упорядоченной передачи с ППП.

Схемы упорядоченной передачи с ППП и передачи с ППП и циклическим повтором представляют собой две примерные схемы. Другие схемы передачи также могут быть реализованы для взаимозависимых параллельных каналов. В качестве примера, в схеме «гибридной» передачи с ППП приемник пытается восстановить каждый из пакетов данных, передаваемых в данный момент, для N _D потоков данных, основываясь на всех блоках символов данных, принятых для этого пакета (т. е. приемник не пропускает декодирование никакого пакета). Каждый блок символов данных для каждого пакета имеет (1) подавленные помехи от восстановленных пакетов и (2) помехи от пакетов, которые еще не восстановлены. ОСШП для каждого пакета данных, таким образом, может изменяться по всему пакету в зависимости от степени подавления помех, если они есть, для пакета. Схема гибридной передачи с ППП также может использоваться в комбинации со схемой упорядоченной передачи с ППП и схемой передачи с ППП и циклическим повтором. Например, приемник может пытаться восстановить пакет данных на Канале 2 в каждом цикле, после того как первый пакет данных на Канале 1 был принят и подавлен (например, для каждого цикла после цикла на фиг.6В и 6С).

3. Передатчик

Фиг.10 изображает блок-схему варианта осуществления процессора 120 данных ТХ в передатчике 110. Процессор 120 данных ТХ включает в себя N_D процессоров 1010а-1010n данных канала ТХ для N_D потоков данных. Каждый процессор 1010 данных канала ТХ принимает соответствующий поток данных, обрабатывает каждый пакет данных в потоке данных, основываясь на скорости, выбранной для потока, и выдает набор блоков символов данных для пакета. Фиг.11 иллюстрирует обработку одного пакета данных одним процессором 1010 данных.

В каждом процессоре 1010 данных канала ТХ генератор 1012 циклического избыточного кода (ЦИК) принимает пакет данных в потоке данных, обрабатываемом посредством процессора 1010 данных, генерирует значение ЦИК для пакета данных и присоединяет значение ЦИК к концу пакета данных для формирования форматированного пакета. Значение ЦИК используется приемником для проверки, правильно ли декодируется пакет или с ошибкой. Вместо ЦИК также могут использоваться другие коды обнаружения ошибок. Кодер 1014 упреждающей коррекции ошибок затем кодирует форматированный пакет в соответствии со схемой кодирования или скоростью кодирования, указанной выбранной скоростью, и выдает кодированный пакет или «кодовое слово». Кодирование повышает надежность передачи пакета. Кодер 1014 УКО может реализовать блочный код, сверточный код, турбо-код, некоторый другой код, или их комбинацию. На фиг.11 кодированный пакет включает в себя первую часть с систематическими битами для форматированного пакета, вторую часть с контрольными битами от первого составляющего кодера турбо-кодера и третью часть с контрольными битами от второго составляющего кодера турбо-кодера.

Разделяющий узел 1016 принимает и разделяет кодированный пакет на N _B кодированных субпакетов, где N _B может зависеть от выбранной скорости и указывается сигналом управления разделением от контроллера 180. Первый кодированный субпакет обычно содержит все систематические биты и нуль или более контрольных битов. Это дает возможность приемнику восстанавливать пакет данных только с первым кодированным субпакетом при благоприятном режиме канала. Другие N_B-1 кодированных субпакетов содержат остальные контрольные биты, причем каждый субпакет обычно содержит контрольные биты, взятые по всему пакету данных.

