Способ ортогонального пространственно-временного кодирования в сети и система ретрансляционной передачи

Авторы патента:

СУНЬ Юньфэн (CN)

ТЯНЬ Кайбо (CN)

ЦЗЯН Цзин (CN)

ЛИ Фэн (CN)

H04L27/26 - с многочастотными кодами (H04L 27/32 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2515537:

ЗТЕ КОРПАРЕЙШЕН (CN)

Настоящее изобретение относится к способу ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования и к системе ретрансляционной передачи. Изобретение обеспечивает технический результат, заключающийся в повышении пропускной способности сети, уменьшении числа передач пакетов данных, улучшении свойства отказоустойчивости при разнесенном приеме в сети беспроводной связи, содержащей целевой узел, узел-источник и ретрансляционный узел. Способ используется в сети беспроводной связи, содержащей целевой узел, узел-источник и ретрансляционный узел, и содержит: этап А, на котором узел-источник осуществляет широковещательную передачу информации в виде данных на ретрансляционный узел и целевой узел, причем для этапа А требуется T_SR символьных периодов, и этап В, на котором после приема информации в виде данных, передаваемой посредством узла-источника, ретрансляционный узел выполняет ортогональное сетевое пространственно-временное кодирование и передает кодированные данные на целевой узел, причем для этапа В требуется два символьных периода. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технологии кодирования в сети беспроводной связи, в частности к способу ортогонального или распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования и системе ретрансляционной передачи, основанной на этом способе.

Уровень техники

Беспроводная мобильная связь следующего поколения будет предоставлять все больше высокоскоростных служб мультимедиа и служб данных. Однако многолучевое замирание в мобильном канале является одной из главных помех, влияющих на качество связи и скорость передачи. За последние годы одной из актуальных проблем исследования является использование технологии ретрансляции для обеспечения дополнительных коэффициентов усиления при разнесенном приеме пользователям мобильной связи, с тем чтобы устранить влияние многолучевого замирания. Крупномасштабная беспроводная радиорелейная сеть, как правило, включает в себя множество узлов-источников и множество ретрансляционных узлов. В традиционных схемах ретрансляции (таких как ретрансляция с применением одиночной антенны и ретрансляция с применением системы со многими входами и многими выходами (MIMO)) необходимо пересылать данные для каждого узла-источника по отдельности, что приводит к значительному уменьшению эффективности передачи, поскольку масштаб сети увеличивается.

Посредством выполнения определенной линейной или нелинейной обработки (кодирования) информации в виде данных, принимаемой на множестве входных линий связи, сетевое кодирование может повышать пропускную способность сети, уменьшать число передач пакетов данных, улучшать свойство отказоустойчивости и эксплуатационную надежность сети и, таким образом, обладать выгодной перспективой применения в беспроводной радиорелейной сети.

Наряду с увеличением числа информационных источников в сети, в случае применения к сети беспроводной связи, традиционное сетевое кодирование, которое использует коллективный способ, может достигать пропускной способности только 1/(N+1) символов в секунду для пользователя. Для решения этой проблемы предложено освоить способ сетевого кодирования в комплексной области, который работает на символьном уровне физического слоя. Этот способ может достигать пропускной способности ¹/₂ символов для пользователя в течение символьного периода и подходит больше для области беспроводной связи.

Однако вышеупомянутый способ предусматривает только случай, когда для ретрансляции используется одна антенна, и не принимает во внимание ситуацию, когда для ретрансляции используется множество антенн или имеется множество ретрансляционных узлов. Вместе с тем система беспроводной связи с множеством входов и множеством выходов может всесторонне использовать трехмерные ресурсы пространства, времени и частоты и обладает широкой перспективой применения в будущих системах мобильной связи.

Раскрытие изобретения

С учетом вышеизложенного один аспект настоящего изобретения заключается в предоставлении способа ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования, решении технической проблемы низкой сетевой пропускной способности ретрансляционного(-ых) узла(-ов) и больших потерь при разнесенном приеме в сети беспроводной связи, включающей в себя целевой узел, узел-источник и ретрансляционный(-ые) узел(-ы).

Для достижения вышеупомянутой цели техническое решение настоящего изобретения реализовано следующим образом:

Способ ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования содержит следующие этапы:

Этап А, на котором узел-источник осуществляет широковещательную передачу информации в виде данных на ретрансляционный узел и целевой узел, причем для этапа А требуется T_SR символьных периодов; и

Этап В, на котором ретрансляционный узел выполняет ортогональное сетевое пространственно-временное кодирование и передает кодированные данные на целевой узел, причем для этапа В требуется два символьных периода.

Этап А представляет собой этап, на котором узел-источник осуществляет широковещательную передачу информации в виде данных. Как показывает сплошная линия на Фиг.1, на этом этапе N_S узлов-источников осуществляют одновременную широковещательную передачу информации в виде данных на ретрансляционный узел R и целевой узел D. Сигналы, принимаемые ретрансляционным узлом R и целевым узлом D в t-й символьный период, обозначены как y_SR(t) и y_SD(t) соответственно. Для этапа требуется T_SR символьных периодов.

Этап В представляет собой этап, на котором ретрансляционный узел выполняет ортогональное сетевое пространственно-временное кодирование и передачу. Как показывает пунктирная линия на Фиг.1, на этом этапе необходимо выполнить пять процессов, включающих в себя декодирование на ретрансляционном узле, группирование оценочной информации, сжатие оценочной информации, пространственно-временное кодирование сжатых данных и пространственно-временную передачу. Упомянутые пять процедур описаны далее совместно с Фиг.2.

Процесс декодирования на ретрансляционном узле состоит в том, что ретрансляционный узел R выполняет декодирование по максимальной вероятности в соответствии с принимаемым сигналом y_SR(t), чтобы получить оценочную информацию $\hat{x} (t)$ сигнальных векторов x(t), передаваемых посредством N_S узлов-источников:

$\hat{x} (t) = \underset{x (t)}{\arg \min} {‖ y_{S R} (t) - H_{S R} x (t) ‖}^{2}$

при этом $\hat{x} (t) = {[{\hat{x}}_{1} (t) \dots {\hat{x}}_{N_{s}} (t)]}^{T}$ , t=0, 1, 2, …, T_SR-1, и $H_{S R} = [h_{S_{1} R}, \dots, h_{S_{N_{s}} R}]$ - матрицы замирания каналов между N_S узлами-источниками и ретрансляционным узлом R.

Процесс группирования оценочной информации состоит в том, что ретрансляционный узел R разделяет оценочную информацию сигнальных векторов, передаваемых всеми N_S узлами-источниками от нулевого символьного периода до (T_SR-1)-го символьного периода, на два вектора-столбца с размерностью $\frac{T_{S R} N_{S}}{2} \times 1$ , при этом первый вектор ${\hat{x}}_{1}$ содержит оцениваемую ретрансляционным узлом оценочную информацию сигнальных векторов, передаваемых N_s узлами-источниками от нулевого символьного периода до $(\frac{T_{S R}}{2} - 1)$ -го символьного периода, т.е. ${\hat{x}}_{1} (t) = {[{\hat{x}}^{T} (0) {\hat{x}}^{T} (1) \dots {\hat{x}}^{T} (\frac{T_{S R}}{2} - 1)]}^{T}$ , и второй вектор ${\hat{x}}_{2}$ содержит оцениваемую ретрансляционным узлом оценочную информацию сигнальных векторов, передаваемых N_S узлами-источниками от $(\frac{T_{S R}}{2})$ -го символьного периода до (T_SR-1)-го символьного периода, т.е. ${\hat{x}}_{2} (t) = {[{\hat{x}}^{T} (\frac{T_{S R}}{2}) {\hat{x}}^{T} (\frac{T_{S R}}{2} + 1) \dots {\hat{x}}^{T} (T_{S R} - 1)]}^{T}$ .

Процесс сжатия оценочной информации состоит в том, что вектор-столбец ${\hat{x}}_{1}$ размерностью $\frac{T_{S R} N_{S}}{2} \times 1$ , который получается во время процесса группирования оценочной информации, сжимают в комплексный сигнал, т.е. единичный комплексный вектор-строку P_j с размерностью $1 \times \frac{T_{S R} N_{S}}{2}$ умножают слева на вектор-столбец ${\hat{x}}_{1}$ , чтобы получить $x_{R_{1}}$ , причем P_j представляет собой значение весового коэффициента сетевого кодирования, который используется для сжатия вектора-столбца ${\hat{x}}_{1}$ с размерностью $\frac{T_{S R} N_{S}}{2} \times 1$ в комплексный сигнал, чтобы улучшить производительность сетевого кодирования; и вектор-столбец ${\hat{x}}_{2}$ с размерностью $\frac{T_{S R} N_{S}}{2} \times 1$ , который получается во время процесса группирования оценочной информации, сжимают в комплексный сигнал, т.е. единичный комплексный вектор-строку P_j с размерностью $1 \times \frac{T_{S R} N_{S}}{2}$ умножают слева на вектор-столбец ${\hat{x}}_{2}$ , чтобы получить $x_{R_{2}}$ .

Процесс пространственно-временного кодирования сжатых данных состоит в том, что сигналы $x_{R_{1}}$ и $x_{R_{2}}$ , получаемые во время процесса сжатия оценочной информации, формируют матрицу 2×2, причем элементом в первой строке и первом столбце матрицы 2×2 является $x_{R_{1}}$ , элементом в первой строке и втором столбце матрицы 2×2 является $x_{R_{2}}$ , элементом во второй строке и первом столбце матрицы 2×2 является отрицательное сопряжение $x_{R_{2}}$ , т.е. - $x_{R_{2}}^{*}$ , и элементом во второй строке и втором столбце матрицы 2×2 является сопряжение $x_{R_{1}}$ , т.е. $x_{R_{1}}^{*}$ . Матрица 2×2 выглядит следующим образом:

$[\begin{matrix} x_{R_{1}} & x_{R_{2}} \\ - x_{R_{2}}^{*} & x_{R_{1}}^{*} \end{matrix}] = [\begin{matrix} P_{j} {\hat{x}}_{1} & P_{j} {\hat{x}}_{2} \\ - {(P_{j} {\hat{x}}_{2})}^{*} & {(P_{j} {\hat{x}}_{1})}^{*} \end{matrix}]$ .

Процесс пространственно-временной передачи состоит в том, что матрицу 2×2 передают соответствующим образом посредством двух антенн ретрансляционного узла в течение двух символьных периодов, причем два сигнала в первой строке матрицы 2×2 передают на целевой узел посредством двух антенн ретрансляционного узла в символьном периоде T_SR, т.е. первая антенна передает сигнал $x_{R_{1}}$ в символьном периоде T_SR, и вторая антенна передает сигнал $x_{R_{2}}$ в символьном периоде T_SR; и два сигнала во второй строке матрицы 2×2 передают на целевой узел посредством двух антенн ретрансляционного узла в символьном периоде T_SR+1, т.е. первая антенна передает сигнал $- x_{R_{2}}^{*}$ в символьном периоде T_SR+1, и вторая антенна передает сигнал $x_{R_{1}}^{*}$ в символьном периоде T_SR+1.

Другая цель настоящего изобретения заключается в предоставлении системы ретрансляционной передачи с использованием ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования, основанной на способе ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования. Для достижения этой цели техническое решение настоящего изобретения реализовано следующим образом.

Система ретрансляционной передачи с использованием ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования, содержащая целевой узел, узел-источник и ретрансляционный узел, отличается тем, что:

узел-источник используется для осуществления широковещательной передачи информации в виде данных на ретрансляционный узел и целевой узел в T_SR символьных периодах; и

ретрансляционный узел используется для выполнения ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования принятой информации в виде данных и передачи кодированных данных на целевой узел, причем ретрансляционный узел совершает пять процедур в течение двух символьных периодов, а именно процесс декодирования на ретрансляционном узле, процесс группирования оценочной информации, процесс сжатия оценочной информации, процесс пространственно-временного кодирования сжатых данных и процесс пространственно-временной передачи.

