DE60220783T2

DE60220783T2 - Verfahren und vorrichtung zur zuteilung von ressourcen in einem kommunikationssystem mit mehrfacheingängen und mehrfachausgängen

Info

Publication number: DE60220783T2
Application number: DE60220783T
Authority: DE
Inventors: Jay R. San Diego WALTON; Mark Bedford WALLACE; Steven J. Ashland HOWARD
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2022-05-16
Also published as: EP1830509A2; KR100938302B1; IL158760A; DE60220783D1; US6662024B2; CN100505607C; ATE365405T1; KR20030096405A; US20080013638A1; CA2446877C; AU2002309974B2; EP1830509A3; UA74882C2; CN1522512A; CA2446877A1; RU2294599C2; EP1388231B1; EP1388231A1; MXPA03010414A; US7248879B1

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Datenkommunikation und spezieller auf Techniken zum Zuweisen von Abwärtsverbindungsressourcen in einem Mehrgrößen- bzw. Mehrfach-Eingangs-Mehrfach-Ausgangs-(multiple-input multiple output, MIMO)-Kommunikationssystem.
Hintergrund
Drahtlose Kommunikationssysteme werden weithin eingesetzt zum Vorsehen verschiedener Arten von Kommunikation wie z.B. Sprache, Daten usw., und zwar für eine Anzahl von Nutzern. Diese Systeme können basieren auf Code-Multiplex-Vielfach-Zugriff (code division multiple access, CDMA), Zeit-Multiplex-Vielfach-Zugriff (time division multiple access, TDMA), Frequenz-Multiplex-Vielfach-Zugriff (frequency divsion multiple access, FDMA) oder irgendwelchen andern Vielfach-Zugriffstechniken.
Ein Mehrfach-Eingangs-Mehrfach-Ausgangs-(multiple-input multiple output, MIMO)-Kommunikationssystem setzt mehrere (N_T) Sendeantennen und mehrere (N_R) Empfangsantennen zur Übertragung von mehreren unabhängigen Datenströmen ein. Bei einer üblichen MIMO Systemimplementierung werden alle von den Datenströmen jederzeit an ein einzelnes Terminal bzw. Endgerät übertragen bzw. gesendet. Ein Mehrfach-Zugriffs-Kommunikationssystem, das eine Basisstation mit mehreren Antennen besitzt, kann jedoch auch gleichzeitig mit einer Anzahl von Terminals kommunizieren. In diesem Fall setzt die Basisstation eine Anzahl von Antennen ein und jedes Terminal setzt N_R Antennen ein zum Empfangen von einem oder mehreren der mehrfachen Datenströme.
Die Verbindung zwischen einer Mehr-Antennen-Basisstation und einem einzelnen Mehr-Antennen-Terminal wird als ein MIMO Kanal bezeichnet. Ein MIMO Kanal, der durch diese N_T Sende- und N_R Empfangsantennen gebildet wird, kann in N_c unabhängige Kanäle aufgeteilt bzw. zerlegt werden, wobei N_c ≤ min {N_T, N_R} ist. Jeder von diesen N_C unabhängigen Kanälen wird auch als ein räumlicher Unter- bzw. Subkanal von dem MIMO Kanal bezeichnet und entspricht einer Dimension. Das MIMO System kann eine verbesserte Performance (z.B. erhöhte Übertragungskapazität) liefern, falls die zusätzlichen Dimensionen dieser durch die mehreren Sende- und Empfangsantennen kreierten Sub-Kanäle verwendet werden.
Jeder MIMO Kanal zwischen der Basisstation und einem Terminal erfährt typischerweise unterschiedliche Verbindungscharakteristika und ist mit unterschiedlicher Übertragungsfähigkeit assoziiert, so dass die räumlichen Sub-Kanäle, die für jedes Terminal verfügbar sind unterschiedliche effektive Kapazitäten besitzen. Eine effiziente Nutzung der verfügbaren Abwärtsverbindungs-Ressourcen (und höherer Durchsatz) kann erreicht werden, falls die N_c verfügbare räumliche Sub-Kanäle effektiv zugewiesen werden, derart, dass Daten auf diesen Sub-Kanälen an einen „richtigen" Satz von Terminals in dem MIMO System gesendet werden.
Deshalb gibt es einen Bedarf in der Technik für Techniken zum Zuweisen von Abwärtsverbindungs-Ressourcen in einem MIMO System zum Vorsehen verbesserter System-Performance.
Weitere Aufmerksamkeit wird gelenkt auf das Dokument EP-A-0 884 862 , welches eine Funkkommunikationsvorrichtung mit einer Diversitäts-Übertragungsfunktion offenbart, wobei die Vorrichtung zusätzlich zu Sendern die für die Kanäle eigen sind, noch einen Hilfssender aufweist. Durch Antennen empfangene CDMA Systemsignale werden für entsprechende Kanäle moduliert, eine maximale Empfangsleistung für jeden Kanal wird detektiert und eine Antenne mit einem maximalen Pegel wird gefunden. Bei einer Diversitätsübertragungssteuerung wird bestimmt, ob oder ob nicht maximale Empfangspegel für alle Kanäle gleich oder höher sind, als ein vorherbestimmter Pegel. Falls die maximalen Empfangspegel für alle Kanäle gleich oder höher sind, wie der vorher bestimmte Pegel wird eine gewöhnliche Diversitätssteuerung durchgeführt. Sendesignale von entsprechenden Kanälen werden von Antennen mit maximalen Empfangsleistungspegeln über die Sender gesendet, die den Kanälen eigen sind. Falls der maximale Empfangespegel von irgendeinem von den Kanälen der vorherbestimmte Pegel oder weniger ist, wird das Sendesignal des assoziierten Kanals von der Antenne mit einem zweithöchsten Empfangsleistungspegel des Kanals mittels dem Hilfssender gesendet und zwar zusätzlich zu der gewöhnlichen Diversitätssteuerung.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ein- teilen bzw. Planen von Abwärtsverbindungsdatenübertragung gemäß Anspruch 1, eine Basisstation in einem Kommunikationssystem mit Mehrfach-Eingängen und Mehrfach-Ausgängen (MIMO) nach Anspruch 35, ein Endgerät in einem Kommunikationssystem mit Mehrfach-Eingängen und Mehrfach-Ausgängen nach Anspruch 39 und eine Vorrichtung zum Verwalten von Datenübertragung nach Anspruch 44 (41) vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
ZUSAMMENFASSUNG
Aspekte der Erfindung sehen Techniken vor zum Erhöhen der Abwärtsverbindungsleistungsfähigkeit eines drahtlosen Kommunikationssystems. In einem Aspekt können Daten von einer Basisstation an ein oder mehrere Terminals gesendet werden durch Nutzung von einem von einer Anzahl von unterschiedlichen Betriebsmodi. In einem MIMO Modus werden alle verfügbaren Abwärtsverbindungsdatenströme einem einzelnen Terminal zugewiesen, das mehrere Antennen einsetzt (d.h. ein MIMO Terminal). In einem N-SIMO Modus wird ein einzelner Datenstrom an jedes von einer Anzahl von verschiedenen Terminals zugewiesen, wobei jedes Terminal mehrere Antennen einsetzt (d.h. SIMO Terminals). Und in einem Mixed-Modus können die Abwärtsverbindungs-Ressourcen einer Kombination von SIMO und MIMO Terminals zugewiesen werden, wobei beide Arten von Terminals gleichzeitig unterstützt werden. Durch Senden von Daten gleichzeitig an mehrere SIMO Terminals, eines oder mehrere MIMO Terminals oder eine Kombination daraus wird die Übertragungskapazität des Systems erhöht.
In einem anderen Aspekt sind Einteilungsschemata vorgesehen, zum Einteilen bzw. Planen von Datenübertragungen zu aktiven Terminals. Ein Planer bzw. Scheduler wählt den besten zu verwendenden Betriebsmodus aus, basierend auf verschiedenen Faktoren wie z.B. den Diensten, die durch die Terminals angefordert werden. Zusätzlich kann der Scheduler eine zusätzliche Optimierungsebene durchführen und zwar durch Wählen eines bestimmten Satzes von Terminals zur gleichzeitigen Datenübertragung und durch Zuweisen der verfügbaren Sendeantennen an die ausgewählten Terminals derart, dass hohe Systemperformance und andere Anforderungen erreicht werden. Mehrere Einteilungsschemata und Antennenzuweisungsschemata sind vorgesehen und unten beschrieben. Ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht ein Verfahren vor zum Einteilen von Abwärtsverbindungsdatenübertragungen zu einer Anzahl von Terminals in einem drahtloses Kommunikationssystem. In Übereinstimmung mit dem Verfahren werden ein oder mehrere Sätze von Terminals für mögliche Datenübertragung gebildet, wobei jeder Satz eine einmalige bzw. einzigartige Kombination von einem oder mehreren Terminals beinhaltet und einer zu evaluierenden Hypothese entspricht. Ein oder mehrere Sub-Hypothesen können ferner für jede Hypothese gebildet werden, wobei jede Sub-Hypothese speziellen Zuweisungen von einer Anzahl von Sendeantennen zu dem einen oder den mehreren Terminals in der Hypothese entspricht. Die Performance von jeder Sub-Hypothese wird dann evaluiert und eine der evaluierten Sub-Hypothesen wird basierend auf ihrer Performance ausgewählt. Das Terminal bzw. die Terminals in der ausgewählten Sub-Hypothese werden dann für Datenübertragung eingeteilt und Daten werden danach an jedes eingeteilte Terminal von einer oder mehreren Sendeantennen, die dem Terminal zugewiesen sind, gesendet.
Jede Sendeantenne kann genutzt werden zum Senden eines unabhängigen Datenstroms. Um hohe Performance zu erreichen, kann jeder Datenstrom codiert und moduliert werden, basierend auf einem ausgewähltem Schema, z.B. basierend auf einer Signal-zu-Rausch-plus-Interferenz-(signal-to-noise-plus-interference, SNR)-Schätzung für die Antenne die zum Senden der Daten genutzt wird.
Terminals die Datenübertragung wünschen, d.h. „aktive" Terminals, können priorisiert werden, basierend auf verschiedenen Metriken und Faktoren. Die Priorität von den aktiven Terminals kann dann genutzt werden zum Auswählen, welches Terminal bzw. welche Terminals für die Einteilung zu Berücksichtigen sind, und/oder zum Zuweisen der verfügbaren Sendeantennen an die ausgewählten Terminals.
Die Erfindung sieht ferner Verfahren, Systeme und Vorrichtungen vor, die verschiedene Aspekte, Ausführungsbeispiele und Merkmale der Erfindung implementieren, wie unten detaillierter beschrieben ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Ziele, Art und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der unten angegebenen detaillierten Beschreibung klarer werden, wenn man diese zusammen mit den Zeichnungen betrachtet in denen gleiche Bezugszeichen durchgehend entsprechendes bezeichnen und wobei die Figuren Folgendes zeigen:
1 ist ein Diagramm eines Mehrfach-Eingangs-Mehrfach-Ausgangs-(multiple-input multiple output, MIMO)-Kommunikationssystems, das entworfen und betrieben werden kann zum Implementieren verschiedener Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung;
2 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Einteilen bzw. Planen von Terminals für Datenübertragung und zwar in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Zuweisen von Sendeantennen an Empfangsantennen unter Verwendung eines „max-max" Kri teriums und zwar in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 ist ein Flussdiagramm für ein prioritäts-basiertes Einteilungsschema, wobei ein Satz mit einem oder mehreren Höchstprioritätsterminals zur Einteilung berücksichtigt wird und zwar in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 ist ein Blockdiagramm einer Basisstation mit einer Anzahl von Terminals von dem MIMO Kommunikationssystem;
6 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Sendeteils einer Basisstation die geeignet ist zum Verarbeiten von Daten zur Übertragung an die Terminals basierend auf der verfügbaren CSI;
7 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Empfangsteils eines Terminals;
8A und 8B sind Blockdiagramme eines Ausführungsbeispiels eines Kanal-MIMO/Datenprozessors bzw. eines Störungsauslöschers bzw. Interferenz-Cancellers von einem Empfangs-(RX)-MIMO/Datenprozessor an dem Terminal; und
9 zeigt den durchschnittlichen Durchsatz für ein MIMO Kommunikationssystem mit vier Sendeantennen (d.h. N_T = 4) und vier Empfangsantennen an jedem Terminal (d.h. N_R = 4) für zwei unterschiedliche Betriebsmodi.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 ist ein Diagramm eines Mehrfach-Eingangs-Mehrfach-Ausgangs-(multiple-input multiple Output, MIMO)-Kommunikationssystems 100 das Entworfen und Betrieben werden kann zum Implementieren verschiedener Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung. Das MIMO System 100 setzt mehrere (N_T) Sendeantennen und mehrere (N_R) Empfangsantennen zur Datenübertragung ein. Das MIMO System 100 wird gewissermaßen geformt für ein Mehrfach-Zugriffskommunikationssystem, das eine Basisstation (BS) 104 besitzt, die gleichzeitig mit einer Anzahl von Terminals (T) 106 kommunizieren kann. In diesem Fall setzt die Basisstation 104 mehrere Antennen ein und repräsentiert den Mehrfach-Eingang (multiple input, MI) für Abwärtsverbindungsübertragungen von der Basisstation zu den Terminals bzw. Endgeräten.
Ein Satz von einem oder mehreren „kommunizierenden" Terminals 106 repräsentiert gemeinsam den Mehrfach-Ausgang (multiple Output, MO) für Abwärtsverbindungsübertragungen. Wie hierin verwendet, ist ein kommunizierendes Terminal eines das nutzerspezifische Daten von der Basisstation empfängt und ein „aktives" Terminal ist eines, das Datenübertragung in einem nächsten bzw. bevorstehenen oder zukünftigen Übertragungsintervall wünscht. Aktive Terminals können Terminals beinhalten, die aktuell kommunizieren.
Das MIMO System 100 kann entworfen sein zum Implementieren irgendeiner Anzahl von Standards und Entwürfen für CDMA, TDMA, FDMA oder andere Mehrfachzugriffstechniken. Die CDMA Standards beinhalten die IS-95, cdma2000 und W-CDMA Standards und die TDMA Standards beinhalten den Global System for Mobile Communications (GSM) Standard. Diese Standards sind in der Technik bekannt und werden hierin durch Bezugnahme eingeschlossen.
Das MIMO System 100 kann betrieben werden zum Senden von Daten über eine Anzahl von Sende- bzw. Übertragungskanälen. Jedes Terminal 106 kommuniziert mit der Basisstation 104 über einen MIMO Kanal. Ein MIMO Kanal kann in N_c unabhängige Kanäle aufgeteilt bzw. zerlegt werden, wobei N_c ≤ min {N_T, N_R} ist. Jeder von den N_c unabhängigen Kanälen wird auch bezeichnet als ein räumlicher Sub-Kanal von dem MIMO Kanal. Für ein MIMO System, das nicht-orthogonale Frequenz-Multiplex-Modulation (orthogonal frequency division modulation, OFDM) verwendet, gibt es typischerweise nur einen Frequenz-Sub-Kanal und jeder räumliche Sub-Kanal kann bezeichnet werden, als ein „Übertragungskanal". Und für ein MIMO System, das OFDM verwendet, kann jeder räumliche Sub-Kanal von jedem Frequenz-Sub-Kanal als ein Übertragungskanal bezeichnet werden.
Für das in 1 gezeigte Beispiel kommuniziert die Basisstation 104 gleichzeitig mit Terminals 106a bis 106d (wie durch die durchgezogenen Linien angezeigt) mittels mehrerer Antennen, die in der Basisstation verfügbar sind und mehrerer Antennen, die an jedem Terminal verfügbar sind. Terminals 106e bis 106h können Pilotreferenzen und andere Signalisierungsinformation von der Basisstation 104 empfangen (wie durch die gestrichelten Linien angezeigt) aber empfangen keine nutzerspezifischen Daten von der Basisstation.
Jedes Terminal 106 in dem MIMO System 100 setzt N_R Antenne zum Empfangen von einem oder mehreren Datenströmen ein. Im Allgemeinen ist die Anzahl von Antennen an jedem Terminal gleich oder größer als die Anzahl von Datenströmen, die durch die Basisstation gesendet werden. Jedoch müssen die Terminals in dem System nicht alle mit der gleichen Anzahl von Empfangsantennen ausgerüstet sein.
