RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 2145400 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 31.03.2008 08724320.0 (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 20.03.2013 Europejski Biuletyn Patentowy 2013/12 EP 2145400 B1 (13) (51) T3 Int.Cl. H04L 25/03 (2006.01) H04B 7/06 (2006.01) H04B 7/08 (2006.01) H04B 7/10 (2006.01) (54) Tytuł wynalazku: Sposób i układ do adaptacji transmisji wieloantenowej (30) Pierwszeństwo: 30.04.2007 SE 0701054 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 20.01.2010 w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2010/03 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 30.08.2013 Wiadomości Urzędu Patentowego 2013/08 (73) Uprawniony z patentu: Telefonaktiebolaget L M Ericsson (publ), Stockholm, SE (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP 2145400 T3 GEORGE JÖNGREN, Stockholm, SE (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Anna Stenzel JWP RZECZNICY PATENTOWI DOROTA RZĄŻEWSKA SP. J. Sienna Center ul. Żelazna 28/30 00-833 Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
16489/13/P-RO/AS EP 2 145 400 Opis DZIEDZINA TECHNIKI Sposób i układ do adaptacji transmisji wieloantenowej [0001] Wynalazek odnosi się do sposobu i układu w pierwszym węźle oraz sposobu i układu w drugim węźle. Zwłaszcza odnosi się do adaptacji transmisji wieloantenowej z pierwszego węzła do drugiego węzła przez kanał bezprzewodowy. TŁO [0002] Zastosowanie wielu anten w nadajniku i/lub odbiorniku węzła w systemie łączności bezprzewodowej może znacznie poprawić przepustowość i pokrycie systemu łączności bezprzewodowej. Takie systemy wielowejściowe wielowyjściowe (MIMO, ang. Multiple Input Multiple Output) wykorzystują wymiar przestrzenny kanału łączności, do poprawienia sprawności na przykład poprzez transmisje kilku równoległych sygnałów przenoszenia informacji, tak zwane multipleksowanie przestrzenne. Poprzez adaptacje transmisji do bieżących warunków kanału, można osiągnąć znaczne dodatkowe wzmocnienia. Jedną z form adaptacji jest dynamiczna adaptacja, od jednego okresu czasu transmisji (TTI, ang. Transmission Time Interval) do drugiego, ilości jednocześnie nadawanych sygnałów przenoszenia informacji do tego, co może obsługiwać ten kanał. Jest to powszechnie określane jako adaptacja zaszeregowania nadawania. Wstępne kodowanie jest inną powiązaną formą adaptacji, gdzie fazy i amplitudy wspomnianych wcześniej sygnałów są dostosowywane by lepiej dopasować je do bieżących właściwości kanału. Klasyczne formowanie wiązki jest przypadkiem specjalnym wstępnego kodowania, w którym faza sygnału przenoszącego informacje jest dostosowywana na każdej antenie nadawczej tak, aby nadawane sygnały dodawały się konstruktywnie w odbiorniku. Wykorzystanie wstępnego kodowania jest opisane w dokumencie WO 2006/049417. [0003] Sygnały te tworzą sygnał o wartości wektorowej, a adaptacje można potraktować jako mnożenie przez macierz wstępnego kodera. Macierz wstępnego kodera jest wybierana na podstawie informacji o właściwościach kanału. Zwykłym podejściem jest wybór macierzy wstępnego kodera ze skończonego i przeliczalnego zbioru, tak zwanej książki kodowej. Takie wstępne kodowanie opierające się na książce kodowej stanowi nieodłączoną część standardu Long Term Evolution (LTE, standard przesyłu danych w telefonii komórkowej) i będzie obsługiwane w MIMO dla technologii High Speed Downlink Packet Access (HSDPA, technologia używana w sieciach komórkowych), jak również w Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA, szerokopasmowy dostęp wielokrotny z podziałem kodowym). Odbiornik (np. urządzenie użytkownika, UE, ang. user equipment) typowo dokonywałby oceny wszystkich różnych matryc w książce kodowej i sygnalizował do nadajnika (np. NodeB), który element jest preferowany. Nadajnik wykorzystałby wówczas sygnalizowaną informację przy podejmowaniu decyzji, którą macierz kodera wstępnego zastosować. Ponieważ indeksy książki kodowej należy sygnalizować, a odbiornik musi wybrać odpowiedni element książki kodowej, ważne jest aby zachować możliwe jak najmniejszy
2 rozmiar książki kodowej. Z drugiej strony, większe książki kodowe gwarantują, że możliwe będzie znalezienie wpisu, który lepiej pasuje do bieżących warunków kanału. [0004] Kodowanie wstępne oparte na książce kodowej może być postrzegane jako forma kwantyzacji kanału. Alternatywnie można stosować sposoby, które obliczają macierz wstępnego kodera bez uciekania się do kwantyzacji. [0005] Fundamentalnym celem projektu książki kodowej wstępnego kodera jest zachowanie małego rozmiaru książki kodowej przy jednoczesnym zachowaniu jak największej sprawności działania. Stąd też projekt elementów w książce kodowej staje się decydującym dla osiągnięcia zamierzonej sprawności. [0006] Różne konfiguracje macierzy anten wpływają na sposób, w jaki powinny być zaprojektowane elementy książki kodowej. Wiele istniejących rozwiązań zaprojektowanych jest z nieskorelowanymi przestrzennie zanikami kanału i gdzie współczynnik każdego kanału zanika z taką samą średnią mocą. Jednak taki model kanału nie jest wystarczająco dokładny, gdy stosowane są szyki spolaryzowanych krzyżowo anten. W konsekwencji istniejące projekty słabo nadają się do takiej konfiguracji - konfiguracji anteny, która jest uważana za ważną w praktyce. [0007] Aby zrozumieć, dlaczego istniejące projekty dostosowane do równych współczynników zasilania kanałów nie są efektywne dla układu krzyżowo spolaryzowanego szyku antenowego, rozważmy dla uproszczenia układ MIMO 2x2, w którym zarówno nadajnik, jak i odbiornik wykorzystują szyki krzyżowo spolaryzowane, a dwie polaryzacje ortogonalne są zorientowane względem siebie w linii po stronie nadawczej i odbiorczej, np. para anten spolaryzowanych pionowo i poziomo po obu strona łącza. Macierz kanału MIMO będzie wówczas obciążona diagonalnie, co oznacza, że elementy leżące na przekątnej będą mieć średnio większą moc niż elementy leżące poza przekątną, ponieważ polaryzacje pionowa i pozioma są średnio dobrze oddzielone nawet po przejściu przez kanał radiowy i dotarciu do odbiornika. Odpowiednia dla takiego kanału książka kodowa o minimalnym rozmiarze zawiera wektory jednostkowe i macierz jednostkową. Gwarantuje to, że gdy wykonywana jest transmisja jednostrumieniowa (transmisja pierwszego rzędu), cała nadawana moc może być przyporządkowana do anteny o silnym kanale, a żadna moc nie jest marnowana na innej antenie, która średnio nie będzie w stanie przewodzić znacznej mocy do odbiornika. Powodem tego ostatniego zjawiska jest układ o polaryzacji krzyżowej w połączeniu z wyborem transmisji rzędu jeden, co oznacza, że macierz kanału będzie typowo mieć tylko jeden element o mocy znacznie większej niż zero i że ten element będzie leżał na przekątnej. [0008] Stąd też cała moc powinna być przyporządkowana do anteny, która odpowiada wspomnianemu wcześniej niezerowemu elementowi diagonalnemu. Nie dzieje się tak jednak w przypadku projektu kodera wstępnego, który dąży do scenariusza o równych współczynnikach zasilania kanałów. Jest to gwarantowane przez diagonalną strukturę kodera wstępnego lub strukturę książki kodowej kodera wstępnego. Dla systemów MIMO o więcej niż dwóch antenach nadawczych (Tx), odpowiednia jest blokowa struktura diagonalna.