Этапы обработки системы ретрансляционной передачи с использованием ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования аналогичны этапам способа ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования.

Другими словами, в настоящем изобретении оценочные сигналы ретрансляционного узла в T_SR символьных периодах разделяют на две группы для сетевого пространственно-временного кодирования и передают в двух символьных периодах, при этом пропускная способность может достигать $\frac{T_{S R}}{T_{S R} + 2}$ символов для пользователя в течение символьного периода, причем пропускная способность увеличивается с увеличением T_SR, что не может быть достигнуто обычной ретрансляционной коллективной связью.

Сеть беспроводной связи, показанная на Фиг.7, содержит один целевой узел, множество узлов-источников, каждый из которых имеет одну антенну, и два ретрансляционных узла, каждый из которых имеет только одну антенну, формируя таким образом распределенную ретрансляционную сеть. В распределенной ретрансляционной сети необходимо управлять мощностью каждого ретрансляционного узла. Другая цель настоящего изобретения заключается в предоставлении способа распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования. Для достижения этой цели техническое решение настоящего изобретения реализовано следующим образом:

на этапе А узлы-источники осуществляют широковещательную передачу информации в виде данных на ретрансляционные узлы и целевой узел, причем для данного этапа требуется T_S символьных периодов; и

на этапе В ретрансляционные узлы R₁ и R₂ выполняют распределенное ортогональное сетевое пространственно-временное кодирование и передают кодированные данные на целевой узел, причем для данного этапа требуется два символьных периода.

Этап А представляет собой этап осуществления узлами-источниками широковещательной передачи информации в виде данных, на котором N_s узлов-источников осуществляют одновременную широковещательную передачу информации в виде данных на ретрансляционные узлы R₁ и R₂ и целевой узел D, причем сигнальный вектор, передаваемый N_S узлами-источниками, обозначается как $\hat{x} (t) = {[{\hat{x}}_{1} (t) \dots {\hat{x}}_{N_{s}} (t)]}^{T}$ , при этом сигналы, принимаемые ретрансляционными узлами R₁ и R₂ в t-м символьном периоде, обозначаются соответственно как $y_{S R_{1}} (t)$ и $y_{S R_{2}} (t)$ , а сигнал, принимаемый целевым узлом D в t-м символьном периоде, обозначается как y_SD(t). На этом этапе требуется T_S символьных периодов.

Этап В представляет собой этап, на котором ретрансляционный узел R₁ и ретрансляционный узел R₂ выполняют распределенное ортогональное сетевое пространственно-временное кодирование и передачу, причем для этого требуется выполнение пяти процедур, а именно декодирование на ретрансляционных узлах, группирование оценочной информации, сжатие оценочной информации, управление мощностью ретрансляционных узлов и распределенное пространственно-временное кодирование и передачу сжатых данных.

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования процесс декодирования на ретрансляционных узлах состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ выполняют декодирование по максимальной вероятности в соответствии с принимаемыми сигналами $y_{S R_{1}} (t)$ и $y_{S R_{2}} (t)$ , при этом оценочная информация сигнального вектора, которая передается N_S узлами-источниками и получается в результате декодирования на ретрансляционном узле R₁, обозначается как ${\hat{x}}_{1} (t) = {[{\hat{x}}_{1,1} (t) \dots {\hat{x}}_{1, N_{s}} (t)]}^{T}$ , а оценочная информация сигнального вектора, которая передается N_S узлами-источниками и получается в результате декодирования на ретрансляционном узле R₂, обозначается как ${\hat{x}}_{2} (t) = {[{\hat{x}}_{2,1} (t) \dots {\hat{x}}_{2, N_{s}} (t)]}^{T}$ , причем оценочная информация ${\hat{x}}_{1} (t)$ и ${\hat{x}}_{2} (t)$ вычисляется в соответствии со следующими формулами:

${\hat{x}}_{1} (t) = \underset{x (t)}{\arg \min} {‖ y_{S R_{1}} (t) - H_{S R_{1}} x (t) ‖}^{2}$

${\hat{x}}_{2} (t) = \underset{x (t)}{\arg \min} {‖ y_{S R_{2}} (t) - H_{S R_{2}} x (t) ‖}^{2}$

При этом $H_{S R_{1}} = [h_{S_{1} R_{1}}, \dots, h_{S_{N_{s}} R_{1}}]$ - матрица замирания канала между N_S узлами-источниками и ретрансляционным узлом R₁, а $H_{S R_{2}} = [h_{S_{1} R_{2}}, \dots, h_{S_{N_{s}} R_{2}}]$ - матрица замирания канала между N_S узлами-источниками и ретрансляционным узлом R₂.

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования процесс группирования оценочной информации состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ группируют оценочную информацию ${\hat{x}}_{1} (t)$ и ${\hat{x}}_{2} (t)$ сигнальных векторов, которая передается N_S узлами-источниками и получается в результате декодирования на ретрансляционных узлах R₁ и R₂ соответственно, чтобы получить два вектора-столбца с размерностью $\frac{T_{S} N_{S}}{2} \times 1 = 2 N_{S} \times 1$ .

Ретрансляционный узел R₁ разделяет оценочные сигналы ${\hat{x}}_{1} (0), \dots, {\hat{x}}_{1} (T_{S} - 1)$ в T_S символьных периодах на две части:

${\hat{x}}_{1,1} = {[{\hat{x}}_{1}^{T} (0), \dots, {\hat{x}}_{1}^{T} (\frac{T_{S}}{2} - 1)]}^{T} = {[{\hat{x}}_{1,1} (0), \dots, {\hat{x}}_{1, N_{S}} (0), \dots, {\hat{x}}_{1,1} (\frac{T_{S}}{2} - 1), \dots, {\hat{x}}_{1, N_{S}} (\frac{T_{S}}{2} - 1)]}^{T}$ ;

${\hat{x}}_{1,2} = {[{\hat{x}}_{1}^{T} (\frac{T_{S}}{2}), \dots, {\hat{x}}_{1}^{T} (T_{S} - 1)]}^{T} = {[{\hat{x}}_{1,1} (\frac{T_{S}}{2}), \dots, {\hat{x}}_{1, N_{S}} (\frac{T_{S}}{2}), \dots, {\hat{x}}_{1,1} (T_{S} - 1), \dots, {\hat{x}}_{1, N_{S}} (T_{S} - 1)]}^{T}$ .

Ретрансляционный узел R₂ разделяет оценочные сигналы ${\hat{x}}_{2} (t), \dots, {\hat{x}}_{2} (t + T_{S} - 1)$ в T_S символьных периодах на две части:

${\hat{x}}_{2,1} = {[{\hat{x}}_{2}^{T} (0), \dots, {\hat{x}}_{2}^{T} (\frac{T_{S}}{2} - 1)]}^{T} = {[{\hat{x}}_{2,1} (0), \dots, {\hat{x}}_{2, N_{S}} (0), \dots, {\hat{x}}_{2,1} (\frac{T_{S}}{2} - 1), \dots, {\hat{x}}_{2, N_{S}} (\frac{T_{S}}{2} - 1)]}^{T}$ ;

${\hat{x}}_{2,2} = {[{\hat{x}}_{2}^{T} (\frac{T_{S}}{2}), \dots, {\hat{x}}_{2}^{T} (T_{S} - 1)]}^{T} = {[{\hat{x}}_{2,1} (\frac{T_{S}}{2}), \dots, {\hat{x}}_{2, N_{S}} (\frac{T_{S}}{2}), \dots, {\hat{x}}_{2,1} (T_{S} - 1), \dots, {\hat{x}}_{2, N_{S}} (T_{S} - 1)]}^{T}$ .

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования процесс сжатия оценочной информации состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ соответствующим образом сжимают четыре вектора-столбца ${\hat{x}}_{1,1}$ , ${\hat{x}}_{1,2}$ , ${\hat{x}}_{2,1}$ и ${\hat{x}}_{2,2}$ с размерностью $\frac{T_{S} N_{S}}{2} \times 1 = 2 N_{S} \times 1$ , используя единичный комплексный вектор-строку P_i с размерностью $1 \times \frac{T_{S} N_{S}}{2} = 1 \times 2 N_{S}$ , т.е. ретрансляционный узел R₁ умножает слева единичный комплексный вектор-строку P_i с размерностью $1 \times \frac{T_{S} N_{S}}{2} = 1 \times 2 N_{S}$ на векторы-столбцы ${\hat{x}}_{1,1}$ и ${\hat{x}}_{1,2}$ соответственно, чтобы получить $x_{R_{1}} (0) = P_{i} {\hat{x}}_{1,1}$ и $x_{R_{1}} (1) = P_{i} {\hat{x}}_{1,2}$ , а ретрансляционный узел R₂ умножает слева единичный комплексный вектор-строку P_i с размерностью $1 \times \frac{T_{S} N_{S}}{2} = 1 \times 2 N_{S}$ на векторы-столбцы ${\hat{x}}_{2,1}$ и ${\hat{x}}_{2,2}$ соответственно, чтобы получить $x_{R_{2}} (0) = P_{i} {\hat{x}}_{2,1}$ и $x_{R_{2}} (1) = P_{i} {\hat{x}}_{2,2}$ , при этом P_i представляет собой значение весового коэффициента сетевого кодирования.

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования процесс управления мощностью ретрансляционных узлов состоит в том, что ретрансляционный узел R₁ и ретрансляционный узел R₂ вычисляют евклидово расстояние $d_{S R_{1}, \min}$ между ретрансляционным узлом R₁ и N_S узлами-источниками и евклидово расстояние $d_{S R_{2}, \min}$ между ретрансляционным узлом R₂ и N_S узлами-источниками в соответствии со способом модуляции, используемым N_S узлами-источниками, матрицу $H_{S R}_{1}$ замирания канала между узлами-источниками и ретрансляционным узлом R₁ и матрицу $H_{S R}_{2}$ замирания канала между узлами-источниками и ретрансляционным узлом R₂, и определяют коэффициенты p₁ и p₂ управления мощностью на ретрансляционном узле R₁ и ретрансляционном узле R₂ в соответствии с $d_{S R_{1}, \min}$ и $d_{S R_{2}, \min}$ .

Формула для вычисления евклидова расстояния $d_{S R, \min}$ выглядит следующим образом:

$d_{S R, \min} = \underset{x (t) \in C^{N_{S}}, x' (t) \in C^{N_{S}}}{\min_{x (t) \neq x' (t)}} {\sum_{i = 1}^{N_{S}} ‖ h_{S_{i} R_{j}} θ_{i} (x_{i} (t) - x_{i}^{'} (t)) ‖}^{2}$ ,

где $h_{S_{i} R_{j}}$ - импульсный отклик канала между i-м узлом-источником и j-м ретрансляционным узлом D, θ_i - фазовый отклик i-го узла-источника, x_i(t) - символ, который, возможно, передается i-м узлом-источником, a $x_{i}^{'} (t)$ - другой символ, который, возможно, передается i-м узлом-источником.