Für das MIMO System 100 ist die Anzahl von Antennen für jedes der Terminals (N_R) typischerweise größer als oder gleich der Anzahl von Antennen an der Basisstation (N_T). In diesem Fall, für die Abwärtsverbindung, ist die Anzahl von räumlichen Subkanälen durch die Anzahl von Sendeantennen an der Basisstation beschränkt. Jede Sendeantenne kann genutzt werden zum Senden eines unabhängigen Datenstroms der codiert und moduliert sein kann basierend auf einem Schema, das durch den räumlichen Sub-Kanal unterstützt wird, der mit dem MIMO Kanal zwischen der Basisstation und dem ausgewählten Terminal assoziiert ist.
Aspekte der Erfindung sehen Techniken vor, zum Erhöhen der Performance von einem drahtlosen Kommunikationssystem. Diese Techniken können vorteilhafterweise genutzt werden zum Erhöhen der Abwärtsverbindungskapazität von einem Mehrfachzugriffs-Zellular-System. Diese Techniken können auch genutzt werden in Kombination mit anderen Mehrfachzugriffstechniken.
In einem Aspekt können Daten von einer Basisstation zu einem oder mehreren Terminals gesendet werden unter Verwendung einer Anzahl von unter schiedlichen Betriebsmodi. In einem MIMO Modus werden die verfügbaren Abwärtsverbindungs-Ressourcen einem einzelnen Terminal (d.h. einem MIMO Terminal) zugewiesen. In einem N-SIMO Modus werden die Abwärtsverbindungs-Ressourcen einer Anzahl von verschiedenen Terminals zugewiesen, wobei jedes Terminal einen einzelnen Datenstrom demoduliert (d.h. SIMO Terminals). Und in einem Mixed-Modus können die Abwärtsverbindungs-Ressourcen einer Kombination von SIMO- und MIMO-Terminals zugewiesen werden, wobei beide Arten von Terminals gleichzeitig auf dem gleichen Kanal unterstützt werden, welcher ein Zeitschlitz, ein Code-Kanal, ein Frequenz-Sub-Kanal usw. sein kann. Durch Senden von Daten gleichzeitig an mehrere SIMO Terminals, eines oder mehrerer MIMO Terminals oder einer Kombination daraus wird die Übertragungskapazität des Systems erhöht.
In einem anderen Aspekt sind Einteilungsschemata vorgesehen zum Einteilen von Datenübertragungen an aktive Terminals. Ein Einteiler bzw. Scheduler wählt den besten zu nutzenden Betriebsmodus aus, und zwar basierend auf verschiedene Faktoren wie beispielsweise den Diensten die durch die Terminals angefordert werden. Zusätzlich kann der Scheduler eine zusätzliche Optimierungs-Ebene durchführen und zwar mittels Auswählen eines bestimmten Satzes von Terminals für gleichzeitige Datenübertragung und Zuweisen der verfügbaren Sendeantennen an die ausgewählten Terminals derart, dass hohe System-Performance und andere Anforderungen erreicht werden. Mehrere Einteilungsschemata und Antennenzuweisungsschemata sind unten detaillierter beschrieben.
Mit MIMO können mehrere unabhängige Datenströme von der Basisstation mittels mehrerer Sendeantennen an ein oder mehrere eingeteilte Terminals gesendet werden. Falls die Ausbreitungsumgebung ausreichend Streuung (scattering) besitzt, können MIMO Empfänger-Verarbeitungstechniken an den Terminals genutzt werden, um die räumlichen Dimensionen des MIMO Kanals effizient auszunutzen um die Übertragungskapazität zu erhöhen. MIMO Empfängerverarbeitungstechniken können genutzt werden, wenn die Basisstation mit mehreren Terminals gleichzeitig kommuniziert. Aus der Perspektive des Terminals können die gleichen Empfängerverarbeitungstechniken genutzt werden zum Verarbeiten von N_T unterschiedlichen Signalen, die für jenes Terminal (z.B. ein einzelnes MIMO Terminal) gedacht sind oder nur von einem der N_T Signale (d.h. SIMO Terminals).
Wie in 1 gezeigt, können die Terminals in dem Abdeckungsgebiet (oder „Zelle") der Basisstation zufällig verteilt sein, oder können nebeneinander angeordnet sein. Für ein drahtloses Kommunikationssystem variieren die Verbindungscharakteristika typischerweise mit der Zeit aufgrund einer Zahl von Faktoren wie beispielsweise Fading bzw. Schwund und Mehrpfad bzw. Mehrwege-Ausbreitung. Zu einem bestimmten Zeitpunkt kann die Kanalantwort zwischen der Anordnung bzw. dem Array von N_T Sendeantennen der Basisstation und den N_R Empfangsantennen für ein einzelnes Terminal durch eine Matrix H charakterisiert sein, deren Elemente aus unabhängigen Gausförmigen Zufallsvariablen zusammengesetzt sind und zwar wie folgt:
wobei H die Kanalantwort-Matrix für das Terminal ist, und h_i,j die Kopplung zwischen der i-ten Sendeantenne der Basisstation und der j-ten Empfangsantenne des Terminals ist.
Wie in Gleichung (1) gezeigt, können die Kanalschätzungen für jedes Terminal durch eine Matrix repräsentiert werden, die N_T×N_R Elemente besitzt und zwar entsprechend der Anzahl von Sendeantennen an der Basisstation und der Anzahl von Empfangsantennen an dem Terminal. Jedes Element der Matrix H beschreibt die Antwort für ein entsprechendes Sende-Empfangs-Antennenpaar zwischen der Basisstation und einem Terminal. Der Einfachheit wegen beschreibt Gleichung (1) eine Kanalcharakterisierung basierend auf einem Kanalmodell mit flachem Fading (d.h. ein komplexer Wert für die gesamte System-Bandbreite). In einer aktuellen Betriebsumgebung kann der Kanal frequenz-selektiv sein (d.h. die Kanalantwort variiert über die Systembandbreite) und eine detailliertere Kanalcharakterisierung kann verwendet werden (z.B. jedes Element der Matrix H kann einen Satz von Werten für unterschiedliche Frequenz-Sub-Kanäle oder Zeitverzögerungen beinhalten).
Die aktiven Terminals in dem MIMO System schätzen periodisch die Kanalantwort für jedes Sende-Empfangs-Antennen-Paar. Die Kanalschätzungen können auf eine Anzahl von Arten durchgeführt werden, wie z.B. mit der Nutzung von Pilot- und/oder datenentscheidungsgerichteten Techniken, die auf dem Gebiet der Technik bekannt sind. Die Kanalschätzungen können die komplexwertige Kanalantwortschätzung für jedes Sende-Empfangs-Antennenpaar aufweisen, wie oben in Gleichung (1) beschrieben. Die Kanalschätzungen liefern eine Information über die Übertragungscharakteristika von jedem der räumlichen Sub-Kanäle, d.h. welche Datenrate auf jedem Subkanal mit einem bestimmten Satz von Übertragungsparametern unterstützbar ist. Die durch die Kanalschätzungen gelieferte Information kann in eine postprocessed bzw. nachverarbeiteten Signal-zu-Rausch-plus-Interferenz-Verhältnis-(signal-to-noise-plus-interference ratio, SNR)-Schätzung für jeden räumlichen Subkanal destilliert werden (unten beschrieben) oder eine andere Statistik die es dem Sender erlaubt die richtigen Übertragungsparameter für jenen räumlichen Subkanal auszuwählen. Typischerweise reduziert dieser Prozess der Ableitung der wesentlichen Statistik die Menge von Daten, die erforderlich ist zum Charakterisieren eines Kanals. In jedem Fall repräsentiert diese Information eine Form von Kanalzustandsinformation (channel state information, CSI) die an die Basisstation berichtet werden kann. Andere Formen von CSI können auch berichtet werden und werden unten beschrieben.
Die aggregierte bzw. kumulierte CSI, die von der Kollektion von Terminals empfangen wurde, kann genutzt werden zum (1) Auswählen eines „besten" Satzes von einem oder mehreren Terminals zur Datenübertragung, (2) Zuweisen der verfügbaren Sendeantennen zu den ausgewählten Terminals in dem Satz und (3) Auswählen des richtigen Codierungs- und Modulationsschemas für jede Sendeantenne. Mit der verfügbaren CSI können verschiedene Einteilungsschemata entworfen werden zum Maximieren der Abwärtsverbindungs-Performance durch Evaluieren welche spezielle Kombination von Terminals und Antennenzuweisungen die beste System-Performance (z.B. den höchsten Durchsatz) vorsieht, und zwar in Abhängigkeit von irgendwelchen Systemrandbedingungen und Anforderungen. Durch Ausnutzen der räumlichen (und möglicherweise frequenzmäßigen) „Signaturen" der individuellen aktiven Terminals (d.h. ihrer Kanalschätzungen) kann der durchschnittliche Abwärtsverbindungsdurchsatz erhöht werden.
Die Terminals können für Datenübertragung eingeteilt werden basierend auf verschiedenen Faktoren. Ein Satz von Faktoren kann sich auf Systemrandbedingungen und Anforderungen beziehen wie zum Beispiel der gewünschten Dienstqualität (quality of service, QoS) maximaler Verzögerung, durchschnittlicher Datenrate usw. Es kann sein, dass einige oder alle dieser Faktoren auf einer terminal-weisen Basis (d.h. für jedes Terminal) in einem Mehrfachzugriffskommunikationssystem erfüllt werden müssen. Ein anderer Satz von Faktoren kann sich auf System-Performance beziehen, die quantifiziert sein kann durch eine durchschnittliche Systemdurchsatzrate oder andere Indikationen von Performance bzw. Leistungsfähigkeit. Diese verschiedenen Faktoren sind unten detaillierter dargestellt.
Die Einteilungsschemata können entworfen sein zum Auswählen des besten Satzes von Terminals zur gleichzeitigen Datenübertragung auf den verfügbaren Übertragungskanälen, derart, dass die Systemperformance maximiert wird, während sie die Systemrandbedingungen und Anforderungen erfüllt. Der Einfachheit wegen werden unten verschiedene Aspekte der Erfindung beschrieben für ein MIMO System ohne OFDM in welchem ein unabhängiger Datenstrom durch die Basisstation von jeder Sendeantenne übertragen bzw. gesendet werden kann. In diesem Fall können (bis zu) N_T unabhängige Datenströme gleichzeitig durch die Basisstation von N_T Sendeantennen gesendet werden und gerichtet sein auf ein oder mehrere Terminals, die jeweils mit N_R Empfangsantennen ausgerüstet sind (d. h. N_T×N_R MIMO), wobei N_R ≥ N_T ist.
Der Einfachheit halber wird von der Anzahl von Empfangsantennen angenommen, dass sie gleich der Anzahl von Sendeantennen sind (d.h. N_R = N_T) und zwar für den größten Teil der folgenden Beschreibung. Dies ist nicht ein notwendiger Zustand, da die gesamte Analyse auch für den Fall gilt für den N_R ≥ N_T ist.
Die Einteilung von Datenübertragung auf der Abwärtsverbindung weist zwei Teile auf: (1) Auswahl von einem oder mehreren Sätzen von Terminals zur Evaluierung und (2) Zuweisung der verfügbaren Sendeantennen zu den Terminals in jedem Satz. Alle oder nur ein Sub-Satz der aktiven Terminals können zur Einteilung berücksichtigt werden, und diese Terminals können kombiniert werden um einen oder mehrere zu evaluierende Sätze (d.h. Hypothesen) zu bilden. Für jede Hypothese können die verfügbaren Sendeantennen den Terminals in den Hypothesen zugewiesen werden und zwar basierend auf irgendeiner einer Anzahl von Antennenzuweisungsschemata. Die Terminals in der besten Hypothese können dann für Datenübertragung in einem bevorstehenden Intervall eingeteilt werden. Die Flexibilität sowohl beim Auswählen des besten Satzes von Terminals zur Datenübertragung als auch die Zuweisung der gesendeten Antennen zu den ausgewählten Terminals erlaubt es dem Scheduler bzw. Einteiler, die Performance zu optimieren und zwar durch Ausnutzen der Mehrbenutzer-Diversitätsumgebung.
Um die Anfangszeichen „optimale" Übertragung zu einem Satz von Terminals zu bestimmen, werden die SNRs oder einige andere ausreichende Statistiken für jedes Terminal und jeden räumlichen Sub-Kanal vorgesehen. Falls die Statistik das SNR ist, dann kann für jeden Satz von Terminals, der für Datenübertragung in einem bevorstehenden Übertragungsintervall zu evaluieren ist, eine Hypothesenmatrix Γ von „nachverarbeiteten" („post-processed") SNRs (unten definiert) für diesen Terminalsatz ausgedrückt werden durch:
wobei γ_i,j das nachverarbeitete SNR für einen von der i-ten Sendeantenne zu dem j-ten Terminal (hypothetisch) gesendeten Datenstrom ist.
In dem N-SIMO Modus entsprechen die N_T Zeilen in der Hypothesenmatrix Γ N_T Vektoren von SNRs von N_T unterschiedlichen Terminals. In diesem Modus liefert jede Zeile in der Hypothesenmatrix Γ das SNR von jedem Sendedatenstrom für ein Terminal. Und in dem Mixed-Modus, für ein bestimmtes MIMO Terminal, das bestimmt ist zum Empfangen von zwei oder mehr Datenströmen, kann der Vektor von SNRs von jenem Terminal repliziert werden, derart, dass der Vektor in so vielen Zeilen auftaucht, wie die, für das Terminal zu übertragende Anzahl von Datenströmen ist (d.h. eine Zeile pro Datenstrom). Alternativ kann eine Zeile in der Hypothesenmatrix Γ genutzt werden, für jedes SIMO oder MIMO Terminal und der Scheduler kann entworfen sein zum entsprechenden Markieren und Evaluieren dieser unterschiedlichen Arten von Terminals.
Bei jedem Terminal in dem zu evaluierenden Satz werden die N_T (hypothetisch) gesendeten Datenströme durch die N_R Empfangsantennen des Terminals empfangen und die N_R empfangenen Signale können verarbeitet werden unter Verwendung von räumlicher oder raum-zeit-mäßiger Entzerrung (equalization) zum Herausseparieren der N_T gesendeten Datenströme, wie unten beschrieben. Das SNR eines nachverarbeiteten Datenstroms (d.h. nach Entzerrung) kann geschätzt werden und weist das nachverarbeitete SNR für jenen Datenstrom auf. Für jedes Terminal kann ein Satz von N_T nachverarbeiteten SNRs für die N_T Datenströme vorgesehen seien, die durch jenes Terminal empfangen werden können.
Falls eine nachfolgende Entzerrung und Störungsauslöschung bzw. – unterdrückung (interference cancellation) (oder „sukzessive Löschung" bzw. „successive cancellation") Empfängerverarbeitungstechnik an einem Terminal genutzt wird, zum Verarbeiten der empfangenen Signale, hängt dann das nachverarbeitete SNR das an dem Terminal für jeden gesendeten Datenstrom erreicht wird ab, von der Reihenfolge bzw. Ordnung mit welcher die gesendeten Datenströme detektiert (d.h. demoduliert und decodiert) werden zum Aufdecken bzw. Wiedergewinnen der gesendeten Daten, wie unten beschrieben. In diesem Fall kann eine Anzahl von Sätzen von SNRs vorgesehen sein, für jedes Terminal für eine Anzahl von möglichen Detektionsreihenfolgen. Mehrere Hypothesenmatrizen können dann gebildet und evaluiert werden zum Bestimmen, welche spezifische Kombination von Terminals und Detektionsreihenfolge die beste Systemperformance vorsieht.
In jedem Fall beinhaltet jede Hypothesenmatrix Γ, die nachverarbeiteten SNRs für einen speziellen Satz von Terminals (d.h. Hypothesen) der zu evaluieren ist. Diese nachverarbeiteten SNRs repräsentieren die SNRs die durch die Terminals erreichbar sind und werden genutzt zum Evaluieren der Hypothese.