Перемежитель 1020 канала включает в себя N _B перемежителей 1022а-1022nb блоков, которые принимают N_B кодированных субпакетов от разделяющего узла 1016. Каждый перемежитель 1022 блоков перемежает (т. е. переупорядочивает) кодовые биты для своего субпакета в соответствии со схемой перемежения и выдает субпакет с перемежением. Перемежение обеспечивает разнесение во времени, по частоте и/или пространственное разнесение для кодовых битов. Мультиплексор 1024 подсоединен ко всем N_B перемежителям 1022а-1022nb блоков и выдает N_B субпакетов с перемежением, один за один раз и если управляется посредством сигнала управления передачей с НИ от контроллера 180. Мультиплексор 1024 сначала выдает субпакет с перемежением от перемежителя 1022а блоков, затем следующим субпакет с перемежением от перемежителя 1022b блоков и т. д. и последним субпакет с перемежением от перемежителя 1022nb блоков. Мультиплексор 1024 выдает следующий субпакет с перемежением, если принимается НПП для пакета данных. Все N_B перемежителей 1022а-1022nb блоков могут сбрасываться всякий раз, когда принимается ПП.

Узел 1026 отображения символов принимает субпакеты с перемежением от перемежителя 1020 канала и отображает данные с перемежением в каждом субпакете на символы модуляции. Отображение символов выполняется в соответствии со схемой модуляции, указанной выбранной скоростью. Отображение символов может выполняться посредством (1) группирования наборов В битов, формируя В-битовые двоичные значения, где В 1, и (2) отображения каждого В-битового двоичного значения на точку в сигнальном созвездии, имеющем 2^В точек. Это сигнальное созвездие соответствует выбранной схеме модуляции, которой может быть двоичная фазовая манипуляция (ДФМ), квадратурная фазовая манипуляция (КФМ), 2^В -фазовая манипуляция (2^В-ФМ), 2 ^В-фазовая квадратурная амплитудная модуляция (2 ^В-КАМ) и т. д. Как используется в данном документе, «символ данных» представляет собой символ модуляции для данных, и «пилот-символ» представляет собой символ модуляции для пилот-сигнала. Узел 1026 отображения символов выдает блок символов данных для каждого кодированного субпакета, как показано на фиг.11.

Для каждого пакета данных процессор 1010 данных канала ТХ выдает N _B блоков символов данных, которые вместе включают в себя N_SYM символов данных и могут обозначаться как {s}=[s ₁ s₂ ... ]. Каждый символ s_i данных, где i=1 ... N_SYM, получается посредством отображения В кодовых битов следующим образом: s_i=map (b _i), где b_i=[ b_i,1 b_i,2 ... b_i,B].

Фиг.12 изображает блок-схему варианта осуществления пространственного процессора 130 ТХ и передающего узла 132. Пространственный процессор 130 ТХ принимает и обрабатывает N_D потоков символов данных от процессора 120 данных ТХ и выдает N _T потоков символов передачи на передающий узел 132. Обработка посредством пространственного процессора 130 ТХ зависит от конкретной схемы передачи, выбранной для использования.

В пространственном процессоре 130 ТХ узел 1220 перемножения матриц принимает до N_D блоков символов данных (представленных вектором s данных) для каждого интервала. Узел 1220 выполняет перемножение матриц вектора s данных на (1) единичную матрицу V для второй схемы передачи и (2) на базисную матрицу M передачи для третьей схемы передачи. Узел 1220 просто пропускает вектор s данных для других схем передачи. Мультиплексор/демультиплексор (MUX/DEMUX) 1222 принимает символы от узла 1220 и выдает эти символы на надлежащие передающие антенны и поддиапазоны (если используется ОЧРК). Мультиплексор/демультиплексор 1222 также мультиплексирует пилот-символы (например, типа мультиплексной передачи с временным разделением каналов (МВР)) и выдает N _T последовательностей символов передачи для N_T передающих антенн в каждом интервале. Каждая последовательность символов передачи предназначена для передачи одной передающей антенной в одном интервале.