Существуют два способа определения коэффициентов р₁ и р₂ управления мощностью в соответствии с характеристиками изменения матрицы замирания канала:

Способ 1: Когда матрица замирания канала является квазистатической матрицей с медленными изменениями, формула вычисления коэффициента управления мощностью выглядит следующим образом:

$p_{n} = \frac{\min {d_{S R_{n}, \min} σ_{S R_{n}}^{2}, {| h_{R_{n} D} |}^{2} σ_{R_{n} D}^{2}}}{{| h_{R_{n} D} |}^{2} σ_{R_{n} D}^{2}}$

где p_n - коэффициент управления мощностью n-го ретрансляционного узла, $d_{S R_{n}, \min}$ - евклидово расстояние от информационного источника до n-го ретрансляционного узла, $σ_{S R_{n}}^{2}$ - изменение импульсного отклика канала между информационным источником и n-м ретрансляционным узлом, $h_{R_{n} D}$ - импульсный отклик канала между n-м ретрансляционным узлом и целевым узлом D и $σ_{R_{n} D}^{2}$ - изменение импульсного отклика канала между n-м ретрансляционным узлом и целевым узлом, и, как следует из вышеприведенной формулы, р₁ и р₂ выражаются следующим образом:

$p_{1} = \frac{\min {d_{S R_{1}, \min} σ_{S R_{1}}^{2}, {| h_{R_{1} D} |}^{2} σ_{R_{1} D}^{2}}}{{| h_{R_{1} D} |}^{2} σ_{R_{1} D}^{2}}$ и $p_{2} = \frac{\min {d_{S R_{2}, \min} σ_{S R_{2}}^{2}, {| h_{R_{2} D} |}^{2} σ_{R_{2} D}^{2}}}{{| h_{R_{2} D} |}^{2} σ_{R_{2} D}^{2}}$ ;

Способ 2: Когда матрица замирания канала изменяется относительно быстро, формула вычисления коэффициента управления мощностью выглядит следующим образом:

$p_{n} = \frac{\min {d_{S R_{n}, \min} σ_{S R_{n}}^{2}, σ_{R_{n} D}^{2}}}{σ_{R_{n} D}^{2}}$ ;

где p_n - коэффициент управления мощностью n-го ретрансляционного узла, $d_{S R_{n}, \min}$ - евклидово расстояние от информационного источника до n-го ретрансляционного узла, $σ_{S R_{n}}^{2}$ - изменение импульсного отклика канала между информационным источником и n-м ретрансляционным узлом и $σ_{R_{n} D}^{2}$ - изменение импульсного отклика канала между n-м ретрансляционным узлом и целевым узлом, и, как следует из вышеприведенной формулы, р₁ и р₂ выражаются следующим образом:

$p_{1} = \frac{\min {d_{S R_{1}, \min} σ_{S R_{1}}^{2}, σ_{R_{1} D}^{2}}}{σ_{R_{1} D}^{2}}$ и $p_{2} = \frac{\min {d_{S R_{2}, \min} σ_{S R_{2}}^{2}, σ_{R_{2} D}^{2}}}{σ_{R_{2} D}^{2}}$

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования процесс распределенного пространственно-временного кодирования и передачи сжатых данных состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ выполняют передачу в соответствии с матрицей ортогонального пространственно-временного кодирования, используя соответствующие сжатые данные $x_{R_{1}} (0)$ , $x_{R_{1}} (1)$ , $x_{R_{2}} (0)$ и $x_{R_{2}} (1)$ и коэффициенты р₁ и р₂ управления мощностью, т.е. ретрансляционный узел R₁ передает сигналы $\sqrt{p_{1}} x_{R_{1}} (0)$ и $- \sqrt{p_{1}} {(x_{R_{1}} (1))}^{*}$ в символьном периоде T_S и символьном периоде T_S+1 соответственно и ретрансляционный узел R₂ передает сигналы $\sqrt{p_{2}} x_{R_{2}} (1)$ и $- \sqrt{p_{2}} {(x_{R_{2}} (0))}^{*}$ в символьном периоде T_S и символьном периоде T_S+1 соответственно. В соответствии с сигналами, передаваемыми ретрансляционными узлами R₁ и R₂ в символьном периоде T_S и символьном периоде T_S+1, может быть сформирована следующая матрица распределенного пространственно-временного кодирования с размерами 2×2:

$[\begin{matrix} \sqrt{p_{1}} x_{R_{1}} (0) & \sqrt{p_{2}} x_{R_{2}} (1) \\ - \sqrt{p_{1}} x_{R_{1}}^{*} (1) & \sqrt{p_{2}} x_{R_{2}}^{*} (0) \end{matrix}] = [\begin{matrix} \sqrt{p_{1}} P_{1} {\hat{x}}_{1,1} & \sqrt{p_{2}} P_{1} {\hat{x}}_{2,2} \\ - \sqrt{p_{1}} {(P_{1} {\hat{x}}_{1,2})}^{*} & \sqrt{p_{1}} {(P_{1} {\hat{x}}_{2,1})}^{*} \end{matrix}]$ .

Другая цель настоящего изобретения состоит в предоставлении системы ретрансляционной передачи с использованием распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования, основанной на способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временно кодирования. Для достижения этой цели техническое решение настоящего изобретения реализовано следующим образом:

Система ретрансляционной передачи с использованием распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования, содержащая целевой узел, узел-источник и ретрансляционный узел, отличается тем, что:

ретрансляционный узел используется для осуществления распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования принятой информации в виде данных и передачи кодированных данных на целевой узел, при этом ретрансляционный узел совершает в течение двух символьных периодов пять процедур, а именно декодирование на ретрансляционном узле, группирование оценочной информации, сжатие оценочной информации, управление мощностью ретрансляционного узла и распределенное пространственно-временное кодирование и передачу сжатых данных.

Этапы обработки системы ретрансляционной передачи с использованием распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования аналогичны этапам способа распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования.

Согласно этому решению данные, передаваемые N_S пользователями в TS временных интервалах, перенаправляются на ретрансляционный узел в течение двух временных интервалов с помощью сетевого кодирования и распределенных пространственно-временных кодов, причем пропускная способность в этом решении составляет T_S/(T_S+2) символов для пользователя в течение временного интервала, и когда число узлов-источников T_S>2, пропускная способность больше, чем пропускная способность существующего сетевого кодирования в комплексной области. Кроме того, когда T_S приближается к бесконечности, пропускная способность в этом решении стремится к 1 символу для пользователя в течение символьного периода.

Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения будут истолкованы в нижеследующем описании, и, кроме того, части из них станут очевидными из описания или осмыслены посредством осуществления настоящего изобретения. Цель и другие преимущества настоящего изобретения могут быть осознаны и получены с помощью структуры, указанной, в частности, в описании, формуле изобретения и на сопровождающих чертежах.

Краткое описание чертежей

Чертежи используются в настоящем документе для обеспечения дополнительного понимания настоящего изобретения и формирования части описания. Варианты осуществления настоящего изобретения и их раскрытие используются для истолкования настоящего изобретения, а не для его чрезмерного ограничения. На сопровождающих чертежах:

Фиг.1 представляет собой модель сети беспроводной связи, содержащую множество узлов-источников, ретрансляционный узел и целевой узел в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.2 представляет собой принципиальную структурную схему технического решения настоящего изобретения;

Фиг.3 представляет собой принципиальную структурную схему Примера 1 настоящего изобретения;

Фиг.4 представляет собой кривую рабочей характеристики Примера 1 настоящего изобретения;

Фиг.5 представляет собой принципиальную структурную схему Примера 2 настоящего изобретения;

Фиг.6 представляет собой кривую рабочей характеристики Примера 1 и Примера 2 настоящего изобретения;

Фиг.7 представляет собой принципиальную структурную схему Примера 3 настоящего изобретения;

Фиг.8 представляет собой схему модулирования рабочей характеристики Примера 3 настоящего изобретения;

Фиг.9 представляет собой принципиальную структурную схему Примера 4 настоящего изобретения; и

Фиг.10 представляет собой схему модулирования рабочей характеристики Примера 4 настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Чтобы разъяснить цель, техническое решение и преимущества настоящего изобретения, оно описывается далее подробно с помощью примеров и со ссылками на чертежи. Первый вариант осуществления

Как показано на Фиг.3, где T_SR=2, способ ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования, предусмотренный в этом примере настоящего изобретения, завершается в два этапа, при этом первый этап представляет собой этап, на котором узел-источник осуществляет широковещательную передачу информации в виде данных, причем для этого требуется T_SR=2 символьных периодов, а второй этап представляет собой этап, на котором ретрансляционный узел выполняет сетевое пространственно-временное кодирование и передачу, причем для этого требуется два символьных периода.

На этапе, на котором узел-источник осуществляет широковещательную передачу информации в виде данных, N_S узлов-источников одновременно передают информацию широковещательным способом на ретрансляционный узел R и целевой узел D, при этом сигналы, принимаемые ретрансляционным узлом R и целевым узлом D в t-м символьном периоде, обозначены соответственно как y_SR(t) и y_SD(t). Для этого этапа требуется T_SR=2 символьных периодов.

На этапе, на котором ретрансляционный узел выполняет сетевое пространственно-временное кодирование и передачу, необходимо совершить пять процедур, а именно декодирование на ретрансляционном узле, группирование оценочной информации, сжатие оценочной информации, пространственно-временное кодирование сжатых данных и пространственно-временную передачу.

На этапе, на котором ретрансляционный узел выполняет сетевое пространственно-временное кодирование и передачу, процесс декодирования на ретрансляционном узле состоит в том, что ретрансляционный узел R выполняет декодирование по максимальной вероятности в соответствии с принимаемым сигналом y_SR(t), чтобы получить оценочную информацию $\hat{x} (t)$ сигнальных векторов x(t), передаваемых N_S узлами-источниками:

$\hat{x} (t) = \underset{x (t)}{\arg \min} {‖ y_{S R} (t) - H_{S R} x (t) ‖}^{2}$ ,

где $\hat{x} (t) = {[{\hat{x}}_{1} (t) \dots {\hat{x}}_{N_{s}} (t)]}^{T}$ , t=0,1, $H_{S R} = [h_{S_{1} R}, \dots, h_{S_{N_{s}} R}]$ - матрицы замирания канала между N_S узлами-источниками и ретрансляционным узлом R, a argmin указывает декодирование по максимальной вероятности.

На этапе, на котором ретрансляционный узел выполняет сетевое пространственно-временное кодирование и передачу, процесс группирования оценочной информации состоит в том, что ретрансляционный узел R разделяет оценочные значения сигналов, передаваемых всеми N_S узлами-источниками в нулевом символьном периоде, на два вектора-столбца с размерностью $\frac{T_{S R} N_{S}}{2} \times 1 = N_{S} \times 1$ , при этом первый вектор ${\hat{x}}_{1}$ включает в себя оцениваемое ретрансляционным узлом оценочное значение сигнала, передаваемого N_S узлами-источниками в нулевом символьном периоде, т.е. ${\hat{x}}_{1} = \hat{x} (0)$ , а второй вектор ${\hat{x}}_{2}$ включает в себя оцениваемое ретрансляционным узлом оценочное значение сигнала, передаваемого N_S узлами-источниками в символьном периоде $\frac{T_{S R}}{2} = 1$ , т.е. ${\hat{x}}_{2} = \hat{x} (1)$ .

На этапе, на котором ретрансляционный узел выполняет сетевое пространственно-временное кодирование и передачу, процесс сжатия оценочной информации состоит в том, что вектор-столбец ${\hat{x}}_{1}$ с размерностью $\frac{T_{S R} N_{S}}{2} \times 1 = N_{S} \times 1$ сжимают в комплексный сигнал, т.е. единичный комплексный вектор-строку Р₂ с размерностью $1 \times \frac{T_{S R} N_{S}}{2} = 1 \times N_{S}$ умножают слева на вектор-столбец ${\hat{x}}_{1}$ , чтобы получить $x_{R_{1}} = P_{2} {\hat{x}}_{1}$ , и вектор-столбец ${\hat{x}}_{2}$ с размерностью $\frac{T_{S R} N_{S}}{2} \times 1 = N_{S} \times 1$ сжимают в комплексный сигнал, т.е. единичный комплексный вектор строку Р₂ с размерностью $1 \times \frac{T_{S R} N_{S}}{2} = 1 \times N_{S}$ умножают слева на вектор-столбец ${\hat{x}}_{2}$ , чтобы получить $x_{R_{2}} = P_{2} {\hat{x}}_{2}$ .