2 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses 200 zum Einteilen von Terminals für Datenübertragung und zwar in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Klarheit wegen, wird der Gesamtprozess zuerst beschrieben und die Details für einige der Schritte in dem Prozess werden nachfolgend beschrieben.
Anfangs werden Metriken initialisiert, die zu verwenden sind, um den besten Satz von Terminals für Datenübertragung auszuwählen, und zwar im Schritt 212. Verschiedene Performancemetriken können genutzt werden zum Evaluieren der Terminalsätze und einige dieser sind unten detaillierter beschrieben. Z.B. kann eine Performancemetrik, die den Systemdurchsatz maximiert, genutzt werden. Ein (neuer) Satz von einem oder mehreren aktiven Terminals wird dann ausgewählt unter allen aktiven Terminals die zur Einteilung berück sichtigt werden und zwar im Schritt 214. Dieser Satz von Terminals bildet eine zu evaluierende Hypothese. Verschiedene Techniken können genutzt werden zum Limitieren der Anzahl von aktiven Terminals, die zur Einteilung zu berücksichtigen sind, was dann die Anzahl von zu evaluierenden Hypothesen reduziert, wie unten beschrieben. Für jedes Terminal der Hypothese wird der SNR Vektor (z.B.
)abgerufen bzw. wiedergewonnen und zwar im Schritt 216. Die SNR Vektoren für alle Terminals in der Hypothese bilden die Hypothesenmatrix Γ wie in Gleichung (2) gezeigt.
Für jede Hypothesenmatrix Γ von N_T Sendeantennen und N_T Terminals gibt es N_T Fakultät mögliche Kombinationen von Zuweisungen von Sendeantennen zu Terminals (d.h. N_T! Sub-Hypothesen). Somit wird eine bestimmte (neue) Kombination von Antenne/Terminalzuweisungen zur Evaluierung ausgewählt und zwar im Schritt 218. Diese bestimmte Kombination von Antennen/Terminalzuweisungen bildet eine zu evaluierende Sub-Hypothese.
Die Sub-Hypothese wird dann evaluiert und die Performance-Metrik (z.B. der System-Durchsatz) der dieser Sub-Hypothese entspricht, wird bestimmt (z.B. basierend auf den SNRs für die Sub-Hypothesen) und zwar im Schritt 220. Diese Performance-Metrik wird dann genutzt zum Aktualisieren der Performance-Metrik entsprechend der aktuellen besten Sub-Hypothese, und zwar im Schritt 222. Speziell wird, falls die Performance-Metrik für diese Sub-Hypothese besser ist als jene von der aktuell besten Sub-Hypothese dann diese Sub-Hypothese die neue beste Sub-Hypothese und die Performance-Metrik und andere Terminal-Metriken die dieser Sub-Hypothese entsprechen, werden gesichert. Die Performance- und Terminal-Metriken werden unten beschrieben.
Eine Bestimmung wird dann durchgeführt, ob oder ob nicht alle Sub-Hypothesen für die aktuelle Hypothese evaluiert worden sind, und zwar im Schritt 224. Falls nicht alle Sub-Hypothesen evaluiert worden sind, kehrt der Prozess zurück zum Schritt 218 und eine unterschiedliche und jetzt noch nicht evaluierte Kombination von Antennen/Terminalzuweisungen wird zur Evaluie rung ausgewählt. Die Schritte 218 bis 224 werden für jede zu evaluierende Sub-Hypothese wiederholt.
Falls alle Sub-Hypothesen für eine bestimmte Hypothese evaluiert worden sind, im Schritt 224, wird dann eine Bestimmung durchgeführt, ob oder ob nicht alle Hypothesen berücksichtigt worden sind, und zwar im Schritt 226. Falls noch nicht alle Hypothesen berücksichtigt worden sind, kehrt dann der Prozess zurück zum Schritt 214, und ein anderer und jetzt noch nicht berücksichtigter Satz von Terminals wird zur Evaluierung ausgewählt. Die Schritte 214 bist 226 werden für jede zu berücksichtigende Hypothese wiederholt.
Falls alle Hypothesen im Schritt 226 berücksichtigt worden sind, sind dann der spezifische Satz von Terminals, die zur Datenübertragung in dem bevorstehenden Übertragungsintervall eingeteilt sind und ihre zugewiesenen Sendeantennen bekannt. Die nachverarbeiteten SNRs die diesem Satz von Terminals und Antennenzuweisungen entsprechen, können genutzt werden zum Auswählen der richtigen Codierungs- und Modulationsschemata für die an die Terminals zu übertragenden bzw. zu sendenden Datenströme. Das geplante bzw. eingeteilte Sendeintervall, Antennenzuweisungen, Codierungs- und Modulationsschemata, andere Information oder irgendeine Kombination daraus kann an die eingeteilten Terminals befördert bzw. übermittelt werden und zwar im Schritt 228. Alternativ können die Terminals eine „blinde" Detektion durchführen und versuchen alle gesendeten Datenströme zu detektieren um zu bestimmen, welche, falls überhaupt, der Datenströme für sie gedacht sind.
Falls das Einteilungsschema erfordert, dass andere System- und Terminalmetriken geführt bzw. beibehalten werden (z. B. die durchschnittliche Datenrate über die letzten Übertragungsintervalle, die Latenz für Datenübertragung usw.) dann werden diese Metriken aktualisiert und zwar im Schritt 230. Die Terminalmetriken können genutzt werden zum Evaluieren der Performance der individuellen Terminals und werden unten beschrieben. Die Einteilung wird typischerweise für jedes Übertragungsintervall durchgeführt.
Für eine bestimmte Hypothesenmatrix Γ evaluiert der Scheduler verschiedene Kombinationen von Sendeantennen und Terminalpaarungen (d.h. Sub-Hypothesen) um die besten Zuweisungen für die Hypothese zu bestimmen. Verschiedene Zuweisungsschemata können genutzt werden zum Zuweisen von Sendeantennen an die Terminals, um verschiedene Systemziele zu erreichen, wie z.B. Fairness, Maximieren von Performance usw.
In einem Antennenzuweisungsschema werden alle möglichen Sub-Hypothesen basierend auf einer bestimmten Performance-Metrik evaluiert und die Sub-Hypothese mit der besten Performance-Metrik wird ausgewählt. Für jede Hypothesen-Matrix Γ gibt es N_T Fakultät (d.h. N_T!) mögliche Sub-Hypothesen, die evaluiert werden können. Jede Sub-Hypothese entspricht einer speziellen Zuweisung von jeder Sendeantenne zu einem entsprechenden Terminal. Jede Sub-Hypothese kann somit repräsentiert werden, mit einem Vektor von nachverarbeiteten SNRs, welcher wie folgt ausgedrückt werden kann:
wobei γ_i,j das nachverarbeitete SNR für die i-te Sendeantenne zu dem i-ten Terminal ist und die tiefergestellten Indexe (a, b, ... und r} die speziellen Terminals in den Sendeantenne/Terminalpaarungen für die Sub-Hypothesen identifizieren.
Jede Sub-Hypothese ist ferner assoziiert mit einer Peformance-Metrik R_sub-hyp, die eine Funktion von verschiedenen Faktoren sein kann. Z.B. kann eine Performance-Metrik die auf nachverarbeiteten SNRs basiert, wie folgt ausgedrückt werden:
wobei f(^.) eine bestimmte positive reelle Funktion des Arguments bzw. der Argumente innerhalb der Klammer ist.
Verschiedene Funktionen können genutzt werden zum Formulieren der Performance-Metrik. In einem Ausführungsbeispiel kann eine Funktion des erreichbaren Durchsatzes für alle N_T Sendeantennen für die Subhypothesen genutzt werden, was wie folgt ausgedrückt werden kann:
wobei r_i mit der i-ten Sendeantenne in der Sub-Hypothese assoziiert ist, und ausgedrückt werden kann als: ri = ci·log2(1 + γ), (4)wobei c_i eine positive Konstante ist, die den Bruchteil der theoretischen Kapazität reflektiert, der durch das Codierungs- und Modulationsschema erreicht wird, das für den auf der -ten Sendeantenne gesendeten Datenstrom ausgewählt ist, und γ_i das nachverarbeitete SNR für den i-ten Datenstrom ist.
Das erste Antennenzuweisungsschema, gezeigt in 2 und oben beschrieben, repräsentiert ein spezielles Schema, das alle möglichen Kombinationen von Zuweisungen von Sendeantennen zu Terminals evaluiert. Die Gesamtzahl von möglichen Sub-Hypothesen, die durch den Scheduler für jede Hypothese zu evaluieren ist, ist N_T!, was groß sein kann unter Berücksichtigung das eine große Anzahl von Hypothesen möglicherweise evaluiert werden muss. Das erste Einteilungsschema führt eine gründliche Suche durch, um die Sub-Hypothese zu bestimmen, die die optimale „System-Performance" liefert, wie durch die Performancemetrik quantifiziert, die zum Auswählen der besten Sub-Hypothese genutzt wird.
Eine Anzahl von Techniken kann genutzt werden zum Reduzieren der Komplexität der Verarbeitung zum Zuweisen von Sendeantennen. Eine dieser Techniken ist unten beschrieben und andere können auch implementiert werden und liegen innerhalb des Umfangs der Erfindung. Diese Techniken können auch eine hohe System-Performance vorsehen, während die Verarbeitungsmenge, die notwendig ist zum Zuweisen von Sendeantennen zu Terminals reduziert wird.
In einem zweiten Antennenzuweisungsschema wird ein Maximum-Maximum-(„max-max")-Kriterium genutzt zum Zuweisen von Sendeantennen zu den Terminals in der Hypothese, die evaluiert wird. Unter Verwendung dieses Max-Max-Kriteriums wird jede Sendeantenne an ein bestimmtes Terminal zugewiesen, dass das beste SNR für die Sendeantenne erreicht. Die Antennenzuweisung wird jeweils für eine Sendeantenne durchgeführt.
3 ist ein Flussdiagramm von einem Prozess 300 zum Zuweisen von Sendeantennen an Terminals unter Verwendung des Max-Max-Kriteriums und zwar in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die in 3 gezeigte Verarbeitung wird für eine bestimmte Hypothese durchgeführt, welche einen bestimmten Satz von einem oder mehreren Terminals entspricht. Anfangs wird das maximale nachverarbeitete SNR in der Hypothesenmatrix Γ bestimmt und zwar im Schritt 312. Dieses maximale SNR entspricht einer speziellen Sendeantenne/Terminalpaarung und die Sendeantenne wird diesem Terminal zugewiesen und zwar im Schritt 314. Diese Sendeantenne und das Terminal werden dann von der Matrix Γ entfernt und die Matrix wird reduziert auf eine Dimension (N_T – 1)×(N_T – 1) durch entfernen von sowohl der Spalte, die der Sendeantenne entspricht, als auch der Zeile, die dem Terminal entspricht, das gerade zugewiesen wurde, und zwar im Schritt 316.
Im Schritt 318 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob oder ob nicht alle Sendeantennen in der Hypothese zugewiesen worden sind. Falls alle Sendean tennen zugewiesen worden sind, dann werden die Antennenzuweisungen geliefert, im Schritt 320 und der Prozess endet. Andernfalls kehrt der Prozess zurück zum Schritt 312 und eine andere Sendeantenne wird auf eine ähnliche Art und Weise zugewiesen.
Sobald die Antennenzuweisungen für eine bestimmte Hypothesenmatrix Γ durchgeführt worden sind, kann die Performancemetrik (z.B. der Systemdurchsatz) der dieser Hypothese entspricht bestimmt werden (z.B. basierend auf den SNRs, die den Antennenzuweisungen entsprechen), und zwar in den Gleichungen (3) und (4) gezeigt. Diese Performancemetrik wird für jede Hypothese aktualisiert. Wenn alle Hypothesen evaluiert worden sind, wird der beste Satz von Terminals und Antennenzuweisungen ausgewählt zur Datenübertragung in dem bevorstehenden Übertragungsintervall.
Tabelle 1 zeigt eine Beispielmatrix Γ von nachverarbeiteten SNRs, die durch Terminals in einem 4×4 MIMO System abgeleitet worden sind, in welchem die Basisstation vier Sendeantennen beinhaltet und jedes Terminal vier Empfangsantennen beinhaltet. Für das auf dem Max-Max-Kriterium basierende Antennenzuweisungsschema wird das beste SNR (16 dB) in der Originalmatrix erreicht durch die Sendeantenne 3 und wird dem Terminal 1 zugewiesen wie durch den schraffierten bzw. schattierten Kasten in der dritten Reihe der vierten Spalte in der Tabelle angezeigt ist. Die Sendeantenne 3 und das Terminal 1 werden dann von der Matrix entfernt. Das beste SNR (14 dB) in der reduzierten 3×3 Matrix wird sowohl durch die Sendeantennen 1 als auch 4 erreicht, die entsprechend an Terminals 3 und 2 zugewiesen sind. Die verbleibende Sendeantenne 2 wird dann dem Terminal 4 zugewiesen.
Tabelle 1
Tabelle 2 zeigt die Antennenzuweisungen unter Verwendung des Max-Max-Kriteriums für die in Tabelle 1 gezeigte Beispielmatrix Γ. Für das Terminal 1 wird das beste SNR (16 dB) erreicht, wenn das von der Sendeantenne 3 gesendete Signal verarbeitet wird. Die besten Sendeantennen für die anderen Terminals sind auch in Tabelle 2 angezeigt. Der Scheduler kann diese Information nutzen zum Auswählen des richtigen Codierungs- und Modulationsschemes, um diese für Datenübertragung einzusetzen. Tabelle 2

Terminal Sendeantenne SNR (dB)

1 3 16

2 4 14

3 1 14

4 2 10
Das in den 2 und 3 beschriebene Einteilungsschema repräsentiert ein spezielles Schema das verschiedene Hypothesen evaluiert und zwar entsprechend verschiedener möglicher Sätze von aktiven Terminals, die Datenübertragung in dem bevorstehenden Übertragungsintervall wünschen. Die Ge samtzahl von Hypothesen, die durch den Scheduler zu evaluieren ist, kann ziemlich groß sein, und zwar sogar für eine kleine Anzahl von aktiven Terminals. Tatsächlich kann die Gesamtzahl von Hypothesen N_hyp wie folgt ausgedrückt werden:
wobei N_U die Anzahl von aktiven Terminals ist, die zur Einteilung zu berücksichtigen sind. Zum Beispiel, falls N_U = 8 und N_T = 4 sind, dann ist N_hyp = 70. Eine gründliche Suche kann genutzt werden zum Bestimmen der bestimmten Hypothese (und der bestimmten Antennenzuweisungen), die die optimale Systemperformance liefert, wie es durch Performance-Metrik quantifiziert ist, die zum Auswählen der besten Hypothese und Antennenzuweisungen genutzt wird.
Andere Einteilungsschema, die eine reduzierte Komplexität besitzen, können auch implementiert werden und liegen innerhalb des Umfangs der Erfindung. Ein derartiges Einteilungsschema ist unten beschrieben. Diese Schemata können auch eine hohe Systemperformance vorsehen, während die zum Einteilen der Terminals zur Datenübertragung erforderliche Verarbeitungsmenge reduziert wird.
In einem anderen Einteilungsschema werden aktiven Terminals basierend auf ihrer Priorität zur Datenübertragung eingeteilt. Die Priorität von jedem Terminal kann abgeleitet werden basierend auf einer oder mehreren Metriken (z.B. durchschnittlichen Durchsatz), Systemrandbedingungen und Anforderungen (z.B. maximale Latenz bzw. Verzögerung) anderen Faktoren oder einer Kombination daraus, wie unten beschrieben ist. Eine Liste kann geführt bzw. beibehalten werden für alle aktiven Terminals, die eine Datenübertragung in einem bevorstehenden Übertragungsintervall (welches auch als ein „Rahmen" bezeichnet wird) wünschen. Wenn ein Terminal eine Datenübertragung wünscht, wird es zu der Liste addiert und seine Metriken werden initialisiert (z.B. auf Null). Die Metriken von jedem Terminal in der Liste werden danach mit jedem Rahmen aktualisiert. Sobald ein Terminal Datenübertragung nicht länger wünscht, wird es von der Liste entfernt.