3 [0009] Jak już wspomniano, szyki spolaryzowane krzyżowo o polaryzacji pionowej i poziomej na nadajniku mają tendencję do tworzenia dobrze oddzielonych potoków nadawczych, co jest atrakcyjne dla wielostrumieniowej transmisji MIMO. Powszechne stosowanie szyków spolaryzowanych krzyżowo pod kątem +-45 stopni z tej perspektywy jest nie tak atrakcyjne, ponieważ transmisje z dwóch różnych polaryzacji mieszają się zarówno na polaryzacji pionowej, jak i na polaryzacji poziomej. Zwiększa to potencjalnie zakłócenia między strumieniami i dlatego jest szkodliwe dla sprawności działania MIMO. Tak więc blokowa diagonalna struktura kodera wstępnego nie jest zoptymalizowana dla przypadku polaryzacji krzyżowej +-45 stopni, co jest bardzo częstym układem w istniejących zastosowaniach. [0010] Innym problemem związanym z blokową strukturą diagonalną jest to, że prowadzi on do problemów niezrównoważenia mocy wśród wzmacniaczy mocy (PA, ang. power amplifiers). Poszczególne PA nie pracują z pełną mocą, o ile nie jest stosowane łączenie PA tak, że można dzielić moc pomiędzy poszczególnymi PA. Łączenie wzmacniaczy mocy (PA) może być jednak skomplikowane i drogie, a niekiedy jest nawet niemożliwe. [0011] W praktyce stopień rozdzielenia pomiędzy polaryzacją poziomą i pionową może się zmieniać, a zatem zwiększać zakłócenia między strumieniami, jeżeli schemat MIMO opiera się, dla potrzeb rozdzielania strumieni, wyłącznie na polaryzacji. Oznacza to również, że czysto blokowy diagonalny koder wstępny może nie być pożądany. W rzeczywistości odpowiednia może być mieszanka blokowych elementów diagonalnych i innych elementów. Prowadzi to ogólnie do problemów nierównowagi mocy na wzmacniaczach, a z powodu wymieszania blokowych elementów diagonalnych i nieblokowych elementów diagonalnych, istniejące techniki łączenia wzmacniaczy mocy (PA) nie są już przydatne. STRESZCZENIE [0012] Przedmiotowym problemem jest dostarczenie mechanizmu do ulepszenia sprawności działania kanału bezprzewodowego w przypadku stosowania kodowania wstępnego. [0013] Według pierwszego przykładu wykonania wynalazku, problem ten jest rozwiązany poprzez sposób w pierwszym węźle do adaptacji transmisji wieloantenowej do drugiego węzła przez kanał bezprzewodowy. Kanał bezprzewodowy ma co najmniej trzy wejścia i co najmniej jedno wyjście. Pierwszy węzeł i drugi węzeł wchodzą w skład bezprzewodowego systemu łączności. Sposób obejmuje etapy uzyskiwania co najmniej jednego strumienia symboli i określania macierzy wstępnego kodowania mającej strukturę iloczynu tworzoną przez blokową macierz diagonalną mnożoną od lewej strony przez blokową diagonalizującą macierz jednostkową. Sposób obejmuje dalsze etapy wstępnego kodowania co najmniej jednego strumienia symboli z określoną macierzą wstępnego kodowania i nadawania wstępnie zakodowanego co najmniej jednego strumienia symboli przez kanał bezprzewodowy do drugiego węzła. [0014] Według drugiego przykładu wykonania wynalazku, problem jest rozwiązywany poprzez sposób w drugim węźle do odbierania transmisji wieloantenowej z pierwszego węzła przez kanał bezprzewodowy. Kanał bezprzewodowy ma co najmniej trzy wejścia i co
4 najmniej jedno wyjście. Pierwszy węzeł i drugi węzeł wchodzą w skład bezprzewodowego systemu łączności. Sposób obejmuje etap odbierania transmisji odpowiadającej co najmniej jednemu strumieniowi symboli przez kanał bezprzewodowy, przenoszonego z pierwszego węzła. Co najmniej jeden strumień symboli jest wstępnie kodowany przez macierzy wstępnego kodowania mającej strukturę iloczynu tworzoną przez blokową macierz diagonalną mnożoną od lewej strony przez blokową diagonalizującą macierz jednostkową. [0015] Według trzeciego aspektu wynalazku, przedmiot ten jest osiągany poprzez układ w pierwszym węźle do adaptacji transmisji wieloantenowej do drugiego węzła przez kanał bezprzewodowy. Kanał bezprzewodowy ma co najmniej trzy wejścia i co najmniej jedno wyjście. Pierwszy węzeł i drugi węzeł wchodzą w skład bezprzewodowego systemu łączności. Układ pierwszego węzła zawiera zespół uzyskujący skonfigurowany do uzyskiwania co najmniej jednego strumienia symboli i zespół określający skonfigurowany do określania macierzy wstępnego kodowania mającej strukturę iloczynu tworzoną przez blokową macierz diagonalną mnożoną od lewej strony przez blokową diagonalizującą macierz jednostkową. Układ pierwszego węzła zawiera ponadto zespół wstępnego kodowania skonfigurowany do wstępnego kodowania co najmniej jednego strumienia symboli za pomocą określonej macierzy wstępnego kodowania, i zespół nadawczy skonfigurowany do transmisji wstępnie zakodowanego co najmniej jednego strumienia symboli przez kanał bezprzewodowy do drugiego węzła. [0016] Według czwartego aspektu wynalazku, przedmiot jest osiągany poprzez układ w drugim węźle do odbierania transmisji wieloantenowej z pierwszego węzła przez kanał bezprzewodowy. Kanał bezprzewodowy ma co najmniej trzy wejścia i co najmniej jedno wyjście. Pierwszy węzeł i drugi węzeł wchodzą w skład bezprzewodowego systemu łączności. Układ drugiego węzła obejmuje zespół odbiorczy skonfigurowany do odbierania transmisji odpowiadającej co najmniej jednemu strumieniowi symboli przez kanał bezprzewodowy, przenoszonego z pierwszego węzła. Co najmniej jeden strumień symboli jest wstępnie kodowany za pomocą macierzy wstępnego kodowania mającej strukturę iloczynu tworzoną przez blokową macierz diagonalną mnożoną od lewej strony przez blokową diagonalizującą macierz jednostkową. [0017] Stosowana jest macierz wstępnego kodowania mająca strukturę iloczynu. Macierz wstępnego kodowania mająca strukturę iloczynu jest tworzona przez blokową macierz diagonalną mnożoną przez blokową diagonalizującą macierz jednostkową. Stosowanie tej macierzy, mającej strukturę iloczynu, do wstępnego kodowania strumienia symboli przy nadawaniu go przez łącze bezprzewodowe, pomaga zrównoważyć wzmacniacze mocy (PA). Implikuje to, że do kanału propagacji można emitować więcej mocy, uzyskując poprawę charakterystyki kanału bezprzewodowego. [0018] Dowodzi tego fakt, że książka kodowa mnożona przez wspomniane macierze jednostkowe tworzy nową książkę kodową, gdzie każdy element w każdej macierzy/wektorze ma taką samą wielkość. Szczególnie interesujące jest zastosowanie tak zwanej blokowej diagonalizującej macierzy jednostkowej razem z powszechnie stosowanymi antenami polaryzowanymi pod kątem +-45 stopni, co jednocześnie daje równoważenie mocy i