Передающий узел 132 включает в себя N _T модуляторов 1230а-1230t ОЧРК и N _T радиочастотных (РЧ) узлов 1236а-1236t ТХ для N _T передающих антенн. Для системы с МВМВ и одной несущей не требуются модуляторы 1230 ОЧРК, и пространственный процессор 130 ТХ выдает N_T последовательностей символов передачи непосредственно на РЧ-узлы 1236а-1236t ТХ. Для системы ОЧРК с МВМВ пространственный процессор 130 ТХ выдает N_T последовательностей символов передачи на модуляторы 1230а-1230t ОЧРК. Каждый модулятор 1230 ОЧРК включает в себя узел 1232 обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ) и генератор 1234 циклического префикса. Каждый модулятор 1230 ОЧРК принимает соответствующую последовательность символов передачи от пространственного процессора 130 ТХ и группирует каждый набор из N_F символов передачи и нулевых значений сигнала для N_F поддиапазонов. (Поддиапазоны, не используемые для передачи данных, заполняются нулями.) Узел 1232 ОБПФ преобразует каждый набор из N_F символов передачи и нулей во временную область, используя N_F -точечное обратное быстрое преобразование Фурье, и выдает соответствующий преобразованный символ, который содержит N _F чипов. Генератор 1234 циклического префикса повторяет часть каждого преобразованного символа для получения соответствующего символа ОЧРК, который содержит N_F + N_cp чипов. Повторяемая часть упоминается как циклический префикс, и N _cp представляет собой количество повторяемых чипов. Циклический префикс обеспечивает то, что символ ОЧРК сохраняет свои ортогональные свойства в присутствии разброса по задержке при многолучевом распространении, вызванного частотно-селективными замираниями (т. е. частотной характеристикой, которая не является плоской). Генератор 1234 циклического префикса выдает последовательность символов ОЧРК для последовательности символов передачи.

РЧ-узлы 1236а-1236t ТХ принимают и приводят в определенное состояние N_T последовательностей символов ОЧРК/передачи для генерирования N_T модулированных сигналов, которые передаются с N _T передающих антенн 1240а-1240t, соответственно.

4. Приемник

Фиг.13 изображает блок-схему приемника 150а, который представляет собой один вариант осуществления приемника 150 по фиг.1. В приемнике 150а N _R приемных антенн 1310а-1310r принимают N _T модулированных сигналов, передаваемых передатчиком 110, и выдают N_R принимаемых сигналов на N_R РЧ-узлов 1312а-1312r RX, соответственно, в приемном узле 154. Каждый РЧ-узел 1312 RX приводит в определенное состояние и оцифровывает свой принимаемый сигнал и выдает поток символов/чипов. Для системы с МВМВ и одной несущей не требуются демодуляторы 1314а-1314r ОЧРК, и каждый РЧ-узел 1312 RX выдает поток символов непосредственно на соответствующий демультиплексор 1316. Для системы ОЧРК с МВМВ каждый РЧ-узел 1312 RX выдает поток чипов на соответствующий демодулятор 1314 ОЧРК. Каждый демодулятор 1314 ОЧРК выполняет демодуляцию ОЧРК своего потока чипов посредством (1) удаления циклического префикса в каждом принятом символе ОЧРК для получения принятого преобразованного символа и (2) преобразования каждого принятого преобразованного символа в частотную область при помощи быстрого преобразования Фурье (БПФ) для получения N_F принятых символов для N _F поддиапазонов. Для обоих систем демультиплексоры 1316а-1316r принимают N_R потоков символов от РЧ-узлов 1312 RX или демодуляторов 1314 ОЧРК, выдают N_R последовательностей принятых символов (для данных) для каждого интервала на пространственный процессор 160а RX и выдают принятые пилот-символы на узел 172 оценки канала.

Пространственный процессор 160а RX включает в себя детектор 1320 и мультиплексор/демультиплексор 1322. Детектор 1320 выполняет пространственную или пространственно-временную обработку (или «детектирование») N_R последовательностей принятых символов для получения N _T последовательностей детектированных символов для каждого интервала. Каждый детектированный символ представляет собой оценку символа данных, переданного передатчиком. Детектор 1320 может реализовывать детектор ОС, показанный в уравнении (2), детектор по МСКО, показанный в уравнении (3), линейный детектор с форсированием нуля, показанный в уравнении (4), линейный корректор по МСКО, корректор с решающей обратной связью или некоторый другой детектор/корректор. Детектирование может выполняться, основываясь на оценке матрицы H характеристики канала или матрицы H_eff= HM эффективной характеристики канала в зависимости от того, являются ли или нет символы данных предварительно умноженными на базисную матрицу M передачи в передатчике. Для системы ОЧРК с МВМВ приемник выполняет детектирование отдельно для каждого из поддиапазонов, используемых для передачи данных.

