способ и система для адаптивного переключения режима со множеством входов и множеством выходов в нисходящей линии связи
| Классы МПК: | H04B7/04 с использованием нескольких разнесенных независимых антенн |
| Автор(ы): | СЯО Хуахуа (CN), ЧЖУ Денгкуй (CN), ЛЮ Ин (CN), ЛЯН Тинг (CN) |
| Патентообладатель(и): | ЗетТиИ Корпорейшн (CN) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2009-07-21 публикация патента:
20.08.2013 |
Изобретение относится к технике беспроводной связи и может быть использовано для адаптивного переключения режима с множеством входов и множеством выходов (MIMO) в нисходящей линии связи. Способ применим к системе беспроводной связи, содержащей передатчик и приемник. Способ включает, в том числе, следующее: при наступлении момента принятия решения принятие системой беспроводной связи решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения, в соответствии с информацией о канале; передачу данных между передатчиком и приемником с использованием соответствующего режима MIMO согласно принятому решению. Информация о канале включает одно или более из следующего: отношение сигнал/шум, режим модуляции и кодирования и число обусловленности канальной матрицы. Технический результат - повышение надежности линий связи и увеличение пропускной способности системы. 2 н. и 40 з.п. ф-лы, 12 ил. 
Формула изобретения
1. Способ адаптивного переключения режима с множеством входов и множеством выходов (MIMO) в нисходящей линии связи, применяемый в системе беспроводной связи, которая содержит передатчик и приемник, при этом способ включает следующие шаги:
при наступлении момента принятия решения принятие системой беспроводной связи в соответствии с информацией о канале решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения; передачу данных между передатчиком и приемником в соответствующем режиме MIMO согласно принятому решению;
при этом информация о канале включает одно или более из следующего: отношение сигнал/шум, режим модуляции и кодирования и число обусловленности канальной матрицы; и
шаг принятия системой беспроводной связи в соответствии с информацией о канале решения о режиме MIMO, подходящем для использования в приемнике, включает:
возврат информации о канале из приемника в передатчик, принятие передатчиком в соответствии с информацией о канале, возвращенной приемником, решения о режиме MIMO, подходящем для использования в приемнике, и информирование приемника о выбранном режиме MIMO после выбора режима MIMO, который необходимо использовать в соответствии с принятым решением; или
принятие приемником в соответствии с полученной информацией о канале решения о режиме MIMO, подходящем для использования в приемнике, и информирование передатчика после выбора режима MIMO о выбранном режиме MIMO, который необходимо использовать в соответствии с принятым решением.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что передатчик является базовой станцией, а приемник представляет собой терминал, базовую станцию или ретрансляционную станцию.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что шаг принятия системой беспроводной связи в соответствии с информацией о канале решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения, включает следующие шаги:
вычисление системой беспроводной связи спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования соответственно согласно информации о канале, полученной приемником; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что шаг вычисления системой беспроводной связи спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования соответственно согласно информации о канале включает следующие шаги:
вычисление отношения сигнал/шум STC_CINR для каждой приемной антенны приемника в режиме пространственного разнесения, определение режима модуляции и кодирования, подходящего для режима пространственного разнесения, в соответствии с отношением STC_CINR и определение порядка модуляции и кодирования, скорости кодирования и количества повторений кодирования в соответствии с режимом модуляции и кодирования; вычисление спектральной эффективности для каждой приемной антенны путем умножения порядка модуляции и кодирования в режиме пространственного разнесения на скорость кодирования и последующего деления на количество повторений кодирования и объединение значений спектральной эффективности каждой приемной антенны для получения спектральной эффективности приемника в режиме пространственного разнесения; и
вычисление отношения сигнал/шум SM_CINR для каждой приемной антенны приемника в режиме пространственного мультиплексирования, определение режима модуляции и кодирования, подходящего для режима пространственного мультиплексирования, в соответствии с отношением SM_CINR и определение порядка модуляции и кодирования, скорости кодирования и количества повторений кодирования в режиме пространственного мультиплексирования в соответствии с режимом модуляции и кодирования; вычисление спектральной эффективности для каждой приемной антенны путем умножения порядка модуляции и кодирования в режиме пространственного мультиплексирования на скорость кодирования и последующего деления на количество повторений кодирования и объединение значений спектральной эффективности каждой приемной антенны для получения спектральной эффективности приемника в режиме пространственного мультиплексирования.
5. Способ по п.3, отличающийся тем, что шаг выбора режима MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике, включает следующие шаги:
если значение спектральной эффективности SM_Effect приемника в режиме пространственного мультиплексирования больше значения спектральной эффективности STC_Effect приемника в режиме пространственного разнесения, принятие решения о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного мультиплексирования, в противном случае принятие решения о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного разнесения; и
если значение SM_Effect равно значению STC_Effect, принятие решения о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения.
6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что шаг принятия системой беспроводной связи в соответствии с информацией о канале решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения, включает следующие шаги:
определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что шаг определения режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, включает следующие шаги:
задание порогового значения для поднесущей;
определение канальной матрицы, состоящей из коэффициентов каналов, соответствующих приемнику, и вычисление числа обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей; и
сравнение числа обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, с соответствующим пороговым значением для поднесущей для определения того, что каждая поднесущая подходит для использования режима пространственного разнесения или режима пространственного мультиплексирования.
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что шаг принятия решения о том, что определенный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, если соотношение поднесущих, подходящих для использования в этом режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, включает следующие шаги:
задание порогового значения Tr соотношения;
вычисление соотношения Pr количества поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного мультиплексирования, и количества всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, и
если значение Pr больше или равно пороговому значению Tr соотношения, принятие решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, должен быть режим пространственного мультиплексирования; в противном случае принятие решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, должен быть режим пространственного разнесения.
9. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что шаг принятия системой беспроводной связи в соответствии с информацией о канале решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения, включает следующие шаги:
определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов; и
если соотношение поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного мультиплексирования, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, меньше заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, должен быть режим пространственного разнесения.
10. Способ по п.9, также включающий:
задание порогового значения Tr соотношения и
вычисление соотношения Pr количества поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного мультиплексирования, и количества всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов; и
при этом, если соотношение поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного мультиплексирования, становится меньше заранее заданного порогового значения соотношения, это означает, что значение Pr меньше значения Tr.
11. Способ по п.10, также включающий:
вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования соответственно согласно информации о канале, полученной приемником, если значение Pr больше или равно значению Tr; и принятие решения о том, что режим MIMO с большей спектральной эффективностью должен являться режимом MIMO, подходящим для использования приемником.
12. Способ по п.10, также включающий следующие шаги:
задание другого порогового значения Tr2 соотношения, причем 0
Tr Tr2 1;
если Pr>Tr2, принятие решения о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного мультиплексирования; и
если Tr Pr Tr2, вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования соответственно согласно информации о канале, полученной приемником; и определение режима MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике.
13. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что шаг принятия системой беспроводной связи в соответствии с информацией о канале решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения, включает следующие шаги:
вычисление отношения сигнал/шум CINR в режиме MIMO, используемом в приемнике в текущий момент времени;
если значение CINR больше заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования; и
если значение CINR меньше заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что заранее заданное пороговое значение соотношения находится в пределах интервала [CINR1, CINR2], причем CINR1 CINR; и если CINR становится больше заранее заданного порогового значения соотношения, это означает, что CINR>CINR2; а если CINR становится меньше заранее заданного порогового значения соотношения, это означает, что CINR<CINR1.
15. Способ по п.14, также включающий:
принятие решения о том, что текущий режим MIMO подходит для использования, если CINR1 CINR CINR2.
16. Способ по п.14, также включающий:
вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования соответственно согласно информации о канале, полученной приемником, если CINR1 CINR CINR2; и принятие решения о том, что режим MIMO с большей спектральной эффективностью должен быть режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике.
17. Способ по п.14, также включающий:
определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов, если CINR1 CINR CINR2; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике.
18. Способ по п.13, отличающийся тем, что
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, заранее заданное пороговое значение соотношения находится в пределах интервала [STC_THCINR1>STC_THCINR 2], причем STC_THCINR1 STC-THCINR2;
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, заранее заданное пороговое значение соотношения находится в пределах интервала [SM_THCINR1, SM_THCINR2], причем SM_THCINR1 SM_THCINR2; SM_THCINR1 STC_THCINR2;
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, превышение значением CINR заранее заданного порогового значения соотношения означает, что CINR>STC_THCINR2; уменьшение CINR до значения, меньшего заранее заданного порогового значения соотношения, означает, что CINR<STC_THCINR1; и
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, превышение значением CINR заранее заданного порогового значения соотношения означает, что CINR>SM_THCINR2; уменьшение CINR до значения, меньшего заранее заданного порогового значения соотношения, означает, что CINR<SM_THCINR1.
19. Способ по п.18, также включающий:
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, принятие решения о том, что для использования в этом приемнике подходит режим пространственного разнесения, если STC_THCINR1 CINR STC_THCINR2; и
для приемника, использующего в текущий момент режим пространственного мультиплексирования, принятие решения о том, что для использования в этом приемнике подходит режим пространственного мультиплексирования, если SM_TH CINR1 CINR SM_THCINR2.
20. Способ по п.18, также включающий:
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования соответственно согласно информации о канале, полученной приемником, если STC_THCINR 1 CINR STC_THCINR2; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике; и
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования соответственно согласно информации о канале, полученной приемником, если SM_THCINR1 CINR SM_THCINR2; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике.
21. Способ по п.18, также включающий:
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов, если STC_THCINR1 CINR STC_THCINR2; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике; и
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов, если SM_THCINR1 CINR SM_THCINR2; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике.
22. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что шаг принятия системой беспроводной связи в соответствии с информацией о канале решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения, включает следующие шаги:
вычисление отношения сигнал/шум CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени в приемнике; и определение режима модуляции и кодирования, подходящего для использования в приемнике, согласно CINR, причем значением, соответствующим модуляции и кодированию, является код использования интервала нисходящей линии связи (DIUC);
если значение DIUC больше заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования; и
если значение DIUC меньше заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения.
23. Способ по п.22, отличающийся тем, что заранее заданное пороговое значение соотношения находится в пределах интервала [DIUC1, DIUC2], причем DIUC1 DIUC2; и если DIUC больше заранее заданного порогового значения соотношения, то DIUC>DIUC2; а если DIUC меньше заранее заданного порогового значения, то DIUC<DIUC1.
24. Способ по п.23, также включающий:
принятие решения о том, что текущий режим MIMO подходит для использования, если DIUC1 DIUC DIUC2.
25. Способ по п.23, также включающий:
вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования соответственно согласно информации о канале, полученной приемником, если DIUC1 DIUC DIUC2; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике.
26. Способ по п.23, также включающий:
определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов, если DIUC1 DIUC DIUC2; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике.
27. Способ по п.22, отличающийся тем, что
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, заранее заданное пороговое значение соотношения находится в пределах интервала [STC_THDIUC1, STC_THDIUC 2], причем SM_THDIUC1 STC_THDIUC2;
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, заранее заданное пороговое значение соотношения находится в пределах интервала [SM_THDIUC1, SM_THDIUC2], причем SM_THDIUC1 SM_THDIUC2; SM_THDIUC1 STC_THDIUC2;
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, превышение значением DIUC заранее заданного порогового значения соотношения означает, что DIUC>STC_THDIUC2; уменьшение CINR до значения, меньшего заранее заданного порогового значения соотношения, означает, что DIUC<STC_THDIUC1; и
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, превышение значением DIUC заранее заданного порогового значения соотношения означает, что DIUC>SM_THDIUC2; уменьшение CINR до значения, меньшего заранее заданного порогового значения соотношения, означает, что DIUC<SM_THDIUCl.
28. Способ по п.27, также включающий:
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, принятие решения о том, что для использования в этом приемнике подходит режим пространственного разнесения, если STC_THDIUC1 DIUC<STC_THDIUC2; и
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, принятие решения о том, что для использования в этом приемнике подходит режим пространственного мультиплексирования, если SM_THDIUC1 DIUC SM_THDIUC2.
29. Способ по п.27, также включающий:
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования соответственно согласно информации о канале, полученной приемником, если STC_THDIUC 1 DIUC STC_THD1UC2; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике; и
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования соответственно согласно информации о канале, полученной приемником, если SM_THDIUC1 DIUC SM_THDIUC2; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике.