Für jeden Rahmen können alle oder ein Sub-Satz bzw. Teilsatz der Terminals in der Liste für die Einteilung berücksichtigt werden. Die spezielle Anzahl von Terminals, die zu berücksichtigen ist, kann auf verschiedenen Faktoren basieren. In einem Ausführungsbeispiel werden nur die N_T Terminals mit höchster Priorität zur Datenübertragung ausgewählt. In einem anderen Ausführungsbeispiel werden die höchsten N_X Prioritätsterminals in der Liste zur Einteilung berücksichtigt, wobei N_X > N_T ist.
4 ist ein Flussdiagramm für ein prioritätsbasiertes Einteilungsschema 400, wobei ein Satz von N_T Terminals mit höchster Priorität zur Einteilung berücksichtigt wird, und zwar in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei jedem Rahmenintervall untersucht der Scheduler die Priorität für alle aktiven Terminals in der Liste und wählt den Satz von N_T Terminals mit höchster Priorität und zwar im Schritt 412. Die verbleibenden Terminals in der Liste werden nicht zur Einteilung berücksichtigt. Die Kanalschätzungen für jedes ausgewählte Terminal werden dann abgerufen und zwar im Schritt 414. Zum Beispiel können die nachverarbeiteten SNRs für die ausgewählten Terminals abgerufen und genutzt werden zum Bilden der Hypothesenmatrix Γ.
Die N_T Sendeantennen werden dann den ausgewählten Terminals zugewiesen und zwar basierend auf den Kanalschätzungen und unter Verwendung von irgendeinem von einer Anzahl von Antennenzuweisungsschemata und zwar im Schritt 416. Zum Beispiel können die Antennenzuweisungen auf einer gründlichen Suche oder dem oben beschriebenen Max-Max-Kriterium basieren. In einem anderen Antennenzuweisungsschema werden die Sendeantennen den Terminals derart zugewiesen, dass ihre Prioritäten so nah wie möglich normalisiert werden und zwar nach dem die Terminalmetriken aktualisiert worden sind.
Die Datenraten bzw. –geschwindigkeiten und Codierungs- und Modulationsschemata für die Terminals werden dann basierend auf den Antennenzuweisungen im Schritt 418 bestimmt. Das eingeteilte bzw. geplante Übertragungsintervall und die Datenraten können an die eingeteilten Terminals berichtet werden. Die Metriken von eingeteilten (und uneingeteilten) Terminals in der Liste werden aktualisiert um die eingeteilte Datenübertragung (und Nicht-Übertragung) zu reflektieren und die Systemmetriken werden auch aktualisiert und zwar im Schritt 420.
Verschiedene Metriken und Faktoren können genutzt werden zum Bestimmen der Priorität der aktiven Terminals. In einem Ausführungsbeispiel kann ein „Wert" bzw. „Score" geführt bzw. beibehalten werden für jedes Terminal in der Liste und für jede Metrik die zur Einteilung genutzt werden soll. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Score für jedes aktive Terminal geführt der einen durchschnittlichen Durchsatz über ein bestimmtes Durchschnittsbildungszeitintervall anzeigt. In einer Implementierung wird der Score Φ_n(k) für das Terminal n beim Rahmen k berechnet als ein linearer Durchschnittsdurchsatz, der über irgendein Zeitintervall erreicht wird und kann wie folgt ausgedrückt werden:
wobei r_n(i) die realisierte Datenrate (in Einheiten von Bits/Rahmen) für das Terminal n beim Rahmen i ist und berechnet werden kann wie in Gleichung (4) gezeigt ist. Typischerweise wird alle r_n(i) durch eine bestimmte maximal erreichbare Datenrate r_max und eine bestimmte minimale Datenrate (z.B. Null) begrenzt. In einer anderen Implementierung ist der Score Φ_n(k) im Rahmen k ein exponentieller Durchschnittsdurchsatz, der über irgendein Zeitintervall erreicht wird und wie folgt ausgedrückt werden kann: Φn(k) = (1 – α)·Φn(k – 1) + α·rn(k)/rmax (7)wobei α eine Zeitkonstante für die exponentielle Mittelung ist, wobei ein größerer Wert für α einem längeren Mittelungszeitintervall entspricht.
Wenn ein Terminal eine Datenübertragung wünscht, wird es zu der Liste addiert und sein Score wird auf Null initialisiert. Der Score für jedes Terminal in der Liste wird nachfolgend bei jedem Rahmen aktualisiert. Wann immer ein Terminal nicht zur Übertragung in einem Rahmen eingeteilt bzw. eingeplant ist, wird seine Datenrate für den Rahmen auf Null gesetzt (d.h. r_n(k) = 0) und sein Score wird entsprechend aktualisiert. Falls ein Rahmen durch ein Terminal fehlerhaft empfangen wird, kann die effektive Datenrate des Terminals für jenen Rahmen auf Null gesetzt werden. Der Rahmenfehler kann nicht unmittelbar bekannt sein (z.B. aufgrund einer Round-Trip-Verzögerung bzw. Rundreiseverzögerung eines Schemas mit Bestätigung/negativer Bestätigung (acknowledgment/negative acknowledgment, Ack/Nak), das für die Datenübertragung genutzt wird), aber der Score kann entsprechend eingestellt werden, sobald diese Information verfügbar ist.
Die Priorität für die aktiven Terminals kann auch bestimmt werden, teilweise basierend auf Systemrandbedingungen und Anforderungen. Z.B., falls die maximale Verzögerung für ein bestimmtes Terminal einen Schwellenwert übersteigt, kann dann das Terminal auf eine höhere Priorität angehoben werden.
Andere Faktoren können auch berücksichtigt werden beim Bestimmen der Priorität der aktiven Terminals. Ein derartiger Faktor kann bezogen sein, auf den Typ von Daten die an die Terminals zu übertragen sind. Verzögerungssensitive Daten können mit einer höheren Priorität assoziiert sein und verzögerungs-insensitive bzw. -unempfindliche Daten können mit einer niedrigeren Priorität assoziiert sein. Erneut übertragene Daten aufgrund von Decodierfehlern für eine vorherige Übertragung können auch mit einer höheren Priorität assoziiert sein, da andere Prozesse auf die erneut übertragenen Daten warten könnten. Ein anderer Faktor kann bezogen sein, auf die Art von Datendienst, der für die Terminals vorgesehen ist. Andere Faktoren können auch beim Bestimmen von Priorität berücksichtigt werden und liegen innerhalb des Umfangs der Erfindung.
Die Priorität eines Terminals kann somit eine Funktion sein von irgendeiner Kombination von (1) dem Score der für das Terminal für jede zu berücksichtigende Metrik geführt wird, (2) andere Parameterwerte, die für die Systemrandbedingungen und Anforderungen geführt werden und (3) andere Faktoren. In einem Ausführungsbeispiel repräsentieren die Systemrandbedingungen und Anforderungen „harte" Werte (d.h. hohe oder niedrige Priorität, abhängig davon ob oder ob nicht die Randbedingungen und Anforderungen verletzt worden sind) und die Scores repräsentieren „soft" bzw. „weiche" Werte. Für dieses Ausführungsbeispiel werden Terminals, für die die Systemrandbedingungen und Anforderungen nicht erfüllt worden sind, unmittelbar berücksichtigt und zwar zusammen mit anderen Terminals basierend auf ihren Scores.
Ein prioritätsbasiertes Einteilungsschema kann entworfen sein, zum Erreichen gleichen durchschnittlichen Durchsatzes (d.h. gleichem QoS) für alle Terminals in der Liste. In diesem Fall werden aktive Terminals, basierend auf ihrem erreichten durchschnittlichem Durchsatz priorisiert, der wie oben in den Gleichungen (6) oder (7) gezeigt ist. In diesem prioritätsbasierten Einteilungsschema nutzt der Scheduler die Scores zum Priorisieren von Terminals zur Zuweisung an die verfügbaren Sendeantennen. Die Scores von den Terminals werden basierend auf ihren Zuweisungen oder Nicht-Zuweisungen an Sendeantennen aktualisiert. Die aktiven Terminals in der Liste können priorisiert sein, derart, dass dem Terminal mit dem niedrigsten Score die höchste Priorität gegeben wird, und dem Terminal mit dem höchsten Score umgekehrt die niedrigste Priorität gegeben wird. Andere Verfahren zum Klassifizieren bzw. Einordnen von Terminals können auch genutzt werden. Die Priorisierung kann auch nicht-uniforme bzw. uneinheitliche Gewichtungsfaktoren an die Terminal-Scores zuweisen.
Für ein Einteilungsschema in dem Terminals ausgewählt und eingeteilt werden zur Datenübertragung basierend auf ihrer Priorität ist es möglich, dass gelegentlich schlechte Terminalgruppierungen auftreten. Ein „schlechter" Terminalsatz ist einer, der zu gleichen bzw. ähnlichen Kanalantwortmatrizen H_k führt, die zu ähnlichen und schlechten SNRs für alle Terminals auf allen Sendedatenströmen führen, wie sie in der Hypothesenmatrix Γ bestimmt sind. Dies führt dann zu einem niedrigen Gesamtdurchsatz für jedes Terminal in dem Satz. Wenn dies passiert können sich die Prioritäten von den Terminals über mehrere Rahmen hinweg nicht wesentlich ändern. Auf diese Art und Weise kann der Scheduler bei diesem speziellen Terminalsatz hängen bleiben bis die Prioritäten sich wesentlich ändern, um eine Änderung von der Mitgliedschaft in dem Satz zu bewirken.
Um den oben beschriebenen „Gruppenbildungs-" bzw. „Clustering"-Effekt zu vermeiden kann der Scheduler entworfen bzw. ausgelegt sein zum Erkennen dieses Zustands vor dem Zuweisen von Terminals zu den verfügbaren Sendeantennen und/oder den Zustand detektieren sobald er aufgetreten ist. Eine Anzahl von unterschiedlichen Techniken kann genutzt werden zum Bestimmen des Grades von linearer Abhängigkeit in den Kanalantwortmatrizen H_k. Ein einfaches Verfahren der Detektion ist es eine bestimmte Schwelle auf die Hypothesenmatrix Γ anzuwenden. Falls alle SNRs unterhalb dieser Schwelle sind, dann ist der Clustering-Zustand vorhanden. In dem Fall dass der Clustering-Zustand detektiert wird, kann der Scheduler die Terminals neu anordnen (z.B. auf eine zufällige Art und Weise) und zwar in einem Versuch, die lineare Abhängigkeit in der Hypothesenmatrix zu reduzieren. Ein Mischungsschema kann auch entworfen bzw. festgelegt werden, um den Scheduler zu zwingen, Terminalsätze auszuwählen, die zu „guten" Hypothesenmatrizen führen (d.h. jenen die einen minimalen Betrag von linearer Abhängigkeit besitzen).
Einige der oben beschriebenen Einteilungsschemata setzen Techniken ein zum Reduzieren der Verarbeitungsmenge, die erforderlich ist, zum Auswählen der Terminals und zum Zuweisen von Sendeantennen an die ausgewählten Terminals. Diese und andere Techniken können auch kombiniert werden um andere Einteilungsschemata abzuleiten und dies ist innerhalb des Umfangs der Erfindung. Zum Beispiel können die N_x Terminals mit höchster Priorität berücksichtigt werden zur Einteilung unter Verwendung irgendeines von den oben beschriebenen Schemata.
Komplexere Einteilungsschemata können auch entworfen werden, die geeignet sein können zum Erreichen eines Durchsatzes der näher am Optimum ist. Für diese Schemata kann es erforderlich sein, eine größere Anzahl von Hypothesen und Antennenzuweisungen zu evaluieren, um den besten Satz von Terminals und die besten Antennenzuweisungen zu bestimmen. Andere Einteilungsschemata können ausgelegt sein, um Vorteil aus der statistischen Verteilung der Datenraten, die durch jedes Terminal erreicht werden, zu ziehen. Diese Information kann nützlich sein, beim Reduzieren der Anzahl von Hypothesen, die zu evaluieren sind. Zusätzlich kann es für einige Anwendungen möglich sein, zu lernen, welche Terminalgruppierungen (d.h. Hypothesen) gut arbeiten, und zwar durch Analysieren der Performance über die Zeit. Diese Information kann dann gespeichert, aktualisiert und genutzt werden durch den Scheduler bei zukünftigen Einteilungsintervallen.
Die oben beschriebene Technik kann genutzt werden zum Einteilen von Terminals für Datenübertragung unter Verwendung des MIMO Modus, des N-SIMO Modus und des Mixed-Modus. Andere Betrachtungen können auch für jeden von diesen Betriebsmodi anwendbar sein, wie unten beschrieben.
MIMO Modus
In dem MIMO Modus können (bis zu) N_T unabhängige Datenströme gleichzeitig durch die Basisstation von N_T Sendeantennen gesendet werden, und auf ein einzelnes MIMO Terminal mit N_R Empfangsantennen, (N_T × N_R MIMO) ge richtet werden, wobei N_R ≥ N_T ist. Das Terminal kann räumliche Entzerrung nutzen (für einen nicht-dispersiven MIMO Kanal mit einer frequenzunabhängigen (flat frequency) Kanalantwort) oder Raum-Zeit- bzw. Space-time-Entzerrung (für einen dispersiven MIMO Kanal mit einer frequenzabhängigen Kanalantwort) zum Verarbeiten und Separieren der N_T gesendeten Datenströme. Das SNR von jedem nachverarbeiteten Datenstrom (d.h. nach der Entzerrung) kann bestimmt und zurück an die Basisstation als CSI gesendet werden, die dann die Information nutzt zum Auswählen des richtigen Codierungs- und Modulationsschemas zur Verwendung auf jeder Sendeantenne, derart, dass das Zielterminal fähig ist, jeden gesendeten Datenstrom mit dem gewünschten Performance-Niveau zu detektieren.
Falls alle Datenströme an ein Terminal gesendet werden, wie es in dem MIMO Modus der Fall ist, dann kann die Empfängerverarbeitungstechnik mit sukzessiver Löschung bzw. Cancellation an dem Terminal genutzt werden zum Verarbeiten der N_R empfangenen Signale um die N_T gesendeten Datenströme wiederaufzudecken bzw. wiederzugewinnen. Diese Technik verarbeitet sukzessiv die N_R empfangenen Signale eine Anzahl von Malen (oder Iterationen) zum Aufdecken bzw. Wiedergewinnen der von den Terminals gesendeten Signale, wobei ein gesendetes Signal für jede Iteration wiedergewonnen wird. Für jede Iteration führt die Technik lineare oder nichtlineare Verarbeitung durch (d.h. räumliche oder Raum-Zeit-Entzerrung) und zwar auf den N_R empfangenen Signalen zum Wiedergewinnen eines von den gesendeten Signalen und löscht die Interferenz aufgrund des wiedergewonnenen Signals von den empfangenen Signalen zum Ableiten „modifizierter" Signale von denen die Interferenzkomponente entfernt worden ist.
Die modifizierten Signale werden dann durch die nächste Iteration verarbeitet zum Wiedergewinnen eines anderen gesendeten Signals. Durch Entfernen der Interferenz aufgrund jedes wiedergewonnenen Signals von den empfangenen Signalen verbessert sich das SNR für die gesendeten Signale, die in den modifizierten Signalen, die jetzt noch nicht wiedergewonnen worden sind, beinhaltet sind. Das verbesserte SNR führt zu einer verbesserten Performan ce für das Terminal sowie auch für das System. Tatsächlich ist bei bestimmten Betriebszuständen die Performance, die erreichbar ist, mit der Nutzung von Empfängerverarbeitung mit sukzessiver Löschung in Kombination mit einer räumlichen Entzerrung mit minimalem mittleren quadratischen Fehler (minimum mean square error, MMSE) vergleichbar mit jener mit voller CSI Verarbeitung. Die Empfängerverarbeitungstechnik mit sukzessiver Löschung ist detaillierter beschrieben in der US Patentanmeldung US 2005002468 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING DATA IN A MULTIPLE-INPUT MULTIPLE-OUTPUT (MIMO) COMMUNICATION SYSTEM UTILIZING CHANNEL STATE INFORMATION" eingereicht am 11. Mai 2001 und an den Rechteinhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen.