Для каждого интервала детектор 1320 выдает N _T последовательностей детектированных символов, которые соответствуют N_T элементам . Мультиплексор/демультиплексор 1322 принимает N _T последовательностей детектированных символов и обеспечивает детектированные символы для N _D блоков детектированных символов для N _D потоков данных. Каждый блок детектированных символов представляет собой оценку блока символов данных, переданного передатчиком.

Узел 172 оценки канала оценивает матрицу H характеристики канала для канала с МВМВ и уровень собственных шумов в приемнике (например, основываясь на принятых пилот-символах) и выдает оценки канала контроллеру 180. В контроллере 180 узел 176 вычисления матрицы выводит характеристику W детектора (которой может быть W_mrc, W _mmse, W_zf или ^-1U ^H), основываясь на оцененной матрице характеристики канала, как описано выше, и выдает характеристику детектора на детектор 1320. Детектор 1320 выполняет предварительное умножение вектора r принятых символов на характеристику W детектора для получения вектора детектированных символов. Селектор 174 скорости (который реализуется контроллером 180 для варианта осуществления, показанного на фиг.13) выполняет выбор скорости, основываясь на оценках канала. Таблица 184 соответствия (ТС) хранит набор скоростей, поддерживаемых системой с МВМВ, и набор значений параметров для каждой скорости (например, скорость передачи данных, размер пакета, схема кодирования или скорость кодирования, схема модуляции и т. д. для каждой скорости). Селектор 174 скорости обращается к ТС 184 за информацией, используемой для выбора скорости.

Фиг.14 изображает блок-схему процессора 170а данных RX, который представляет собой один вариант осуществления процессора 170 данных RX по фиг.1 и 13. Процессор 170а данных RX включает в себя N_D процессоров 1410а-1410n данных канала RX для N _D потоков данных. Каждый процессор 1410 данных канала RX принимает и обрабатывает соответствующий поток детектированных символов и выдает поток декодированных данных.

В каждом процессоре 1410 данных канала RX узел 1430 обратного отображения символов принимает блоки детектированных символов от пространственного процессора 160а RX, один блок за один раз. Для каждого блока детектированных символов узел 1430 обратного отображения символов демодулирует детектированные символы в соответствии со схемой модуляции, используемой для этого блока (как указано сигналом управления демодуляцией от контроллера 180), и выдает блок демодулированных данных на деперемежитель 1440 канала. Деперемежитель 1440 канала включает в себя демультиплексор 1442 и N _B деперемежителей 1444а-1444nb блоков. Перед приемом нового пакета данных деперемежители 1444а-1444nb блоков инициализируются при помощи стираний. Стирание представляет собой значение, которое заменяет отсутствующий кодовый бит (т. е. тот, который еще не принят), и ему дается соответствующий вес в процессе декодирования. Мультиплексор 1442 принимает блоки демодулированных данных от узла 1430 обратного отображения символов и выдает каждый блок демодулированных данных на надлежащий деперемежитель 1444 блоков. Каждый деперемежитель 1444 блоков деперемежает демодулированные данные в своем блоке таким образом, который является дополняющим к перемежению, выполненному на передатчике для этого блока.

Для независимых параллельных каналов, всякий раз когда новый блок символов данных принимается от передатчика для пакета данных по параллельному каналу, декодирование может выполняться заново по всем блокам, принятым для этого пакета. Узел 1448 повторной сборки формирует пакет данных с деперемежением для последующего декодирования. Пакет данных с деперемежением содержит (1) блоки данных с деперемежением для всех блоков символов данных, принятых для текущего пакета, подлежащего декодированию, и (2) стирания для блоков символов данных, не принятых для текущего пакета. Узел 1448 повторной сборки выполняет повторную сборку дополняющим образом к разделению, выполненному передатчиком, как указано сигналом управления повторной сборкой от контроллера 180. Декодер 1450 УКО декодирует пакет данных с деперемежением дополняющим образом к кодированию УКО, выполненному на передатчике, как указано посредством сигнала управления декодированием от контроллера 180. Например, турбо-декодер или декодер Витерби может использоваться для декодера 1450 УКО, если на передатчике выполняется турбо-кодирование или сверточное кодирование, соответственно. Декодер 1450 УКО выдает декодированный пакет для текущего пакета. Узел 1452 проверки ЦИК проверяет декодированный пакет с целью определения, правильно ли декодирован пакет или с ошибкой, и выдает состояние декодированного пакета.