5 pożądaną rotacje do nadawania spolaryzowanego w kierunku poziomym i pionowym nawet w przypadku wymieszania blokowych przekątnych i kilku nieblokowych diagonalnych elementów kodera wstępnego. [0019] Zaletą obecnego rozwiązania jest to, że stosowanie macierzy mającej budowę iloczynu poprawia charakterystykę np. przez umożliwianie wyższych przepustowości dla danych lub lepszej niezawodności, zwłaszcza gdy polaryzacje nie są idealnie rozdzielone (np. umiarkowana dyskryminacja krzyżowo - biegunowa (XPD)) w przypadku stosowania w połączeniu z szykami spolaryzowanymi pod kątem +-45 stopni. Wykorzystanie wzmacniaczy mocy (PA) jest również optymalizowane, ograniczając w ten sposób pobór mocy jak również rozpraszanie ciepła. KRÓTKI OPIS RYSUNKÓW [0020] Wynalazek jest opisany bardziej szczegółowo w odniesieniu do dołączonych rysunków, przedstawiających przykładowe wykonania wynalazku, na których: Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7 to schemat przedstawiający przykłady wykonania bezprzewodowego systemu łączności. to schemat blokowy przedstawiający przykłady wykonania bezprzewodowego systemu łączności. to schemat blokowy przedstawiający przykłady wykonania pierwszego węzła. to schemat przedstawiający przykłady wykonania sposobu w pierwszym węźle. to schemat blokowy przedstawiający przykłady wykonania układu pierwszego węzła. to schemat przedstawiający przykłady wykonania sposobu w drugim węźle. to schemat blokowy przedstawiający przykłady wykonania układu drugiego węzła. OPIS SZCZEGÓŁOWY [0021] Wynalazek jest zdefiniowany jako sposób i układ w odpowiednim pierwszym i drugim węźle, który można wdrożyć do stosowania w praktyce w przykładach wykonania opisanych poniżej. [0022] Fig. 1 przedstawia pierwszy węzeł 100 w systemie łączności bezprzewodowej 110. System łączności bezprzewodowej 110 może być systemem komórkowym i/lub systemem takim jak np. Long Term Evolution (LTE), Evolved - Universal Terrestrial Radio Access (E- UTRA, rozwinięty Naziemny Dostęp Radiowy UMTS), Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX, Globalne Współdziałanie dla Dostępu Mikrofalowego), Universal Terrestrial Radio Access (UTRA, Naziemny Dostęp Radiowy UMTS), Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA, szerokopasmowy dostęp wielokrotny z podziałem kodowym), GSM, Ultra Mobile Wideband (UMB) lub dowolnym innym bezprzewodowym systemem łączności wykorzystującym technologie, które wykonują adaptacje pomiędzy
6 różnymi postaciami transmisji i wykorzystują wiele anten. Pierwszy węzeł 100 jest zorganizowany do łączenia się z drugim węzłem 120 w systemie łączności bezprzewodowej 110 poprzez bezprzewodowy kanał 130. Można zastosować liniowy i niezmienny w czasie filtr MIMO do modelowania zależności wejścia - wyjścia kanału bezprzewodowego w trakcie dostatecznie krótkiego okresu transmisji. Dla transmisji dostatecznie wąskopasmowych, do opisu filtra można zastosować pojedynczą macierz. Taki opis macierzy kanału sprawdza się również do modelowania kanału na podnośnej, (lub kilku podnośnych, tak długo, jak długo obejmują one szerokość pasma, która jest mała w porównaniu z koherencyjną szerokością pasma kanału) w systemie Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM, ortogonalne zwielokrotnienie przez podział częstotliwości) takim, jak np. LTE. Pierwszy węzeł 100 może być stacją bazową dowolnego typu, taką jak np. NodeB, jak w LTE. Drugi węzeł 120 może być urządzeniem użytkownika (UE), takim jak np. telefon komórkowy, palmtop (PDA, Personal Digital Assistant), laptop. Może też również być odwrotnie, mianowicie, że pierwszym węzłem 100 może być UE, takie jak telefon komórkowy, palmtop (PDA), a drugim węzłem 120 może być stacja bazowa dowolnego typu, taka jak np. NodeB. W przykładzie na fig. 1, pierwszy węzeł 100 jest stacją bazową, a drugi węzeł 120 jest urządzeniem użytkownika. Dodatkowo pierwszy węzeł 100 i drugi węzeł 120 mogą stanowić dowolne urządzenia bezprzewodowe łączące się ze sobą, bez szczególnego uporządkowania hierarchicznego. [0023] Pierwszy węzeł 100 wykorzystuje układ wielu anten, tj. wykorzystuje wiele anten dla swojej transmisji do drugiego węzła 120. Drugi węzeł 120 może również stosować system wielu anten do odbioru transmisji pierwszego węzła. Jest to więc system MIMO, gdzie wejścia do kanału odpowiadają antenom nadawczym w pierwszym węźle 100, a wyjścia antenom odbiorczym w drugim węźle 120. Można również rozważyć włączenie do kanału filtrowanie / przetwarzanie nadajnika i odbiornika. Należy zauważyć, że taki układ MIMO może obejmować przypadek specjalny tylko jednej anteny odbiorczej. Fig. 2 przedstawia kilka przykładów wykonania, w których zarówno pierwszy węzeł 100, jak i drugi węzeł 120 wykorzystują układ wielu anten, obejmujący cztery anteny. Pierwszy węzeł 100 uzyskuje sygnał 140 przenoszący informacje, reprezentowany przez sekwencję bitów informacji, które to informacje mają być przesłane do drugiego węzła 120 poprzez kanał bezprzewodowy 130. Fig. 2 przedstawia pierwszy węzeł 100 jako węzeł nadawczy (Tx) i drugi węzeł 120 jako węzeł odbiorczym (Rx), gdzie pierwszy węzeł 100 i drugi węzeł 120 mogą stosować układ wielu anten 150, tworząc łącze MIMO. W tym przykładzie pierwszy węzeł 100 zawiera cztery anteny nadawcze 160 1, 2, 3 i 4, np. stację bazową z czterema antenami nadawczymi, a drugi węzeł 120 zawiera cztery anteny 170 1, 2, 3 i 4, np. urządzenie użytkownika z czterema antenami odbiorczymi. [0024] W przykładzie z fig. 2 pierwszy węzeł 100 obejmuje zespół kodujący 162, końcowy zespół wstępnego kodowania 163 i cztery radiowe zespoły nadawcze 164. Zespół kodujący 162 jest zorganizowany do odbioru sygnału 140 przenoszącego informacje, który ma być nadawany. Zespół kodujący 162 może ponadto być zorganizowany do ewentualnego demultipleksowania bitów informacji do jednej lub kilku sekwencji bitów informacji, kodować te sekwencje bitów informacji wykorzystując pewien kod kanału (np. kod turbo, kod