30. Способ по п.27, также включающий:
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов, если STC_THDIUC1 DIUC STC_THDIUC2; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике; и
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов, если SM_THDIUC1 DIUC SM_THDIUC2; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике.
31. Способ по п.1 или 2, включающий также
определение режима модуляции и кодирования в используемом режиме MIMO в соответствии с отношением сигнал/шум, выполнение передатчиком кодирования согласно определенному режиму модуляции и кодирования и выполнение приемником декодирования согласно определенному режиму модуляции и кодирования.
32. Способ по п.31, отличающийся тем, что если отношение сигнал/шум может быть определено в обоих режимах MIMO или отношение сигнал/шум может быть определено только в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, и при этом не происходит переключения режимов MIMO, то шаг определения режима модуляции и кодирования в режиме MIMO, используемом в соответствии с отношением сигнал/шум, включает следующие шаги:
сравнение отношения сигнал/шум в используемом режиме MIMO с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования в режиме MIMO.
33. Способ по п.31, отличающийся тем, что, если может быть определено только отношение сигнал/шум в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, и происходит переключение режимов MIMO, то шаг определения режима модуляции и кодирования в режиме MIMO, используемом в соответствии с отношением сигнал/шум, содержит следующие шаги:
задание разностного значения D_CINR между отношением сигнал/шум в режиме пространственного разнесения и отношением сигнал/шум в режиме пространственного мультиплексирования в одинаковых условиях, сравнение отношения сигнал/шум V_CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени в приемнике, с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования, и определение режима модуляции и кодирования в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени;
вычисление для приемника, использующего режим пространственного разнесения, отношения сигнал/шум SM_CINR=V_CINR-D_CINR в режиме пространственного мультиплексирования, сравнение значения SM_CINR с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования приемника в режиме пространственного мультиплексирования, и
вычисление для приемника, использующего режим пространственного мультиплексирования, отношения сигнал/шум STC_CINR=V_CINR+D_CINR в режиме пространственного разнесения, сравнение значения STC-CINR с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования приемника в режиме пространственного разнесения.
34. Способ по п.31, отличающийся тем, что, если может быть определено только отношение сигнал/шум в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, и происходит переключение режимов MIMO, шаг определения режима модуляции и кодирования в режиме MIMO, используемом в соответствии с отношением сигнал/шум, включает следующие шаги:
задание разности D между значениями, соответствующими режимам модуляции и кодирования в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, сравнение отношения сигнал/шум V_CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени в приемнике, с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования, и определение режима модуляции и кодирования в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, причем значение, соответствующее режиму модуляции и кодирования, обозначается V_DIUC;
вычисление значения SM_DIUC=V_DIUC-D, соответствующего режиму модуляции и кодирования приемника, использующего режим пространственного разнесения, в режиме пространственного мультиплексирования и
вычисление значения STC_DIUC=V_DIUC+D, соответствующего режиму модуляции и кодирования приемника, использующего режим пространственного мультиплексирования, в режиме пространственного разнесения.
35. Способ по п.1 или 2, включающий также
задание периода Т переключения с использованием кадров в качестве единиц измерения и
предварительное задание момента принятия решения как момента, в который общее количество переданных/принятых кадров составляет целое число, кратное Т;
при этом шаг передачи данных с использованием соответствующего режима MIMO согласно принятому решению включает: после принятия решения о режиме MIMO, подходящем для использования, передачу данных между передатчиком и приемником с использованием этого режима MIMO в следующем периоде переключения.
36. Способ по п.1 или 2, включающий также:
задание периода Т переключения с использованием кадров в качестве единиц измерения, а также задание порогового значения ТН, и
задание m моментов принятия решения в каждом периоде переключения, причем m представляет собой положительное целое число, и m Т;
при этом шаг передачи данных с использованием соответствующего режима MIMO согласно принятому решению включает: подсчет количества STC_NUM случаев, когда целесообразно использовать режим пространственного разнесения, и количества SM_NUM случаев, когда целесообразно использовать режим пространственного мультиплексирования, в m решениях, принимаемых в течение текущего периода переключения до окончания каждого периода переключения; и передачу данных между передатчиком и приемником с использованием режима пространственного мультиплексирования в следующем периоде переключения, если отношение SM_NUM к m больше ТН, в противном случае - передачу данных с использованием режима пространственного разнесения в следующем периоде переключения.
37. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что шаг передачи данных с использованием соответствующего режима MIMO согласно принятому решению содержит следующие шаги:
задание порогового значения ТН;
для приемника, использующего режим пространственного разнесения, подсчет количества SM_NUM случаев, когда принимается решение о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования; если отношение SM_NUM к общему количеству случаев принятия решения больше ТН, то переключение в режим пространственного мультиплексирования для передачи данных между передатчиком и приемником; и
для приемника, использующего режим пространственного мультиплексирования, подсчет количества STC_NUM случаев, когда принимается решение о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения; если отношение STC_NUM к общему количеству случаев принятия решения больше ТН, то переключение в режим пространственного разнесения для передачи данных между передатчиком и приемником.
38. Система для адаптивного переключения режима с множеством входов и множеством выходов (MIMO) в нисходящей линии связи, содержащая передатчик и по меньшей мере один приемник; при этом каждый приемник содержит по меньшей мере две приемные антенны, а каждый передатчик содержит по меньшей мере две передающие антенны; каждый приемник используется для получения информации о канале на основе данных, принятых используется для получения информации о канале на основе данных принятых приемником; передатчик содержит: модуль модуляции и кодирования каналов, используемый для модуляции и кодирования сигналов; и модуль преобразования символов, используемый для выполнения преобразования символов для сигналов, выводимых модулем модуляции и кодирования;
при этом передатчик или приемник по меньшей мере содержат:
модуль принятия решения о режиме, используемом в момент принятия решения, для принятия решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения, в соответствии с информацией о канале; и выбора соответствующего режима MIMO для использования согласно принятому решению, а также для информирования модуля переключения и приемника о выбранном режиме MIMO; при этом информация о канале включает в свой состав одно или более из следующего: отношение сигнал/шум, режим модуляции и кодирования и число обусловленности канальной матрицы;
передатчик также содержит:
модуль переключения, используемый для передачи данных с выхода модуля преобразования символов в модуль передачи данных в режиме MIMO, выбранном модулем принятия решения о режиме;
модуль передачи данных в режиме пространственного мультиплексирования, используемый для передачи данных после выполнения пространственного мультиплексирования данных; и
модуль передачи данных в режиме пространственного разнесения, используемый для передачи данных после выполнения пространственного разнесения данных;
при этом приемник принимает данные в режиме MIMO, выбранном модулем принятия решения о режиме.
39. Система по п.38, отличающаяся тем, что передатчик является базовой станцией, а приемник представляет собой терминал, базовую станцию или ретрансляционную станцию.
40. Система по п.38 или 39, отличающаяся тем, что принятие решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения, в соответствии с информацией о канале, осуществляется следующим образом:
A) вычисление системой беспроводной связи спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования соответственно согласно информации о канале, полученной приемником; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике;
B) определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике;
C) определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного мультиплексирования, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, меньше заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного разнесения, в противном случае выполнение одного из двух следующих шагов:
C1) если соотношение поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного мультиплексирования, больше другого заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, должен быть режим пространственного мультиплексирования, в противном случае выполнение шага C2; или
C2) вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования соответственно согласно информации о канале, полученной приемником; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике;
D) вычисление отношения сигнал/шум CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени в приемнике; если CINR больше первого заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования; а если CINR меньше второго заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения; если значение CINR меньше или равно первому заранее заданному пороговому значению соотношения и больше или равно второму заранее заданному пороговому значению соотношения, выполнение одного из двух следующих шагов:
D1) вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования соответственно согласно информации о канале, полученной приемником; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике; или
D2) определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике;
Е) вычисление отношения сигнал/шум CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени в приемнике; определение режима модуляции и кодирования, подходящего для использования в приемнике, согласно CINR, причем значением, соответствующим модуляции и кодированию, является DIUC; если DIUC больше первого заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования; а если DIUC меньше второго заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения; если значение DIUC меньше или равно первому заранее заданному пороговому значению соотношения и больше или равно второму заранее заданному пороговому значению соотношения, выполнение одного из двух следующих шагов:
Е1) вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования соответственно согласно информации о канале, полученной приемником; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике; или
Е2) определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике.
41. Система по п.38 или 39, отличающаяся тем, что передатчик или приемник также содержит: модуль настройки режима модуляции и кодирования, используемый для настройки режима модуляции и кодирования, применяемого модулем модуляции и кодирования каналов в качестве режима, подходящего для использования в приемнике, в соответствии с режимом MIMO, выбранным модулем выбора режима одним из следующих путей:
a) если отношение сигнал/шум может быть определено в обоих режимах MIMO или отношение сигнал/шум может быть определено только в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, и при этом не происходит переключения режимов MIMO, выполнение сравнения отношения сигнал/шум в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования, и определение режима модуляции и кодирования для режима MIMO;
b) если может быть определено только отношение сигнал/шум в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, и происходит переключение режимов MIMO, задание разностного значения D_CINR между отношением сигнал/шум в режиме пространственного разнесения и отношением сигнал/шум в режиме пространственного мультиплексирования при одинаковых условиях, сравнение отношения сигнал/шум V_CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени в приемнике, с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования, и определение режима модуляции и кодирования в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени; вычисление отношения сигнал/шум SM_CINR=V_CINR-D_CINR для приемника, использующего режим пространственного разнесения, в режиме пространственного мультиплексирования, сравнение значения SM_CINR с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования приемника в режиме пространственного мультиплексирования; а также вычисление отношения пространственного мультиплексирования, сравнение значения SM_CINR с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования приемника в режиме пространственного мультиплексирования; а также вычисление отношения сигнал/шум STC_CINR=V_CINR+D_CINR для приемника, использующего режим пространственного мультиплексирования, в режиме пространственного разнесения, сравнение значения STC_CINR с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования приемника в режиме пространственного разнесения; и
c) если может быть определено только отношение сигнал/шум в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, и происходит переключение режимов MIMO, задание разности D между значениями, соответствующими режимам модуляции и кодирования в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, сравнение отношения сигнал/шум V_CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени в приемнике, с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, причем значение, соответствующее режиму модуляции и кодирования, обозначается V_DIUC; вычисление значения SM_DIUC=V_DIUC-D, соответствующего режиму модуляции и кодирования приемника, использующего режим пространственного разнесения, в режиме пространственного мультиплексирования; и вычисление значения STC_DIUC=V_DIUC+D, соответствующего режиму модуляции и кодирования приемника, использующего режим пространственного мультиплексирования, в режиме пространственного разнесения.
42. Система по п.38 или 39, отличающаяся тем, что передатчик или приемник также содержит модуль конфигурирования, предназначенный для конфигурирования момента принятия решения о режиме MIMO, при этом модуль конфигурирования также используется для:
i) задания периода переключения Т с использованием кадров в качестве единиц измерения,
при этом модуль конфигурирования задает момент принятия решения, в который принимается решение о режиме MIMO, как момент, когда общее количество переданных/принятых кадров является целым числом, кратным Т; и модуль принятия решения о режиме, выбирающий соответствующий режим MIMO для использования согласно принятому решению, выполняет следующее: после принятия решения о режиме MIMO, подходящем для использования, модуль принятия решения о режиме выбирает режим MIMO для использования;
ii) задания периода Т переключения с использованием кадров в качестве единиц измерения,
при этом модуль конфигурирования задает m моментов принятия решения в каждом периоде переключения, причем m представляет собой положительное целое число и m Т; модуль принятия решения о режиме, выбирающий соответствующий режим MIMO для использования согласно принятому решению, выполняет следующее: подсчитывает количество STC_NUM и SM_NUM случаев, когда для использования подходит режим пространственного разнесения и режим пространственного мультиплексирования, в m решениях в течение текущего периода переключения до окончания каждого периода переключения; выбирает режим пространственного мультиплексирования для использования в следующем периоде переключения, если отношение SM_NUM к m больше заранее заданного порогового значения ТН, в противном случае выбирает режим пространственного разнесения для использования в следующем периоде переключения; или
iii) конфигурирования момента принятия решения,
при этом модуль принятия решения о режиме, выбирающий соответствующий режим MIMO для использования согласно принятому решению, выполняет следующее: для приемника, использующего режим пространственного разнесения, подсчитывает количество SM_NUM случаев, когда принимается решение о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования; если отношение SM_NUM к общему количеству случаев принятия решения больше заранее заданного порогового значения ТН, выбирает для использования режим пространственного мультиплексирования для приема данных; для приемника, использующего режим пространственного мультиплексирования, подсчитывает количество STC_NUM случаев, когда принимается решение о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения; если отношение STC_NUM к общему количеству случаев принятия решения больше ТН, выбирает для использования режим пространственного разнесения.