Фиг.15 изображает блок-схему приемника 150b, который реализует метод ППП и является другим вариантом осуществления приемника 150 по фиг.1. Приемник 150b включает в себя пространственный процессор 160b RX и процессор 170b данных RX, которые вместе реализуют N_D последовательных (т. е. каскадных) ступеней обработки приемника. Каждая из ступеней с 1 по N_D-1 включает в себя детектор 1510, подавитель 1520 помех, процессор 1530 данных канала RX и процессор 1540 данных канала ТХ. Последняя ступень N _D включает в себя только детектор 1510n и процессор 1530n данных канала RX.

Для ступени 1 детектор 1510а выполняет детектирование по N_R последовательностям принятых символов для каждого интервала и выдает блок детектированных символов для пакета (Пакета х) данных в потоке данных, восстанавливаемом на ступени 1. Процессор 1530а данных канала RX демодулирует, деперемежает и декодирует все блоки детектированных символов, принятых для Пакета х. Если Пакет х декодируется правильно, тогда процессор 1540а данных канала ТХ кодирует, перемежает и модулирует Пакет х для получения последовательности повторно модулированных символов, которая представляет собой оценку последовательности символов данных для Пакета х. Процессор 1540а данных канала ТХ выполняет такую же обработку, что и обработка, выполняемая передатчиком для Пакета х. Подавитель 1520а помех принимает и пространственно обрабатывает последовательность повторно модулированных символов таким же образом, что и выполняемые передатчиком 110 для Пакета х для получения N_T последовательностей символов передачи, которые содержат только символьные компоненты для Пакета х. Подавитель 1520а помех дополнительно обрабатывает последовательности символов передачи при помощи матрицы характеристики канала для получения компонентов помех, обусловленных Пакетом х. Компоненты помех затем вычитаются из N_R последовательностей принятых символов для получения N_R последовательностей модифицированных символов, которые подаются на ступень 2.

Каждая из ступеней со 2 по N _D-1 выполняет такую же обработку, что и ступень 1, хотя и по N_R последовательностям модифицированных символов от предыдущей ступени вместо N _R последовательностей принятых символов. Ступень N _D выполняет детектирование и декодирование по N_R последовательностям модифицированных символов от ступени N_D-1 и не выполняет оценку и подавление помех.

Каждый из детекторов 1510а-1510n может реализовывать детектор ОС, детектор по МСКО, линейный детектор с форсированием нуля, линейный корректор по МСКО, корректор с решающей обратной связью или некоторый другой детектор/корректор. Каждый процессор 1530 данных канала RX может быть реализован так, как показано на фиг.14, и каждый процессор 1540 данных канала ТХ может быть реализован так, как показано на фиг.10. Как описано выше, приемник может предпринимать попытку восстановления пакета данных для более поздней ступени только после того, как будут восстановлены пакеты данных для более ранних ступеней. Буферы (не показаны на фиг.15) тогда будут хранить символы с каждой ступени, пока они не будут готовы для обработки более поздними ступенями.

