Система и способ беспроводной связи с распределенными входами и распределенными выходами
Изобретение относится к технике связи и может использоваться для компенсации частотного и фазового сдвигов в многоантенной системе (MAC) (MAS) с многопользовательскими (МП) (MU) передачами («МП-МАС») ("MU-MAS"). Технический результат состоит в повышении пропускной способности каналов связи. Для этого способ включает этапы, на которых передают обучающий сигнал от каждой антенны базовой станции к одному из множества беспроводных клиентских устройств, генерируют данные компенсации частотного сдвига, принимают данные компенсации частотного сдвига на базовой станции, вычисляют веса предварительного кодера МП-МАС на основе данных компенсации частотного сдвига для предварительного подавления частотного сдвига в передатчике и вычисляют множество весов предварительного кодера на основе характеристических данных канала. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 52 ил.
Текст описания приведен в факсимильном виде.
1. Способ компенсации частотного и фазового сдвигов в многоантенной системе (MAC) с многопользовательскими (МП) передачами («МП-МАС»), содержащий этапы, на которых:
передают обучающий сигнал от каждой антенны базовой станции к одному или к каждому из множества беспроводных клиентских устройств, причем одно или каждое из клиентских устройств анализирует каждый обучающий сигнал для выработки данных компенсации частотного сдвига, и принимают данные компенсации частотного сдвига на базовой станции;
вычисляют веса предварительного кодера МП-МАС на основе данных компенсации частотного сдвига для предварительной компенсации частотного сдвига в передатчике;
предварительно кодируют обучающий сигнал с помощью весов предварительного кодера МП-МАС для генерирования предварительно кодированных обучающих сигналов для каждой антенны базовой станции;
передают предварительно кодированный обучающий сигнал от каждой антенны базовой станции к каждому из множества беспроводных клиентских устройств, причем каждое из клиентских устройств анализирует каждый обучающий сигнал для выработки характеристических данных канала, и принимают указанные характеристические данные канала на базовой станции;
вычисляют множество весов предварительного кодера МП-МАС на основе характеристических данных канала, причем эти веса предварительного кодера МП-МАС вычисляют для предварительной компенсации частотного и фазового сдвига и/или помех между пользователями;
предварительно кодируют данные с помощью этих весов предварительного кодера МП-МАС для генерирования сигналов предварительно кодированных данных для каждой антенны базовой станции; и
передают сигналы предварительно кодированных данных через каждую антенну базовой станции к каждому соответствующему клиентскому устройству.
2. Способ по п.1, в котором базовая станция является точкой доступа, связывающей беспроводные клиентские устройства с сетью широкого охвата.
3. Способ по п.1, в котором один централизованный передающий узел оценивает частотный сдвиг между всеми передающими узлами и предварительно компенсирует этот сдвиг, или передающие антенны DIDO совместно используют опорную частоту по проводной, оптической или беспроводной сети, без необходимости в предварительно кодированном обучающем сигнале и обратной связи от пользователей на этапе оценки частотного сдвига.
4. Способ по п.1, в котором предварительное кодирование обучающего сигнала выполняют одним или множеством пользователей на долговременной основе для снижения затрат на обратную связь.
5. Способ по п.1, в котором передатчик или приемник оценивает скорость изменения частотного сдвига и принимает решение о частоте обновления предварительного кодера обучающего сигнала.
6. Способ по п.1, в котором предварительное кодирование данных выполняют с помощью методов блоковой диагонализации (БД).
7. Способ по п.1, в котором система МП-МАС представляет собой систему связи с распределенными входами и распределенными выходами (DIDO) и при этом веса предварительного кодера МП-МАС являются весами предварительного кодера DIDO.
8. Система для компенсации частотного и фазового сдвигов при осуществлении связи в системе МП-МАС, содержащая:
один или более узлов кодирования и модуляции для кодирования и модуляции информационных битов для каждого из множества беспроводных клиентских устройств для получения кодированных и модулированных информационных битов;
один или более узлов отображения для отображения кодированных и модулированных информационных битов в комплексные символы; и
узел предварительного кодирования МП-МАС с информацией о частотном/фазовом сдвиге для использования информации о состоянии каналов, полученной по обратной связи от беспроводных клиентских устройств, для вычисления весов предварительного кодирования МП-МАС с учетом информации о частотном/фазовом сдвиге, причем узел предварительного кодирования МП-МАС с информацией о частотном/фазовом сдвиге выполнен с возможностью предварительного кодирования комплексных символов, полученных от узлов отображения, с использованием указанных весов для предварительной компенсации частотного/фазового сдвига и/или помех между пользователями.