Описание изобретения к патенту
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области беспроводной связи, и в частности, к способу и системе для адаптивного переключения режима со множеством входов и множеством выходов (MIMO, Multiple Input Multiple Output) в нисходящей линии связи.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Технология MIMO (Multiple-Input Multiple-Output, множество входов и множество выходов) является одной из ключевых технологий, которые должны использоваться в системе мобильной связи следующего поколения. Поскольку как в приемнике, так и в передатчике используются множество антенн, эта технология имеет неоспоримые преимущества по сравнению с технологиями, предполагающими применение одной антенны для приема и одной антенны для передачи. С помощью этой технологии можно ослабить многолучевое затухание путем использования множества маршрутов, эффективно устранить внутриканальные помехи и повысить надежность канала, а также увеличить пропускную способность системы связи без расширения полосы пропускания.
Существуют два основных применения технологии MIMO - пространственное разнесение и пространственное мультиплексирование. При этом разнесение может повысить надежность линий связи и расширить зону охвата. Если зона охвата и требования к частоте битовых ошибок в приемнике фиксированы, выигрыш, достигаемый в результате разнесения, может привести к увеличению скорости передачи данных. Мультиплексирование позволяет через каждую антенну передавать различные данные, благодаря чему можно улучшить спектральную эффективность, а также увеличить скорость передачи данных. Вследствие мобильности приемника и изменения в реальном времени беспроводного канала, более высокая скорость передачи данных может быть получена путем использования в определенные моменты режима разнесения, в то время как в другие моменты времени она может быть получена путем использования режима пространственного мультиплексирования. Таким образом, ограниченный частотный диапазон не может использоваться в полной мере только путем отдельного использования технологии разнесения или технологии мультиплексирования.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая проблема, решаемая с помощью настоящего изобретения, заключается в необходимости реализации способа и системы для адаптивного переключения режима с множеством входов и множеством выходов (MIMO) в нисходящей линии связи, которые позволяют адаптивно переключаться между режимами пространственного разнесения и пространственного мультиплексирования, так чтобы эффективно их объединить и, таким образом, повысить надежность линий связи и увеличить пропускную способность системы.
Для того чтобы решить вышеуказанную проблему, в рамках настоящего изобретения предлагается способ для адаптивного переключения режима со множеством входов и множеством выходов (MIMO) в нисходящей линии связи, применимый к системе беспроводной связи, содержащей передатчик и приемник, данный способ включает:
при наступлении момента принятия решения, принятие системой беспроводной связи, в соответствии с информацией о канале, решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения; передачу данных между передатчиком и приемником в соответствующем режиме MIMO согласно принятому решению;
при этом информация о канале включает одно или более из следующего: отношение сигнал/шум, режим модуляции и кодирования и число обусловленности канальной матрицы.
Кроме того, шаг принятия системой беспроводной связи решения о режиме MIMO, подходящем для использования в приемнике, в соответствии с информацией о канале включает:
возврат приемником передатчику информации о канале, принятие передатчиком решения о режиме MIMO, подходящем для использования в приемнике, в соответствии с информацией о канале, возвращенной приемником, и информирование приемника о выбранном режиме MIMO после выбора режима MIMO, который должен быть использован, в соответствии с принятым решением; или
принятие приемником решения о режиме MIMO, подходящем для использования в приемнике, в соответствии с полученной информацией о канале и информирование передатчика о выбранном режиме MIMO после выбора режима MIMO, который необходимо использовать в соответствии с принятым решением.
Кроме того, передатчик является базовой станцией, а приемник включает терминал, базовую станцию или ретрансляционную станцию.
Помимо этого, шаг принятия системой беспроводной связи, в соответствии с информацией о канале, решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения, включает, в частности, следующие шаги:
вычисление системой беспроводной связи спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, соответственно, согласно информации о канале, полученной приемником; и определение режима MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике.
Кроме того, шаг вычисления системой беспроводной связи спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, соответственно, согласно информации о канале включает, в частности, следующие шаги:
вычисление отношения сигнал/шум STC_CINR для каждой приемной антенны приемника в режиме пространственного разнесения, определение режима модуляции и кодирования, подходящего для режима пространственного разнесения, в соответствии с отношением STC_CINR и определение порядка модуляции и кодирования, скорости кодирования и количества повторений кодирования в соответствии с режимом модуляции и кодирования; вычисление спектральной эффективности для каждой приемной антенны путем умножения порядка модуляции и кодирования в режиме пространственного разнесения на скорость кодирования и последующего деления на количество повторений кодирования, и объединение значений спектральной эффективности каждой приемной антенны для получения спектральной эффективности приемника в режиме пространственного разнесения; и
вычисление отношения сигнал/шум SM_CINR для каждой приемной антенны приемника в режиме пространственного мультиплексирования, определение режима модуляции и кодирования, подходящего для режима пространственного мультиплексирования, в соответствии с отношением SM_CINR и определение порядка модуляции и кодирования, скорости кодирования и количества повторений кодирования в режиме пространственного мультиплексирования в соответствии с режимом модуляции и кодирования; вычисление спектральной эффективности для каждой приемной антенны путем умножения порядка модуляции и кодирования в режиме пространственного мультиплексирования на скорость кодирования и последующего деления на количество повторений кодирования, и объединение значений спектральной эффективности каждой приемной антенны для получения спектральной эффективности приемника в режиме пространственного мультиплексирования.
Кроме того, шаг принятия решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике, включает следующие шаги:
если значение спектральной эффективности SM_Effect приемника в режиме пространственного мультиплексирования больше значения спектральной эффективности STC_Effect приемника в режиме пространственного разнесения, принятие решения о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного мультиплексирования, в противном случае принятие решения о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного разнесения; и
если значение SM_Effect равно значению STC_Effect, принятие решения о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения.
Кроме того, шаг принятия системой беспроводной связи, в соответствии с информацией о канале, решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения, включает следующие шаги:
определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике.
Кроме того, шаг определения режима, MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, включает следующие шаги:
задание порогового значения для поднесущей;
определение канальной матрицы, состоящей из коэффициентов каналов, соответствующих приемнику, и вычисление числа обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей; и
сравнение числа обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, с соответствующим пороговым значением для поднесущей для определения того, что каждой поднесущей подходит для использования режим пространственного разнесения или режим пространственного мультиплексирования.
Кроме того, шаг принятия решения о том, что определенный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, если соотношение поднесущих, подходящих для использования в этом режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, содержит следующие шаги:
задание порогового значения соотношения Tr;
вычисление соотношения Pr количества поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного мультиплексирования, и количества всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, и
если значение Pr больше или равно пороговому значению соотношения Tr, принятие решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, должен быть режим пространственного мультиплексирования; в противном случае принятие решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, должен быть режим пространственного разнесения.
Кроме того, шаг принятия системой беспроводной связи, в соответствии с информацией о канале, решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения, включает следующие шаги:
определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов; и
если соотношение поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного мультиплексирования, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, меньше заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного разнесения.
Кроме того, способ также включает:
задание порогового значения соотношения Tr и
вычисление соотношения Pr количества поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного мультиплексирования, и количества всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов; и
при этом, если соотношение поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного мультиплексирования, меньше заранее заданного порогового значения соотношения, это означает, что величина Pr меньше величины Tr.
Способ также включает:
вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, соответственно, согласно информации о канале, полученной приемником, если значение Pr больше или равно значению Tr; и принятие решения о том, что режим MIMO с большей спектральной эффективностью должен являться режимом MIMO, подходящим для использования приемником.
Способ также включает:
задание другого порогового значения соотношения Tr2, причем 0 Tr
Tr2
1;
если Pr>Tr2, принятие решения о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного мультиплексирования; и
если Tr Pr
Tr2, вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, соответственно, согласно информации о канале, полученной приемником; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике.
Способ также включает следующие шаги в процессе выполнения шага принятия системой беспроводной связи, в соответствии с информацией о канале, решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения:
вычисление отношения сигнал/шум CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени в приемнике;
если значение CINR больше заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования; и
если значение CINR меньше заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения.
При этом заранее заданное пороговое значение соотношения находится в пределах интервала [CINR1, CINR2], причем CINR1 CINR; и если CINR становится больше заранее заданного порогового значения соотношения, это означает, что CINR>CINR2; а если CINR становится меньше заранее заданного порогового значения соотношения, это означает, что CINR<CINR1.
Способ также включает:
принятие решения о том, что текущий режим MIMO подходит для использования, если CINR1 CINR
CINR2. Способ также включает:
вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, соответственно, согласно информации о канале, полученной приемником, если CINR1 CINR
CINR2; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике.
Способ также включает:
определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов, если CINR1 CINR
CINR2; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике.
При этом для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, заранее заданное пороговое значение соотношения находится в пределах интервала [STC_THCINR1, STC_THCINR2], причем STC_TH CINR1 STC_THCINR2;
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, заранее заданное пороговое значение соотношения находится в пределах интервала [SM_THCINR1, SM_THCINR2], причем SM_THCINR1 SM_THCINR2; SM_THCINR1
STC_THCINR2;
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, превышение значением CINR заранее заданного порогового значения соотношения означает, что CINR>STC_THCINR2; уменьшение CINR до значения, меньшего заранее заданного порогового значения соотношения, означает, что CINR<STC_THCINR1; и
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, превышение значением CINR заранее заданного порогового значения пропорции означает, что CINR>SM_THCINR2; уменьшение CINR до значения, меньшего заранее заданного порогового значения соотношения, означает, что CINR<SM_THCINR1.
Способ также включает:
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения, если STC_THCINR1 CINR
STC_THCINR2; и
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования, если SM_TH CINR1 CINR
SM_THCINR2.
Способ также включает:
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, соответственно, согласно информации о канале, полученной приемником, если STC_THCINR1 CINR
STC_THCINR2; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике; и
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, соответственно, согласно информации о канале, полученной приемником, если SM_THCINR1 CINR
SM_THCINR2; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике.
Способ также включает:
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов, если STC_THCINR1 CINR
STC_THCINR2; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике; и
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов, если SM_THCINR1 CINR
SM_THCINR2; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике.
Кроме того, шаг принятия системой беспроводной связи, в соответствии с информацией о канале, решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения, включает следующие шаги:
вычисление отношения сигнал/шум CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени в приемнике; и определение режима модуляции и кодирования, подходящего для использования в приемнике, согласно CINR, причем значением, соответствующим модуляции и кодированию, является DIUC;
если значение DIUC больше заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования; и
если значение DIUC меньше заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения.
При этом заранее заданное пороговое значение соотношения находится в пределах интервала [DIUC1, DIUC2], причем DIUC1 DIUC2; и если DIUC становится больше заранее заданного порогового значения соотношения, это означает, что DIUC>DIUC2; а если DIUC становится меньше заранее заданного порогового значения, это означает, что DIUC<DIUC1.
Способ также включает:
принятие решения о том, что текущий режим MIMO подходит для использования, если DIUC1 DIUC
DIUC2.
Способ также включает:
вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, соответственно, согласно информации о канале, полученной приемником, если DIUC1 DIUC
DIUC2; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике.
Способ также включает:
определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов, если DIUC1 DIUC
DIUC2; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике.
Способ также включает:
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, заранее заданное пороговое значение соотношения находится в пределах интервала [STC_THDIUC1, STC_THDIUC 2], причем STC_THDIUC1 STC_THDIUC2;
для приемника, использующего в текущий момент режим пространственного мультиплексирования, заранее заданное пороговое значение соотношения находится в пределах интервала [SM_THDIUC1, SM_THDIUC2], причем SM_THDIUC1 SM_THDIUC2; SM_THDIUC1
STC_THDIUC2;
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, превышение значением DIUC заранее заданного порогового значения соотношения означает, что DIUC>STC_THDIUC2; уменьшение DIUC до значения, меньшего заранее заданного порогового значения соотношения, означает, что DIUC<STC_THDIUC1; и
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, превышение значением DIUC заранее заданного порогового значения соотношения означает, что DIUC>SM_THDIUC2; уменьшение CINR до значения, меньшего заранее заданного порогового значения соотношения, означает, что DIUC<SM_THDIUC1.