In einem Ausführungsbeispiel gilt Folgendes: jedes MIMO Terminal in dem System schätzt und sendet zurück N_T nachverarbeitete SNR Werte für die N_T Sendeantennen. Die SNRs von den aktiven Terminals können durch den Scheduler evaluiert werden, um zu Bestimmen, an welches Terminal und wann zu senden ist und das zu verwendende richtige Codierungs- und Modulationsschema, und zwar auf einer sendeantennen-weisen Basis für jedes ausgewählte Terminal.
Die MIMO Terminals können zur Datenübertragung ausgewählt werden basierend auf einer bestimmten Performance-Metrik, die formuliert wurde zum Erreichen der gewünschten Systemziele. Die Performance-Metrik kann auf einer oder mehreren Funktionen und irgendeiner Anzahl von Parametern basiert sein. Verschiedene Funktionen können genutzt werden zum Formulieren der Performance-Metrik wie z.B. die Funktion des erreichbaren Durchsatzes für die MIMO Terminals, die oben in den Gleichungen (3) und (4) gezeigt ist.
N-SIMO Modus
In dem N-SIMO Modus können (bis zu) N_T unabhängige Datenströme gleichzeitig durch die Basisstation von den N_T Sendeantennen gesendet werden und auf (bis zu) N_T unterschiedliche SIMO Terminals gerichtet sein. Zum Ma ximieren von Performance kann der Scheduler eine große Anzahl von möglichen Terminalsätzen zur Datenübertragung berücksichtigen. Der Scheduler bestimmt dann den besten Satz von N_T Terminals zum gleichzeitigen Übertragen auf einem bestimmten Kanal (d.h. Zeitschlitz, Code-Kanal, Frequenz-Sub-Kanal usw.). In einem Mehrfachszugriffskommunikationssystem gibt es für gewöhnlich Randbedingungen bezüglich des Erfüllens bestimmter Anforderungen auf einer terminal-weisen Basis, wie z.B. der maximalen Verzögerung oder der durchschnittlichen Datenrate. In diesem Fall kann der Scheduler ausgelegt sein zum Auswählen des besten Satzes von Terminals in Abhängigkeit von diesen Randbedingungen. In einer Implementierung für den N-SIMO Modus nutzen die Terminals lineare räumliche Entzerrung zum Verarbeiten der empfangenen Signale und das nachverarbeitete SNR das jeder Sendeantenne entspricht, ist für die Basisstation vorgesehen. Der Scheduler nutzt dann die Information zum Auswählen der Terminals zur Datenübertragung und zum Zuweisen der Sendeantennen an die ausgewählten Terminals.
In einer anderen Implementierung für den N-SIMO Modus nutzen die Terminals Empfängerverarbeitung mit sukzessiver Löschung zum Verarbeiten des Empfangssignals um höhere nachverarbeitete SNRs zu erreichen. Mit Empfängerverarbeitung mit sukzessiver Löschung hängen die nachverarbeiteten SNRs für die gesendeten Datenströme ab, von der Ordnung bzw. Reihenfolge mit der die Datenströme detektiert werden (d.h. demoduliert und decodiert). In einigen Fällen kann ein bestimmtes SIMO Terminal nicht fähig sein, die Interferenz von einem bestimmten gesendeten Datenstrom, der für ein anderes Terminal gedacht ist, zu löschen, da das für diesen Datenstrom genutzte Codierungs- und Modulationsschema basierend auf dem nachverarbeiteten SNR des anderen Terminals ausgewählt wurde. Z.B. kann der gesendete Datenstrom für ein Terminal u_x gerichtet bzw. bestimmt sein, und für die richtige Detektion codiert und moduliert sein, bei einem (z.B. 10 dB) nachverarbeiteten SNR, der an dem Zielterminal u_x erreichbar ist, aber ein anderes Terminal u_y kann den gleichen gesendeten Datenstrom mit einem schlechteren nachverarbeiteten SNR empfangen und ist somit nicht fähig den Datenstrom richtig zu detektieren. Falls der Datenstrom, der für ein anderes Terminal gedacht ist, nicht fehlerfrei detektiert werden kann, dann ist die Löschung der Interferenz aufgrund dieses Datenstroms nicht möglich. Empfängerverarbeitung mit sukzessiver Löschung ist praktikabel, wenn der nachverarbeitete SNR, der einem gesendeten Datenstrom entspricht zuverlässige Detektion erlaubt.
Damit der Scheduler einen Vorteil aus der Verbesserung der nachverarbeiteten SNRs zieht, die durch SIMO Terminals unter Verwendung von Empfängerverarbeitung mit sukzessiver Löschung bereitet bzw. geliefert werden, kann jedes derartige Terminal die nachverarbeiteten SNRs ableiten und zwar entsprechend zu unterschiedlichen möglichen Reihenfolgen der Detektion für die gesendeten Datenströme. Die N_T gesendeten Datenströme können basierend auf N_T Fakultät (d.h. N_T!) möglichen Anordnungen bzw. Reihenfolgen an einem SIMO Terminal detektiert werden und jede derartige Anordnung ist mit N_T nachverarbeiteten SNR Werten assoziiert. Somit können N_T × N_T! SNR Werte durch jedes aktive Terminal an die Basisstation berichtet werden (z.B. falls N_T = 4, dann können 96 SNR Werte durch jedes SIMO Terminal berichtet werden). Der Scheduler kann dann diese Information nutzen zum Auswählen von Terminals zur Datenübertragung und zum weiteren Zuweisen von Sendeantennen an die ausgewählten Terminals.
Falls Empfängerverarbeitung mit sukzessiver Löschung an den Terminals genutzt wird, kann der Scheduler auch die möglichen Detektionsreihenfolgen für jedes Terminal berücksichtigen. Eine große Anzahl dieser Reihenfolgen sind jedoch typischerweise ungültig, weil ein bestimmtes Terminal nicht fähig sein könnte zum richtigen Detektieren von Datenströmen, die an andere Terminals gesendet worden sind, und zwar aufgrund der niedrigeren nachverarbeiteten SNRs die an diesem Terminal für die undetektierbaren Datenströme erreicht werden.
Wie oben bemerkt, können die Sendeantennen den ausgewählten Terminals basierend auf verschiedenen Schemata zugewiesen werden. Bei einem Antennenzuweisungsschema werden die Sendeantennen zugewiesen zum Er reichen hoher Systemperformance und basierend auf der Priorität von den Terminals.
Tabelle 3 zeigt ein Beispiel von den nachverarbeiteten SNRs, die abgeleitet wurden durch jedes Terminal in einer Hypothese, die berücksichtigt wird. Für Terminal 1 wird der beste SNR erreicht, wenn der von Sendeantenne 3 gesendete Datenstrom detektiert wird, wie durch die schattierte Box in Zeile 3, Spalte 4 der Tabelle angezeigt ist. Die besten Sendeantennen für andere Terminals in der Hypothese sind auch durch das Schattieren in den Kästchen angezeigt.
Tabelle 3
Falls jedes Terminal eine andere Sendeantenne von der das beste nachverarbeitete SNR detektiert wird, identifiziert, dann können die Sendeantennen an die Terminals basierend auf ihren besten nachverarbeiteten SNRs zugewiesen werden. Für das in Tabelle 3 gezeigte Beispiel, kann Terminal 1 der Sendeantenne 3 zugewiesen werden und Terminal 2 kann an die Sendeantenne 2 zugewiesen werden.
Falls mehr als ein Terminal die gleiche Sendeantenne bevorzugt, kann der Scheduler dann die Antennenzuweisungen basierend auf verschiedenen Kriterien bestimmen (z. B. Fairness, Performance-Metrik und anderen). Zum Beispiel zeigt Tabelle 3 an, dass die besten nachverarbeiteten SNRs für die Terminals 3 und 4 für den Datenstrom auftreten, der von der gleichen Sendean tenne 1 gesendet wurde. Falls das Ziel ist, den Durchsatz zu maximieren, dann kann der Scheduler die Sendeantenne 1 dem Terminal 3 und die Sendeantenne 2 dem Terminal 4 zuweisen. Falls jedoch Antennen zugewiesen werden um Fairness zu erreichen, dann kann die Antenne 1 dem Terminal 4 zugewiesen werden, falls das Terminal 4 eine höhere Priorität als das Terminal 3 besitzt.
Mixed Modus
Die oben beschriebenen Techniken können verallgemeinert werden zum Handhaben von Mixed-SIMO und MIMO Terminals zum Beispiel, falls vier Sendeantennen an der Basisstation verfügbar sind, dann können vier unabhängige Datenströme gesendet werden, und zwar an ein einzelnes 4 × 4 MIMO Terminal, zwei 2 × 4 MIMO Terminals, vier 1 × 4 SIMO Terminals, ein 2 × 4 MIMO Terminal plus zwei 1 × 4 SIMO Terminals oder irgendeine andere Kombination von Terminals, die ausgelegt ist zum Empfangen einer Gesamtmenge von vier Datenströmen. Der Scheduler kann ausgelegt sein zum Auswählen der besten Kombination von Terminals basierend auf den nachverarbeiteten SNRs für verschiedene hypothetisierte Sätze von Terminals, wobei jeder hypothetisierte Satz eine Mischung von sowohl MIMO als auch SIMO Terminals beinhalten kann.
Wann immer Mixed-Modus-Verkehr unterstützt wird, legt die Nutzung von Empfängerverarbeitung mit sukzessiver Löschung durch die (z.B. MIMO) Terminals zusätzliche Randbedingungen für den Scheduler fest aufgrund der eingeführten Abhängigkeiten. Diese Randbedingungen könnten dazu führen, dass mehr hypothetisierte Sätze evaluiert werden, da zusätzlich zum Berücksichtigen unterschiedlicher Sätze von Terminals der Scheduler auch Demodulation der Datenströme in verschiedenen Reihenfolgen durch jedes Terminal berücksichtigen muss. Die Zuweisung von den Sendeantennen und die Auswahl der Codierungs- und Modulationsschemata würde dann diese Abhängigkeiten berücksichtigen um eine verbesserte Performance zu erreichen.
Sendeantennen
Der Satz von Sendeantennen an einer Basisstation kann ein physikalisch eindeutiger Satz von „Aperturen" sein, von denen jede genutzt werden kann, um einen entsprechenden Datenstrom direkt zu senden.
Jede Aperture kann durch eine Kollektion von einem oder mehreren Antennenelementen gebildet sein, die im Raum verteilt sind (z.B. physikalisch angeordnet an einem einzelnen Standort oder verteilt über mehrere Standorte). Alternativ können den Antennen-Aperturen eine oder mehrere (feste) Strahlform (beam forming) Matrizen vorangehen, wobei jede Matrix genutzt wird zum Synthetisieren eines anderen Satzes von Antennenstrahlen aus dem Satz von Aperturen. In diesem Fall gilt die obige Beschreibung für die Sendeantennen analog für die transformierten Antennenstrahlen.
Eine Anzahl von festen Strahlformungs-Matrizen kann vorher definiert werden, und die Terminals können die nachverarbeiteten SNRs für jede von den möglichen Matrizen (oder Sätzen von Antennenstrahlen) evaluieren und SNR Vektoren zurück an die Basisstation senden. Unterschiedliche Performance (d.h. nachverarbeitete SNRs) wird typischerweise für verschiedene Sätze von transformierten Antennenstrahlen erreicht und dies ist in den berichteten SNR Vektoren reflektiert. Die Basisstation kann dann Einteilung und Antennenzuweisung durchführen für jeden von den möglichen Strahlformungs-Matrizen (unter Verwendung der berichteten SNR Vektoren) und eine bestimmte Strahlformungs-Matrix sowie auch einen Satz von Terminals und ihre Antennenzuweisungen auswählen, die die beste Nutzung der verfügbaren Ressourcen erreichen.
Die Nutzung von Strahlformungs-Matrizen liefert eine zusätzliche Flexibilität beim Einplanen von Terminals und kann ferner eine verbesserte Performance vorsehen. Als Beispiele können die folgenden Situationen für Strahlformungs-Transformationen gut geeignet sein:

• Korrelation in dem MIMO-Kanal ist hoch, so dass die beste Performance mit einer kleinen Anzahl von Datenströmen erreicht werden kann. Jedoch führt das Senden nur mit einem Sub-Satz der verfügbaren Sendeantennen (und Nutzen nur ihrer assoziierten Sendeverstärker) zu einer kleineren Gesamtsendeleistung. Eine Transformation kann ausgewählt werden, um die meisten oder alle von den Sendeantennen (und ihre Verstärker) für die zu sendenden Datenströme zu nutzen. In diesem Fall wird eine höhere Sendeleistung für die gesendeten Datenströme erreicht.
• Pyhsikalisch-verteilte Terminals können durch ihre Positionen etwas isoliert sein. In diesem Fall können die Terminals mit einer standard-FFT-artigen Transformation von horizontal beabstandeten Aperturen in einem Satz von Strahlen, die auf unterschiedliche Azimute gerichtet sind, versorgt werden.

Performance
Die hierin beschriebenen Techniken können als eine bestimmte Form von Raum-Multiplex-Vielfach-Zugriff (spatial division multiple access, SDMA) betrachtet werden, wobei jede Sendeantenne in dem Antennen-Array der Basisstation genutzt wird zum Senden eines anderen Datenstroms unter Verwendung der Kanalzustandsinformation (z.B. SNRs oder irgendein anderer ausreichender Parameter, der die unterstützbare Datenrate bestimmt), die durch die Terminals in dem Abdeckungsgebiet abgeleitet wird. Eine hohe Performance wird auf der Basis der CSI erreicht, die genutzt wird, beim Einteilen von Terminals und dem Verarbeiten von Daten.
Die hierin beschriebenen Techniken können eine verbesserte System-Performance (z. B. höheren Durchsatz) liefern. Simulationen sind durchgeführt worden, zum Quantifizieren des möglichen Systemdurchsatzes mit einigen dieser Techniken. In den Simulationen wird von den Kanalimpulsantwort-Matrizen Hk die das Array von Sendeantennen und die Empfangsantennen des k-ten Terminals koppeln, angenommen, dass sie zusammengesetzt sind aus komplexen Gaus-förmigen Zufallsvariablen mit Null-Mittelwert und gleicher Varianz. Die Simulationen wurden durchgeführt für die MIMO- und N-SIMO Modi.
In dem MIMO Modus werden vier MIMO Terminals (jedes mit vier Empfangsantennen) für jede Realisierung (z.B. jedes Sendeintervall) berücksichtigt und das beste Terminal wird für die Datenübertragung ausgewählt und eingeteilt. Dem eingeteilten Terminal werden vier unabhängige Datenströme gesendet und es nutzt Empfängerverarbeitung mit sukzessiver Löschung (mit MMSE Entzerrung), um die empfangenen Signale zu verarbeiten und die gesendeten Datenströme aufzudecken bzw. wiederzugewinnen. Der durchschnittliche Durchsatz für die eingeteilten MIMO Terminals wird aufgezeichnet.
In dem N-SIMO Modus werden vier SIMO Terminals, jeweils mit vier Empfangsantennen, für jede Realisierung berücksichtigt. Die nachverarbeiteten SNRs für jedes SIMO Terminal werden bestimmt unter Verwendung von MMSE linearer räumlicher Entzerrung (ohne Empfängerverarbeitung mit sukzessiver Löschung). Die Sendeantennen werden an die ausgewählten Terminals zugewiesen, basierend auf dem Max-Max-Kriterium. Den vier eingeteilten Terminals werden vier unabhängige Datenströme gesendet und jedes Terminal nutzt die MMSE Entzerrung zum Verarbeiten des empfangenen Signals und zum Wiedergewinnen seines Datenstroms. Die Durchsätze für jedes eingeteilte SIMO Terminal werden getrennt aufgezeichnet und der durchschnittliche Durchsatz für alle eingeteilten Terminals wird auch aufgezeichnet.
9. zeigt den durchschnittlichen Durchsatz für ein MIMO Kommunikationssystem mit vier Sendeantennen (d.h. N_T = 4) und vier Empfangsantennen pro Terminal (d.h. N_R = 4) für die MIMO und N-SIMO Modi. Der simulierte Durchsatz, der mit jedem Betriebsmodus assoziiert ist, wird als eine Funktion des durchschnittlichen nachverarbeiteten SNR geliefert. Der durchschnittliche Durchsatz für den MIMO Modus ist als grafische Darstellung bzw. Plott 910 gezeigt und der durchschnittliche Durchsatz für den N-SIMO Modus ist als Plott 912 gezeigt.