На этапе, на котором ретрансляционный узел выполняет сетевое пространственно-временное кодирование и передачу, процесс пространственно-временного кодирования сжатых данных состоит в том, что сигналы $x_{R_{1}}$ и $x_{R_{2}}$ , получаемые во время процесса сжатия оценочной информации, формируют матрицу 2×2, причем элемент в первой строке и первом столбце матрицы 2×2 представляет собой $x_{R_{1}}$ , элемент в первой строке и втором столбце матрицы 2×2 представляет собой $x_{R_{2}}$ , элемент во второй строке и первом столбце матрицы 2×2 представляет собой отрицательное сопряжение $x_{R_{2}}$ , т.е. $- x_{R_{2}}^{*}$ , и элемент во второй строке и втором столбце матрицы 2×2 представляет собой сопряжение $x_{R_{1}}$ , т.е. $x_{R_{1}}^{*}$ . Матрица 2×2 выглядит следующим образом:

$[\begin{matrix} x_{R_{1}} & x_{R_{2}} \\ - x_{R_{2}}^{*} & x_{R_{1}}^{*} \end{matrix}] = [\begin{matrix} P_{2} {\hat{x}}_{1} & P_{2} {\hat{x}}_{2} \\ - {(P_{2} {\hat{x}}_{2})}^{*} & {(P_{2} {\hat{x}}_{1})}^{*} \end{matrix}]$ .

На этапе, на котором ретрансляционный узел выполняет сетевое пространственно-временное кодирование и передачу, процесс пространственно-временной передачи состоит в том, что матрицу 2×2 передают соответствующим образом посредством двух антенн ретрансляционного узла в течение двух символьных периодов, при этом два сигнала в первой строке матрицы 2×2 передают на целевой узел посредством двух антенн ретрансляционного узла в символьном периоде T_SR=2, т.е. первая антенна передает сигнал $x_{R_{1}}$ в символьном периоде T_SR=2, а вторая антенна передает сигнал $x_{R_{2}}$ в символьном периоде T_SR=2; и два сигнала во второй строке матрицы 2×2 передают на целевой узел посредством двух антенн ретрансляционного узла в символьном периоде T_SR+1=3, т.е. первая антенна передает сигнал $- x_{R_{2}}^{*}$ в символьном периоде T_SR+1=3, а вторая антенна передает сигнал $x_{R_{1}}^{*}$ в символьном периоде T_SR+1=3.

В этом примере вектор Р₂ выбирают следующим образом:

$P_{2} = \frac{1}{\sqrt{N_{S}}} [1 \exp (j 2 π \times 3 / (2 N_{S})) \dots \exp (j 2 π \times 3 (N_{S} - 1) / (2 N_{S}))]$ .

Поскольку T_SR=2, пропускная способность решения в этом примере составляет $\frac{T_{S R}}{T_{S R} + 2} = \frac{1}{2}$ символов для пользователя в течение символьного периода.

На Фиг.4 показана кривая моделирования для случая использования этого примера, а также сравнение рабочих характеристик между пространственно-временным кодированием, предоставляемым этим примером, и коллективным сетевым кодированием в комплексной области, при этом по оси ординат отложена частота появления ошибочных символов, а по оси абсцисс - отношение сигнал-шум для каждого символа. Решения, предоставляемые примерами настоящего изобретения, и решение сетевого кодирования в комплексной области используют двоичную фазовую (BPSK) модуляцию и имеют пропускную способность ¹/₂ символа для пользователя в течение символьного периода. Как видно из фигуры, когда SER=10^-4, решение, предоставляемое настоящим изобретением, обладает коэффициентом усиления 5 дБ по сравнению с решением сетевого кодирования в комплексной области. Кроме того, в случае одинаковой пропускной способности решение примера настоящего изобретения может достигать дополнительных коэффициентов усиления при разнесенном приеме. Главная причина кроется в том, что в решении примера настоящего изобретения, когда ретрансляционный узел обнаруживает информацию в виде данных узла-источника, может быть использован способ объединения максимальных отношений. Таким образом, решение настоящего изобретения может достигать дополнительных коэффициентов усиления при разнесенном приеме по сравнению с решением сетевого кодирования в комплексной области с двумя ретрансляционными узлами.

Второй вариант осуществления

Как показано на Фиг.5, где T_SR=4, способ ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования, предоставляемый в примере настоящего изобретения, завершается в два этапа, причем для этого требуется T_SR+2 символьных периодов; при этом первый этап, для которого требуется T_SR=4 символьных периодов, состоит в том, что узел-источник осуществляет широковещательную передачу информации в виде данных, а второй этап, для которого требуется два символьных периода, состоит в том, что ретрансляционный узел выполняет сетевое пространственно-временное кодирование и передачу.

На этапе, на котором узел-источник осуществляет широковещательную передачу информации в виде данных, N_S узлов-источников одновременно передают информацию широковещательным способом на ретрансляционный узел R и целевой узел D, при этом сигналы, принимаемые ретрансляционным узлом R и целевым узлом D в t-м символьном периоде, обозначаются соответственно как y_SR(t) и y_SD(t). Для этого этапа требуется T_SR=2 символьных периодов.

На этапе, на котором ретрансляционный узел выполняет сетевое пространственно-временное кодирование и передачу, необходимо выполнить пять процедур, а именно декодирование на ретрансляционном узле, группирование оценочной информации, сжатие оценочной информации, пространственно-временную передачу сжатых данных и пространственно-временную передачу.

На этапе, на котором ретрансляционный узел выполняет сетевое пространственно-временное кодирование и передачу, процесс декодирования на ретрансляционном узле состоит в том, что ретрансляционный узел R выполняет декодирование по максимальной вероятности в соответствии с принимаемым сигналом y_SR(t), чтобы получить оценочную информацию $\hat{x} (t)$ сигнального вектора x(t), передаваемого N_S узлами-источниками:

$\hat{x} (t) = \underset{x (t)}{\arg \min} {‖ y_{S R} (t) - H_{S R} x (t) ‖}^{2}$ ,

где $\hat{x} (t) = {[{\hat{x}}_{1} (t) \dots {\hat{x}}_{N_{s}} (t)]}^{T}$ , при этом t=0, 1, 2, 3.

На этапе, на котором ретрансляционный узел выполняет сетевое пространственно-временное кодирование и передачу, процесс группирования оценочной информации состоит в том, что ретрансляционный узел R разделяет оценочные значения сигналов, передаваемых всеми N_S узлами-источниками от нулевого символьного периода до символьного периода T_SR-1=3, на два вектора-столбца с размерностью $\frac{T_{S R} N_{S}}{2} \times 1 = 2 N_{S} \times 1$ ; при этом первый вектор ${\hat{x}}_{1}$ включает в себя оцениваемое ретрансляционным узлом оценочное значение сигнала, передаваемого N_S узлами-источниками от нулевого символьного периода до символьного периода $\frac{T_{S R}}{2} - 1 = 1$ , т.е. ${\hat{x}}_{1} = {[{\hat{x}}^{T} (0) {\hat{x}}^{T} (1)]}^{T}$ , а второй вектор ${\hat{x}}_{2}$ включает в себя оцениваемое ретрансляционным узлом оценочное значение сигнала, передаваемого N_S узлами-источниками от символьного периода $\frac{T_{S R}}{2} = 2$ до символьного периода $\frac{T_{S R}}{2} + 1 = 3$ , т.е. ${\hat{x}}_{2} = {[{\hat{x}}^{T} (2) {\hat{x}}^{T} (3)]}^{T}$ .

На этапе, на котором ретрансляционный узел выполняет сетевое пространственно-временное кодирование и передачу, процесс сжатия оценочной информации состоит в том, что вектор-столбец ${\hat{x}}_{1}$ с размерностью $\frac{T_{S R} N_{S}}{2} \times 1 = 2 N_{S} \times 1$ сжимают в комплексный сигнал, т.е. единичный комплексный вектор-строку Р₃ с размерностью $1 \times \frac{T_{S R} N_{S}}{2} = 1 \times 2 N_{S}$ умножают слева на вектор-столбец ${\hat{x}}_{1}$ , чтобы получить $x_{R_{1}} = P_{3} {\hat{x}}_{1}$ , и вектор-столбец ${\hat{x}}_{2}$ с размерностью $\frac{T_{S R} N_{S}}{2} \times 1 = 2 N_{S} \times 1$ сжимают в комплексный сигнал, т.е. единичный комплексный вектор-строку Р₃ с размерностью $1 \times \frac{T_{S R} N_{S}}{2} = 1 \times 2 N_{S}$ умножают слева на вектор-столбец ${\hat{x}}_{2}$ , чтобы получить $x_{R_{2}} = P_{3} {\hat{x}}_{2}$ .

$[\begin{matrix} x_{R_{1}} & x_{R_{2}} \\ - x_{R_{2}}^{*} & x_{R_{1}}^{*} \end{matrix}] = [\begin{matrix} P_{3} {\hat{x}}_{1} & P_{3} {\hat{x}}_{2} \\ - {(P_{3} {\hat{x}}_{2})}^{*} & {(P_{3} {\hat{x}}_{1})}^{*} \end{matrix}]$ .

На этапе, на котором ретрансляционный узел выполняет сетевое пространственно-временное кодирование и передачу, процесс пространственно-временной передачи состоит в том, что матрицу 2×2 передают соответствующим образом посредством двух антенн ретрансляционного узла в течение двух символьных периодов; при этом два сигнала в первой строке матрицы 2×2 передают на целевой узел посредством двух антенн ретрансляционного узла в символьном периоде T_SR=4, т.е. первая антенна передает сигнал $x_{R_{1}}$ в символьном периоде TS_R=4, а вторая антенна передает сигнал $x_{R_{2}}$ в символьном периоде T_SR=4; и два сигнала во второй строке матрицы 2×2 передают на целевой узел посредством двух антенн ретрансляционного узла в символьном периоде T_SR+1=5, т.е. первая антенна передает сигнал $- x_{R_{2}}^{*}$ в символьном периоде T_SR+1=5, а вторая антенна передает сигнал $x_{R_{1}}^{*}$ в символьном периоде T_SR+1=5.

В этом примере вектор Р₃ с размерностью 1×N_S выбирают следующим образом:

$P_{3} = \frac{1}{\sqrt{N_{S}}} [1 \exp (j 2 π / (4 N_{S})) \dots \exp (j 2 π (2 N_{S} - 1) / (4 N_{S}))]$ .

Поскольку T_SR=4, пропускная способность решения, обеспечиваемого этим примером, составляет $\frac{T_{S R}}{T_{S R} + 2} = \frac{2}{3}$ символов для пользователя в течение символьного периода.

На Фиг.6 показана кривая сравнения рабочей характеристики решения настоящего изобретения с разными пропускными способностями, причем по оси ординат отложена частота появления ошибочных символов, а по оси абсцисс - отношение сигнал-шум для каждого символа. Как видно из фигуры, с увеличением пропускной способности производительность сетевого пространственно-временного кодирования слегка уменьшается, хотя нет очевидного изменения коэффициента усиления при разнесенном приеме при разных пропускных способностях.

Далее в отношении различных способов управления мощностью в описываемом решении предоставлены Пример 3 и Пример 4.

Третий вариант осуществления

Фиг.7 иллюстрирует структурную схему распределенной ретрансляционной сети, в которой имеются N_S узлов-источников и два ретрансляционных узла. Когда T_S=2, способ распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования осуществляется в два этапа, при этом требуется T_S+2=4 символьных периодов.

Первый этап заключается в том, что узлы-источники осуществляют широковещательную передачу информации в виде данных, причем для этого требуется T_S=2 символьных периодов.

Второй этап заключается в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ выполняют распределенное ортогональное сетевое пространственно-временное кодирование и передачу, причем для этого требуется два символьных периода.

Этап, на котором узлы-источники осуществляют широковещательную передачу информации в виде данных, состоит в том, что N_S узлов-источников одновременно передают информацию широковещательным способом на ретрансляционные узлы R₁ и R₂ и целевой узел D, причем сигнальный вектор, передаваемый N_S узлами-источниками, обозначается как $x (t) = {[x_{1} (t) x_{N_{s}} (t)]}^{T}$ ; при этом сигналы, принимаемые ретрансляционными узлами R₁ и R₂ в t-м символьном периоде, обозначаются соответственно как $y_{S R_{1}} (t)$ и $y_{S R_{2}} (t)$ , а сигнал, принимаемый целевым узлом D в t-м символьном периоде, обозначается как y_SD(t). На этом этапе требуется T_S символьных периодов, причем t=0,1.