Способ также включает:
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения, если STC_THDIUC1 DIUC
STC_THDIUC2; и
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования, если SM_TH DIUC1 DIUC
SM_THDIUC2.
Способ также включает:
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, соответственно, согласно информации о канале, полученной приемником, если STC_THDIUC1 DIUC
STC_THDIUC2; и определение режима MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике; и
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, соответственно, согласно информации о канале, полученной приемником, если SM_THDIUC1 DIUC
SM_THDIUC2; и определение режима MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике.
Способ также включает:
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов, если STC_THDIUC1 DIUC
STC_THDIUC2; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике; и
для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов, если SM_THDIUC1 DIUC
SM_THDIUC2; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике.
Способ также включает:
определение режима модуляции и кодирования в используемом режиме MIMO в соответствии с отношением сигнал/шум, выполнение передатчиком кодирования согласно определенному режиму модуляции и кодирования и выполнение приемником декодирования согласно определенному режиму модуляции и кодирования.
Кроме того, если в обоих режимах MIMO может быть определено отношение сигнал/шум или отношение сигнал/шум может быть определено только в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, и при этом не происходит переключение режимов MIMO, то шаг определения режима модуляции и кодирования в режиме MIMO, используемом в соответствии с отношением сигнал/шум, включает следующие шаги:
сравнение отношения сигнал/шум в используемом режиме MIMO с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования в режиме MIMO.
При этом, если может быть определено только отношение сигнал/шум в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, и происходит переключение режимов MIMO, то шаг определения режима модуляции и кодирования в режиме MIMO, используемом в соответствии с отношением сигнал/шум, включает следующие шаги:
задание разностного значения D_CINR между отношением сигнал/шум в режиме пространственного разнесения и отношением сигнал/шум в режиме пространственного мультиплексирования при одинаковых условиях, сравнение отношения сигнал/шум V_CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени в приемнике, с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени;
вычисление для приемника, использующего режим пространственного разнесения, отношения сигнал/шум SM_CINR=V_CINR-D_CINR в режиме пространственного мультиплексирования, сравнение значения SM_CINR с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования приемника в режиме пространственного мультиплексирования; и
вычисление для приемника, использующего режим пространственного мультиплексирования, отношения сигнал/шум в режиме пространственного разнесения STC_CINR=V_CINR+D_CINR, сравнение значения STC_CINR с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования приемника в режиме пространственного разнесения.
Если может быть определено только отношение сигнал/шум в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, и происходит переключение режимов MIMO, то шаг определения режима модуляции и кодирования в режиме MIMO, используемом в соответствии с отношением сигнал/шум, содержит следующие шаги:
задание разности D между значениями, соответствующими режимам модуляции и кодирования в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, сравнение отношения сигнал/шум V_CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени в приемнике, с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования, и определение режима модуляции и кодирования в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, причем значение, соответствующее режиму модуляции и кодирования, обозначается V_DIUC;
вычисление значения SM_DIUC=V_DIUC-D, соответствующего режиму модуляции и кодирования приемника, использующего режим пространственного разнесения, в режиме пространственного мультиплексирования и
вычисление значения STC_DIUC=V_DIUC+D, соответствующего режиму модуляции и кодирования приемника, использующего режим пространственного мультиплексирования, в режиме пространственного разнесения.
Способ также включает:
задание периода Т переключения с использованием кадров в качестве единиц измерения и
предварительное задание момента принятия решения как момента, в который общее количество переданных/принятых кадров является целым числом, кратным Т;
при этом шаг передачи данных с использованием соответствующего режима MIMO согласно принятому решению включает: после принятия решения о режиме MIMO, подходящем для использования, передачу данных между передатчиком и приемником с использованием этого режима MIMO в следующем периоде переключения.
Способ также включает:
задание периода Т переключения с использованием кадров в качестве единиц измерения, а также задание порогового значения ТН, и
задание m моментов принятия решения в каждом периоде переключения, причем m является положительным целым числом, и m Т;
при этом шаг передачи данных с использованием соответствующего режима MIMO согласно принятому решению включает: подсчет количества STC_NUM случаев, когда для использования подходит режим пространственного разнесения, и количества SM_NUM случаев, когда для использования подходит режим пространственного мультиплексирования, в m решениях, принимаемых в течение текущего периода переключения, до окончания каждого периода переключения; и передачу данных между передатчиком и приемником с использованием режима пространственного мультиплексирования в следующем периоде переключения, если отношение SM_NUM к m больше ТН, в противном случае - передачу данных с использованием режима пространственного разнесения в следующем периоде переключения.
Кроме того, шаг передачи данных с использованием соответствующего режима MIMO согласно принятому решению включает следующие шаги:
задание порогового значения ТН;
для приемника, использующего режим пространственного разнесения, подсчет количества SM_NUM случаев, когда принимается решение о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования; если отношение SM_NUM к общему количеству случаев принятия решения больше ТН, переключение в режим пространственного мультиплексирования для передачи данных между передатчиком и приемником; и
для приемника, использующего режим пространственного мультиплексирования, подсчет количества STC_NUM случаев, когда принимается решение о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения; если отношение STC_NUM к общему количеству случаев принятия решения больше ТН, переключение в режим пространственного разнесения для передачи данных между передатчиком и приемником.
В рамках настоящего изобретения также предлагается система для адаптивного переключения режима со множеством входов и множеством выходов (MIMO) в нисходящей линии связи, содержащая передатчик и по меньшей мере один приемник; при этом в состав каждого приемника входят по меньшей мере две приемные антенны, а каждый передатчик содержит по меньшей мере две передающие антенны; каждый приемник используется для получения информации о канале на основе данных, принятых приемником; передатчик содержит: модуль модуляции и кодирования каналов, используемый для модуляции и кодирования сигналов; и модуль преобразования символов, используемый для выполнения преобразования символов для сигналов, выводимых модулем модуляции и кодирования;
при этом передатчик или приемник по меньшей мере содержат:
модуль принятия решения о режиме, используемый для принятия в определенные моменты решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения, в соответствии с информацией о канале; и выбора соответствующего режима MIMO для использования согласно принятому решению, а также для информирования модуля переключения и приемника о выбранном режиме MIMO; при этом информация о канале включает одно или более из следующего: отношение сигнал/шум, режим модуляции и кодирования и число обусловленности канальной матрицы;
передатчик также содержит:
модуль переключения, предназначенный для передачи данных с выхода модуля преобразования символов в модуль передачи данных в режиме MIMO, выбранным модулем принятия решения о режиме;
модуль передачи данных в режиме пространственного мультиплексирования, используемый для передачи данных после выполнения пространственного мультиплексирования данных; и
модуль передачи данных в режиме пространственного разнесения, используемый для передачи данных после выполнения пространственного разнесения данных;
при этом приемник принимает данные в режиме MIMO, выбранном модулем принятия решения о режиме.
Кроме того, передатчик является базовой станцией, а приемник включает терминал, базовую станцию или ретрансляционную станцию.
Кроме того, модуль принятия решения о режиме на основе информации о канале принимает решение том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения, следующим образом:
A) вычисление системой беспроводной связи спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, соответственно, согласно информации о канале, полученной приемником; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике;
B) определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике;
C) определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного мультиплексирования, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, меньше заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного разнесения, в противном случае выполнение одного из следующих двух шагов:
C1) если соотношение поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного мультиплексирования, больше другого заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования, в противном случае выполнение шага C2;
C2) вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, соответственно, согласно информации о канале, полученной приемником; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике;
D) вычисление отношения сигнал/шум CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени в приемнике; если CINR больше первого заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования; а если CINR меньше второго заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения; если значение CINR меньше или равно первому заранее заданному пороговому значению соотношения и больше или равно второму заранее заданному пороговому значению соотношения, выполнение одного из следующих двух шагов.
D1) вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, соответственно, согласно информации о канале, полученной приемником; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике, или
D2) определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике;
E) вычисление отношения сигнал/шум CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени в приемнике; определение режима модуляции и кодирования, подходящего для использования в приемнике, согласно CINR, причем значением, соответствующим модуляции и кодированию, является DIUC; если DIUC больше первого заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования; если DIUC меньше второго заранее заданного порогового значения соотношения, принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения; если значение DIUC меньше или равно первому заранее заданному пороговому значению соотношения и больше или равно второму заранее заданному пороговому значению соотношения, выполнение одного из следующих двух шагов:
E1) вычисление спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, соответственно, согласно информации о канале, полученной приемником; и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике, или
E2) определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотноения, принятие решения о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике.
Кроме того, передатчик или приемник также содержат: модуль настройки режима модуляции и кодирования, используемый для настройки режима модуляции и кодирования, применяемого модулем модуляции и кодирования каналов в качестве режима, подходящего для использования в приемнике, в соответствии с режимом MIMO, выбранным модулем принятия решения о режиме одним из следующих способов:
a) если отношение сигнал/шум может быть определено в обоих режимах MIMO или отношение сигнал/шум может быть определено только в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, и при этом не происходит переключения режимов MIMO, выполнение сравнения отношения сигнал/шум в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования в режиме MIMO;
b) если может быть определено только отношение сигнал/шум в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, и происходит переключение режимов MIMO, задание разностного значения D_CINR между отношением сигнал/шум в режиме пространственного разнесения и отношением сигнал/шум в режиме пространственного мультиплексирования при одинаковых условиях, сравнение отношения сигнал/шум V_CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени в приемнике, с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени; вычисление отношения сигнал/шум SM_CINR=V_CINR-D_CINR для приемника, использующего режим пространственного разнесения, в режиме пространственного мультиплексирования, сравнение значения SM_CINR с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования приемника в режиме пространственного мультиплексирования; а также вычисление отношения сигнал/шум STC_CINR=V_CINR+D_CINR для приемника, использующего режим пространственного мультиплексирования, в режиме пространственного разнесения, сравнение значения STC_CINR с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования приемника в режиме пространственного разнесения;и
c) если может быть определено только отношение сигнал/шум в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, и происходит переключение режимов MIMO, задание разности D между значениями, соответствующими режимам модуляции и кодирования в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, сравнение отношения сигнал/шум V_CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени в приемнике, с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования и определение режима модуляции и кодирования в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, причем значение, соответствующее режиму модуляции и кодирования, обозначается V_DIUC; вычисление значения SM_DIUC=V_DIUC-D, соответствующего режиму модуляции и кодирования приемника, использующего режим пространственного разнесения, в режиме пространственного мультиплексирования; и вычисление значения STC_DIUC=V_DIUC+D, соответствующего режиму модуляции и кодирования приемника, использующего режим пространственного мультиплексирования, в режиме пространственного разнесения.
Кроме того, передатчик или приемник также содержит модуль конфигурирования, предназначенный для конфигурирования момента принятия решения о режиме MIMO, при этом модуль конфигурирования также используется для:
i) задания периода переключения Т с использованием кадров в качестве единиц измерения, и
при этом модуль конфигурирования задает момент принятия решения, в который определяется режим MIMO, как момент, когда общее количество переданных/принятых кадров является целым числом, кратным Т; и модуль принятия решения о режиме, выбирающий соответствующий режим MIMO для использования согласно принятому решению, выполняет следующее: после принятия решения о режиме MIMO, подходящем для использования, модуль принятия решения о режиме выбирает режим MIMO для использования;
ii) задания периода переключения Т с использованием кадров в качестве единиц измерения,
при этом модуль конфигурирования задает m моментов принятия решения в каждом периоде переключения, причем m является положительным целым числом и m Т; модуль принятия решения о режиме, выбирающий соответствующий режим MIMO для использования согласно принятому решению, выполняет следующее: подсчитывает количество STC_NUM и SM_NUM случаев, подходящих для использования режима пространственного разнесения и режима пространственного мультиплексирования в m решениях в течение текущего периода переключения до окончания каждого периода переключения; выбирает режим пространственного мультиплексирования для использования в следующем периоде переключения, если отношение SM_NUM к m больше заранее заданного порогового значения ТН, в противном случае выбирает режим пространственного разнесения для использования в следующем периоде переключения; или
iii) конфигурирования момента принятия решения,
при этом модуль принятия решения о режиме, выбирающий соответствующий режим MIMO для использования согласно принятому решению, выполняет следующее: для приемника, использующего режим пространственного разнесения, подсчитывает количество SM_NUM случаев, когда принимается решение о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования; если отношение SM_NUM к общему количеству случаев принятия решения больше заранее заданного порогового значения ТН, выбирает для использования режим пространственного мультиплексирования для приема данных; для приемника, использующего режим пространственного мультиплексирования, подсчитывает количество STC_NUM случаев, когда принимается решение о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения; если отношение STC_NUM к общему количеству случаев принятия решения больше ТН, выбирает для использования режим пространственного разнесения.