Wie in 9 gezeigt ist, zeigt der simulierte Durchsatz der mit dem N-MIMO Modus unter Verwendung der Max-Max-Kriterium-Antennenzuweisung assoziiert ist, bessere Performance als jener der für den MIMO Modus erreicht wird. In dem MIMO Modus profitieren die MIMO Terminals durch Nutzen der Empfängerverarbeitung mit sukzessiver Löschung zum Erreichen höherer nachverarbeiteter SNRs. In dem SIMO Modus sind die Einteilungsschemata fähig mehr Nutzerselektionsdiversität auszunutzen um eine verbesserte Performance (d.h. einen höheren Durchsatz) zu erreichen, obwohl jedes SIMO Terminal lineare räumliche Entzerrung verwendet. Tatsächlich führt die Mehrnutzer-Diversität die in dem N-SIMO Modus vorgesehen ist zu einem durchschnittlichen Abwärtsverbindungsdurchsatz der den Durchsatz übersteigt der erreicht wird durch Unterteilen eines Sendeintervalls in vier Subschlitze mit gleicher Dauer und Zuweisen jedes MIMO Terminals an einen entsprechenden Sub-Schlitz.
Die in den Simulationen genutzten Einteilungsschemata für beide Betriebsmodi wurden nicht ausgelegt zum Vorsehen anteilsmäßiger Fairness und einige Terminals werden einen höheren durchschnittlichen Durchsatz als andere beobachten. Wenn ein Fairness-Kriterium eingeführt wird, können die Differenzen bezüglich des Durchsatzes für die zwei Betriebsmodi abnehmen. Nichtsdestoweniger liefert die Fähigkeit sowohl MIMO als auch N-SIMO Terminals zu unterstützen eine zusätzliche Flexibilität für das Vorsehen von drahtlosen Datendiensten.
Der Einfachheit wegen sind verschiedene Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben worden für ein Kommunikationssystem in dem (1) die Anzahl von Empfangsantennen gleich der Anzahl von Sendeantennen ist (d.h. N_R = N_T) und (2) ein Datenstrom von jeder Antenne an die Basisstation gesendet wird. In diesem Fall ist die Anzahl von Übertragungskanälen gleich der Anzahl von verfügbaren räumlichen Sub-Kanälen von dem MIMO Kanal.
Für ein MIMO System das OFDM nutzt, können mehrere Frequenz-Sub-Kanäle mit jedem räumlichen Sub-Kanal assoziiert sein, und diese Frequenz-Sub-Kanäle können Terminals zugewiesen werden, und zwar basierend auf den oben beschriebenen Techniken. Für einen dispersiven Kanal würde eine Matrix H einen dreidimensionalen Würfel von Kanalimpulsschätzungen für jedes Terminal repräsentieren.
Jedes eingeteilte Terminal kann auch mit Mehrempfangsantennen als die Gesamtzahl von Datenströmen ausgestattet sein. Ferner können mehrere Terminals eine bestimmte Sendeantenne teilen bzw. gemeinsam nutzen und das Teilen kann erreicht werden über ein Zeitaufteilungs- bzw. Zeit-Division-Multiplexing (z. B. Zuweisen unterschiedlicher Bruchteile eines Übertragungsintervalls an unterschiedliche Terminals), Frequenz-Division-Mutiplexing (z..B. Zuweisen unterschiedlicher Frequenz-Sub-Kanäle an unterschiedliche Terminals), Code-Division-Multiplexing (z. B. Zuweisen unterschiedlicher orthogonaler Codes an unterschiedliche Terminals), oder anderen Multiplexing-Schemata oder irgendeiner Kombination von diesen Schemata.
Die hierin beschriebenen Einteilungsschemata wählen Terminals aus und weisen Antennen zu für Datenübertragung basierend auf der Kanalzustandsinformation (z.B. nachverarbeiteten SNRs. Die nachverarbeiteten SNRs für die Terminals sind abhängig von dem bestimmten Sendeleistungspegel, der für die von der Basisstation gesendeten Datenströme genutzt wird. Der Einfachheit wegen wird der gleiche Sendeleistungspegel für alle Datenströme angenommen (d.h. keine Leistungssteuerung der Sendeleistung). Durch Steuern der Sendeleistung für jede Antenne können die erreichbaren SNRs jedoch eingestellt werden. Z.B. wird, durch Verringern der Sendeleistung für eine bestimmte Sendeantenne mittels Leistungssteuerung, der mit einem Datenstrom von dieser Antenne gesendete SNR reduziert, die Interferenz, die durch diesen Datenstrom auf andere Datenströme verursacht wird, würde auch reduziert werden und andere Datenströme können fähig sein, bessere SNRs zu erreichen. Somit kann Leistungssteuerung auch im Zusammenhang mit den hierin beschriebenen Einteilungsschemata genutzt werden und dies liegt innerhalb des Umfangs der Erfindung.
Die Einteilung von Terminals basierend auf Priorität ist auch beschrieben in der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/675,706 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING AVAILABLE TRANSMIT POWER IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM", eingereicht am 29. September 2000. Die Einteilung von Datenübertragung für die Abwärtsverbindung ist auch beschrieben in der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/798 , 951 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR FORWARD LINK RATE SCHEDULING", eingereicht am 17. September 1999. Diese Anmeldungen sind an den Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden.
Die hierin beschriebenen Einteilungsschemata beinhalten eine Anzahl von Merkmalen und sehen zahlreiche Vorteile vor. Einige dieser Merkmale und Vorteile sind unten beschrieben.
Erstens, unterstützen die Einteilungsschemata verschiedene Betriebsmodi, einschließlich eines Mixed-Modus wobei irgendeine Kombination von SIMO und MIMO Terminals für eine Datenübertragung auf der Abwärtsverbindung eingeteilt werden kann. Jedes SIMO oder MIMO Terminal ist mit einem SNR Vektor (d.h. einer Zeile in Gleichung (2)) assoziiert. Die Einteilungsschemata können irgendeine Anzahl von möglichen Kombinationen von Terminals zur Datenübertragung evaluieren.
Zweitens, sehen die Einteilungsschemata eine Einteilung für jedes Sende- bzw. Übertragungsintervall vor, das einen Satz von (optimalen oder nahezu optimalen) „gegenseitig kompatiblen" Terminals basierend auf ihren räumlichen Signaturen beinhaltet. Gegenseitige Kompatibilität kann verwendet werden in der Bedeutung einer Koexistenz der Übertragung auf dem gleichen Kanal und zur gleichen Zeit unter Berücksichtigung spezifischer Randbedingungen bezüglich Terminals wie Datenratenanforderungen, Sendeleistung, link margin bzw. Verbindungsmarge, Fähigkeit zwischen MIMO und SIMO Terminals und möglicherweise anderen Faktoren.
Drittens, unterstützen die Einteilungsschemata variable Datenratenadaption basierend auf den nachverarbeiteten SNRs, die an den Terminals erreicht wurden. Jedes eingeteilte Terminal kann über Folgendes informiert werden: wann es Datenübertragung zu erwarten hat, die zugewiesene Sendeantenne(n), und die Datenrate(n) für die Datenübertragung (z.B. auf einer antennen-weisen Basis).
Viertens, können die Einteilungsschemata ausgelegt werden zum Berücksichtigen von Sätzen von Terminals, die gleiche bzw. ähnliche Verbindungsmargen besitzen. Terminals können gruppiert werden, gemäß ihrer Verbindungsmargeneigenschaften. Der Einteiler bzw. Scheduler kann dann Kombination von Terminals in der gleichen „Verbindungsmarge"-Gruppe berücksichtigen, wenn er für gegenseitig kompatible räumliche Signaturen sucht. Diese Gruppierung gemäß der Verbindungsmarge kann die gesamte spektrale Effizienz von den Einteilungsschemata verbessern, und zwar verglichen zu jener, die erreicht wird, durch ignorieren der Verbindungsmargen. Des weitern kann, durch Einteilen von Terminals mit ähnlichen Verbindungsmargen zum Senden, die Abwärtsverbindungsleistungssteuerung einfacher ausgeübt werden (z.B. auf dem gesamten Satz von Terminals), um die gesamte spektrale Wiederverwendung zu verbessern. Dies kann als eine Kombination von einer Abwärtsverbindung-adaptiven-Wiederverwendungseinteilung in Kombination mit SDMA für SIMO/MIMO betrachtet werden. Einteilung basierend auf Verbindungsmargen ist detaillierter beschrieben in der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/539,157 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSIONS OF A COMMUNICATIONS SYSTEM" eingereicht am 30. März 2000 und der U.S. Patentanmeldung US 20030134-51 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING UPLINK TRANSMISSIONS OF A WIRLESS COMMUNICATION SYSTEM" eingereicht am 3. Mai 2001, die beide an den Rechteinhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen worden sind.
MIMO Kommunikationssystem
5 ist ein Blockdiagramm der Basisstation 104 und der Terminals 106 innerhalb des MIMO Kommunikationssystems 100. An der Basisstation 104 sieht eine Datenquelle 512 Daten (d.h. Informations-Bits) an einen Sende-(TX)-Datenprozessor 514 vor. Für jede Sendeantenne führt der TX Datenprozessor 514 Folgendes durch: (1) Codieren der Daten gemäß einem bestimmten Codierungsschema, (2) Interleaven bzw. Verschachteln (d.h. neu Anordnen) der codierten Daten basierend auf einem bestimmten Verschachtelungs- bzw. Interleavingschema und (3) Abbilden der interleavten Bits in Modulationssymbole für einen oder mehrere Übertragungskanäle, die für Datenübertragung ausgewählt wurden. Die Codierung erhöht die Zuverlässigkeit der Datenübertragung. Das Interleaving sieht Zeitdiversität für die codierten Bits vor, erlaubt das die Daten basierend auf einem durchschnittlichen SNR für die Sendeantenne übertragen werden, bekämpft Fading bzw. Schwund und entfernt ferner die Korrelation zwischen codierten Bits, die genutzt werden zum Bilden jedes Modulationssymbols. Das Interleaving kann ferner Frequenzdiversität vorsehen, falls die codierten Bits über mehrere Frequenz-Sub-Kanäle gesendet werden. In einem Aspekt kann die Codierung und Symbolabbildung durchgeführt werden basierend auf Steuersignalen die durch einen Scheduler 534 vorgesehen werden.
Das Codieren, Interleaving und Signalabbilden kann erreicht werden basierend auf verschiedenen Schemata. Einige derartige Schemata sind beschrieben in der vorgenannten U.S. Patentanmeldung US 2005002468 ; U. S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/826,481 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR UTILIZING CHANNEL STATE INFORMATION IN A WIRLESS COMMUNICATION SYSTEM" eingereicht am 23. März 2001 und der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/776,075 mit dem Titel „CODING SCHEME FOR A WIRLESS COMMUNCATION", eingereicht am 1. Februar 2001, die alle an den Rechteinhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen worden sind.
Ein TX MIMO Prozessor 520 empfängt und demultiplext die Modulationssymbole von dem TX Datenprozessor 514 und sieht einen Strom von Modulationssymbolen für jeden Übertragungskanal (z.B. jede Sendeantenne) vor und zwar ein Modulationssymbol pro Zeitschlitz. Der TX MIMO Prozessor 520 kann ferner die Modulationssymbole für jeden ausgewählten Übertragungskanal vorkonditionieren, falls volle CSI (z.B. die Kanalantwortmatrix H) verfügbar ist. MIMO und Voll-CSI-Verarbeitung ist detaillierter beschrieben in der US Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/532,492 mit dem Titel „HIGH EFFICIENY, HIGH PERFORMANCE COMMUNICATIONS SYSTEM EMPLOYING MULIT-CARRIER MODULATION" eingereicht am 22. März 2000 und an den Rechteinhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen.
Falls OFDM nicht eingesetzt wird, sieht der TX MIMO Prozessor 520 einen Strom von Modulationssymbolen für jede zur Datenübertragung genutzte Antenne vor. Und falls OFDM eingesetzt wird, sieht der TX MIMO Prozessor 520 einen Strom von Modulationssymbolvektoren für jede Antenne die zur Datenübertragung genutzt wird, vor. Und falls Voll-CSI-Verarbeitung durchgeführt wird, sieht der TX MIMO Prozessor 520 ein Strom von vorkonditionierten Modulationssymbolen oder vorkonditionierten Modulationsymbolvektoren für jede Antenne die zur Datenübertragung genutzt wird, vor. Jeder Strom wird dann empfangen und moduliert durch einen entsprechenden Modulator (MOD) 522 und über eine assoziierte Antenne 524 gesendet.
Bei jedem eingeteilten Terminal 106 empfangen eine Anzahl von Empfangsantennen 522 die gesendeten Signale und jede Empfangsantenne sieht ein empfangenes Signal für einen entsprechenden Demodulator (DEMOD) 554 vor. Jeder Demodulator (oder Front-End-Einheit) 554 führt eine Verarbeitung durch, die komplementär zu jener ist, die am Modulator 522 durchgeführt wurde. Die Modulationssymbole von allen Demodulatoren 554 werden dann an einen Empfangs-(RX)-MIMO/Datenprozessor 556 vorgesehen und verarbeitet zum Aufdecken bzw. Wiedergewinnen von einem oder mehreren Datenströmen, die für das Terminal gesendet wurden. Der RX-MIMO/Datenprozessor 556 führt eine Verarbeitung durch, die komplementär ist zu jener die durch den TX Datenprozessor 514 und den TX MIMO Prozessor 520 durchgeführt wurden und sieht die decodierten Daten für eine Datensinke 560 vor. Die Verarbeitung durch das Terminal 106 ist detaillierter beschrieben in den vorgenannten U.S. Patentanmeldungen US 2005002468 und 09/776,075 .
Bei jedem aktiven Terminal 106 schätzt der RX MIMO/Datenprozessor 556 ferner die Verbindungszustände bzw. –verbindungen und sieht die CSI (z.B. nachverarbeitete SNRs oder Kanalgewinnschätzungen) vor. Ein TX Datenprozessor 562 empfängt und verarbeitet dann die CSI und liefert verarbeitete Daten, die die CSI anzeigen an einen oder mehreren Modulatoren 554. Der Modulator bzw. die Modulatoren 554 konditionieren ferner die verarbeiteten Daten und Senden die CSI zurück zur Basisstation 104 mittels eines Rückwärtskanals. Die CSI kann durch das Terminal berichtet werden unter Verwendung verschiedener Signalisierungstechniken (z. B. vollständig, differentiell, oder einer Kombination daraus), wie beschrieben in der vorgenannten U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/826,481 .
An der Basisstation 104 wird das gesendete Rückkopplungssignal durch Antennen 524 empfangen, durch Demodulatoren 522 demoduliert und an einen RX Daten/MIMO Prozessor 532 geliefert. Der RX Daten/MIMO Prozessor 532 führt eine Verarbeitung durch die komplementär ist zu jener, die durch den TX Datenprozessor 562 durchgeführt wurde, und gewinnt die berichtete CSI wieder, die dann an einen Scheduler 534 geliefert wird. Der Scheduler 534 nutzt die berichtete CSI zum Durchführen einer Anzahl von Funktionen wie z.B. (1) Auswählen des Satzes von besten Terminals für Datenübertragung, (2) Zuweisen der verfügbaren Sendeantennen an die ausgewählten Terminals und (3) Bestimmen des Codierungs- und Modulationsschemas, das für jede zugewiesene Sendeantenne zu nutzen ist. Der Scheduler 534 kann Terminals einteilen zum Erreichen eines hohen Durchsatzes oder basierend auf irgendeinem anderen Performance-Kriterium oder Metriken, wie oben beschrieben. In 5 ist der Scheduler 534 gezeigt, als sei er innerhalb der Basisstation 104 implementiert. In einer anderen Implementierung, kann der Scheduler 534 in nerhalb irgendeines anderen Elements des Kommunikationssystems 100 implementiert sein, z.B. eines Basisstations-Controllers der gekoppelt ist mit und interagiert mit einer Anzahl von Basisstationen.