7 niskogęstościowej kontroli parzystości (LDPC, ang. low-density parity-check), kod konwolucyjny), modulować zakodowane bity dla utworzenia symboli, mapować te symbole na sekwencję wektorów symboli przenoszących informacje i wstępnie kodować wektory symboli przenoszących informacje, przekazując ostatecznie wynik do ewentualnego końcowego zespołu wstępnego kodowania 163. Końcowy zespół wstępnego kodowania 163 może w najprostszych przypadkach tylko przekazywać dalej wstępnie zakodowany sygnał (tj. końcowy zespół wstępnego kodowania 163 jest przeźroczysty i stąd mógłby być postrzegany jako nieistniejący) lub może go przetwarzać w pewien sposób, np. wykonywać filtrowanie cyfrowe w paśmie podstawowym, przed wyprowadzeniem ewentualnie przetworzonych sygnałów do transmisji z wykorzystaniem radiowych zespołów nadawczych 164, wykorzystując odpowiednie anteny nadawcze 160 1, 2, 3 i 4 do transmisji wstępnie zakodowanego sygnału do drugiego węzła 120. Rozumie się, że podstawowe funkcje nadajnika są dobrze znane wykwalifikowanej osobie i nie są opisane w szczegółach. Nadajnik w tym przykładzie może obsługiwać takie techniki, jak Spatial-Division Multiple Access (SDMA, dostęp wielokrotny z podziałem przestrzennym), wstępne kodowanie SDMA, MIMO, wstępne kodowanie MIMO, i/lub MIMO-SDMA. [0025] W przykładzie z fig. 2, drugi węzeł 120 obejmuje zespół wstępnego przetwarzania 171, zespół dekodująco demodulujący 172 i cztery radiowe zespoły odbiorcze 174. Drugi węzeł 120 jest zorganizowany do odbierania wstępnie zakodowanego sygnału z pierwszego węzła 100. Sygnał jest odbierany za pomocą anten odbiorczych 170 1, 2, 3 i 4, zespołu wstępnego przetwarzania 171 i radiowych zespołów odbiorczych 174. Zespół wstępnego przetwarzania 171 może implementować różne etapy przetwarzania, np. może wykonywać filtrowanie w paśmie podstawowym lub po prostu przekazywać dalej niezmienione sygnały do zespołu dekodująco - demodulującego 172. W tym drugim przypadku zespół wstępnego przetwarzania 171 może alternatywnie być uznawany za nieobecny (tj. przeźroczysty dla zespołu wstępnego przetwarzania). Zespół dekodująco - demodulujący 172 może być zorganizowany do odbierania zakodowanego sygnału z zespołu wstępnego przetwarzania 171. Zespół dekodująco - demodulujący 172 może ponadto być zorganizowany do demodulowania zakodowanego sygnału na bity danych. Przyjmuje się, że podstawowe funkcje odbiornika są dobrze znane dla znawcy i nie są tutaj szczegółowo opisywane. [0026] Należy również zauważyć, że zarówno odbiornik w drugim węźle 120, jak i nadajnik w pierwszym węźle 100 mogą zmieniać działanie w trybie roboczym odpowiednio jako nadajnik i odbiornik. Wstępne kodowanie [0027] Jak już wskazano, zespół kodujący 162 w pierwszym węźle 100 może być dalej podzielony na dwie części, odpowiadające zespołowi kodującemu i modulującemu 300 i zespołowi wstępnego kodowania 310, takiemu jak np. koder wstępny. Przykład zespołu kodującego i modulującego 300 oraz zespołu wstępnego kodowania 310 jest przedstawiony na fig. 3. Zespół kodujący i modulujący 300 pobiera bity informacji jako dane wejściowe i wytwarza sekwencję wektorów symboli przenoszących informacje, tj. sygnał przenoszący informacje o wartościach wektorowych jako wyjście. Wektory symboli przenoszące
8 informacje mogą być postrzegane jako jeden lub kilka równoległych strumieni symboli, gdzie każdy element poszczególnych wektorów s należy w ten sposób do pewnego strumienia symboli. Różne strumienie symboli są powszechnie określane jako warstwy i w dowolnym danym momencie istnieje r różnych takich warstw, odpowiadających rzędowi transmisji r. Tak więc sygnał, który ma być nadawany do drugiego węzła 120 przez bezprzewodowy kanał 130 obejmuje co najmniej jeden strumień symboli (lub warstwę). Symbole r w szczególnym r 1 wektorze s symboli przenoszących informację są jest następnie mnożonych przez macierz N T r kodera wstępnego W NT r gdzie N T oznacza ilość wejść (np. ilość anten nadawczych, ilość portów antenowych, itp.) kanału MIMO. Wspomniana operacja wstępnego kodowania transmituje dalej powstały sygnał wyjściowy do końcowego zespołu wstępnego przetwarzania 163. Pierwszy węzeł 100 określa macierz wstępnego kodowania, mającą pewną strukturę iloczynu, co zostanie szerzej opisane w dalszym ciągu. Może to być wykonywane przez wybieranie macierzy wstępnego kodowania tak, by była dopasowana do charakterystyki kanału, tj. by dopasować do macierzy H N R N T kanału MIMO. Stąd też macierz kodera wstępnego W NT r może zależeć od wartości kanału H. Ilość r symboli przenoszących informacje w s ma typowo wartości zespolone. Obsługa adaptacji rzędu dopuszcza ustawienie pewnej ilości jednocześnie transmitowanych strumieni symboli r tak, by była dopasowana do charakterystyki kanału. Z kolei po wstępnym kodowaniu sygnały są przesyłane przez kanał H i odbierane przez szyk antenowy o N R elementach. Odbiornik potencjalnie przetwarza te sygnały za pomocą zespołu wstępnego przetwarzania 171. Zbieranie tych sygnałów w wektor y N R 1 i uwzględnianie ich w paśmie dostatecznie wąskim, w porównaniu z pasmem koherencji kanału, daje model gdzie e jest zazwyczaj modelowane jako wektor szumów uzyskany jako realizacja pewnego procesu losowego i gdzie wyjście kanału odpowiada z tej przyczyny wyjściu zespołu wstępnego przetwarzania 171 (ten ostatni, który może być przeźroczysty). Ten model sprawdza się oczywiście również dla systemów OFDM (np. LTE, WiMaX itd.) gdzie może być typowo nakładany na podstawę subnośnej. Macierz kanału, H [0028] Odwołując się ponownie do fig. 2, pierwszy węzeł 100 obejmuje układ wieloantenowy, gdzie w pewnych przykładach wykonania co najmniej jedna antena emituje fale radiowe w poziomym kierunku polaryzacji i co najmniej jedna inna antena emituje w kierunku polaryzacji ortogonalnej (tj. pionowej). Taki dualny lub krzyżowy układ polaryzacji anten może zatem zawierać grupę wspólnie spolaryzowanych anten i inną grupę wspólnie spolaryzowanych anten, spolaryzowanych ortogonalnie względem tej pierwszej grupy. "Wspólna polaryzacja" oznacza, że anteny nadają z tą samą polaryzacją. W idealnych warunkach linii widzenia, zakładając idealne odpowiedzi anten i podobny układ anten o dualnej polaryzacji po stronie odbiorczej, krzyżowo spolaryzowany układ antenowy daje w wyniku blokową diagonalną macierz kanału, co zostanie dalej szerzej objaśnione. W przykładzie z fig. 2, pierwsze dwie anteny nadawcze, 160, 1 i 2 są spolaryzowane poziomo, a pozostałe dwie, 3 i 4, są spolaryzowane pionowo. Anteny odbiorcze w drugim węźle 120 są