Техническое решение, предлагаемое в настоящем изобретении, позволяет решить проблему выполнения адаптивного переключения между режимами пространственного разнесения и пространственного мультиплексирования в системе со множеством антенн в нисходящей линии связи и эффективного использования коэффициента усиления при разнесенном приеме, а также увеличения скорости передачи данных благодаря пространственному мультиплексированию, в результате чего значительно увеличивается пропускная способность системы. Большое количество результатов моделирования показывает, что техническое решение, предлагаемое в настоящем изобретении, может повысить пропускную способность системы на 10%-20%.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 показана блок-схема для принятия решения о режиме MIMO на основе спектральной эффективности в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.2 показана блок-схема для принятия решения о режиме MIMO на основе числа обусловленности в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.3 показана блок-схема для принятия решения о режиме MIMO на основе отношения сигнал/шум или значения модуляции и кодирования в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.4(a), (b) и (c) показаны три конкретных способа выбора режима MIMO на основе принятого решения.
Фиг.5 иллюстрирует передатчик, содержащий модуль принятия решения о режиме и модуль настройки режима модуляции и кодирования.
На фиг.6 показана блок-схема для принятия решения о режиме MIMO и непосредственной настройки части DIUC на основе-CINR в соответствии с первым примером применения настоящего изобретения.
На фиг.7 показана блок-схема для принятия приемником решения о режиме MIMO в режиме пространственного разнесения на основе CINR и спектральной эффективности в соответствии со вторым примером применения настоящего изобретения.
На фиг.8 показан коэффициент канала, соответствующий i-ой поднесущей приемника, в соответствии с третьим примером применения настоящего изобретения.
На фиг.9 показана блок-схема для принятия решения на основе числа обусловленности и спектральной эффективности в соответствии с третьим примером применения настоящего изобретения.
На фиг.10 показана блок-схема для принятия приемником решения о режиме MIMO, подходящем для использования, посредством подсчета в период переключения на основе спектральной эффективности в соответствии с четвертым примером применения настоящего изобретения.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже со ссылкой на чертежи и примеры подробно описывается техническое решение осуществления настоящего изобретения.
Настоящее изобретение предлагается в свете рассмотрения следующих факторов.
Для максимального увеличения скорости передачи данных учитывается комбинированное использование режимов пространственного разнесения и пространственного мультиплексирования. Другими словами, система использует информацию о канале для определения правил переключения режимов MIMO и выполняет адаптивное переключение между различными режимами с множеством антенн таким образом, чтобы повысить надежность линии связи и увеличить пропускную способность системы. Основная идея заключается в выборе режима MIMO с использованием информации о канале и настройке режима модуляции и кодирования, подходящего для выбранного режима MIMO, для передачи данных в режиме MIMO, выбранном модулем принятия решения.
Способ реализации адаптивного переключения режима MIMO в нисходящей линии связи в соответствии с настоящим изобретением применим к системе беспроводной связи, содержащей передатчик и приемник. Способ включает:
при наступлении момента принятия решения, принятие системой беспроводной связи, в соответствии с информацией о канале, решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения; передачу данных между передатчиком и приемником в соответствующем режиме MIMO согласно принятому решению;
информация о канале включает одно или более из следующего: отношение сигнал/шум, режим модуляции и кодирования и число обусловленности канальной матрицы
Момент принятия решения задается заранее в соответствии с конкретной ситуацией, например, решение принимается каждый раз, когда принимаются/передаются данные, или через несколько сеансов приема/передачи данных, или в каждом кадре.
Для различных приемников подходящие режимы MIMO могут различаться, в то время как способ принятия решения, который необходимо использовать, обычно одинаков, однако в некоторых случаях, например, когда принятие решения о режиме осуществляется в приемнике, различные приемники могут использовать различные способы принятия решения.
Отношение сигнал/шум представляет собой общий термин, обозначаемый аббревиатурой SNR (Signal to Noise Ratio); этот термин может касаться отношения уровня сигнала к уровню помехи и шума (SINR, Signal to Interference and Noise Ratio) или отношения уровня несущей к уровню помехи и шума (CINR, Carrier to Interference plus Noise Ratio); в последующем описании различные отношения сигнал/шум, включая SNR и SINR, будут обобщенно обозначаться с помощью аббревиатуры CINR.
Значение, соответствующее режиму модуляции и кодирования, называется для краткости значением модуляции и кодирования, а код DIUC (Downlink Interval Usage Code, код использования интервала нисходящей линии связи) в соответствии со стандартом 802.16 может также несколько раз использоваться с целью указания этого значения в последующем описании для его упрощения.
При этом базовые средства системы беспроводной связи, принимающие решение о том, какой режим MIMO подходит для использования, в соответствии с информацией о канале, должны определять правила или алгоритм принятия решения о режиме MIMO; причем решение о режиме MIMO может приниматься двумя способами: в первом случае решение принимается в передатчике, при этом приемник должен возвратить передатчику информацию о канале, а передатчик принимает решение о режиме MIMO, подходящем для использования в приемнике, в соответствии с информацией о канале, возвращенной приемником, и информирует приемник о выбранном режиме MIMO после выбора режима MIMO, который необходимо использовать, в соответствии с принятым решением. Во втором случае решение принимается в приемнике, при этом приемник принимает решение о режиме MIMO, подходящем для использования в нем, в соответствии с полученной информацией о канале, и информирует передатчик о выбранном режиме MIMO после выбора режима MIMO, который необходимо использовать в соответствии с принятым решением. Противоположная сторона может также, несомненно, быть уведомлена о принятом решении непосредственно после принятия этого решения, после чего передатчик и приемник на основе одинаковых правил выбирают режим MIMO, который необходимо использовать, в соответствии с принятым решением.
При этом передатчик включает базовую станцию и т.п., но не ограничивается этим, а приемник включает терминальное оборудование, такое как мобильный телефон, портативный компьютер, карта данных и персональный цифровой помощник (PDA), базовую станцию или ретрансляционную станцию и т.п., но не ограничивается перечисленным.
В зависимости от различий в информации о канале способ принятия решения о режиме MIMO, подходящем для использования, в соответствии с информацией о канале включает по меньшей мере следующее:
(A1) принятие решения в соответствии с спектральной эффективностью.
Сравнение спектральной эффективности в режиме пространственного разнесения со спектральной эффективностью в режиме пространственного мультиплексирования и принятие решения о режиме MIMO с большей спектральной эффективностью в качестве режима MIMO, подходящего для использования в приемнике. Этот процесс может быть реализован следующим образом.
Вычисляется отношение CINR каждой приемной антенны каждого приемника в режиме пространственного разнесения, которое обозначается как STC_CINR, затем вычисляется CINR каждой приемной антенны в режиме пространственного мультиплексирования, которое обозначается как SM_CINR, таким образом определяется отношение CINR каждого приемника в двух режимах MIMO. Режим модуляции и кодирования, подходящий для режима MIMO, может быть определен в соответствии с STC_CINR и SM_CINR, и значения, соответствующие режимам модуляции и кодирования приемника в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, записываются как STC_DIUC и SM_DIUC, соответственно. Порядок модуляции и кодирования, скорость кодирования и количество повторений кодирования могут быть определены с использованием STC_DIUC и SM_DIUC, в результате чего определяется спектральная эффективность каждой приемной антенны в соответствующем режиме MIMO. В данном случае спектральная эффективность=порядок модуляции и кодирования × скорость кодирования/количество повторений кодирования. Значения спектральной эффективности каждой приемной антенны приемника объединяются для получения общей спектральной эффективности приемника. Для вычисления спектральной эффективности в конкретных применениях могут, несомненно, также применяться другие способы.
Общая спектральная эффективность приемника в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования обозначается как STC_Effect и SM_Effect. Если значение SM_Effect больше (или равно) значению STC_Effect, то принимается решение о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного мультиплексирования; в противном случае принимается решение о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного разнесения. Другими словами, если значение SM_Effect равно значению STC_Effect, то может быть принято решение о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного мультиплексирования, или может быть принято решение о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного разнесения; решение может быть даже принято на основе другой информации о канале. Этот процесс показан на фиг.1, где STC соответствует режиму пространственного разнесения, в то время как SM соответствует режиму пространственного мультиплексирования.
(A2) Принятие решения в соответствии с числом обусловленности
Определение режима MIMO, подходящего для использования на каждой поднесущей, согласно числу обусловленности канальной матрицы приемника, соответствующей каждой поднесущей, путем выбора всех или части поднесущих в качестве статистических объектов; если соотношение поднесущих, подходящих для использования в определенном режиме, всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, превышает заранее заданное пороговое значение соотношения, принимается решение о том, что указанный режим является режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике.
Этот процесс может быть реализован следующим образом.
Сначала выполняется вычисление числа обусловленности канальной матрицы, соответствующей каждой поднесущей, и сравнение этого числа обусловленности с заранее заданным пороговым значением для поднесущей, в результате чего определяется, какой режим подходит для использования поднесущей - режим пространственного разнесения или режим пространственного мультиплексирования. Сбор статистических данных обо всех или части поднесущих приемника, если соотношение поднесущих, для которых подходит определенный режим, и общего количества поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, больше или равно заданному пороговому значению соотношения, то принимается решение о том, что этот режим подходит для использования поднесущими, в противном случае принятие решения о том, что для использования подходит другой режим. Решение также может быть принято другими способами. В конкретных применениях решение может быть принято следующим образом: если соотношение поднесущих, для которых подходит определенный режим, и общего количества поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, меньше или равно заданному пороговому значению соотношения, принимается решение о том, что для использования поднесущими подходит другой режим, в противном случае принимается решение о том, что для использования поднесущими подходит данный режим. Или вычисляется отношение количества поднесущих, для которых подходит режим пространственного разнесения, к количеству поднесущих, для которых подходит режим пространственного мультиплексирования, это отношение сравнивается с заранее заданным пороговым значением соотношения для принятия решения о режиме MIMO, подходящем для использования в приемнике; причем эти способы подобны описанному выше способу с небольшими отличиями, касающимися деталей реализации, и, таким образом, они могут быть осуществлены по аналогии с приведенными процедурами. Количество поднесущих, для которых подходят два различных режима, можно сравнить непосредственно, после чего может быть принято решение о том, что режимом, подходящим для поднесущей, должен являться режим, которому соответствует большее количество поднесущих; если оба количества одинаковы, принимается решение о том, что подходит любой режим, или о том, что следует продолжать использовать текущий режим, в этом случае решение также может быть принято с использованием соотношения, а именно порогового значения соотношения, равного 50% (если это отношение используется для принятия решения, то порог составляет 1).
Например, когда подсчитывается количество поднесущих, для которых подходит режим пространственного мультиплексирования, то, если соотношение количества поднесущих и общего количества поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, больше или равно заданному пороговому значению соотношения, принимается решение о том, что для использования поднесущими подходит режим пространственного мультиплексирования. Безусловно, также может подсчитано количество поднесущих, для которых подходит режим пространственного разнесения, и этот процесс может выполняться аналогично.
На фиг.2 показаны конкретные шаги для реализации приведенного выше примера, включающие:
определение позиций всех или части поднесущих приемника;
измерение коэффициента канала, соответствующего каждому приемнику и обозначаемого как h11, h21, , hn1, h12, h22,
, hn2,
, h1m,
, hnm, где m - количество антенн передатчика, a n - количество приемных антенн приемника; определение канальной матрицы, состоящей из коэффициентов каналов, соответствующих приемнику, следующим образом:
, запись H=HHH и определение максимального значения
max и минимального значения
min сингулярных значений или собственных значений Н. Значение числа обусловленности канальной матрицы определяется с использованием
max и
min, и число обусловленности применяется для принятия решения о режиме MIMO, подходящего для использования поднесущей.
Заранее задаются пороговые значения двух типов, то есть пороговое значение Kc для поднесущей и пороговое значение Tr соотношения, при этом предполагается, что число обусловленности канальной матрицы Hi, соответствующей поднесущей i, полученное путем вычисления, равно Ki .
Ki и пороговое значение Kc сравниваются, и принимается решение, подходит ли для использования поднесущей i режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения; если поднесущей подходит режим пространственного мультиплексирования, то 1 добавляется к значению MIMO_SM, в противном случае 1 добавляется к значению MIMO_STC.