6 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiel einer Basisstation 104x, die geeignet ist zur Verarbeitung von Daten zur Übertragung an die Terminals basierend auf der CSI, die für die Basisstation verfügbar ist (z.B. wie durch die Terminals berichtet). Die Basisstation 104x ist ein Ausführungsbeispiel des Senderteils der Basisstation 104 in 5. Die Basisstation 104x beinhaltet (1) einen TX Datenprozessor 514x der Informations-Bits empfängt und verarbeitet zum Vorsehen von Modulationssymbolen und (2) ein TX MIMO Prozessor 520x, der die Modulationssymbole für die N_T Sendeantennen demultiplext.
In dem in 6 gezeigten speziellen Ausführungsbeispiel beinhaltet der TX Datenprozessor 514x einen Demultiplexer 608 der mit einer Anzahl von Kanaldatenprozessoren 610 gekoppelt ist und zwar einem Prozessor für jeden von den N_C Übertragungskanälen. Der Demultiplexer 608 empfängt und demultiplext die aggregierten Informations-Bits in eine Anzahl von (bis zu N_c) Datenströmen, einen Datenstrom für jeden von den Übertragungskanälen, der zur Datenübertragung zu nutzen ist. Jeder Datenstrom wird an einen entsprechenden Kanal-Datenprozessor 610 geliefert.
In dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel beinhaltet jeder Kanal-Datenprozessor 610 einen Codierer 612, einen Kanal-Interleaver 614 und ein Symbolabbildungselement 616. Der Codierer 612 empfängt und codiert die Informations-Bits in dem empfangenen Datenstrom in Übereinstimmung mit einem bestimmten Codierungsschema zum Vorsehen codierter Bits. Der Kanal-Interleaver 614 interleavt bzw. verschachtelt die codierten Bits basierend auf einem bestimmten Interleaving-Schema zum Vorsehen von Zeitdiversität. Und das Symbolabbildungselement 616 bildet die interleavten Bits in Modulationssymbole ab für den Übertragungskanal, der zum Senden des Datenstroms genutzt wird.
Pilotdaten (z.B. Daten von bekannten Mustern) können auch codiert und mit den verarbeiteten Informations-Bits gemultiplext werden. Die verarbeiteten Pilotdaten können gesendet werden (z.B. auf eine Zeit-Divisions-multiplexte-(TDM)-Art und Weise), und zwar in allen oder einem Teilsatz bzw. Sub-Satz von den Übertragungskanälen, die zum Übertragen der Informations-Bits genutzt werden. Die Pilotdaten können an den Terminals zum Durchführen von Kanalschätzung genutzt werden.
Wie in 6 gezeigt, können die Daten-Codierung, Interleaving und Modulation (oder eine Kombination daraus) eingestellt werden, basierend auf der verfügbaren CSI (z.B. wie durch die Terminals berichtet). In einem Codierungs- und Modulationsschema wird eine adaptive Codierung erreicht durch Nutzen eines festen Basis-Codes (z.B. einem Turbo-Code mit Rate 1/3) und Einstellen der Punktierung zum Erreichen der gewünschten Code-Rate, wie sie durch das SNR von dem zum Senden der Daten genutzten Übertragungskanal unterstützt wird. Für dieses Schema kann die Punktierung nach dem Kanal-Interleaven durchgeführt werden. In einem anderen Codierungs- und Modulationsschema können unterschiedliche Codierungsschemata basierend auf der berichteten CSI genutzt werden. Zum Beispiel kann jeder von den Datenströmen mit einem unabhängigen Code codiert werden. Mit diesem Schema kann ein Empfängerverarbeitungsschema mit sukzessiver Löschung an den Terminals genutzt werden zum Detektieren und Decodieren der Datenströme, um eine zuverlässigere Schätzung der gesendeten Datenströme abzuleiten, wie unten detaillierter beschrieben ist.
Das Symbolabbildungselement 616 kann ausgelegt sein, um Sätze von interleavten Bits zu gruppieren, um nicht-binäre Symbole zu formen und um jedes nicht-binäre Symbol in einen Punkt in einer Signalkonstellation abzubilden, die einen bestimmten Modulationsschema entspricht (z.B. QPSK, M-PSK, M-QAM oder irgendeinem anderen Schema) das für den Übertragungskanal ausgewählt worden ist. Jeder abgebildete Signalpunkt entspricht einem Modulationssymbol. Die Anzahl von Informations-Bits, die für jedes Modulationssymbol für ein bestimmtes Performance-Niveau gesendet werden kann (z.B. ein Prozent Paketfehlerrate (packet error rate, PER)) ist abhängig von dem SNR des Übertragungskanals. Somit kann das Codierungs- und Modulationsschema für jeden Übertragungskanal basierend auf der verfügbaren CSI ausgewählt werden. Das Kanal-Interleaving kann auch basierend auf der verfügbaren CSI eingestellt werden.
Die Modulationssymbole von dem TX Datenprozessor 514x werden an den TX MIMO Prozessor 520x geliefert, der ein Ausführungsbeispiel von dem TX MIMO Prozessor 520 in 5 ist. Innerhalb des TX MIMO Prozessors 520x empfängt ein Demultiplexer 622 (bis zu) N_c Modulationssymbolströme von den N_c Kanaldatenprozessoren 610 und demultiplext die empfangenen Modulationssymbole in eine Anzahl von (N_T) Modulationssymbolströmen, einen Strom für jede Antenne, die zum Senden der Modulationssymbole genutzt wird. Jeder Modulationssymbolstrom wird an einen entsprechenden Modulator 522 geliefert. Jeder Modulator 522 konvertiert die Modulationssymbole in ein analoges Signale und ferner verstärkt, filtert, quadratur-moduliert und hochkonvertiert das Signal zum Erzeugen eines modulierten Signals, das für die Übertragung über die drahtlose Verbindung geeignet ist.
Ein Senderentwurf, der OFDM implementiert, ist in den vorgenannten U.S. Patentanmeldungen US 2005002468 , 09/826,481 , 09/776,075 und 09/532,492 beschrieben.
7 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels vom Terminal 106x, das geeignet ist zum Implementieren von verschiedenen Aspekten und Ausführungsbeispielen der Erfindung. Das Terminal 106x ist ein Ausführungsbeispiel des Empfangsteils der Terminals 106a bis 106n in 5 und implementiert die Empfängerverarbeitungstechnik mit sukzessiver Löschung zum Empfangen und Aufdecken bzw. Wiedergewinnen der gesendeten Signale. Die gesendeten Signale von (bis zu) N_T Sendeantennen werden durch jede von NR Antennen 522a bis 522r empfangen und an einen entsprechenden Demodulator (DEMOD) 554 geleitet (der auch bezeichnet wird als ein Front-End- Prozessor). Jeder Demodulator 554 konditioniert (z.B. filtert und verstärkt) ein entsprechendes empfangenes Signal, herabkonvertiert das konditionierte Signal auf eine Zwischenfrequenz oder Basisband und digitalisiert das herabkonvertierte Signal zum Vorsehen von Abtastungen. Jeder Demodulator 554 kann ferner die Abtastungen mit einem empfangenen Pilot demodulieren zum Erzeugen eines Stroms von empfangenen Modulationssymbolen, welcher an einen RX MIMO/Datenprozessor 556x geliefert wird.
In dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel beinhaltet der RX MIMO/Datenprozessor 556x (welcher ein Ausführungsbeispiel des RX MIMO/Datenprozessors 556 in 5 ist) einen Anzahl von sukzessiven (d.h. kaskadierten) Empfängerverarbeitungsstufen 710, eine Stufe für jeden von den gesendeten Datenströmen, die durch das Terminal 106x wiederzugewinnen sind. In einem Sendeverarbeitungsschema wird ein Datenstrom auf jedem Übertragungskanal, der dem Terminal 106x zugewiesen ist, gesendet und jeder Datenstrom wird unabhängig verarbeitet (z.B. mit seinem eigenen Codierungs- und Modulationsschema) und von einer entsprechenden Sendeantenne gesendet. Für dieses Sendeverarbeitungsschema ist die Anzahl von Datenströmen gleich der Anzahl von zugewiesenen Übertragungskanälen, welche auch gleich der Anzahl von Sendeantennen ist, die für die Datenübertragung an das Terminal 106x zugewiesen sind (welches ein Sub-Satz bzw. Teilsatz der verfügbaren Sendeantennen sein kann). Der Klarheit wegen wird der RX MIMO/Datenprozessor 556x für dieses Sendeverarbeitungsschema beschrieben.
Jede Empfängerverarbeitungsstufe 710 (außer für die letzte Stufe 710n) beinhaltet einen Kanal MIMO/Datenprozessor 720 der mit einem interference Canceller bzw. Interferenz-Löscher 730 gekoppelt ist und die letzte Stufe 710n beinhaltet nur einen MIMO/Datenprozessor 720n. Für die erste Empfängerverarbeitungsstufe 710a empfängt und verarbeitet ein Kanal-MIMO/Datenprozessor 720a, die N_R Modulationssymbolströme von den Demodulatoren 554a bis 554r zum Vorsehen eines decodierten Datenstroms für den ersten Übertragungskanal (oder das erste übertragene bzw. gesendete Signal). Und für jede von den zweiten bis zur letzten Stufe 710b bis 710n empfängt und verarbeitet der Kanal-MIMO/Datenprozessor 720 für jene Stufe die N_R modifizierten Symbolströme von den Interferenz-Löscher 720 in der vorhergehenden Stufe zum Ableiten eines decodierten Datenstroms für den Übertragungskanal der durch jene Stufe verarbeitet wird. Jeder Kanal-MIMO/Datenprozessor 720 sieht ferner CSI (z.B. das SNR) für den assoziierten Übertragungskanal vor.
Für die erste Empfängerverarbeitungsstufe 710a empfängt der Interferenz-Löscher 730a die N_R Modulationssymbolströme von allen N_R Demodulatoren 554. Und für jede von der zweiten bis zur vorletzten Stufe empfängt der Interferenz-Löscher 730 die N_R modifizierten Symbolströme von dem Interferenz-Löscher in der vorhergehenden Stufe. Jeder Interferenz-Löscher 730 empfängt auch den decodierten Datenstrom vom Kanal-MIMO/Datenprozessor 720 innerhalb der gleichen Stufe und führt die Verarbeitung (z.B. Codierung, Interleaving, Modulation, Kanalantwort usw.) durch zum Ableiten von N_R erneut modulierten Symbolströmen, die Schätzungen von den Interferenz-Komponenten von den empfangenen Modulationssymbolströmen aufgrund dieses decodierten Datenstroms sind. Die erneut modulierten Symbolströme werden dann von den empfangenen Modulationssymbolströmen subtrahiert zum Ableiten von N_R modifizierten Symbolströmen, die alle außer dem subtrahierten (d.h. gelöschten) Interferenz-Komponenten beinhalten. Die N_R modifizierten Symbolströme werden dann an die nächste Stufe geliefert.
In 7 ist eine Steuereinheit bzw. ein Controller 740 gezeigt, der mit dem RX MIMO/Datenprozessor 556x gekoppelt ist und genutzt werden kann zum Anweisen verschiedener Schritte in der Empfängerverarbeitung mit sukzessiver Löschung, die durch den Prozessor 556x durchgeführt wird.
7 zeigt eine Empfängerstruktur, die genutzt werden kann auf eine direkte Art und Weise wenn jeder Datenstrom über eine entsprechende Sendeantenne gesendet wird (d.h. ein Datenstrom entsprechend jedem gesendeten Signal). In diesem Fall kann jede Empfängerverarbeitungsstufe 710 betrieben werden zum Aufdecken bzw. Wiedergewinnen von einem von den gesendeten Signalen und zum Vorsehen des decodierten Datenstroms entsprechend dem aufgedeckten gesendeten Signal. Für einige andere Sendeverarbeitungsschemata kann ein Datenstrom über mehrere Sendeantennen, Frequenz-Sub-Kanäle und/oder Zeitintervalle gesendet werden, um entsprechend räumliche, frequenzmäßige und zeitliche Diversität vorzusehen. Für diese Schemata leitet die Empfängerverarbeitung anfangs einen empfangenen Modulationssymbolstrom für das gesendete Signal auf jeder Sendeantenne von jedem Frequenz-Sub-Kanal ab. Modulationssymbole für mehrere Sendeantennen, Frequenz-Sub-Kanäle und/oder Zeitintervalle können dann kombiniert werden und zwar auf eine komplementäre Art und Weise, wie das Demultiplexing durchgeführt an der Basisstation. Der Strom von kombinierten Modulationssymbolen wird dann verarbeitet zum Vorsehen des entsprechenden decodierten Datenstroms.
8A ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Kanal-MIMO/Datenprozessors 720x welcher ein Ausführungsbeispiel des Kanal-MIMO/Datenprozessors 720 in 7 ist. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet der Kanal-MIMO/Datenprozessor 720x einen räumlichen/Raum-Zeit-Prozessor 810, einen CSI Prozessor 812, einen Selektor 814, ein Demodulationselement 818 (816), einen Deinterleaver 818, und einen Decodierer 820.
Der räumliche/Raum-Zeit-Prozessor 810 führt eine lineare räumliche Verarbeitung auf den N_R empfangenen Signalen für einen nicht-dispersiven MIMO Kanal (d.h. mit flachem Fading oder eine Raum-Zeit-Verarbeitung auf den N_R empfangenen Signalen für einen dispersiven MIMO Kanal (d.h. mit frequenzselektivem Fading) durch. Die räumliche Verarbeitung kann erreicht werden unter Verwendung linearer räumlicher Verarbeitungstechniken wie z.B. einer Kanalkorrelations-Matrix-Inversions-(channel correlation matrix inversion, CCMI)-Technik, einer Technik mit minimalen mittleren quadratischem Fehlern (minimum mean square error, MMSE) und anderen. Diese Techniken können genutzt werden zum Auslöschen der ungewünschten Signale oder zum Maximieren des empfangenen SNRs von jedem von den konstituierenden Signalen bei dem Vorhandensein von Rauschen und Interferenz von den anderen Signalen. Die Raum-Zeit-Verarbeitung kann erreicht werden unter Verwendung linearer Raum-Zeit-Verarbeitungs-Techniken, wie z. B. einem MMSE linearen Entzerrer (MMSE-LE), einem Entzerrer mit Entscheidungsrückkopplung (decision feedback equalizer, DFE), einem Maximal-Wahrscheinlichkeits-Sequenzq-Schätzer (maximum-likelihood sequence estimator, MLSE) und anderen. Die Techniken CCMI, MMSE, MMSE-LE und DFE sind detaillierter beschrieben in der vorgenannten U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 2005002468 . Die Techniken mit DFE und MLSE sind auch detaillierter beschrieben in einer Veröffentlichung von S. L. Ariyavistakul et al. mit dem Titel „Optimum Space-Time Processors with Dispersive interference: Unified Analysis and Required Filter Span", IEEE Trans. On Communication, Band 7, Nr. 7, Juli 1999.
Der CSI Prozessor 812 bestimmt die CSI für jeden von den Übertragungskanälen, der für die Datenübertragung genutzt wird. Z.B. kann der CSI Prozessor 812 eine Rausch-Ko-Varianz-Matrix basierend auf den empfangenen Pilotsignalen schätzen und dann das SNR von dem k-ten Übertragungskanal der für den zu decodierenden Datenstrom genutzt wird, berechnen. Das SNR kann auf ähnliche Weise geschätzt werden wie bei herkömmlichen pilotunterstützten Einzel- und Mehr-Trägersystemen, wie es auf dem Gebiet der Technik bekannt ist. Das SNR für alle von den Übertragungskanälen, die für Datenübertragung genutzt werden, kann die CSI aufweisen, die zurück an die Basisstation für diesen Übertragungskanal berichtet wird. Der CSI Prozessor 812 sieht ferner an den Selektor 814 ein Steuersignal vor, das den speziellen Datenstrom identifiziert der durch diese Empfängerverarbeitungsstufe aufzudecken bzw. wiederzugewinnen ist. Der Selektor 814 empfängt eine Anzahl von Symbolströmen von dem räumlichen/Raum-Zeit-Prozessor 810 und extrahiert den Symbolstrom der dem zu decodierenden Datenstrom entspricht, wie durch das Steuersignal von dem CSI Prozessor 812 angezeigt ist. Der extrahierte Strom von Modulationssymbolen wird dann an ein Demodulationselement 814 geliefert.