На этапе, на котором ретрансляционные узлы R₁ и R₂ выполняют распределенное ортогональное сетевое пространственно-временное кодирование и передачу, необходимо выполнить пять процедур, а именно декодирование на ретрансляционных узлах, группирование оценочной информации, сжатие оценочной информации, управление мощностью ретрансляционных узлов и распределенное пространственно-временное кодирование сжатых данных и передачу.

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования процесс декодирования на ретрансляционных узлах состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ соответствующим образом выполняют декодирование по максимальной вероятности в соответствии с принимаемыми сигналами $y_{S R_{1}} (t)$ и $y_{S R_{2}} (t)$ , при этом оценочная информация сигнального вектора, который передается посредством N_S узлов-источников и получается при декодировании на ретрансляционном узле R₁, обозначается как $x_{1} (t) = {[x_{1,1} (t) x_{1, N_{s}} (t)]}^{T}$ , а оценочная информация сигнального вектора, который передается посредством N_S узлов-источников и получается при декодировании на ретрансляционном узле R₂, обозначается как ${\hat{x}}_{2} (t) = {[{\hat{x}}_{2,1} (t) \dots {\hat{x}}_{2, N_{s}} (t)]}^{T}$ , t=0,1. Оценочная информация ${\hat{x}}_{1} (t)$ и ${\hat{x}}_{2} (t)$ вычисляется в соответствии со следующими формулами:

${\hat{x}}_{1} (t) = \underset{x (t)}{\arg \min} {‖ y_{S R_{1}} (t) - H_{S R}_{1} x (t) ‖}^{2}$ ,

${\hat{x}}_{2} (t) = \underset{x (t)}{\arg \min} {‖ y_{S R_{2}} (t) - H_{S R}_{2} x (t) ‖}^{2}$ ,

где $H_{S R_{1}} = [h_{S_{1} R_{1}}, \dots, h_{S_{N_{s}} R_{1}}]$ - матрица замирания канала между N_S узлами-источниками и ретрансляционным узлом R₁, a $H_{S R_{2}} = [h_{S_{1} R_{2}}, \dots, h_{S_{N_{s}} R_{2}}]$ - матрица замирания канала между N_S узлами-источниками и ретрансляционным узлом R₂.

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования процесс группирования оценочной информации состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ соответствующим образом группируют оценочную информацию N_S узлов-источников в T_S символьных периодах, чтобы получить два вектора-столбца ${\hat{x}}_{1}$ и ${\hat{x}}_{2}$ с размерностью $\frac{T_{S} N_{S}}{2} \times 1 = N_{S} \times 1$ .

Ретрансляционный узел R₁ разделяет оценочные сигналы ${\hat{x}}_{1} (0)$ и ${\hat{x}}_{1} (1)$ в символьных периодах T_S=2 на две части:

${\hat{x}}_{1,1} = {\hat{x}}_{1} (0) = {[{\hat{x}}_{1,1} (0), \dots, {\hat{x}}_{1, N_{s}} (0)]}^{T}$ и ${\hat{x}}_{1,2} = {\hat{x}}_{1} (1) = {[{\hat{x}}_{1,1} (1), \dots, {\hat{x}}_{1, N_{s}} (1)]}^{T}$ .

Ретрансляционный узел R₂ разделяет оценочные сигналы ${\hat{x}}_{2} (0)$ и ${\hat{x}}_{2} (1)$ в символьных периодах T_S=2 на две части:

${\hat{x}}_{2,1} = {\hat{x}}_{2} (0) = {[{\hat{x}}_{2,1} (0), \dots, {\hat{x}}_{2, N_{s}} (0)]}^{T}$ и ${\hat{x}}_{2,2} = {\hat{x}}_{2} (1) = {[{\hat{x}}_{2,1} (1), \dots, {\hat{x}}_{2, N_{s}} (1)]}^{T}$ .

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования процесс сжатия оценочной информации состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ соответствующим образом производят сжатие четырех векторов-столбцов ${\hat{x}}_{1,1}$ , ${\hat{x}}_{1,2}$ , ${\hat{x}}_{2,1}$ и ${\hat{x}}_{2,2}$ с размерностью $\frac{T_{S} N_{S}}{2} \times 1 = N_{S} \times 1$ , используя единичный комплексный вектор-строку Р₂ с размерностью $1 \times \frac{T_{S} N_{S}}{2} = 1 \times N_{S}$ , т.е. ретрансляционный узел R₁ умножает слева единичный комплексный вектор-строку Р₂ с размерностью $1 \times \frac{T_{S} N_{S}}{2} = 1 \times N_{S}$ на векторы-столбцы ${\hat{x}}_{1,1}$ и ${\hat{x}}_{1,2}$ соответственно, чтобы получить $x_{R_{1}} (0) = P_{2} {\hat{x}}_{1,1}$ и $x_{R_{1}} (1) = P_{2} {\hat{x}}_{1,2}$ , а ретрансляционный узел R₂ умножает слева единичный комплексный вектор-строку Р₂ с размерностью $1 \times \frac{T_{S} N_{S}}{2} = 1 \times N_{S}$ на векторы-столбцы ${\hat{x}}_{2,1}$ и ${\hat{x}}_{2,2}$ соответственно, чтобы получить $x_{R_{2}} (0) = P_{2} {\hat{x}}_{2,1}$ и $x_{R_{2}} (1) = P_{2} {\hat{x}}_{2,2}$ .

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования процесс управления мощностью ретрансляционных узлов состоит в том, что ретрансляционный узел R_i вычисляет евклидовые расстояния $d_{S R_{1}, \min}$ и $d_{S R_{2}, \min}$ в соответствии со способом модуляции, используемым N_S узлами-источниками, и матрицу $H_{S R_{j}}$ замирания канала между узлом-источником и ретрансляционным узлом R_j и определяет коэффициенты p₁ и p₂ управления мощностью на ретрансляционных узлах R₁ и R₂ в соответствии с $d_{S R_{1}, \min}$ и $d_{S R_{2}, \min}$ .

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования существуют два способа определения коэффициентов р₁ и р₂ управления мощностью в соответствии с характеристиками изменения матрицы замирания канала:

Способ 1: Когда матрица замирания канала является квазистатической, т.е. с медленными изменениями, коэффициенты р₁ и р₂ управления мощностью выражаются следующим образом:

Способ 2: Когда матрица замирания канала изменяется относительно быстро, коэффициенты p₁ и р₂ управления мощностью выражаются следующим образом:

$p_{1} = \frac{\min {d_{S R_{1}, \min} σ_{S R_{1}}^{2}, σ_{R_{1} D}^{2}}}{σ_{R_{1} D}^{2}}$ и $p_{2} = \frac{\min {d_{S R_{2}, \min} σ_{S R_{2}}^{2}, σ_{R_{2} D}^{2}}}{σ_{R_{2} D}^{2}}$ ,

при этом формула для вычисления евклидова расстояния $d_{S R_{i}, \min}$ выглядит следующим образом:

$d_{S R, \min} = \underset{x (t) \in C^{N_{S}}, x' (t) \in C^{N_{S}}}{\min_{x (t) \neq x' (t)}} {\sum_{i = 1}^{N_{S}} ‖ h_{S_{i} R_{j}} θ_{i} (x_{i} (t) - x_{i}^{'} (t)) ‖}^{2}$ .

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования распределенное пространственно-временное кодирование сжатых данных состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ выполняют передачу в соответствии с матрицей ортогонального пространственно-временного кодирования, используя соответствующие сжатые данные $x_{R_{1}} (0)$ , $x_{R_{1}} (1)$ , $x_{R_{2}} (0)$ и $x_{R_{2}} (1)$ , а также коэффициенты p₁ и р₂ управления мощностью, т.е. ретрансляционный узел R₁ передает сигналы $\sqrt{p_{1}} x_{R_{1}} (0)$ и $- \sqrt{p_{1}} {(x_{R_{1}} (1))}^{*}$ в символьном периоде T_S=2 и символьном периоде T_S+l=3 соответственно, и ретрансляционный узел R₂ передает сигналы $\sqrt{p_{2}} x_{R_{2}} (1)$ и $\sqrt{p_{2}} {(x_{R_{2}} (0))}^{*}$ в символьном периоде T_S=2 и символьном периоде T_S+1=3 соответственно. В соответствии с сигналами, передаваемыми ретрансляционными узлами R₁ и R₂ в символьном периоде T_S=2 и символьном периоде T_S+1=3, может быть сформирована следующая матрица распределенного пространственно-временного кодирования с размерами 2×2:

В этом примере оценочные сигналы ретрансляционных узлов в символьных периодах T_S=2 подлежат распределенному ортогональному сетевому пространственно-временному кодированию посредством двух групп разных векторов соответственно и передаются в течение двух символьных периодов, причем пропускная способность может достигать T_S/(T_S+2)=1/2 символов для пользователя в течение временного интервала.

В этом примере вектор сетевого кодирования выбранного единичного комплексного вектора-строки Р₂ с размерностью $1 \times \frac{T_{S} N_{S}}{2} = 1 \times N_{S}$ выражается следующим образом:

$P_{2} = \frac{1}{\sqrt{N_{S}}} [1 \exp (j 2 π \times 3 / (2 N_{S})) \dots \exp (j 2 π \times 3 (N_{S} - 1) / (2 N_{S}))]$ .

На Фиг.8 показана кривая модулирования настоящего примера, когда используется BPSK-модуляция, причем по оси ординат отложена частота появления ошибочных символов, а по оси абсцисс - отношение сигнал-шум для каждого символа. На представленной фигуре обозначение (2,2,1) указывает, что имеются два узла-источника, два ретрансляционных узла и один целевой узел, при этом каждый узел имеет одну антенну, и пропускная способность составляет ¹/₂ символов для пользователя в течение символьного периода. Как видно из Фиг.4, в случае одинаковых пропускных способностей распределенное ортогональное сетевое пространственно-временное кодирование, основанное на алгоритме 1 управления мощностью, может достигать лучшей производительности, когда частота появления ошибочных символов SER=10^-4, причем решение кодирования, основанное на алгоритме 1 управления мощностью, предоставленном настоящим примером, имеет коэффициенты усиления примерно 5 дБ, а решение кодирования, основанное на алгоритме 2 управления мощностью, имеет коэффициенты усиления примерно 4 дБ.

Четвертый вариант осуществления

Фиг.9 иллюстрирует структурную схему распределенной ретрансляционной сети, в которой имеются N_S узлов-источников и два ретрансляционных узла. Когда T_S=4, способ распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования осуществляется в два этапа, при этом требуется T_S+2=6 символьных периодов.

Первый этап заключается в том, что узлы-источники осуществляют широковещательную передачу информации в виде данных, причем для этого требуется T_S=4 символьных периодов.

Этап, на котором узлы-источники осуществляют широковещательную передачу информации в виде данных, состоит в том, что N_S узлов-источников одновременно передают информацию широковещательным способом на ретрансляционные узлы R₁ и R₂ и целевой узел D, причем сигнальный вектор, передаваемый N_S узлами-источниками, обозначается как $x (t) = {[x_{1} (t) \dots x_{N_{s}} (t)]}^{T}$ ; при этом сигналы, принимаемые ретрансляционными узлами R₁ и R₂ в t-м символьном периоде, обозначаются соответственно как $y_{S R_{1}} (t)$ и $y_{S R_{2}} (t)$ , а сигнал, принимаемый целевым узлом D в t-м символьном периоде, обозначается как y_SD(t). На этом этапе требуется T_S символьных периодов, причем t=0, 1, 2, 3.