Если определения для числа обусловленности различаются, то может быть принято решение о том, что если K i<Kc, то для использования подходит режим пространственного разнесения, или может быть принято решение о том, что если , то для использования подходит режим пространственного мультиплексирования, например, предположим, что используются две приемные и две передающие антенны и сингулярное значение или собственное значение Н вычисляется как
,
, то, если число обусловленности определяется как
, то принимается решение о том, что для использования поднесущей подходит режим пространственного мультиплексирования, если K i<Kc, в противном случае принимается решение о том, что для использования поднесущей подходит режим пространственного разнесения; если число обусловленности определяется как
или
, предполагается, что для использования поднесущей подходит режим пространственного мультиплексирования, если Ki >Kc, в противном случае принимается решение о том, что для использования поднесущей подходит режим пространственного разнесения. Если Ki=Kc, может быть принято решение о том, что для использования поднесущей подходит режим пространственного разнесения или режим пространственного мультиплексирования.
Если решение принимается для всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, то вычисляется соотношение Pr поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного мультиплексирования, и поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов, то есть значение MIMO_SM делится на сумму MIMO_SM и MIMO_STC, а полученное частное обозначается как Pr; если Pr Tr, то для использования в приемнике подходит режим пространственного мультиплексирования, в противном случае для использования в приемнике подходит режим пространственного разнесения (этот процесс показан на фиг.2).
(A3) Принятие решения в соответствии с числом обусловленности и спектральной эффективностью. В этом режиме также возможны несколько случаев.
Начальные шаги в каждом из этих случаев совпадают с шагами, выполняемыми в том случае, когда решение принимается в соответствии с числом обусловленности, то есть вначале вычисляется соотношение Pr поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного мультиплексирования, и всех поднесущих, выбранных в качестве статистических объектов.
(А3.1) Принятие решения о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного разнесения, если Pr<Tr; в противном случае дальнейшее применение способа, основанного на спектральной эффективности, для принятия решения о режиме MIMO, подходящем для использования. Если Pr=Tr, продолжение процесса принятия решения или принятие решения о том, что подходящим для использования является режим пространственного разнесения.
(A3.2) Принятие решения о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного мультиплексирования, если Pr>Tr; в противном случае дальнейшее применение способа, основанного на спектральной эффективности, для принятия решения о режиме MIMO, подходящем для использования. Если Pr=T r, продолжение процесса принятия решения или принятие решения о том, что подходящим для использования является режим пространственного мультиплексирования.
(А3.3) Задание интервала соотношений [Tr1,Tr2], причем 0 Tr1
Tr2
1.
Если Pr Tr1, принимается решение о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного разнесения; если Pr>Tr2, принимается решение о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного мультиплексирования; если TR1<Pr<Tr2, то решение о режиме MIMO, подходящем для использования, принимается в соответствии со спектральной эффективностью (в конкретных применениях решение также может приниматься в соответствии с другой информацией о канале). Если Pr=Tr1 и Pr=Tr2, процесс принятия решения может продолжаться, или может быть непосредственно принято решение о том, что подходящим для использования является режим пространственного разнесения/пространственного мультиплексирования.
В данном случае решение в соответствии со спектральной эффективностью принимается в точности так, как это описано в пункте (А1).
В практических применениях может также вычисляться соотношение поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного разнесения, относительно всех поднесущих, и решение о режиме MIMO, подходящем для использования приемником, принимается на основе сравнения этого соотношения с заранее заданным пороговым значением; либо может вычисляться отношение количества поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного разнесения, к количеству поднесущих, подходящих для использования в режиме пространственного мультиплексирования, и режим MIMO, подходящий для использования приемником, определяется путем сравнения этого отношения с заранее заданным пороговым значением; причем концепция реализации этих способов совпадает с концепцией способа, описанного выше, за исключением некоторых деталей реализации, вследствие чего эти способы могут быть реализованы по аналогии с описанным выше алгоритмом.
(А4) Принятие решения в соответствии с отношением сигнал/шум
Задание интервала порогового значения для группы отношений сигнал/шум, при этом CINR1 CINR2.
Предполагается, что определенный приемник вычисляет в определенный момент отношение сигнал/шум CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени.
Принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения, если CINR<CINR1.
Принятие решения о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования, если CINR>CINR2.
Принятие решения о том, что для использования подходит текущий режим MIMO, то есть сохранение текущего режима MIMO неизменным, если CINR1 CINR
CINR2.
В этот момент для приемника, использующего режим пространственного разнесения в текущий момент времени, применяется только пороговое значение CINR2, что означает, что режим пространственного мультиплексирования используется, если CINR больше CINR2, в противном случае используется режим пространственного разнесения. Для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, применяется только пороговое значение CINR1, что означает, что режим пространственного мультиплексирования используется, если CINR больше CINR1, в противном случае используется режим пространственного разнесения.
Также могут быть заданы интервалы пороговых значений двух групп отношений сигнал/шум: для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, интервал пороговых значений задается как [STC_THCINR1, STC_THCINR 2]; для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, интервал порогового значения задается как [SM_THCINR1, SM_THCINR2]. В данном случае STC_THCINR1 STC_THCINR2, SM_THCINR1
SM_THCINR2 и SM_THCINR1
STC_THCINR2.
В случае, если используются два интервала пороговых значений, [STC_THCINR 1, STC_THCINR2] и [SM_THCINR1, SM_TH CINR2], обработка выполняется также как и в случае, когда используется один интервал, единственное отличие заключается в том, что STC_THCINR1 используется вместо CINR1, a STC_THCINR2 используется вместо CINR2 для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения; и SM_THCINR1 используется вместо CINR1, a SM_THCINR2 используется вместо CINR2 для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования. Этот процесс показан на фиг.3, на котором пороговое значение 1 представляет указанное выше значение CINR1/STC_TH CINR1/SM_THCINR1, а пороговое значение 2 представляет указанное выше значение CINR2/STC_THCINR2/SM_TH CINR2.
(A5) Принятие решения в соответствии с отношением сигнал/шум и спектральной эффективностью
Если CINR1 CINR
CINR2 (если интервалы пороговых значений двух групп отношений сигнал/шум заданы, то SM_THCINR1
CINR
SM_THCINR2 для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, или STC_THCINR1
CINR
STC_THCINR2 для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения), принятие решения о режиме MIMO, подходящем для использования, в соответствии со спектральной эффективностью, как описано в пункте (А1).
(A6) Принятие решения в соответствии с отношением сигнал/шум и числом обусловленности
Если CINR1 CINR
CINR2 (если интервалы пороговых значений двух групп отношений сигнал/шум заданы, то SM_THCINR1
CINR
SM_THSINR2 для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, или STC_THCINR1
CINR
STC_THCINR2 для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения), принятие решения о режиме MIMO, подходящем для использования, в соответствии с числом обусловленности, как описано в пункте (А2).
(A7) Принятие решения в соответствии со значениями модуляции и кодирования
Задание интервала [DIUC1, DIUC2] для группы значений модуляции и кодирования, при этом DIUC1 DIUC2.
Предположим, что в определенный момент времени определенный приемник вычисляет отношение сигнал/шум CINR в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени; сравнение CINR с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования для определения режима модуляции и кодирования, подходящего для использования приемником, и запись значения, соответствующего режиму модуляции и кодирования, в виде DIUC.
Использование режима пространственного разнесения, если DIUC<DIUC1; использование режима пространственного мультиплексирования, если DIUC>DIUC2.
Принятие решения о том, что для использования подходит текущий режим MIMO, то есть сохранение текущего режима MIMO неизменным, если DIUC1 DIUC
DIUC2.
В этот момент для приемника, использующего режим пространственного разнесения в текущий момент времени, применяется только пороговое значение DIUC2, что означает, что режим пространственного мультиплексирования используется, если DIUC больше DIUC2, в противном случае используется режим пространственного разнесения. Для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, применяется только пороговое значение DIUC1, что означает, что режим пространственного мультиплексирования используется, если DIUC больше DIUC1, в противном случае используется режим пространственного разнесения.
Также могут быть заданы интервалы пороговых значений двух групп значений модуляции и кодирования: для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, интервал пороговых значений задается как [STC_THDIUC 1, STC_THDIUC2]; для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного мультиплексирования, интервал пороговых значений задается как [SM_THDIUC1, SM_TH DIUC2]. В данном случае STC_THDIUC1 STC_THDIUC2, SM_THDIUC1
SM_THDIUC2 и SM_THDIUC1
STC_THDIUC2.
В случае, если используются два интервала пороговых значений, [STC_THDIUC 1, STC_THDIUC2] и [SM_THDIUC1, SM_TH DIUC2], обработка выполняется также как и в случае, когда используется один интервал, единственное отличие заключается в том, что STC_THDIUC1 используется вместо DIUC1, a STC_THDIUC2 используется вместо DIUC2 для приемника, работающего в текущий момент времени в режиме пространственного разнесения; и SM_THDIUC1 используется вместо DIUC1, a SM_THDIUC2 используется вместо DIUC2 для приемника, работающего в текущий момент времени в режиме пространственного мультиплексирования. Этот процесс показан на фиг.3, на котором пороговое значение 1 представляет указанное выше значение DIUC1/STC_TH DIUC1/SM_THDIUC1, а пороговое значение 2 представляет указанное выше значение DIUC2/STC_THDIUC2/SM_TH DIUC2.
(А8) Принятие решения в соответствии со значением модуляции и кодирования и спектральной эффективностью
Если DIUC1 DIUC
DIUC2 (если интервалы пороговых значений двух групп отношений сигнал/шум заданы, то SM_THDIUC1
CINR
SM_THDIUC2 для приемника, работающего в текущий момент времени в режиме пространственного мультиплексирования, или STC_THDIUC1
CINR
STC_THDIUC2 для приемника, работающего в текущий момент времени в режиме пространственного разнесения), принятие решения о режиме MIMO, подходящем для использования, в соответствии со спектральной эффективностью таким образом, как это описано в пункте (А1).
(А9) Принятие решения в соответствии со значением модуляции и кодирования и числом обусловленности
Если DIUC1 DIUC
DIUC2 (если интервалы пороговых значений двух групп отношений сигнал/шум заданы, то SM_THDIUC1
CINR
SM_THDIUC2 для приемника, работающего в текущий момент времени в режиме пространственного мультиплексирования, или STC_THDIUC1
CINR
STC_THDIUC2 для приемника, работающего в текущий момент времени в режиме пространственного разнесения), принятие решения о режиме MIMO, подходящем для использования, в соответствии с числом обусловленности таким образом, как это описано в пункте (А2).
Способ может также включать следующие шаги:
определение режима модуляции и кодирования в используемом режиме MIMO в соответствии с отношением сигнал/шум, выполнение передатчиком кодирования согласно определенному режиму модуляции и кодирования и выполнение приемником декодирования согласно определенному режиму модуляции и кодирования.
Режим модуляции и кодирования может определяться передатчиком, после чего приемник информируется об определенном режиме модуляции и кодирования, либо этот режим может определяться приемником, после чего передатчик информируется об определенном режиме модуляции и кодирования.
При этом способ настройки режима модуляции и кодирования может включать по меньшей мере следующие шаги:
(B1) Непосредственная настройка с использованием отношения сигнал/шум
Если в обоих режимах MIMO может быть определено отношение сигнал/шум (посредством вычисления или передачи сигнала обратной связи), или отношение сигнал/шум может быть определено только в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени (посредством вычисления или передачи сигнала обратной связи), и при этом не происходит переключения режимов MIMO, то отношение сигнал/шум в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, сравнивается с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования для определение режима модуляции и кодирования в режиме MIMO. Например, отношения сигнал/шум в обоих режимах MIMO могут быть получены путем вычисления, выполняемого в приемнике, и режим модуляции и кодирования в соответствующем режиме MIMO может быть определен на основе отношения сигнал/шум. Если используется режим пространственного разнесения, необходимо только возвратить в передатчик значение, соответствующее режиму модуляции и кодирования в режиме пространственного разнесения; если используется режим пространственного мультиплексирования, необходимо только возвратить в передатчик значение, соответствующее режиму модуляции и кодирования в режиме пространственного мультиплексирования, после чего передатчик выполняет кодирование в соответствии с определенным режимом модуляции и кодирования, информация о котором была передана ему по каналу обратной связи.