9 podobnie zorganizowane. Anteny wspólnie spolaryzowane w szyku nadawczym mogą być rozstawione wystarczająco daleko od siebie, tak aby zanik był z grubsza nieskorelowany pomiędzy kanałami skojarzonymi z elementami wspólnie spolaryzowanymi. Jak wspomniano powyżej, kanał może być modelowany z zastosowaniem macierzy kanału. Bez utraty ogólności rozwiązania, przez odpowiednie przegrupowanie elementów anten nadawczych i odbiorczych, powstała macierz 4x4 kanału H ma wówczas tendencję do blokowej struktury diagonalnej, według: [0029] W przypadku takiej powstałej blokowej diagonalnej macierzy kanału, sygnały transmitowane przez anteny 160 1 i 2 w pierwszym węźle 100, nie docierają do anten odbiorczych 170 3 i 4, i odpowiednio sygnały z anten nadawczych 160 3 i 4 nie docierają do anten odbiorczych 170 1 i 2. Jak przedstawiono na fig. 2, dla pierwszych dwóch anten nadawczych 160, 1 i 2 spolaryzowanych poziomo, współczynnik h 11 kanału o wartościach zespolonych odwzorowuje skuteczny kanał wiążący kanał fizyczny pomiędzy anteną nadawczą 160 1 i anteną odbiorczą 170 1, współczynnik h 12 kanału o wartościach zespolonych odwzorowuje skuteczny kanał wiążący kanał fizyczny pomiędzy anteną nadawczą 160 2 i anteną odbiorczą 170 1, współczynnik h 21 kanału o wartościach zespolonych odwzorowuje skuteczny kanał wiążący kanał fizyczny pomiędzy anteną nadawczą 160 1 i anteną odbiorczą 170 2, współczynnik h 22 kanału o wartościach zespolonych odwzorowuje skuteczny kanał wiążący kanał fizyczny pomiędzy anteną nadawczą 160 2 i anteną odbiorczą 170 2 [0030] Ponadto, jak przedstawiono na fig. 2, dla pozostałych dwóch anten nadawczych 160, 3 i 4 spolaryzowanych pionowo, współczynnik h 33 kanału o wartościach zespolonych odwzorowuje skuteczny kanał wiążący kanał fizyczny pomiędzy anteną nadawczą 160 3 i anteną odbiorczą 170 3, współczynnik h 34 kanału o wartościach zespolonych odwzorowuje skuteczny kanał wiążący kanał fizyczny pomiędzy anteną nadawczą 160 4 i anteną odbiorczą 170 3, współczynnik h 43 kanału o wartościach zespolonych odwzorowuje skuteczny kanał wiążący kanał fizyczny pomiędzy anteną nadawczą 160 3 i anteną odbiorczą 170 4, a współczynnik h 44 kanału o wartościach zespolonych odwzorowuje skuteczny kanał wiążący kanał fizyczny pomiędzy anteną nadawczą 160 4 i anteną odbiorczą 170 4. [0031] Ogólne znaczenie blokowej macierzy diagonalnej kanału jest takie, że zmierza ona do struktury
10 gdzie macierz może być dalej podzielona na niediagonalne bloki, k = 1, 2,..., K I = 1, 2,..., K i bloki diagonalne k = 1, 2,..., K o ewentualnie różniących się wielkościach. Należy zauważyć, że kanał jest zdefiniowany jako blokowy diagonalny, jeżeli może być przestawiony za pomocą odpowiednich permutacji wierszy i kolumn tak, by mieć postać jak powyżej, tak że średnie moce (uśrednione w trakcie dostatecznie długiego okresu czasu tak, aby szybkie zanikanie zostało usunięte przez uśrednienie) współczynników kanału w blokach niediagonalnych były znacząco niższe niż średnie moce współczynników kanału w blokach diagonalnych. Taka znacząco niższa moc mogłaby np. wystąpić jeżeli w pierwszym węźle 100 zostałaby zastosowany układ antenowy spolaryzowany krzyżowo, i podobny spolaryzowany krzyżowo układ zastosowano by w drugim węźle 120. Różnica w średniej mocy pomiędzy współczynnikami kanału na przekątnej bloku i poza przekątną bloku wynosi często, w zależności od scenariusza propagacji, około 6 db lub znacznie więcej. Nawet jeżeli układ antenowy zastosowany w drugim węźle 120 nie będzie spolaryzowany dokładnie krzyżowo, różnice mocy mogą nadal być znaczące. Macierz wstępnego kodowania mająca strukturę iloczynu [0032] W obecnym rozwiązaniu pierwszy węzeł 100 określa macierz wstępnego kodowania, mającą pewną strukturę iloczynu. Pojęcie struktury iloczynu będzie przedstawione później i jawnie zdefiniowane po omówieniu wstępnego kodowania i książek kodowych do wstępnego kodowania. Określona macierz wstępnego kodowania ma być stosowana do kodowania wstępnego co najmniej jednego strumienia symboli (tj. jednej lub większej ilości warstw), przeznaczonych do transmisji do drugiego węzła 120. Określanie to może być wykonywane przez wybieranie macierzy wstępnego kodowania tak, by dopasować ją do charakterystyki modelowanego kanału z zastosowaniem macierzy H kanału. Jeżeli układ spolaryzowanych krzyżowo anten w pierwszym węźle 100 wykorzystuje anteny spolaryzowane poziomo i pionowo, odpowiednie jest wstępne kodowanie za pomocą blokowej struktury diagonalnej, ponieważ zastosowanie kodera wstępnego o blokowej strukturze diagonalnej odpowiada blokowej strukturze diagonalnej blokowej diagonalnej macierzy kanału. Jednak jeżeli wspomniany układ antenowy wykorzystuje zamiast tego polaryzację zorientowaną na przykład w układzie +-45 stopni, wówczas macierz kanału nie będzie już prawdopodobnie blokową diagonalną, która byłaby zastosowana w przypadku polaryzacji poziomej i pionowej. Struktura iloczynu wstępnego kodera jest w tym przypadku korzystna, ponieważ wiąże rozkład wstępnego kodera na iloczyn dwóch macierzy, jednej jednostkowej, tak zwanej blokowej diagonalizującej macierzy jednostkowej, i jednej blokowej macierzy diagonalnej, gdzie ta druga macierz jest mnożona od lewej przez pierwszą z macierzy. Blokowa diagonalizująca macierz jednostkowa określona do zastosowania, umożliwia przekształcenie