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования процесс декодирования на ретрансляционных узлах состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ соответствующим образом выполняют декодирование по максимальной вероятности в соответствии с принимаемыми сигналами $y_{S R_{1}} (t)$ и $y_{S R_{2}} (t)$ , при этом оценочная информация сигнального вектора, который передается посредством N_S узлов-источников и получается при декодировании на ретрансляционном узле R₁, обозначается как ${\hat{x}}_{1} (t) = {[{\hat{x}}_{1,1} (t) \dots {\hat{x}}_{1, N_{s}} (t)]}^{T}$ , а оценочная информация сигнального вектора, который передается посредством N_S узлов-источников и получается при декодировании на ретрансляционном узле R₂, обозначается как ${\hat{x}}_{2} (t) = {[{\hat{x}}_{2,1} (t) \dots {\hat{x}}_{2, N_{s}} (t)]}^{T}$ , t=0, 1, 2, 3. Оценочная информация ${\hat{x}}_{1} (t)$ и ${\hat{x}}_{2} (t)$ вычисляется в соответствии со следующими формулами:

${\hat{x}}_{1} (t) = \underset{x (t)}{\arg \min} {‖ y_{S R_{1}} (t) - H_{S R}_{1} x (t) ‖}^{2}$ ,

${\hat{x}}_{2} (t) = \underset{x (t)}{\arg \min} {‖ y_{S R_{2}} (t) - H_{S R}_{2} x (t) ‖}^{2}$ ,

где $H_{S R_{1}} = [h_{S_{1} R_{1}}, \dots, h_{S_{N_{s}} R_{1}}]$ - матрица замирания канала между N_S узлами-источниками и ретрансляционным узлом R₁, а $H_{S R_{2}} = [h_{S_{1} R_{2}}, \dots, h_{S_{N_{s}} R_{2}}]$ - матрица замирания канала между N_S узлами-источниками и ретрансляционным узлом R₂.

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования процесс группирования оценочной информации состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ соответствующим образом группируют оценочную информацию N_S узлов-источников в T_S=4 символьных периодах, чтобы получить два вектора-столбца ${\hat{x}}_{1}$ и ${\hat{x}}_{2}$ с размерностью $\frac{T_{S R} N_{S}}{2} \times 1 = 2 N_{S} \times 1$ .

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования процесс сжатия оценочной информации состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ соответствующим образом сжимают четыре вектора-столбца ${\hat{x}}_{1,1}$ , ${\hat{x}}_{1,2}$ , ${\hat{x}}_{2,1}$ и ${\hat{x}}_{2,2}$ с размерностью $\frac{T_{S} N_{S}}{2} \times 1 = 2 N_{S} \times 1$ , используя единичный комплексный вектор-строку Р₃ с размерностью $1 \times \frac{T_{S} N_{S}}{2} = 1 \times 2 N_{S}$ , т.е. ретрансляционный узел R₁ умножает слева единичный комплексный вектор-строку Р₃ с размерностью $1 \times \frac{T_{S} N_{S}}{2} = 1 \times 2 N_{S}$ на векторы-столбцы ${\hat{x}}_{1,1}$ и ${\hat{x}}_{1,2}$ соответственно, чтобы получить $x_{R_{1}} (0) = P_{3} {\hat{x}}_{1,1}$ и $x_{R_{1}} (1) = P_{3} {\hat{x}}_{1,2}$ , а ретрансляционный узел R₂ умножает слева единичный

комплексный вектор-строку Р₃ с размерностью $1 \times \frac{T_{S} N_{S}}{2} = 1 \times 2 N_{S}$ на векторы-столбцы ${\hat{x}}_{2,1}$ и ${\hat{x}}_{2,2}$ соответственно, чтобы получить $x_{R_{2}} (0) = P_{3} {\hat{x}}_{2,1}$ и $x_{R_{2}} (1) = P_{3} {\hat{x}}_{2,2}$ .

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования управление мощностью ретрансляционных узлов заключается в том, что ретрансляционный узел R_i вычисляет евклидовые расстояния $d_{S R_{1}, \min}$ и $d_{S R_{2}, \min}$ в соответствии со способом модуляции, используемым N_S узлами-источниками, и матрицу $H_{S R_{j}}$ замирания канала между узлом-источником и ретрансляционным узлом R_j и определяет коэффициенты p₁ и р₂ управления мощностью на ретрансляционных узлах R1 и R2 в соответствии с $d_{S R_{1}, \min}$ и $d_{S R_{2}, \min}$ .

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования существуют два способа определения коэффициентов p₁ и р₂ управления мощностью в соответствии с характеристиками изменения матрицы замирания канала:

Способ 1: Когда матрица замирания канала является квазистатической, т.е. матрица замирания канала изменяется медленно, коэффициенты p₁ и р₂ управления мощностью выражаются следующим образом:

$p_{1} = \frac{\min {d_{S R_{1}, \min} σ_{S R_{1}}^{2}, σ_{R_{1} D}^{2}}}{σ_{R_{1} D}^{2}}$ и $p_{2} = \frac{\min {d_{S R_{2}, \min} σ_{S R_{2}}^{2}, σ_{R_{2} D}^{2}}}{σ_{R_{2} D}^{2}}$ ,

при этом формула для вычисления евклидова расстояния $d_{S R_{i}, \min}$ выглядит следующим образом:

$d_{S R, \min} = \underset{x (t) \in C^{N_{S}}, x' (t) \in C^{N_{S}}}{\min_{x (t) \neq x' (t)}} {\sum_{i = 1}^{N_{S}} ‖ h_{S_{i} R_{j}} θ_{i} (x_{i} (t) - x_{i}^{'} (t)) ‖}^{2}$ .

В способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования распределенное пространственно-временное кодирование сжатых данных состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ выполняют передачу в соответствии с матрицей ортогонального пространственно-временного кодирования, используя соответствующие сжатые данные $x_{R_{1}} (0)$ , $x_{R_{1}} (1)$ , $x_{R_{2}} (0)$ и $x_{R_{2}} (1)$ , а также коэффициенты p₁ и р₂ управления мощностью, т.е. ретрансляционный узел R₁ передает сигналы $\sqrt{p_{1}} x_{R_{1}} (0)$ и $- \sqrt{p_{1}} {(x_{R_{1}} (1))}^{*}$ в символьном периоде T_S=4 и символьном периоде T_S+1=5 соответственно, и ретрансляционный узел R₂ передает сигналы $\sqrt{p_{2}} x_{R_{2}} (1)$ и $- \sqrt{p_{2}} {(x_{R_{2}} (0))}^{*}$ в символьном периоде T_S=4 и символьном периоде T_S+1=5 соответственно. В соответствии с сигналами, передаваемыми ретрансляционными узлами R₁ и R₂ в символьном периоде T_S=4 и символьном периоде T_S+1=5, может быть сформирована следующая матрица распределенного пространственно-временного кодирования с размерами 2×2:

$[\begin{matrix} \sqrt{p_{1}} x_{R_{1}} (0) & \sqrt{p_{2}} x_{R_{2}} (1) \\ - \sqrt{p_{1}} x_{R_{1}}^{*} (1) & \sqrt{p_{2}} x_{R_{2}}^{*} (0) \end{matrix}] = [\begin{matrix} \sqrt{p_{1}} P_{3} {\hat{x}}_{1,1} & \sqrt{p_{2}} P_{3} {\hat{x}}_{2,2} \\ - \sqrt{p_{1}} {(P_{3} {\hat{x}}_{1,2})}^{*} & \sqrt{p_{1}} {(P_{3} {\hat{x}}_{2,1})}^{*} \end{matrix}]$ .

В этом примере оценочные сигналы ретрансляционных узлов в символьных периодах T_S=4 подлежат сетевому пространственно-временному кодированию посредством двух групп разных векторов соответственно и передаются совместно в течение двух символьных периодов, причем пропускная способность может достигать T_S/(T_S+2}=2/3 символов для пользователя в течение временного интервала.

В этом примере выбранный единичный комплексный вектор-строка Р₃ с размерностью $1 \times \frac{T_{S} N_{S}}{2} = 1 \times 2 N_{S}$ выражается следующим образом:

$P_{3} = \frac{1}{\sqrt{4 N_{S}}} [1 \exp (j 3 \times 2 π / (4 N_{S})) \dots \exp (j 3 \times 2 π (2 N_{S} - 1) / (4 N_{S}))]$ .

На Фиг.10 показана кривая модулирования настоящего примера, когда используется BPSK-модуляция, причем по оси ординат отложена частота появления ошибочных символов, а по оси абсцисс - отношение сигнал-шум для каждого символа. На представленной фигуре обозначение (2,2,1) указывает, что имеются два узла-источника, два ретрансляционных узла и один целевой узел, при этом каждый узел имеет одну антенну, и пропускная способность составляет 2/3 символов для пользователя в течение символьного периода. Как видно из Фиг.5, в случае одинаковых пропускных способностей распределенное ортогональное сетевое пространственно-временное кодирование, основанное на алгоритме 1 управления мощностью, может достигать лучшей производительности и иметь постоянные коэффициенты усиления при разнесенном приеме.

Вышеописанное решение может быть применено к многоточечной коллективной передаче. При этом узел-источник может быть мобильным терминалом, ретрансляционный узел - коллективной базовой станцией непервичной ячейки в многоточечной коллективной передаче, а целевой узел - главной базовой станцией в многоточечной коллективной передаче.

Кроме того, настоящее изобретение может быть осуществлено без модификации системной архитектуры, и представленная последовательность операций обработки, которая может быть с легкостью реализована, удобна для использования в данной области техники и обладает преимущественной промышленной применимостью.

Вышеизложенное является лишь предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения, которые не используются для ограничения объема охраны настоящего изобретения.

1. Способ ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования, который используется в сети беспроводной связи, содержащей целевой узел, узел-источник и ретрансляционный узел, отличающийся тем, что содержит:
этап A, на котором узел-источник осуществляет широковещательную передачу информации в виде данных на ретрансляционный узел и целевой узел, причем для этапа А требуется T_SR символьных периодов; и
этап B, на котором после приема информации в виде данных, передаваемой посредством узла-источника, ретрансляционный узел выполняет ортогональное сетевое пространственно-временное кодирование и передает данные кодирования на целевой узел, причем для этапа В требуется два символьных периода;
при этом этап В содержит процесс декодирования на ретрансляционном узле, процесс группирования оценочной информации, процесс сжатия оценочной информации, процесс пространственно-временного кодирования сжатых данных и процесс пространственно-временной передачи.

2. Способ по п.1, в котором на этапе В
процесс декодирования на ретрансляционном узле состоит в том, что ретрансляционный узел выполняет декодирование по максимальной вероятности в соответствии с принимаемым сигналом, чтобы получить оценочную информацию сигнальных векторов, передаваемых посредством N_S узлов-источников, число которых соответствует числу N_S узлов-источников;
процесс группирования оценочной информации состоит в том, что ретрансляционный узел R разделяет оценочную информацию сигнальных векторов, передаваемых посредством всех N_S узлов-источников от нулевого символьного периода до (T_SR-1)-го символьного периода, на два вектора-столбца с размерностью ;
процесс сжатия оценочной информации состоит в том, что два вектора-столбца с размерностью , получаемые в процессе группирования оценочной информации, соответствующим образом сжимают в два комплексных сигнала и ;
процесс пространственно-временного кодирования сжатых данных состоит в том, что два комплексных сигнала и , получаемые в процессе сжатия оценочной информации, формируют матрицу 2×2; и
процесс пространственно-временной передачи состоит в том, что матрицу 2×2 передают соответствующим образом посредством двух антенн ретрансляционного узла в течение двух символьных периодов.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что процесс группирования оценочной информации состоит в следующем:
первый вектор содержит оцениваемую посредством ретрансляционного узла оценочную информацию сигнальных векторов, передаваемых посредством N_S узлов-источников от нулевого символьного периода до символьного периода; и
второй вектор содержит оцениваемую посредством ретрансляционного узла оценочную информацию сигнальных векторов, передаваемых посредством N_S узлов-источников от символьного периода до (T_SR-1)-го символьного периода.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что процесс сжатия оценочной информации состоит в следующем:
векторы и , получаемые в процессе группирования оценочной информации, умножают слева соответствующим образом на единичный комплексный вектор-строку P_j значения весового коэффициента сетевого кодирования с размерностью , чтобы получить сжатые комплексные сигналы и .