(B2) Если может быть определено только значение V_CINR отношения сигнал/шум в текущем режиме MIMO (посредством вычисления или передачи сигнала обратной связи), выполняются следующие операции для случая, когда происходит переключение режима MIMO:
задание значения D_CINR разности между отношением сигнал/шум в режиме пространственного разнесения и отношением сигнал/шум в режиме пространственного мультиплексирования при одинаковых условиях, и если отношение сигнал/шум в режиме MIMO, используемом в текущий момент времени, равно V_CINR, и значение, соответствующее режиму модуляции и кодирования, полученное из справочной таблицы на основе V_CINR, равно V_DIUC, то существуют два способа определения режима модуляции и кодирования в другом режиме MIMO.
(B21) Определение режима модуляции и кодирования с использованием прогнозируемого отношения сигнал/шум
Для приемника, использующего режим пространственного разнесения, может быть приблизительно спрогнозировано, что отношение сигнал/шум этого приемника в режиме пространственного мультиплексирования вычисляется как SM_CINR=V_CINR-D_CINR, после чего значения SM_CINR сравнивается с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования для определение режима модуляции и кодирования приемника в режиме пространственного мультиплексирования.
Для приемника, использующего режим пространственного мультиплексирования, может быть сделан приблизительный прогноз о том, что отношение сигнал/шум этого приемника в режиме пространственного разнесения вычисляется как STC_CINR=V_CINR-D_CINR, после чего значения STC_CINR сравнивается с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования для определение режима модуляции и кодирования приемника в режиме пространственного разнесения.
(B22) Непосредственное прогнозирование с использованием значения режима модуляции и кодирования в текущем режиме
Задание значения D разности между значениями, соответствующими режиму модуляции и кодирования в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования, при этом D является положительным целым числом больше нуля.
Если приемник использует режим пространственного разнесения, непосредственное прогнозирование того, что значение, соответствующее режиму модуляции и кодирования в режиме пространственного мультиплексирования, вычисляется следующим образом: SM_DIUC=V_DIUC-D.
Если приемник использует режим пространственного мультиплексирования, непосредственное прогнозирование того, что значение, соответствующее режиму модуляции и кодирования в режиме пространственного разнесения, вычисляется следующим образом: STC_DIUC=V_DIUC+D.
Очевидно, что в случае (В2) возможно задать значение разности между отношениями сигнал/шум в режиме пространственного мультиплексирования и в режиме пространственного разнесения (или разность между значениями, соответствующими режимам модуляции и кодирования), и в этом случае способ может быть реализован по аналогии с вышеупомянутым способом, вследствие чего такой способ не описывается.
При этом существуют три способа реализации процедуры передачи данных с использованием соответствующего режима MIMO согласно принятому решению:
(C1) Первый способ реализации представлен на фиг.4(а), на котором показано задание фиксированного периода Т переключения. В данном случае Т представляет собой положительное целое число больше нуля, единицей измерения которого является кадр, и момент принятия решения заранее задан как момент, когда общее количество переданных/принятых кадров является целым числом, кратным Т; после принятия решения о режиме MIMO, который необходимо использовать, данные передаются между передатчиком и приемником с использованием этого режима MIMO в течение следующего периода переключения. Например, если в кадре nT принято решение о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного разнесения в качестве режима MIMO, как это описано в пункте (С1), то приемник использует режим пространственного разнесения для приема данных в кадрах nT+1, nT+2, (n+1)Т. В кадре (n+1)Т система принимает другое решение о режиме MIMO. В данном случае n является положительным целым числом.
(C2) Второй способ реализации представлен на фиг.4(b), на котором показано задание фиксированного периода Т переключения и порогового значения ТН. В данном случае Т представляет собой положительное целое число больше нуля, единицей измерения которого является кадр. В каждом периоде переключения задаются m моментов принятия решения, то есть m решений о режиме принимаются без переключения режима MIMO, а переключение режима MIMO выполняется только по окончании периода переключения, причем m является положительным целым числом и m Т. Количество STC_NUM случаев, когда для использования подходит режим пространственного разнесения, и количество SM_NUM случаев, когда для использования подходит режим пространственного мультиплексирования, в пределах m моментов принятия решения в течение периода переключения рассчитываются по окончании каждого периода переключения; если отношение SM_NUM к m больше заданного порогового значения ТН, данные между передатчиком и приемником в следующем периоде переключения передаются с использованием режима пространственного мультиплексирования, в противном случае данные в следующем периоде переключения между передатчиком и приемником передаются с использованием режима пространственного разнесения (кроме того, можно указать, что в случае равенства значений отношения и ТН будет по-прежнему использоваться текущий режим MIMO, или режим пространственного мультиплексирования). Например, если в кадре nT определено, что в следующем периоде переключения используется режим пространственного разнесения, то приемник будет использовать режим пространственного разнесения во всех кадрах nT+1, nT+2,
(n+1)Т и принимать m решений о режиме, а также подсчитывать количество SM_NUM случаев, когда для использования подходит режим пространственного мультиплексирования. Если отношение SM_NUM к m больше заданного порогового значения ТН, приемник использует режим пространственного мультиплексирования в Т кадрах следующего периода, то есть режим пространственного мультиплексирования используется во всех кадрах (n+1)Т+1, (n+1)Т+2,
(n+2)Т, в противном случае приемник использует режим пространственного разнесения, принимает m решений о режиме и осуществляет подсчет для следующего периода в кадрах (n+1)Т+1, (n+1)Т+2,
(n+2)Т. В практических применениях решение о режиме MIMO, используемом в следующем периоде переключения, может быть также принято путем сравнения отношения STC_NUM к m или отношения SM_NUM к STC_NUM с пороговым значением, при этом конкретный процесс в этом случае может выполняться аналогично описанному. SM_NUM и STC_NUM могут также сравниваться непосредственно, при этом режим пространственного мультиплексирования используется, если значение SM_NUM больше, в противном случае используется режим пространственного разнесения, а при равенстве значений SM_NUM и STCJMUM может использоваться любой из двух режимов или текущий режим; в этом случае решение может также приниматься с использованием отношения SM_NUM (или STC_NUM) к m, то есть, если ТН равно 0,5 и решение принимается с использованием отношения SMJMUM к STC_NUM, то пороговое значение равно 1.
Задание порогового значения может устранить проблему, связанную с большим объемом служебных данных системы, вызванных частыми переключениями.
(C3) На фиг.4(с) представлен третий способ реализации, в соответствии с которым фиксированный период Т переключения не задается, а вместо этого задается пороговое значение ТН. Способ реализуется следующим образом.
(a) Для приемника, использующего в текущий момент времени режим пространственного разнесения, всегда принимается решение о режиме, например, решение принимается, как только наступает каждый момент принятия решения, но переключение режима MIMO не выполняется, и момент принятия решения может быть задан заранее в виде количества кадров или временного интервала. Подсчитывается количество SM_NUM случаев, когда принимается решение о том, что для использования подходит режим пространственного мультиплексирования; если отношение SM_NUM к общему количеству моментов принятия решения больше или равно ТН, данные между передатчиком и приемником передаются с использованием режима пространственного мультиплексирования, далее выполняется шаг (b).
(b) Для приемника, работающего в текущий момент времени в режиме пространственного мультиплексирования, всегда принимается решение о режиме, например, решение принимается, как только наступает каждый момент принятия решения, но переключение режима MIMO не выполняется, момент принятия решения может быть задан заранее в виде количества кадров или временного интервала. Подсчитывается количество STC_MUM случаев, когда принимается решение о том, что для использования подходит режим пространственного разнесения; если отношение STC_MUM к общему количеству моментов принятия решения больше или равно ТН, данные между передатчиком и приемником передаются с использованием режима пространственного разнесения, далее выполняется шаг (а).
В рамках настоящего изобретения также предлагается система для адаптивного переключения режима со множеством входов и множеством выходов (MIMO) в нисходящей линии связи, содержащая передатчик и по меньшей мере один приемник; при этом передатчик может представлять собой базовую станцию, а приемник может представлять собой мобильный телефон, портативный компьютер, карту данных, персональный цифровой помощник (PDA) и т.п., или базовую станцию, или ретрансляционную станцию; причем каждый приемник содержит по меньшей мере две приемные антенны, а каждый передатчик содержит по меньшей мере две передающие антенны; каждый приемник используется для получения информации о своем канале в соответствии с принятыми им данными.
Каждый передатчик по меньшей мере содержит:
модуль модуляции и кодирования каналов, используемый для модуляции и кодирования сигналов;
модуль преобразования символов, используемый для выполнения преобразования символов для сигналов, выводимых модулем модуляции и кодирования каналов;
модуль переключения, используемый для передачи данных с выхода модуля преобразования символов в модуль передачи данных в режиме MIMO, выбранном модулем принятия решения о режиме;
модуль передачи данных в режиме пространственного мультиплексирования, используемый для передачи данных после выполнения пространственного мультиплексирования данных; и
модуль передачи данных в режиме пространственного разнесения, используемый для передачи данных после выполнения пространственного разнесения данных;
при этом передатчик или приемник также содержат по меньшей мере:
модуль принятия решения о режиме, используемый для принятия в определенные моменты решения о том, что режимом MIMO, подходящим для использования в приемнике, является режим пространственного мультиплексирования или режим пространственного разнесения, в соответствии с информацией о канале, и для выбора для использования соответствующего режима MIMO согласно принятому решению, а также для информирования модуля переключения и приемника о выбранном режиме MIMO; при этом информация о канале включает один или более из следующего: отношение сигнал/шум, режим модуляции и кодирования и число обусловленности канальной матрицы;
если модуль принятия решения о режиме входит в состав передатчика, то приемник возвращает информацию о канале в модуль принятия решения о режиме;
приемник принимает данные с использованием режима MIMO, выбранного модулем принятия решения о режиме.
Подробная информация, касающаяся отношения сигнал/шум и режима модуляции и кодирования, приведена выше при описании способа и далее повторно не упоминается.
Подробная информация, касающаяся принятия решения модулем принятия решения о режиме, приведена выше в пунктах (А1)-(А9) при описании способа и далее повторно не упоминается. Модуль принятия решения о режиме может определить наступление заранее заданного момента принятия решения или окончания периода переключения, например, с помощью таймера или счетчика, но не ограничивается перечисленным, а при необходимости подсчета поднесущих, значений STC_NUM/SM_NUM или других значений этот подсчет может выполняться, например, с помощью счетчика, но не ограничивается указанным, а каждое пороговое значение может сохраняться, например, в памяти, но не ограничивается указанным.
Система также может содержать модуль настройки режима модуляции и кодирования, используемый для настройки режима модуляции и кодирования, применяемого модулем модуляции и кодирования каналов в качестве режима, подходящего для использования в приемнике, в соответствии с режимом MIMO, выбранным модулем принятия решения о режиме. Подробная информация, касающаяся выполнения настройки модулем настройки режима модуляции и кодирования, приведена выше в пунктах (В1) и (В2) при описании способа и далее повторно не упоминается.
На фиг.5 показан передатчик, содержащий модуль принятия решения о режиме и модуль настройки режима модуляции и кодирования.
Система также может содержать: модуль конфигурирования, предназначенный для конфигурирования момента принятия решения о режиме MIMO и для конфигурирования периода переключения.
Момент, когда модуль принятия решения о режиме принимает решение и модуль переключения передает поток преобразованных данных в модуль передачи данных в соответствующем режиме MIMO согласно решению, принятому модулем принятия решения о режиме, может определяться тремя способами, аналогичными тем, которые были рассмотрены в пунктах (С1)-(С3) при описании способа, и в дальнейшем они не будут повторно упоминаться.
Как было описано выше, с помощью схемы адаптивного переключения, реализуемой посредством настоящего изобретения, режимы пространственного разнесения и пространственного мультиплексирования используются в комбинации друг с другом, благодаря чему система выполняет адаптивное переключение между режимом пространственного разнесения и режимом пространственного мультиплексирования, при этом схема, соответствующая настоящему изобретению, позволяет увеличить скорость передачи данных, максимально использовать ограниченную полосу пропускания системы и, таким образом, значительно повысить пропускную способность системы.
Ниже настоящее изобретение описывается со ссылкой на четыре примера применения.
Первый пример применения
Предполагается, что в определенный момент времени имеется n приемников, обозначенных как "Пользователь 1", "Пользователь 2", , "Пользователь n". При этом определенный приемник из указанных приемников является "Пользователем X", который вычисляет возвращаемое отношение сигнал/шум CINR в текущем режиме в соответствии с принятой информацией о частоте пилотного сигнала и т.п. и возвращает значение CINR обратно в передатчик через определенный IE (например, по каналу быстрой обратной связи и т.п.). Передатчик сравнивает принятое значение CINR с пороговым значением вхождения в режим модуляции и кодирования для выбора режима модуляции и кодирования и определяет значение V_DIUC, соответствующее режиму модуляции и кодирования. При наступлении периода переключения передатчик выполняет настройку режима модуляции и кодирования после принятия решения о режиме MIMO и выполняет переключение в соответствии с возвращенным значением CINR.