11 spolaryzowanego krzyżowo układu antenowego +-45 stopni na wirtualny układ spolaryzowanych krzyżowo układu anten 0/90 stopni (tj. spolaryzowanych poziomo i pionowo), który z kolei widzi nowy powstający kanał, który zmierza do stania się blokowym diagonalnym. Ponieważ uzyskiwany jest skutecznie wirtualny blokowy kanał diagonalny, można teraz zastosować blokowy diagonalny koder wstępny w strukturze iloczynu do dopasowania do jego charakterystyki. Macierz jednostkowa służy zasadniczo do rotacji polaryzacji tak, aby nadawane sygnały ustawić zgodnie z kierunkami pionowym i poziomym. Korzyścią takiej struktury iloczynu jest to, że kodery wstępne mogą być wykonywane tak, by mieć elementy o stałym module, co znaczy, że niezależnie od tego, która dokładnie struktura iloczynu kodera wstępnego jest stosowana, na wszystkich portach antenowych stosowana jest ta sama moc. Rozwiązuje to zatem problem konieczności radzenia sobie z różnymi mocami transmisji na różnych wzmacniaczach mocy (PA). Tak więc struktura iloczynu nie tylko ustawia transmisję w korzystnej polaryzacji poziomej i pionowej, ale jednocześnie w tym samym czasie oferuje łączenie mocy PA pomiędzy tymi dwoma polaryzacjami. Książka kodowa [0033] Odwołując się do fig. 2, w niektórych przykładach wykonania pierwszy węzeł 100 zawiera książkę kodową 180. Pierwszy węzeł 100 może wykonywać określanie macierzy wstępnego kodowania mającej pewną strukturę iloczynu, przez wybieranie macierzy wstępnego kodowania, mającej strukturę iloczynu z książki kodowej 180 zawartej w pierwszym węźle 100. [0034] W niektórych przykładach wykonania drugi węzeł 120 zawiera książkę kodową 190, jak pokazano na fig. 2. Drugi węzeł 120 może wybrać macierz wstępnego kodowania na przykład z książki kodowej 190 i zalecić pierwszemu węzłowi zastosowanie wybranej macierzy wstępnego kodowania. To może być realizowane przez przesyłanie zalecanej macierzy wstępnego kodowania do pierwszego węzła 100. Pierwszy węzeł 100 może wówczas zdecydować o zastosowaniu zalecanej macierzy wstępnego kodowania lub stosować dostarczane informacje kanału w inny sposób. [0035] Książka kodowa 180, 190 zawiera macierze wstępnego kodowania, gdzie każda macierz wstępnego kodowania może odpowiadać różnym wielu trybom transmisji lub formom przetwarzania przestrzennego, np. kodowania wstępnego zależnego od kanału, kodowania wstępnego MIMO, SDMA, SDMA z kodowaniem wstępnym, MIMO-SDMA, itp. Takie informacje mogą być wstępnie określane. Książka kodowa 180, 190 może ponadto w uzupełnieniu do matryc/wektorów kodera wstępnego zawierać wiele innych parametrów takich, jak rzędy transmisji, wybory modulacji, wielkości bloków transportu, moce i/lub kody kanałów, itp. W niektórych przykładach wykonania książka kodowa 180, 190 zawiera koder wstępny, gdzie rząd transmisji jest bezwarunkowo dany prze rozmiar macierzy kodera wstępnego. Książka kodowa 180, 190 nadaje się do układu antenowego w pierwszym węźle o polaryzacji niekoniecznie wynoszącej 0/90 stopni pod tym względem, że książka kodowa 180, 190 obejmuje jedną lub większą ilość macierzy wstępnego kodowania, mających wspomnianą strukturę iloczynu. Książka kodowa 180, 190 może ponadto zawierać macierze wstępnego kodowania, mające strukturę nieiloczynową. Jednak według obecnego sposobu,
12 pierwszy węzeł 100 lub drugi węzeł 120 może swobodnie wybierać z książki kodowej macierz wstępnego kodowania mającą wspomnianą strukturę iloczynu. Książki kodowe 180 i 190 mogą być znane a priori zarówno przez pierwszy węzeł 100 i drugi węzeł 120. Również nadajnik w pierwszym węźle 100 może na przykład powiadamiać odbiornik w drugim węźle 120 o swojej książce kodowej 180. Odpowiednia struktura książki kodowej będzie również mieć strukturę iloczynu w tym znaczeniu, że znacząca ilość elementów kodera wstępnego wykorzystuje strukturę iloczynu. Jak wskazano poprzednio, elementy kodera wstępnego o strukturze iloczynu można zapisać jako gdzie V jest blokową diagonalizującą macierzą jednostkową N T N T, a macierzą diagonalną N T r. jest blokową [0036] Blokowa diagonalna charakterystyka odnosi się do rozmieszczenia zer w macierzach kodera wstępnego. Blokową diagonalną macierz kodera wstępnego można ogólnie zapisać jako gdzie jak widać jedynie bloki M k L k, k = 1, 2,..., K o ewentualnie zmieniających się wielkościach na przekątnej (w dziedzinie blokowej) mogą zawierać elementy niezerowe. Macierz kodera wstępnego jest uznawana za blokową diagonalną, jeżeli jej kolumny i wiersze można permutować tak, aby uzyskać powyższą postać. Przypadek rzędu dwa w Tabeli 1 przedstawia przykład, gdzie macierze kodera wstępnego mają strukturę [0037] Należy zauważyć również, że blok może mieć wymiar 1x1. Zatem macierz jednostkową można również traktować jako mającą blokową strukturę diagonalną. [0038] Jeden z przykładów blokowej diagonalizującej macierzy jednostkowej jest dany przez
13 która, przy założeniu szyku anteny Tx N T =4, gdzie pierwsze dwie anteny mają kierunek polaryzacji +45 stopni, a ostatnie dwie mają kierunek polaryzacji -45 stopni, obróci polaryzacje +-45 stopni tak, aby ustawić je zgodnie z kierunkami poziomym i pionowym. [0039] W połączeniu z blokowymi elementami diagonalnymi w zbiorze przedstawionym w Tabeli 1, transmisja może być widziana jako pochodząca z blokowej diagonalnej książki kodowej zastosowanej do układu antenowego o antenatach spolaryzowanych pionowo i poziomo. Przez mnożenie blokowej diagonalizującej macierzy jednostkowej V i macierzy w Tabeli 1, uzyskiwana jest książka kodowa elementów kodera wstępnego w Tabeli 2. Jak widać wszystkie elementy skalarne w każdej macierzy kodera wstępnego mają tą samą wartość bezwzględną, implikując zrównoważoną budowę ze względu na to, że niezależnie od wybranego elementu kodera wstępnego, sygnały odpowiadające różnym portom antenowym/antenom nadawczym, mają wszystkie taką samą moc. Tak więc z perspektywy operacji wstępnego kodowania, wzmacniacze mocy (PA) mogą być w pełni wykorzystane. Tabela 1: Przykład zbioru blokowych macierzy diagonalnych szczególnie dobrze nadających się do dwóch przestrzennie rozdzielonych (mała odległość), krzyżowo spolaryzowanych par anten w trybie SU-MIMO. Rząd Tx Książka kodowa dla rzędu Tabela 1 1 2