Как для систем с МВМВ и одной несущей, так и систем ОЧРК с МВМВ приемник и/или передатчик может оценивать принятые ОСШП или ОСШП после обработки (в зависимости от того, используется ли или нет ППП) для N_D параллельных каналов и выбирать подходящую скорость для передачи данных по каждому параллельному каналу. Выбор скорости может выполняться различным образом. В одной схеме выбора скорости скорость для каждого параллельного канала выбирается, основываясь на ОСШП, необходимого для эквивалентной системы с каналом с АБГШ (т. е. с плоской частотной характеристикой) для поддержки средней спектральной эффективности, вычисленной для параллельного канала. Эта схема выбора скорости подробно описывается в заявке на патент США с передачей права на совместное использование № 10/176 567, озаглавленной «Rate Control for Multi-Channel Communication Systems» (Управление скоростью передачи для многоканальных систем связи), поданной 20 июня 2002 г. В другой схеме выбора скорости скорость для каждого параллельного канала выбирается на основе рабочего ОСШП, вычисленного для параллельного канала, основываясь на среднем ОСШП после обработки для параллельного канала и смещении ОСШП. Наибольшая скорость с требуемым ОСШП (в канале с АБГШ), который меньше или равен рабочему ОСШП, выбирается для параллельного канала. Эта схема выбора скорости подробно описывается в заявке на патент США с передачей права на совместное использование № 10/394 529, озаглавленной «Transmission Mode Selection for Data Transmission in a Multi-Channel Communication System» (Выбор режима передачи для передачи данных в многоканальной системе связи), поданной 20 марта 2003 г.

Методы передачи с ППП, описанные в данном документе, могут быть реализованы в системе с дуплексным разделением по частоте (ДРЧ) и в системе с дуплексным разделением во времени (ДРВ). Для системы с ДРЧ прямой канал с МВМВ и канал обратной связи используют различные полосы частот и, вероятно, обнаруживают различные режимы канала. В данном случае, приемник может оценивать N_D параллельных каналов, выбирать скорости для параллельных каналов и посылать обратно выбранные скорости, как показано на фиг.1-3. Для системы с ДРВ прямой канал с МВМВ и канал обратной связи совместно используют одинаковую полосу частот и, вероятно, обнаруживают подобные режимы канала. В данном случае передатчик может оценивать N _D параллельных каналов, основываясь на пилот-сигнале, посылаемом приемником, и выбирает скорости для параллельных каналов. Оценка канала и выбор скорости, таким образом, могут выполняться приемником, передатчиком или обоими.

Методы передачи с НИ, описанные в данном документе, могут быть реализованы различными средствами. Например, эти методы могут быть реализованы аппаратными средствами, программным обеспечением или их комбинацией. Для аппаратной реализации узлы обработки, используемые в передатчике для передачи с НИ, могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах (специализированных ИС), цифровых процессорах сигналов (ЦПС), устройствах цифровой обработки сигналов (УЦОС), программируемых логических устройствах (ПЛУ), программируемых вентильных матрицах (ПВМ), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, в других электронных узлах, предназначенных для выполнения функций, описанных в данном документе, или в их комбинациях. Узлы обработки, используемые в приемнике для приема передачи с НИ, также могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных ИС, ЦПС, УЦОС, ПЛУ, ПВМ, процессорах, контроллерах и т. д.

Для программной реализации методы передачи с НИ могут быть реализованы при помощи модулей (например, процедур, функций и т.д.), которые выполняют функции, описанные в данном документе. Программные коды могут храниться в узле памяти (например, узлах 142 и 182 памяти на фиг.1) и исполняться процессором (например, контроллерами 140 и 180). Узел памяти может быть реализован внутри процессора или вне процессора, в этом случае он может быть подсоединен с возможностью организации связи к процессору при помощи различных средств, которые известны в технике.

Заголовки включены в данный документ для ссылки и помощи при нахождении определенных разделов. Эти заголовки не предназначены для ограничения объема принципов, описанных в данном документе, и эти принципы могут иметь применимость в других разделах по всему описанию изобретения.

Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления представлено для того, чтобы любой специалист в данной области техники мог выполнить или использовать настоящее изобретение. Разнообразные модификации этих вариантов осуществления легко очевидны для специалистов в этой области техники, и общие принципы, определенные в данном документе, могут быть применены ко всем вариантам осуществления без отступления от сущности или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено для ограничения вариантами осуществления, показанными в данном документе, но должно соответствовать самому широкому объему, согласующемуся с принципами и новыми отличительными признаками, описанными в данном документе.