Значение CINR, возвращенное приемником, представляет собой отношение сигнал/шум только в текущем режиме MIMO, и в этом случае отношение сигнал/шум в другом режиме MIMO неизвестно. В этом случае обработка может быть выполнена с помощью способа принятия решения с использованием только отношения сигнал/шум, описанного в пункте (А4). Если пороговое значение в режиме пространственного разнесения и пороговое значение в режиме пространственного мультиплексирования заданы соответственно как STC_TH2 и SM_TH1, то:
1) если текущим режимом приемника является режим пространственного разнесения, передатчик сравнивает CINR с пороговым значением STC_TH2, и если CINR>STC_TH2, принимается решение о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного мультиплексирования, и значение, соответствующее его режиму модуляции и кодирования, определяется как DIUC=V_DIUC-D с использованием способа непосредственного прогнозирования, при этом D представляет собой заранее заданное положительное целое число, или сначала может быть спрогнозировано отношение сигнал/шум в режиме пространственного мультиплексирования, а затем значение, соответствующее режиму модуляции и кодирования, получают с использованием спрогнозированного отношения сигнал/шум; в противном случае принимается решение о продолжении использования в приемнике режима пространственного разнесения, и режим модуляции и кодирования остается неизменным.
2) если текущим режимом приемника является режим пространственного мультиплексирования, передатчик сравнивает значение CINR с пороговым значением SM_TH1, и если CINR<SM_TH1, принимается решение о том, что для использования в приемнике подходит режим пространственного разнесения, и значение, соответствующее режиму модуляции и кодирования в режиме пространственного разнесения, определяется как DIUC=V_DIUC+D с использованием способа непосредственного прогнозирования, или сначала прогнозируется отношение сигнал/шум в режиме пространственного разнесения, а затем значение, соответствующее режиму модуляции и кодирования, получают с использованием этого спрогнозированного отношения сигнал/шум; в противном случае принимается решение о продолжении использования в приемнике режима пространственного мультиплексирования, и режим модуляции и кодирования остается неизменным.
В данном случае D является положительным целым числом. Другие приемники функционируют согласно тому же алгоритму, что и приемник "Пользователь X". Алгоритм принятия решения о режиме MIMO и непосредственной настройки DIUC показан на фиг.6.
Передатчик информирует приемник о режиме MIMO, выбранном на шаге 1) или 2). Передатчик передает данные в новом выбранном режиме MIMO, и приемник принимает данные в этом же режиме.
Второй пример применения
Предполагается, что имеется n приемников, обозначенных как "Пользователь 1", "Пользователь 2", "Пользователь n", каждый из которых оснащен двумя приемными антеннами, и передатчик также содержит только две передающие антенны. В данном случае приемники принимают решение о режиме MIMO и возвращают информацию о выбранном режиме MIMO, подходящем для использования в передатчике, после чего передатчик настраивает режим передачи данных в соответствии с возвращенной информацией о режиме MIMO. Передатчик принимает решение о режиме MIMO с использованием отношения сигнал/шум и спектральной эффективности таким образом, как описано в пункте (А5). Конкретный процесс выполняется следующим образом.
В данном случае используется только одно пороговое значение интервала отношения сигнал/шум. Пороговое значение интервала отношения сигнал/шум задается в виде диапазона [CINR1, CINR2]. Приемник "Пользователь X" вычисляет возвращаемое отношение сигнал/шум CINR в режиме, используемом им в текущий момент времени, согласно принятой информации, такой как частота пилотного сигнала. Либо, вне зависимости от того, какой режим используется в текущий момент времени - режим пространственного разнесения или режим пространственного мультиплексирования - для всех приемников вычисляется отношение сигнал/шум CINR только в режиме пространственного разнесения (или в режиме пространственного мультиплексирования).
Если CINR<CINR1, для использования в приемнике "Пользователь X" подходит режим пространственного разнесения. Если CINR>CINR2, для использования в приемнике "Пользователь X" подходит режим пространственного мультиплексирования. Если CINR1 CINR
CINR2, решение о режиме MIMO, подходящем для использования, в дальнейшем принимается с помощью спектральной эффективности.
Конкретный процесс оценки спектральной эффективности выполняется следующим образом: вычисляется или оценивается с использованием частоты пилотного сигнала и т.п.отношение сигнал/шум для каждой приемной антенны в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования и записываются соответственно в виде значений STC_CINR1, STC_CINR2, SM_CINR1 и SM_CINR2. Четыре значения отношения сигнал/шум могут использоваться для определения соответствующих величин порядка модуляции и кодирования, скорости кодирования и количества повторений кодирования, а затем для определения соответствующей спектральной эффективности, причем спектральная эффективность=порядок модуляции и кодирования × скорость кодирования/количество повторений кодирования. Значения порядка модуляции и кодирования, скорости кодирования и количества повторений кодирования, соответствующие STC_CINR1, записываются как STC_M1, STC_R1 и STC_P1; значения, соответствующие STC_CINR2, обозначаются как STC_M2, STC_R2 и STC_P2; значения, соответствующие SM_CINR1, обозначаются как SM_M1, SM_R1 и SM_P1; значения, соответствующие SM_CINR2, обозначаются как SM_M2, SM_R2 и SM_P2. Спектральная эффективность, соответствующая четырем значениям отношения сигнал/шум, соответственно обозначается как STC_Effect1, STC_Effect2, SM_Effect1 и SM_Effect2. Таким образом, STC_Effecti=STC_Mi×STC_Ri/STC_Pi; SM_Effecti=SM_Mi×SM_Ri/SM_Pi; где i=1, 2. Поскольку данные, передаваемые двумя антеннами в режиме пространственного разнесения, одинаковы, общая спектральная эффективность в режиме пространственного мультиплексирования и в режиме пространственного разнесения составляет соответственно STC_Effect=0,5×(STC_Effect1+STC_Effect2) и SM Effect=SM Effect1+SM_Effect2. Если STC Effect больше SM Effect, "Пользователь X" использует режим пространственного разнесения, в противном случае он использует режим пространственного мультиплексирования.
Алгоритм принятия решения с использованием CINR и спектральной эффективности для приемника "Пользователь X" в режиме пространственного разнесения показан на фиг.7. Другие приемники используют тот же алгоритм обработки, что и приемник "Пользователь X".
Поскольку решение принимается в приемнике и отношения сигнал/шум в обоих режимах MIMO могут быть получены путем вычисления, режим модуляции и кодирования в режиме MIMO может быть получен из справочной таблицы с использованием отношения сигнал/шум в соответствующем режиме MIMO. Приемник возвращает передатчику информацию о выбранном режиме MIMO и режиме модуляции и кодирования в этом режиме MIMO и принимает данные в выбранном режиме MIMO. Передатчик также передает данные в режиме MIMO, информация о котором возвращена приемником.
Третий пример применения
Предполагается, что имеется n приемников, обозначенных как "Пользователь 1", "Пользователь 2", "Пользователь n", каждый из которых оснащен двумя приемными антеннами, и передатчик также содержит две передающие антенны. В данном случае решение принимается с использованием комбинации числа обусловленности и спектральной эффективности так, как это описано в пункте (A3). Задается пороговое значение Kc поднесущих и пороговое значение Т, соотношений. Для определенного приемника "Пользователь X" коэффициенты каналов различных приемных и передающих антенн, соответствующие их поднесущей i, записываются как
, где k, j=1, 2, соответствующая взаимосвязь показана на фиг.8.
Канальные матрицы, соответствующие этим коэффициентам каналов iой поднесущей, записываются следующим образом: и могут быть представлены как
. Сингулярное или собственное значение Hi вычисляется как
,
, а число обусловленности этой матрицы может быть определено как
(также оно может быть определено как
или
. Если Ki<Kc (или
, или
), то предполагается, что поднесущая подходит для использования в режиме пространственного мультиплексирования. Рассчитывается соотношение Pr поднесущих, для которых Ki<K c (или
, или
), и если Pr<Tr, то для использования в приемнике "Пользователь X" подходит режим пространственного разнесения. В противном случае решение далее принимается с использованием спектральной эффективности.
Конкретный процесс оценки спектральной эффективности выполняется следующим образом: вычисляется или оценивается с использованием частоты пилотного сигнала и т.п. отношения сигнал/шум для каждой приемной антенны в режиме пространственного разнесения и в режиме пространственного мультиплексирования и записываются соответственно в виде значений STC_CINR1, STC_CINR2, SM_CINR1 и SM_CINR2. Четыре значения отношения сигнал/шум могут использоваться для определения соответствующих величин порядка модуляции и кодирования, скорости кодирования и количества повторений кодирования, а затем для определения соответствующей спектральной эффективности. Значения порядка модуляции и кодирования, скорости кодирования и количества повторений кодирования, соответствующие STC_CINRi, записываются как STC_Mi, STC_Ri и STC_Pi; значения, соответствующие SM_CINRi, обозначаются как SM_Mi, SM_Ri и SM_Pi; при этом i=1, 2. Спектральная эффективность, соответствующая четырем значениям отношения сигнал/шум, соответственно записывается как STC_Effect1, STC_Effect2, SM_Effect1 и SM_Effect2. Таким образом, STC_Effecti=STC_Mi×STC_Ri/STC_Pi; SM_Effecti=SM_Mi×SM_Ri/SM_Pi; где i=1, 2. Поскольку данные, передаваемые двумя антеннами в режиме пространственного разнесения, одинаковы, общая спектральная эффективность в режиме пространственного мультиплексирования и в режиме пространственного разнесения составляют соответственно STC_Effect=0,5×(STC_Effect1+STC_Effect2) и SM_Effect=SM_Effect1+SM_Effect2. Если STC_Effect больше SM_Effect, то приемник "Пользователь X" использует режим пространственного разнесения, в противном случае он использует режим пространственного мультиплексирования.
Процесс принятия решения для других приемников выполняется так же, как и для приемника "Пользователь X", и алгоритм полного процесса показан на фиг.9.
Четвертый пример применения
Предполагается, что в определенный момент времени имеется n приемников, обозначенных как "Пользователь 1", "Пользователь 2", , "Пользователь n". Они принимают решение только на основе спектральной эффективности. Решение принимается на основе спектральной эффективности в рамках всего периода переключения, и подсчитывается количество SM_NUM случаев, когда для использования подходит режим пространственного мультиплексирования, и количество STC_NUM случаев, когда для использования подходит режим пространственного разнесения. Значения начальных кадров как для SM_NUM, так и для STC_NUM в каждом периоде переключения равны нулю. Для конкретного приемника "Пользователь X" вычисляется общая спектральная эффективность "Пользователем Х" в двух режимах MIMO; если спектральная эффективность в режиме пространственного разнесения больше спектральной эффективности в режиме пространственного мультиплексирования, то значение STC_NUM увеличивается на единицу, в противном случае значение SM_NUM увеличивается на единицу. Если по окончании периода переключения STC_NUM>SM_NUM, то используется режим пространственного разнесения, в противном случае используется режим пространственного мультиплексирования. Затем в момент наступления следующего периода переключения и принятия решения счетчики STC_NUM и SM_NUM обнуляются. Весь этот процесс показан на фиг.10.
При этом способ вычисления спектральной эффективности аналогичен способу, описанному во втором примере применения, то есть спектральная эффективность = порядок модуляции и кодирования × скорость кодирования/количество повторений кодирования.
Другие приемники принимают решение таким же образом, как и приемник "Пользователь X".
Безусловно, можно привести еще множество других примеров использования настоящего изобретения, и специалист в этой области техники может внести различные соответствующие изменения и преобразования согласно описанию настоящего изобретения, не изменяя сущности настоящего изобретения, однако такие изменения и преобразования не будут выходить за пределы объема настоящего изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.
Промышленное применение
Способ и система для адаптивного переключения режима со множеством входов и множеством выходов (MIMO) в нисходящей линии связи позволяют выполнять адаптивное переключение между режимами пространственного разнесения и пространственного мультиплексирования таким образом, чтобы достичь эффективного совместного использования этих режимов и, вследствие этого, повысить надежность линий связи и увеличить пропускную способность системы, а также решить проблему, связанную с тем, что ограниченная ширина полосы пропускания не может использоваться полностью, если технологии пространственного разнесения и пространственного мультиплексирования используются по отдельности.
Класс H04B7/04 с использованием нескольких разнесенных независимых антенн