14 Tabela 2: Przykładowa książka kodowa macierzy W kodera wstępnego mająca strukturę iloczynu. Rząd Tx Książka kodowa dla rzędu Tabela 2 1 2 [0040] Książka kodowa w Tabeli 2 działa dobrze tak długo, jak długo te dwie polaryzacje są dobrze rozdzielone, tj. jeżeli dyskryminacja krzyżowo - biegunowa (XPD) jest wystarczająco wysoka. Aby poprawić sprawność dla przypadku o średniej XPD, korzystnie jest umożliwić zmianę znaku wag dla tych dwóch polaryzacji, jak przedstawiono to na zbiorze macierzy dla w Tabeli 3, Tabeli 4 i Tabeli 5. Pomaga to uniknąć sytuacji wzajemnego znoszenia się dwóch polaryzacji. Wówczas problemem jest to, że nawet mnożenie przez powyższą macierz V prowadzi do nierównowagi mocy pomiędzy wzmacniaczami PA. Innymi słowy nie wszystkie elementy w poszczególnych mnożeniach macierzy/wektora kodera wstępnego mają tę samą wielkość. W tym przypadku lepszym wyborem może być mnożenie przez [0041] Gwarantuje to, że wszystkie elementy będą mieć taką samą amplitudę, a zatem pozwala w pełni wykorzystać wszystkie wzmacniacze PA, nadal zapewniając zaletę przekształcania polaryzacji +-45 stopni na polaryzacje poziomą i pionową, co daje lepsze rozdzielenie strumieniu w trybie wielostrumieniowym. [0042] Książki kodowe i powyższe macierze jednostkowe można łatwo uogólnić do innych rozmiarów szyku nadawczego (tj. innych niż czteroantenowe) i możliwe jest również mnożenie elementów kodera wstępnego od prawej strony przez pewną możliwą jednostkową macierz lub macierze i dodatkowo również mnożenia macierzy od lewej strony. Obejmuje to permutowanie wierszy i/lub kolumn elementów kodera wstępnego. Te książki kodowe mogą również być podzbiorami większych książek kodowych. W połączeniu z tym należy
15 zauważyć, że istnieje wiele równoważnych sposób wyrażania powyższej struktury iloczynu, zwłaszcza dla blokowej diagonalizującej macierzy jednostkowej V. Na przykład innymi równoważnymi postaciami wyrażania pierwszej przedstawionej V byłoby lub [0043] Ogólnie pojęcie blokowej diagonalizującej macierzy jednostkowej jest definiowane w znaczeniu macierzy jednostkowej (jednostkowej zgodnie ze współczynnikiem skalowania), takiej, że dla szczególnego spolaryzowanego krzyżowo układu antenowego tworzy ona wirtualny, spolaryzowany krzyżowo układ antenowy, który naśladuje transmisje ze spolaryzowanego krzyżowo układu antenowego anten spolaryzowanych poziomo i pionowo, co jednocześnie zapewnia, że razem z blokowymi macierzami diagonalnymi w strukturze iloczynu, wszystkie elementy skalarne powstających macierzy kodera wstępnego o strukturze iloczynu mają taką samą wartość bezwzględną. Tak więc blokowa diagonalizująca macierz jednostkowa obraca polaryzację we wspomniany sposób i zapewnia, że wykorzystanie wzmacniaczy PA jest zrównoważone. Ponadto pojęcie 45-stopniowej blokowej diagonalizującej macierzy jednostkowej jest zdefiniowane w znaczeniu blokowej diagonalizującej macierzy jednostkowej, która obraca kierunki polaryzacji o 45 stopni. Tabela 3: Przykładowa struktura zbioru macierzy szczególnie dobrze nadających się do dwóch przestrzennie rozdzielonych (mała odległość), krzyżowo spolaryzowanych par anten w trybie SU-MIMO. Należy zauważyć, że dla uproszczenia zapisu skalowanie macierzy mające na celu zachowanie stałej całkowitej mocy nadawczej, niezależnie od wybranej macierzy kodera wstępnego, zostało rozmyślnie pominięte.
16 Rząd Tx Książka kodowa dla rzędu Tabela 3 1 2 Tabela 4: Przykładowa struktura zbioru macierzy szczególnie dobrze nadających się do dwóch przestrzennie rozdzielonych (duża odległość), krzyżowo spolaryzowanych par anten w trybie SU-MIMO. Należy zauważyć, że dla uproszczenia zapisu skalowanie macierzy, mające na celu zachowanie stałej całkowitej mocy nadawczej, niezależnie od wybranej macierzy kodera wstępnego, zostało celowo pominięte.
17 Rząd Tx Książka kodowa dla rzędu Tabela 4 1 2
18 (ciąg dalszy) Rząd Tx Książka kodowa dla rzędu Tabela 4 3 4 Tabela 5: Przykładowa struktura zbioru macierzy szczególnie dobrze nadających się do dwóch przestrzennie rozdzielonych (duża odległość), krzyżowo spolaryzowanych par anten w trybie SU-MIMO. Należy zauważyć, że dla uproszczenia zapisu skalowanie macierzy mające na celu zachowanie stałej całkowitej mocy nadawczej, niezależnie od wybranej macierzy kodera wstępnego, zostało celowo pominięte. Rząd Tx Książka kodowa dla rzędu Tabela 5 1
19 (ciąg dalszy) Rząd Tx Książka kodowa dla rzędu Tabela 5 2 3 4 [0044] Etapy sposobu w pierwszym węźle 100 do adaptacji transmisji wieloantenowej do drugiego węzła 120 przez kanał bezprzewodowy 130 według niektórych przykładów wykonania zostaną obecnie opisane w odniesieniu do schematu przedstawionego na Fig. 4. Kanał bezprzewodowy 130 ma co najmniej trzy wejścia i co najmniej jedno wyjście. Pierwszy węzeł 100 i drugi węzeł 120 wchodzą w skład systemu łączności bezprzewodowej 110. Sposób obejmuje następujące etapy: 401. Pierwszy węzeł otrzymuje co najmniej jeden strumień symboli. Strumień symboli jest przeznaczony do transmisji do drugiego węzła 120 przez kanał bezprzewodowy. 402. Ten etap jest opcjonalny. W niektórych przykładach wykonania pierwszy węzeł 100 odbiera informacje kanału z drugiego węzła 120. Informacje kanału to ogólnie wielkość, która jest statystycznie powiązana z kanałem bezprzewodowym. Przykłady informacji kanału obejmują oszacowania kanału, skwantowane oszacowania kanału, zalecenia wstępnego kodera, itp. W szczególności odbierane informacje kanału mogą obejmować macierz wstępnego kodowania, którą drugi węzeł 120 zaleca pierwszemu węzłowi 100 do stosowania w etapie wstępnego kodowania. W niektórych przykładach wykonania, w których informacje kanału obejmują oszacowanie kanału, to oszacowanie kanału może być wykorzystane przez pierwszy węzeł 100 do określania odpowiedniej macierzy wstępnego kodera dla transmisji.