9. Система по п.8, дополнительно содержащая один или более узлов мультиплексирования с ортогональным разделением частотных каналов (OFDM) для приема предварительно кодированных сигналов от узла предварительного кодирования МП-МАС с информацией о частотном/фазовом сдвиге и для модуляции этих предварительно кодированных сигналов согласно стандарту OFDM.
10. Система по п.9, в которой стандарт OFDM содержит вычисление обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ) и добавление циклического префикса.
11. Система по п.9, дополнительно содержащая один или более узлов цифроаналогового преобразования для выполнения цифроаналогового преобразования на выходном сигнале узлов OFDM для генерирования аналогового сигнала основной полосы частот; и один или более высокочастотных (ВЧ) узлов для преобразования с повышением частоты сигнала основной полосы частот к высокой частоте и для передачи этих сигналов с помощью соответствующих одной или более передающих антенн.
12. Система по п.8, в которой предварительно кодирующий узел МП-МАС с информацией о частотном/фазовом сдвиге реализован как предварительный кодер с минимальной среднеквадратичной ошибкой (MMSE), взвешенной MMSE, принудительным обнулением коэффициентов (ZF) или блоковой диагонализацией (БД).
13. Система по п.8, в которой связь в системе МП-МАС является связью в системе DIDO, при этом система содержит узел предварительного кодирования DIDO с информацией о частотном/фазовом сдвиге для использования информации о состоянии каналов, полученной по обратной связи от беспроводных клиентских устройств, для вычисления весов предварительного кодирования DIDO с учетом информации о частотном/фазовом сдвиге, причем узел предварительного кодирования DIDO с информацией о частотном/фазовом сдвиге выполнен с возможностью предварительного кодирования комплексных символов, полученных от узлов отображения, с использованием указанных весов для предварительной компенсации частотного/фазового сдвига и/или помех между пользователями.
14. Беспроводное клиентское устройство для использования в системе компенсации частотного и фазового сдвигов для осуществления связи в системе МП-МАС, содержащее:
один или более ВЧ узлов для приема сигналов, передаваемых от одного или более передающих узлов МП-МАС, и для преобразования упомянутых сигналов с понижением частоты к основной полосе частот;
один или более узлов аналого-цифрового преобразования для приема преобразованных с понижением частоты сигналов и для преобразования упомянутых сигналов из аналоговых сигналов в цифровые сигналы;
узел оценки/компенсации частотного/фазового сдвига, который оценивает частотный и/или фазовый сдвиг и передает по обратной связи эту информацию в передатчик для предварительной компенсации;
один или более узлов OFDM для удаления циклического префикса и выполнения быстрого преобразования Фурье (БПФ) над цифровыми сигналами для представления упомянутых сигналов в частотной области;
узел оценки канала, который выполнен с возможностью приема сигнала, выдаваемого из одного или более узлов OFDM в период обучения, и вычисления в ответ на это данных оценки канала; и
генератор обратной связи для передачи данных оценки канала на базовую станцию для использования при предварительном кодировании сигналов перед передачей к беспроводным клиентским устройствам.
15. Беспроводное клиентское устройство по п.14, в котором оценки каналов вычисляются во временной области с использованием входного сигнала в узлы OFDM.
16. Беспроводное клиентское устройство по п.14, в котором генератор обратной связи дополнительно содержит логическую схему для квантования частотного сдвига и оценок каналов перед передачей на базовую станцию.
17. Беспроводное клиентское устройство по п.14, дополнительно содержащее приемный узел, который выполнен с возможностью приема выходных сигналов от узлов OFDM, вычисления в ответ на это приемника и демодуляции/декодирования сигнала для получения оценки переданных данных.
18. Беспроводное клиентское устройство по п.17, в котором приемный узел является приемником с минимальной среднеквадратичной ошибкой (MMSE), приемником с принудительным обнулением коэффициентов (ZF), приемником с максимальным правдоподобием (ML) или приемником MAP.
19. Беспроводное клиентское устройство по п.14, в котором связь в системе МП-МАС содержит связь в системе DIDO, при этом один или более ВЧ узлов выполнены с возможностью приема сигналов, переданных от одного или более передающих узлов DIDO, и преобразования этих сигналов с понижением частоты к основной полосе частот.
20. Беспроводное клиентское устройство по п.14, в котором узел оценки/компенсации частотного/фазового сдвига обеспечивает средство для грубой синхронизации кадров, средство для коррекции дробного частотного сдвига и/или средство для коррекции целочисленного частотного сдвига.