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в матрице 2×2, формируемой в процессе пространственно-временного кодирования сжатых данных, элемент в первой строке и первом столбце представляет собой сжатый комплексный сигнал , элемент в первой строке и втором столбце представляет собой сжатый комплексный сигнал , элемент во второй строке и первом столбце представляет собой отрицательное сопряжение сжатого комплексного сигнала , и элемент во второй строке и втором столбце представляет собой сопряжение сжатого комплексного сигнала .

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в процессе пространственно-временной передачи ретрансляционный узел передает два сигнала в первой строке в матрице 2×2 на целевой узел через две антенны ретрансляционного узла в T_SR-м символьном периоде и передает два сигнала во второй строке в матрице 2×2 на целевой узел через две антенны ретрансляционного узла в (T_SR+1)-м символьном периоде.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что узел-источник представляет собой мобильный терминал, ретрансляционный узел представляет собой коллективную базовую станцию непервичной ячейки в многоточечной коллективной передаче, а целевой узел представляет собой основную базовую станцию в многоточечной коллективной передаче.

8. Система ретрансляционной передачи с использованием ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования, основанная на вышеупомянутом способе ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования, которая содержит целевой узел, множество узлов-источников и ретрансляционный узел, причем система отличается тем, что:
узел-источник выполнен с возможностью осуществлять широковещательную передачу информации в виде данных на ретрансляционный узел и целевой узел в T_SR символьных периодах; и
ретрансляционный узел выполнен с возможностью осуществлять ортогональное сетевое пространственно-временное кодирование принятой информации в виде данных и передавать данные кодирования на целевой узел, при этом ретрансляционный узел совершает в течение двух символьных периодов пять процессов, включающих в себя процесс декодирования на ретрансляционном узле, процесс группирования оценочной информации, процесс сжатия оценочной информации, процесс пространственно-временного кодирования сжатых данных и процесс пространственно-временной передачи.

9. Система по п.8, отличающаяся тем, что:
процесс декодирования на ретрансляционном узле состоит в том, что ретрансляционный узел выполняет декодирование по максимальной вероятности в соответствии с принимаемым сигналом, чтобы получить оценочную информацию сигнальных векторов, передаваемых посредством N_S узлов-источников, число которых соответствует числу N_S узлов-источников;
процесс группирования оценочной информации состоит в том, что ретрансляционный узел R разделяет оценочную информацию сигнальных векторов, передаваемых посредством всех N_S узлов-источников от нулевого символьного периода до (T_SR-1)-го символьного периода, на два вектора-столбца с размерностью ;
процесс сжатия оценочной информации состоит в том, что два вектора-столбца с размерностью , получаемые в процессе группирования оценочной информации, соответствующим образом сжимают в два комплексных сигнала и ;
процесс пространственно-временного кодирования сжатых данных состоит в том, что два комплексных сигнала и , получаемые в процессе сжатия оценочной информации, формируют матрицу 2×2; и
процесс пространственно-временной передачи состоит в том, что матрицу 2×2 передают соответствующим образом посредством двух антенн ретрансляционного узла в течение двух символьных периодов.

10. Способ распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования, который используется в сети беспроводной связи, содержащей целевой узел, узел-источник и ретрансляционные узлы, причем способ отличается тем, что содержит:
этап А, на котором узел-источник осуществляет широковещательную передачу информации в виде данных на ретрансляционные узлы и целевой узел, причем для этапа А требуется T_S символьных периодов; и
этап В, на котором ретрансляционный узел R₁ и ретрансляционный узел R₂ осуществляют распределенное ортогональное сетевое пространственно-временное кодирование и передают данные кодирования на целевой узел, причем для этапа В требуется два символьных периода;
при этом этап В содержит процесс декодирования на ретрансляционном узле, процесс группирования оценочной информации, процесс сжатия оценочной информации, процесс пространственно-временного кодирования сжатых данных и процесс пространственно-временной передачи.

11. Способ по п.10, в котором на этапе В
процесс декодирования на ретрансляционном узле состоит в том, что ретрансляционный узел R₁ и ретрансляционный узел R₂ соответствующим образом выполняют декодирование по максимальной вероятности в соответствии с принимаемыми сигналами и , чтобы соответствующим образом получить оценочную информацию и сигнальных векторов, передаваемых посредством N_S узлов-источников;
процесс группирования оценочной информации состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ соответствующим образом группируют соответствующим образом декодируемую оценочную информацию и сигнальных векторов, которые передаются посредством N_S узлов-источников, чтобы получить четыре вектора- столбца с размерностью , соответственно представляющие собой , , и ;
процесс сжатия оценочной информации состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ соответствующим образом умножают слева , , и на единичный комплексный вектор-строку P_i, значения весового коэффициента сетевого кодирования с размерностью , чтобы получить четыре сжатых комплексных вектора , , и ;
процесс управления мощностью ретрансляционных узлов состоит в том, что ретрансляционный узел R₁ и ретрансляционный узел R₂ соответствующим образом вычисляют евклидово расстояние между ретрансляционным узлом R₁ и N_S узлами-источниками и евклидово расстояние между ретрансляционным узлом R₂ и N_S узлами-источниками в соответствии со способом модуляции, используемым N_S узлами-источниками, матрицу замирания канала между узлами-источниками и ретрансляционным узлом R₁ и матрицу замирания канала между узлами-источниками и ретрансляционным узлом R₂, и определяют коэффициенты p₁ и p₂ управления мощностью на ретрансляционном узле R₁ и ретрансляционном узле R₂ в соответствии с и ; и
процесс передачи с использованием распределенного пространственно-временного кодирования сжатых данных состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ выполняют передачу в соответствии с матрицей ортогонального пространственно-временного кодирования, используя соответствующие сжатые данные , , и , получаемые в процессе сжатия оценочной информации, и коэффициенты p₁ и p₂ управления мощностью, получаемые в процессе управления мощностью ретрансляционных узлов.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что, когда матрицы замирания канала между узлами-источниками и ретрансляционными узлами представляют собой квазистатические матрицы с медленными изменениями, формула для вычисления коэффициентов управления мощностью выглядит следующим образом:
,
при этом p_n - коэффициент управления мощностью n-го ретрансляционного узла, - евклидово расстояние от информационного источника до n-го ретрансляционного узла, - изменение импульсного отклика канала между информационным источником и n-м ретрансляционным узлом, - матрица замирания канала между n-м ретрансляционным узлом и целевым узлом D, и - изменение импульсного отклика канала между n-м ретрансляционным узлом и целевым узлом.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что, если матрицы замирания канала между узлами-источниками и ретрансляционными узлами изменяются относительно быстро, формула для вычисления коэффициента управления мощностью выглядит следующим образом:
,
при этом p_n - коэффициент управления мощностью n-го ретрансляционного узла, - евклидово расстояние от информационного источника до n-го ретрансляционного узла, - изменение импульсного отклика канала между информационным источником и n-м ретрансляционным узлом, и - изменение импульсного отклика канала между n-м ретрансляционным узлом и целевым узлом.

14. Способ по любому из пп.10-13, отличающийся тем, что узел(ы)-источник(и) представляет(ют) собой мобильный(ые) терминал(ы), ретрансляционные узлы представляют собой коллективные базовые станции непервичной ячейки в многоточечной коллективной передаче, а целевой(ые) узел(ы) представляет(ют) собой основную(ые) базовую(ые) станцию(ии) в многоточечной коллективной передаче.

15. Система ретрансляционной передачи с использованием распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования, основанная на вышеупомянутом способе распределенного ортогонального сетевого пространственно-временного кодирования, содержащая целевой узел, узел-источник и ретрансляционные узлы R₁ и R₂, причем система отличается тем, что:
узел-источник выполнен с возможностью осуществлять широковещательную передачу информации в виде данных на ретрансляционный узел и целевой узел в T_SR символьных периодах; и
ретрансляционные узлы R₁ и R₂ выполнены с возможностью осуществлять распределенное ортогональное сетевое пространственно-временное кодирование принятой информации в виде данных и передавать данные кодирования на целевой узел, при этом ретрансляционный узел совершает в течение двух символьных периодов пять процессов, включающих в себя декодирование на ретрансляционном узле, группирование оценочной информации, сжатие оценочной информации, управление мощностью ретрансляционного узла и передачу с использованием распределенного пространственно-временного кодирования сжатых данных;
при этом процесс передачи с использованием распределенного пространственно-временного кодирования сжатых данных состоит в том, что ретрансляционные узлы R₁ и R₂ выполняют передачу в соответствии с матрицей ортогонального пространственно-временного кодирования, используя соответствующие сжатые данные, получаемые в процессе сжатия оценочной информации, и коэффициенты управления мощностью, получаемые в процессе управления мощностью ретрансляционного узла.

Изобретение относится к беспроводной связи. Цифровая оценка и компенсация дисбаланса IQ в среде с агрегацией несущих облегчается путем формирования частотной характеристики ветвей приемника.

Способ и система для распределения пилот-сигналов в многопоточных передачах // 2510583

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах мобильной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи.

Способ и устройство ретрансляционной передачи // 2509432

Изобретение относится к области беспроводной связи, использующей ретрансляционную систему при выполнении передачи данных, и позволяет повысить пропускную способность при передаче данных в соответствии со структурой ретрансляционного кадра дуплексной связи с временным разделением каналов (TDD).

Способ и устройство ретрансляционной передачи // 2509431

Изобретение относится к области беспроводной связи, использующей систему ретрансляционной передачи данных, и предназначено для повышения пропускной способности за счет осуществления узлом/ретранслятором ретрансляционной передачи в дуплексной связи с временным разделением каналов.

Схема передачи пилот-сигналов для систем радиосвязи с передачей на несколько несущих // 2507699

Изобретение относится к схемам передачи пилот-сигналов, подходящим для использования в системах радиосвязи с передачей на нескольких несущих (например, OFDM). Технический результат состоит в эффективности технологии для схем передачи пилот-сигналов для систем связи с передачей на нескольких несущих.

Устройство для передачи и приема сигнала и способ передачи и приема сигнала // 2506705

Изобретение относится к системам передачи/приема сигнала цифрового телевидения (DTV). Техническим результатом является улучшение эффективности передачи данных.

Построение последовательностей длинного обучающего поля с очень высокой скоростью передачи // 2505935

Изобретение относится к технике беспроводной связи и может быть использовано для построения последовательности длинного обучающего поля в преамбуле. Способ формирования последовательностей длинного обучающего поля (LTF) с очень высокой скоростью передачи (VHT) для беспроводной связи заключается в формировании последовательности LTF посредством комбинирования множества интерполяционных последовательностей со значениями символов LTF, ассоциированными с по меньшей мере одним из: стандарта IEEE 802.11n или стандарта IEEE 802.11a, и одной или более комплементарных последовательностей, чтобы уменьшить отношение пиковой к средней мощности (PAPR) во время передачи этой сформированной последовательности LTF, и в передаче сформированной последовательности LTF по беспроводному каналу, используя полосу пропускания 80 МГц.

Устройство и способ однопользовательской связи с множеством входов и множеством выходов с применением циклических сдвигов // 2504094

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в беспроводных сетях, совместно использующих пространство циклического сдвига сигналов. Технический результат - уменьшение затрат на передачу значений циклического сдвига.

Новая структура кодовой комбинации для передачи фреймов и данных в системах с множеством несущих // 2504093

Заявленное изобретение относится к устройству передачи, предназначенному для передачи сигналов в системе с множеством несущих на основе структуры фрейма. Технический результат - гибкая настройка на любую требуемую часть полосы пропускания передачи и малое содержание служебных данных.