20 403. W tym etapie pierwszy węzeł 100 określa macierz wstępnego kodowania mającą strukturę iloczynu tworzoną przez blokową macierz diagonalną mnożoną od lewej strony przez blokową diagonalizującą macierz jednostkową. W niektórych przykładach wykonania blokowa diagonalizująca macierz jednostkowa jest 45-stopniową blokową diagonalizującą macierzą jednostkową. W niektórych przykładach wykonania pierwszy węzeł 100 odbierał informacje kanału z drugiego węzła 120 w opcjonalnym etapie 402. W tych przykładach wykonania ten etap określania macierzy wstępnego kodowania jest wykonywany w oparciu o informacje kanału odebrane z drugiego węzła 120. Ten etap określania macierzy wstępnego kodowania może być również wykonywany przez opieranie określania na pomiarach realizowanych w łączu odwrotnym, tj. pomiarach w pierwszym węźle 100 odbieranych sygnałów pochodzących z transmisji z drugiego węzła 120, i/lub stosowania właściwości wzajemności kanału. Wzajemność kanału oznacza, że kanał, lub pewne właściwości kanału, jest podobny w kierunku łącza na wprost (od pierwszego węzła 100 do drugiego węzła 120) i łącza odwrotnego (od drugiego węzła 120 do pierwszego węzła 100). Pomiary na łączu odwrotnym mogą obejmować oszacowanie kanału. W niektórych przykładach wykonania pierwszy węzeł 100 zawiera książkę kodową 180 wstępnego kodowania, obejmującą elementy wstępnego kodowania, w której co najmniej połowa elementów wstępnego kodowania w książce kodowej 180 wstępnego kodowania ma wspomnianą strukturę iloczynu. W tym przypadku ten etap może być wykonywany przez wybieranie macierzy wstępnego kodowania mającej strukturę iloczynu z książki kodowej 180. Blokowa diagonalizująca macierz jednostka może być np. równoważna do lub 404. Pierwszy węzeł 100 koduje wstępnie co najmniej jeden strumień symboli za pomocą określonej macierzy wstępnego kodowania. 405. Następnie pierwszy węzeł 100 transmituje co najmniej jeden wstępnie zakodowany strumień symboli przez kanał bezprzewodowy 130 do drugiego węzła 120. W niektórych przykładach wykonania transmisja co najmniej jednego wstępnie zakodowanego strumienia symboli w pierwszym węźle 100 jest prowadzona z zastosowaniem układu wieloantenowego o krzyżowo spolaryzowanym ustawieniu anten. [0045] Aby wykonać powyższe etapy sposobu, pierwszy węzeł obejmuje układ 500 przedstawiony na Fig. 5. Jak wspomniano powyżej, pierwszy węzeł 100 i drugi węzeł 120 są zawarte w systemie łączności bezprzewodowej 110. Układ pierwszego węzła jest zestawiony dla adaptacji transmisji wieloantenowej do drugiego węzła 120 przez kanał bezprzewodowy.
21 Kanał bezprzewodowy 130 ma co najmniej trzy wejścia i co najmniej jedno wyjście. Jak wspomniano powyżej, pierwszy węzeł 100 i drugi węzeł 120 wchodzą w skład systemu łączności bezprzewodowej 110. [0046] Układ pierwszego węzła 500 obejmuje zespół otrzymujący 510 skonfigurowany do otrzymywania co najmniej jednego strumienia symboli. [0047] Układ pierwszego węzła 500 obejmuje ponadto zespół określający 520, skonfigurowany do określania macierzy wstępnego kodowania mającej strukturę iloczynu, utworzonej przez blokową macierz diagonalną mnożoną od lewej strony przez blokową diagonalizującą macierz jednostkową. W niektórych przykładach wykonania blokowa diagonalizująca macierz jednostkowa jest 45-stopniową blokową diagonalizującą macierzą jednostkową. [0048] Zespół określający 520 może ponadto być skonfigurowany do określania macierzy wstępnego kodowania przez opieranie określania na pomiarach na łączu odwrotnym i/lub stosowania właściwości wzajemności kanału. [0049] Blokowa diagonalizująca macierz jednostkowa może być równoważna macierzy lub [0050] Układ pierwszego węzła 500 zawiera ponadto zespół wstępnego kodowania 530 skonfigurowany do wstępnego kodowania co najmniej jednego strumienia symboli za pomocą określonej macierzy wstępnego kodowania. [0051] Układ pierwszego węzła 500 zawiera ponadto zespół nadawczy 540, skonfigurowany do transmisji wstępnie zakodowanego, co najmniej jednego strumienia symboli przez kanał bezprzewodowy 130 do drugiego węzła 120. [0052] W niektórych przykładach wykonania układ pierwszego węzła 500 zawiera książkę kodową 180 wstępnego kodowania. Książka kodowa 180 wstępnego kodowania może zawierać elementy wstępnego kodowania, w których co najmniej połowa elementów wstępnego kodowania w książce kodowej 180 wstępnego kodowania ma wspomnianą strukturę iloczynu. W tym przypadku zespół określający 520 może być skonfigurowany do wybrania macierzy wstępnego kodowania mającej strukturę iloczynu z książki kodowej 180 wstępnego kodowania. [0053] W niektórych przykładach wykonania układ 500 pierwszego węzła zawiera zespół odbiorczy 550 skonfigurowany do odbierania informacji kanału z drugiego węzła 120. W tym przypadku zespół określający 520 może być skonfigurowany do określania macierzy wstępnego kodowania w oparciu o informacje kanału odebrane z drugiego węzła 120. [0054] Informacje kanału mogą obejmować macierz wstępnego kodowania, którą zaleca drugi węzeł 120 pierwszemu węzłowi 100 do zastosowania przy wstępnym kodowaniu.
22 [0055] W niektórych przykładach wykonania informacje kanału obejmują oszacowanie kanału. [0056] Układ 500 pierwszego węzła może ponadto zawierać układ wieloantenowy ze spolaryzowanym krzyżowo ustawieniem anten. W tym przypadku zespół nadawczy 540 może być skonfigurowany do transmisji wstępnie zakodowanego, co najmniej jednego strumienia symboli w pierwszym węźle 100 stosując wspomnianą antenę wielokrotną. [0057] Teraz zostaną opisane etapy sposobu w drugim węźle 100 do odbierania transmisji wieloantenowej z pierwszego węzła 100 przez kanał bezprzewodowy 130 według niektórych przykładów wykonania, z odwołaniem się do schematu przedstawionego na fig. 6. Kanał bezprzewodowy 130 ma co najmniej trzy wejścia i co najmniej jedno wyjście. Jak wspomniano powyżej, pierwszy węzeł 100 i drugi węzeł 120 wchodzą w skład systemu łączności bezprzewodowej 110. Sposób obejmuje następujące etapy: 601. Ten etap jest opcjonalny. Drugi węzeł wybiera macierz wstępnego kodowania do zalecenia do stosowania przez pierwszy węzeł 100 do wstępnego kodowania transmisji. Książka kodowa 180, 190 wstępnego kodowania może być zawarta w drugim węźle 120. W tym przypadku zalecana macierz wstępnego kodowania może być wybrana spośród wspomnianych książek kodowych 180, 190 wstępnego kodowania. 602. Ten etap jest opcjonalny. Drugi węzeł 120 przesyła informacje kanału do pierwszego węzła 100. Informacje kanału mogą być wykorzystane przez pierwszy węzeł 100 jako podstawa do określania macierzy wstępnego kodowania, za pomocą której powinna być wstępnie zakodowana transmisja odpowiadająca co najmniej jednemu strumieniowi symboli. Jeżeli etap opcjonalny 601 jest wykonywany, przesyłane informacje kanału mogą być reprezentowane przez zalecaną macierz wstępnego kodowania. 603. Drugi węzeł 100 odbiera transmisję odpowiadającą co najmniej jednemu strumieniowi symboli przez kanał bezprzewodowy 130, przesyłanemu z pierwszego węzła 100. Co najmniej jeden strumień symboli jest zakodowany wstępnie z zastosowaniem macierzy wstępnego kodowania mającej strukturę iloczynu utworzoną przez blokową macierz diagonalną mnożoną od lewej strony przez blokową diagonalizującą macierz jednostkową. W niektórych przykładach wykonania blokowa diagonalizująca macierz jednostkowa jest 45-stopniową blokową diagonalizującą macierzą jednostkową. Macierz wstępnego kodowania może być zawarta w książce kodowej 180, 190 wstępnego kodowania o skończonym rozmiarze, gdzie co najmniej połowa z elementów wstępnego kodowania w książce kodowej wstępnego kodowania ma strukturę iloczynu. Blokowa diagonalizująca macierz jednostkowa może być równoważna macierzy