Компоновка указателя назначения нисходящей линии связи для беспроводной связи на множестве несущих // 2504092

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в беспроводной связи на множестве несущих для управления назначениями ресурсов. Способ беспроводной связи, осуществляемый базовой станцией, заключается в том, что идентифицируют множество несущих, сконфигурированных для связи в системе беспроводной связи, определяют количество назначений передачи нисходящей линии связи, ассоциированных с одной или более первыми несущими из множества несущих, и конфигурируют для связи на по меньшей мере одной или более вторых несущих из множества несущих по меньшей мере одно указание, которое задает количество назначений передачи нисходящей линии связи, ассоциированных с по меньшей мере одной или более первыми несущими, причем по меньшей мере одно указание содержит сигнализацию индекса назначения нисходящей линии связи (DAI), причем сигнализация DAI содержит основанный на времени DAI, и DAI, указывающий количество назначений нисходящей линии связи по множеству несущих.

Способ и устройство для передачи опорного сигнала // 2515554

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности каналов передачи. Для этого способ включает: в процессе агрегирования несущих, передачу пользовательским устройством физического восходящего совместного канала (PUSCH) на одной или более составных несущих и передачу опорных сигналов демодуляции (DM RS) для канала PUSCH в каждой секции полосы частот, занимаемой каналом PUSCH, на каждой составной несущей, при этом последовательность DM RS в секции полосы частот является независимой последовательностью или частью независимой последовательности и формирует независимую последовательность с последовательностями DM RS в множестве секций полосы частот, отличных от этой секции полосы частот, причем упомянутая секция полосы частот является секцией непрерывной полосы частот, занимаемой каналом PUSCH, на любой составной несущей или является любой из множества секций полосы частот, занимаемой каналом PUSCH, на любой составной несущей. Также предлагается соответствующее устройство. Изобретение решает задачу передачи сигналов DM RS канала PUSCH при агрегировании множества составных несущих, а также задачу передачи сигналов DM RS в процессе выделения прерывистых ресурсов канала PUSCH на одной составной несущей.2 н. и 16 з.п. ф-лы, 9ил.

Устройство для передачи и приема сигнала и способ передачи и приема сигнала // 2518410

Изобретение относится к способу/устройству для передачи и приема широковещательного сигнала на основе стандарта цифрового видеовещания DVB-C2. Техническим результатом является улучшение эффективности передачи данных. Указанный технический результат достигается тем, что способ передачи широковещательного сигнала содержит: отображение битов данных заголовка в символы данных заголовка и битов данных в символы данных; компоновку, по меньшей мере, одного среза данных на основании символов данных; перемежение по времени символов данных на уровне среза данных подходящим образом для системы привязки каналов; компоновку кадра сигнала на основании символов данных заголовка и среза данных, причем символы данных заголовка содержат сигнальную информацию уровня L1 для передачи сигналов среза данных; модулирование скомпонованного кадра сигнала способом мультиплексирования с ортогональным разделением частот; и передачу модулированного кадра сигнала. Используемое перемежение может позволить декодирование запрошенной пользователем услуги в случайной позиции окна тюнера. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 75 ил.

Приемник и способ мобильной связи // 2518511

Изобретение относится к технике беспроводной связи и может быть использовано для обработки сигналов в приемниках мобильной связи. Способ обработки сигналов из первой соты и второй соты в приемнике мобильной связи заключается в том, что получают синхронизацию сигнала (u(t)) из первой соты, получают синхронизацию сигнала (v(t)) из второй соты, определяют разность (δ) синхронизации между синхронизациями сигналов из первой и второй соты, регулируют синхронизацию (k) для окна для обработки с помощью дискретного преобразования Фурье (DFT) на основании разности (δ) синхронизации, выполняют обработку сигналов с помощью DFT с использованием синхронизации (k) окна DFT и определяют объединенную оценку канала, связанную с первой и второй сотой, с использованием сигнала, обработанного с помощью DFT. Технический результат - повышение качества демодуляции путем уменьшения межсотовых помех регулировкой синхронизации. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Новая структура кодовой комбинации для систем с множеством несущих // 2518757

Изобретение относится к устройству и способу передачи сигналов в системе с множеством несущих. Технический результат заключается в возможности гибкой настройки на любую требуемую часть полосы пропускания передачи при обеспечении малого объема служебных данных и высоких скоростей передачи данных. Каждый фрейм содержит, по меньшей мере, одну кодовую комбинацию сигналов и одну или больше кодовых комбинаций данных. Устройство передачи содержит средство формирования фрейма. Первые сигналы данных размещаются в упомянутой, по меньшей мере, одной кодовой комбинации сигналов во фрейме. Данные размещаются в упомянутой одной или больше кодовых комбинациях данных во фрейме. Данные упомянутых одной или больше кодовых комбинаций данных содержат данные содержания и информацию сортировки, обеспечивающую возможность сортировки данных содержания в правильном временном порядке, средство преобразования, выполненное с возможностью преобразования упомянутой, по меньшей мере, одной кодовой комбинации сигналов и упомянутой одной или больше кодовых комбинаций данных из области частоты в область времени, для генерирования сигнала передачи в области времени, и средство передачи, выполненное с возможностью передачи упомянутого сигнала передачи в области времени. 7 н.з. и 7 з.п. ф-лы, 25 ил., 1 табл.

Устройство и способ для передачи заголовка в системе беспроводной связи // 2520951

Изобретение относится к системам беспроводной связи. Предложены устройство и способ для снижения отношения пикового значения мощности к среднему (PAPR) вторичного улучшенного (SA) заголовка в системе беспроводной связи. Способ для передачи заголовка SA включает в себя этапы, на которых определяют SA заголовок, созданный в блоке из подблоков, согласно частотному диапазону, который необходимо использовать для передачи информации, определяют последовательность для снижения PAPR SA заголовка при рассмотрении, по меньшей мере, одного частотного диапазона, идентификатора (ID) сегмента и числа антенн, передающих SA заголовок, обновляют SA заголовок, используя определенную последовательность, и передают обновленный SA заголовок в приемный конец. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Способ и устройство ретрансляционной передачи // 2521475

Изобретение относится к системе беспроводной связи, использующей ретрансляцию, и предназначено для повышения пропускной способности за счет осуществления ретрансляционной системы при выполнении передачи данных в соответствии со структурой ретрансляционного кадра приема дуплексной связи с временным разделением канала (TDD). Изобретение раскрывает, в частности, способ, который включает в себя: конфигурирование субкадра (TDD) для субкадра ретрансляционной линии (S201), причем конфигурирование субкадра ретрансляционного кадра TDD для субкадра ретрансляционной линии включает в себя: конфигурирование субкадра нисходящей линии связи (DL) ретрансляционного кадра TDD для субкадра DL ретрансляционной линии, и/или конфигурирование субкадра DL ретрансляционного кадра TDD для субкадра восходящей линии связи (UL) ретрансляционной линии и/или конфигурирование субкадра UL ретрансляционного кадра TDD для субкадра UL ретрансляционной линии; и выполнение ретрансляционной передачи в соответствии с субкадром ретрансляционной линии (S202). При передаче данных конфигурируют субкадр, который можно использовать для передачи по ретрансляционной линии, причем передача данных, выполняемая с использованием ретрансляционной линии, соответствует ограничениям, присущим структуре кадра TDD, в предшествующем уровне техники, и покрытие системы, использующей ретрансляционный кадр TDD. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 16 ил., 9 табл.

Устройство генерирования кодов, устройство генерирования опорных сигналов и соответствующие способы // 2521961

Изобретение относится к технике беспроводной связи и может быть использовано для генерирования кодов. Генератор опорных сигналов (RS) содержит генератор последовательностей, сконфигурированный для генерирования последовательности для опорного сигнала первого блока ресурсов, первый блок расширения спектра, второй блок расширения спектра, третий блок расширения спектра, четвертый блок расширения спектра и блок отображения, сконфигурированный для отображения элементов с их спектрами, расширенными посредством первого и второго блоков расширения спектра, на первый и второй частотные ресурсы первого блока ресурсов, соответственно, и отображения элементов с их спектрами, расширенными посредством третьего и четвертого блоков расширения спектра, на третий и четвертый частотные ресурсы первого блока ресурсов, соответственно. Технический результат - улучшение рандомизации RS, устранение проблемы дисбаланса мощности передачи RS и удовлетворение требования к ортогональности в двух измерениях - как во временном, так и в частотном. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 15 ил.

Расширение специфичных для пользовательского устройства опорных сигналов для пилотного временного слота нисходящей линии связи // 2524392

Изобретение относится к беспроводной связи, в частности к использованию схемы специфичных для пользовательского устройства опорных сигналов (UE-RS), которая является функцией от числа символов, используемых для передачи по нисходящей линии связи в системе беспроводной связи. Техническим результатом является обеспечение когерентной демодуляции и декодирования символов в приемнике беспроводной связи. Указанный технический результат достигается тем, что предложена технология, которая способствует отправке и/или приему специфичных для UE-RS в окружении беспроводной связи. UE-RS-шаблон может выбираться на основе числа символов из субкадра, используемого для передачи по нисходящей линии связи. По меньшей мере, один компонент временной области UE-RS-шаблона может варьироваться на основе числа символов из субкадра, используемого для передачи по нисходящей линии связи. Например, по меньшей мере, один компонент временной области может быть выколот, сдвинут по времени и т.д. Дополнительно, UE-RS могут преобразовываться в элементы ресурсов субкадра в качестве функции от UE-RS-шаблона. Пользовательское устройство может использовать UE-RS-шаблон, чтобы обнаруживать UE-RS в элементах ресурсов субкадра, а также может оценивать канал на основе UE-RS. 10 н. и 40 з.п. ф-лы, 16 ил.

Системы и способы передачи информации о качестве канала в системах беспроводной связи // 2524867

Изобретение относится к передаче информации о качестве канала в беспроводной сети. Технический результат заключается в учитывании типа подкадра при определении и интерпретации параметров, передаваемых по каналу обратной связи. Способ получения индекса индикатора качества канала (CQI) в системе связи содержит этапы приема в абонентском оборудовании (UE) по меньшей мере одного из индивидуального для соты опорного сигнала (CRS) и опорного сигнала с информацией о состоянии канала (CSI-RS), получения индекса CQI, основываясь на по меньшей мере одном из CRS и CSI-RS и опорном ресурсе CSI; и передачи индекса CQI к расширенному Node В (Узлу В, eNB), причем опорный ресурс CSI определен группой физических ресурсных блоков нисходящей линии связи, соответствующих полосе, к которой относится полученное значение CQI, и подкадром нисходящей линии связи. 4 н. и 32 з.п. ф-лы, 22 ил., 5 табл.

Способ и устройство для создания последовательностей длинного обучающего поля протокола очень высокой пропускной способности // 2528143

Изобретение относится к области связи. Технический результат заключается в создании обучающей последовательности как части преамбулы передачи в целях минимизации (или по меньшей мере уменьшения) отношения пиковой к средней мощности (PAPR) на передающем узле. Для этого способ включает в себя этапы, на которых создают последовательность длинного обучающего поля (LTF) преамбулы посредством объединения множества интерполяционных последовательностей со значениями тона LTF, ассоциированными с, по меньшей мере, одним из стандарта IEEE 802.11n или стандарта IEEE 802.11a, при этом значения тона LTF покрывают, по меньшей мере, часть ширины полосы первого размера, и каждое из значений тона LTF повторяется один или более раз для разных поднесущих; поворачивают фазы тонов последовательности LTF из расчета на ширину полосы первого размера в целях уменьшения отношения пиковой к средней мощности (PAPR) во время передачи последовательности LTF; и заменяют тоны последовательности LTF в местоположениях пилот-сигнала на определенный поток значений, выбранный в целях уменьшения PAPR. 5 н. и 33 з.п. ф-лы, 31 ил.