Für das in 6 gezeigte Ausführungsbeispiel in dem der Datenstrom für jeden Übertragungskanal unabhängig codiert und moduliert wird und zwar basierend auf dem SNR des Kanals, werden die wiedergewonnenen Modulationssymbole für den ausgewählten Übertragungskanal in Übereinstimmung mit einem Demodulationsschema (z.B. M-PSK, M-QAM) demoduliert, das komplementär zu dem Modulationsschema ist, das für den Übertragungskanal genutzt wurde. Die demodulierten Daten von dem Demodulationselement 816 werden dann durch einen Deinterleaver 818 deinterleavt und zwar auf eine komplementäre Art und Weise zu jener, die durch den Kanalinterleaver 614 durchgeführt worden ist, und die deinterleavten Daten werden ferner durch einen Decodierer 820 auf eine komplementäre Art und Weise zu jener die durch den Codierer 612 durchgeführt worden ist, decodiert. Z.B. kann ein Turbo-Decodierer oder ein Viterbi-Decodierer für den Decodierer 820 genutzt werden, falls entsprechend Turbo-Codierung oder herkömmliche Codierung an der Basisstation durchgeführt worden ist. Der decodierte Datenstrom von dem Decodierer 820 repräsentiert eine Schätzung von dem gesendeten Datenstrom, der aufgedeckt bzw. wiedergewonnen wird.
8B ist ein Blockdiagramm eines Interferenz-Löschers 730x, der ein Ausführungsbeispiel des Interferenz-Löschers 730 in 7 ist. Innerhalb des Interferenz-Löschers 730x wird der decodierte Datenstrom von dem Kanal-MIMO/Datenprozessor 720 innerhalb der gleichen Stufe erneut bzw. wiedercodiert, interleavt und erneut bzw. wieder moduliert durch einen Kanaldatenprozessor 610x zum Vorsehen wiedermodulierter Symbole, die Schätzungen von den Modulationssymbolen an der Basisstation vor der MIMO Verarbeitung und Kanalverzerrung sind. Der Kanal-Datenprozessor 610x führt die gleiche Verarbeitung (z.B. Codierung, Interleaven und Modulation) durch, wie jene die an der Basisstation für den Datenstrom durchgeführt worden ist. Die wiedermodulierten Symbole werden dann an einen Kanalsimulator 830 geliefert, welcher die Symbole mit der geschätzten Kanalantwort verarbeitet zum Vorsehen von Schätzungen
von der Interferenz aufgrund des decodierten Datenstroms.
Die Kanalantwortschätzung kann abgeleitet werden basierend auf den Pilot und/oder Daten die durch die Basisstation gesendet wurden und in Übereinstimmung mit den Techniken, die in der vorgenannten U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer US 2005002468 beschrieben worden sind.
Die N_R Elemente in dem Interferenzvektor
entsprechen der Komponente des empfangenen Signals, bei jeder von den N_R Empfangsantennen aufgrund des auf der k-ten Sendeantenne gesendeten Symbolstroms. Jedes Element von dem Vektor repräsentiert eine geschätzte Komponente aufgrund des decodierten Datenstroms in dem entsprechenden empfangenen Modulationssymbolstrom. Diese Komponenten sind Interferenz bzw. Störung für die verbleibenden (noch nicht detektierten) gesendeten Signale in den N_R empfangenen Modulationssymbolströmen (d.h. dem Vektor r ^k) und werden subtrahiert (d.h. gelöscht) von dem empfangenen Signalvektor r ^k durch einen Summierer 832 zum Vorsehen eines modifizierten Vektors r ^k ⁺¹ bei dem die Komponenten von dem decodierten Datenstrom entfernt worden sind. Der modifizierte Vektor r ^k ⁺¹ wird als der Eingangsvektor für die nächste Empfängerverarbeitungsstufe geliefert, wie in 7 gezeigt.
Verschiedene Aspekte der Empfängerverarbeitung mit sukzessiver Löschung sind detaillierter in der vorgenannten U.S. Patentanmeldung US 2005002468 beschrieben.
Empfängerdesigns, die die Empfängerverarbeitungstechnik mit sukzessiver Löschung nicht einsetzen, können auch genutzt werden zum Empfangen, Verarbeiten und Aufdecken der gesendeten Datenströme. Einige derartige Empfängerdesigns sind beschrieben in den vorgenannten U.S. Patentanmeldungen mit den Seriennummern 09/776,075 und 09/826 481 und der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/532,492 mit dem Titel „HIGH EFFICIENCY, HIGH PERFORMANCE COMMUNICATIONS SYSTEM EMPLOYING MULTI-CARRIER MODULATION", eingereicht am 30. März 2000 und an den Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen und hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
Der Einfachheit wegen sind verschiedene Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben worden, wobei die CSI das SNR aufweist. Allgemein kann die CSI irgendeine Art von Information aufweisen, die Charakteristika der Kommunikationsverbindung anzeigt. Verschiedene Arten von Information können als CSI vorgesehen werden, wobei einige Beispiele dafür unten beschrieben sind.
In einem Ausführungsbeispiel weist die CSI Signal-zu-Rausch-plus-Interferenz-Verhältnis (signal-to-noise-plus-interference-ratio, SNR) auf, welches abgeleitet wird, als das Verhältnis der Signalleistung über das Rauschen plus Interferenzleistung. Das SNR wird typischerweise geschätzt und für jeden Übertragungskanal geliefert der für Datenübertragung genutzt wird (z.B. jeden Sendedatenstrom) obwohl ein agreggiertes SNR auch für eine Anzahl von Übertragungskanälen vorgesehen sein kann. Die SNR Schätzung kann quantisiert werden auf einen Wert, der eine bestimmte Anzahl von Bits besitzt. In einem Ausführungsbeispiel wird die SNR Schätzung auf einen SNR Index abgebildet, beispielsweise unter Verwendung einer Nachschlagtabelle.
In einem anderen Ausführungsbeispiel weist die CSI Signalleistung und Interferenz plus Rauschleistung auf. Diese zwei Komponenten können separat abgeleitet und für jeden Übertragungskanal, der für Datenübertragung genutzt wird, vorgesehen werden.
In noch einem anderen Ausführungsbeispiel weißt die CSI Signalleistung, Interferenz-Leistung und Rauschleistung auf. Diese drei Komponenten können abgeleitet werden und vorgesehen werden für jeden Übertragungskanal der für Datenübertragung genutzt wird.
In noch einem anderen Ausführungsbeispiel weist die CSI Signal-zu-Rausch-Verhältnis plus eine Liste von Interferenz-Leistungen für jeden beobachtbaren Interferenz-Ausdruck auf. Diese Information kann abgeleitet werden und vor gesehen werden für jeden Übertragungskanal der für Datenübertragung genutzt wird.
In noch einem anderen Ausführungsbeispiel weist die CSI Signalkomponenten in einer Matrixform auf (z.B. N_T×N_R komplexe Einträge für alle Sende-Empfangsantennepaare) und die Rauschen-plus-Interferenz-Komponenten in Matrixform (z.B. N_T×N_R komplexe Einträge) auf. Die Basisstation kann dann die Signalkomponenten und die Rauschen-plus-Inteferenz-Komponenten für die geeigneten Sende-Empfangs-Antennen-Paare kombinieren um die Qualität für jeden Übertragungskanal der für Datenübertragung genutzt wird, abzuleiten (z.B. das nachverarbeitete SNR für jeden gesendeten Datenstrom, wie an den Terminals empfangen).
In noch einem anderen Ausführungsbeispiel weist die CSI einen Datenratenindikator für jeden Sendedatenstrom auf. Die Qualität eines Übertragungskanals der für Datenübertragung zu nutzen ist kann anfangs bestimmt werden (z.B. basierend auf dem für den Übertragungskanal geschätzten SNR) und eine Datenrate, die der bestimmten Kanalqualität entspricht, kann dann identifiziert werden (z.B. auf einer Nachschlagtabelle basierend). Die identifizierte Datenrate zeigt die maximale Datenrate an, die auf dem Übertragungskanal für das erforderliche Performance-Niveau gesendet werden kann. Die Datenrate wird dann gebildet auf und repräsentiert durch einen Datenraten-Indikator (data rate indicator, DRI), der effizient codiert werden kann. Z.B., falls (bis zu) sieben mögliche Datenraten durch die Basisstation durch jede Sendeantenne unterstützt werden, kann dann ein 3-Bit-Wert genutzt werden, zum Repräsentieren des DRI, wobei z.B. eine Null eine Datenrate von Null anzeigen kann (d.h. verwende die Sendeantenne nicht) und 1 bis 7 können genutzt werden zum Anzeigen sieben unterschiedlicher Datenraten. Bei einer typischen Implementierung werden die Qualitätsmessungen (z.B. SNR Schätzungen) direkt auf den DRI abgebildet und zwar basierend auf z.B. einer Nachschlagtabelle.
In noch einem anderen Ausführungsbeispiel weißt die CSI Leistungssteuerinformation für jeden Übertragungskanal auf. Die Leistungssteuerinformation kann ein einzelnes Bit für jeden Übertragungskanal beinhalten zum Anzeigen einer Anforderung für entweder mehr Leistung oder weniger Leistung oder sie kann mehrere Bits beinhalten, um die angeforderte Größe der Änderung des Leistungspegels anzuzeigen. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Basisstation die Leistungssteuerinformation nutzen, die von den Terminals zurückgegeben wird, um die Datenverarbeitung und/oder Sendeleistung einzustellen bzw. anzupassen.
In noch einem anderen Ausführungsbeispiel weist die CSI eine Anzeige des bestimmten Verarbeitungsschemas auf, das an der Basisstation für jeden Sendedatenstrom zu nutzen ist. In diesem Ausführungsbeispiel kann der Indikator das spezielle Codierungsschema und das spezielle Modulationsschema identifizieren, das für den Sendedatenstrom zu nutzen ist, so dass das gewünschte Performance-Niveau erreicht wird.
In noch einem anderen Ausführungsbeispiel weist die CSI einen Differentialindikator für ein bestimmtes Maß an Qualität für einen Übertragungskanal auf. Anfangs wird der SNR oder DRI oder irgendeine andere Qualitätsmessung für den Übertragungskanal bestimmt und als ein Referenzmesswert berichtet. Danach geht das Überwachen der Qualität des Übertragungskanals weiter und die Differenz zwischen der letzten berichteten Messung und der aktuellen Messung wird bestimmt. Die Differenz kann dann auf ein oder mehrere Bits quantisiert werden, und die quantisierte Differenz wird abgebildet auf und repräsentiert durch den Differentialindikator der dann berichtet wird. Der Differentialindikator kann anzeigen, dass die letzte berichtete Messung, um eine bestimmte Schrittgröße zu erhöhen oder zu verringern ist, (oder die letzte berichtete Messung beizubehalten ist). Zum Beispiel kann der Differentialindikator anzeigen, dass (1) das beobachtete SNR für einen bestimmten Übertragungskanal um eine bestimmte Schrittgröße zugenommen oder abgenommen hat oder (2) die Datenrate um einen bestimmten Betrag eingestellt werden sollte oder irgendeine andere Änderung. Die Referenzmessung kann periodisch übertragen werden, um sicherzustellen, dass Fehler bei den Differential indikatoren und/oder fehlerhafter Empfang dieser Indikatoren sich nicht akkumuliert.
Andere Formen von CSI können auch genutzt werden und liegen innerhalb des Umfangs der Erfindung. Im Allgemeinen beinhaltet die CSI ausreichend Information in welcher Form auch immer, die genutzt werden kann zum Einstellen der Verarbeitung an der Basisstation derart, dass das gewünschte Performanceniveau für die gesendeten Datenströme erreicht wird.
Die CSI kann basierend auf den von der Basisstation und an den Terminals empfangenen Signalen abgeleitet werden. In einem Ausführungsbeispiel wird die CSI basierend auf einer Pilotreferenz wie in den gesendeten Signalen beinhaltet ist, abgeleitet. Alternativ oder zusätzlich kann die CSI abgeleitet werden, basierend auf den Daten, die in den gesendeten Signalen enthalten sind.
In noch einem anderen Ausführungsbeispiel weist die CSI ein oder mehrere Signale auf, die auf der Aufwärtsverbindung von den Terminals zu der Basisstation gesendet werden. Bei einigen Systemen kann ein Grad an Korrelation zwischen der Aufwärtsverbindung und der Abwärtsverbindung existieren (z.B. Zeit-Divisions-Duplex-(time division duplexed, TTD)-Systeme bei denen Aufwärtsverbindung und Abwärtsverbindung das gleiche Band auf eine zeitunterteilte gemultiplexte Art und Weise teilen). In diesen Systemen kann die Qualität der Abwärtsverbindung geschätzt werden (bis zu einem erforderlichen Grad an Genauigkeit) und zwar basierend auf der Qualität der Aufwärtsverbindung, die geschätzt werden kann basierend auf Signalen (z.B. auf Pilotsignalen) die von den Terminals gesendet werden. Die Pilotsignale würden dann ein Mittel repräsentieren, für das die Basisstation die CSI wie sie an den Terminals beobachtet wird, schätzen könnte.
Die Signalqualität kann, basierend auf verschiedenen Techniken, an den Terminals geschätzt werden. Einige dieser Techniken sind in den folgenden Patenten beschrieben, die an den Rechteinhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen worden sind und hier im Folgenden zitiert werden:

• U.S. Patent Nr. 5,799,005 mit dem Titel „SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING RECEIVED PILOT POWER AND PATH LÖSS IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM"; erteilt am 25. August 1998,
• U.S. Patent Nr. 5,903,554 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING LINK QUALITY IN A SPREAD SPECTURM COMMUNICATION SYSTEM", erteilt am 11. Mai 1999,
• U.S. Patente mit den Nummern 5,056,109 und 5,265,119 die beide den Titel tragen "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM" und entsprechend erteilt wurde am 8. Oktober 1991 und am 23. November 1993, und
• U.S. Patent Nr. 6,097,972 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING POWER CONTROL SIGNALS IN CDMA MOBILE TELEPHONE SYSTEM" erteilt am 1. August 2000.

Verfahren zum Schätzen eines einzelnen Übertragungskanals basierend auf einem Pilotsignal oder einer Datenübertragung können auch in einer Anzahl von Veröffentlichungen die in der Technik verfügbar sind gefunden werden. Ein derartiges Kanalschätzverfahren ist beschrieben in einer Veröffentlichung von F. Ling mit dem Titel „Optimal Reception, Performance Bound and Cutoff-Rate Analysis of References-Assisted Coherent CDMA Communications with Applications" IEEE Transactions On Communication, Oktober 1999.
Verschiedene Arten von Information für CSI und für verschiedene CSI Berichtsmechanismen sind auch beschrieben in der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/963,386 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKET DATA TRANSMISSION" eingereicht am 3. November 1997 und an den Rechteinhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen und in „TIE(TIA)/EIA/IS-856 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification".
Die CSI kann zurück an die Basisstation berichtet werden unter Verwendung verschiedener CSI Übertragungsschemata. Z.B. kann die CSI voll bzw. voll ständig, differentiell oder in einer Kombination daraus gesendet werden. In einem Ausführungsbeispiel wird die CSI periodisch berichtet und differentielle Aktualisierungen werden basierend auf der vorher übertragenen CSI gesendet. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird die CSI nur gesendet, wenn es eine Änderung gibt (z.B. falls die Änderung eine bestimmte Schwelle übersteigt), was die effektive Rate des Rückkopplungskanals verringern kann. Als ein Beispiel können die SNRs zurückgesendet werden (z.B. differentiell) nur wenn sie sich ändern. Für ein OFDM System (mit oder ohne MIMO) kann die Korrelation in dem Frequenzbereich ausgenutzt werden, um eine Reduzierung der Menge an CSI die zurück zu koppeln ist, zu erlauben. Als ein Beispiel für ein OFDM System, falls das SNR das einen bestimmten räumlichen Sub-Kanal entspricht für NM Frequenzsubkanäle das gleiche ist, kann das SNR und der erste und letzte Frequenz-Sub-Kanal für den dieser Zustand bzw. diese Bedingung wahr ist, berichtet werden. Andere Komprimierungs- und Rückkopplungskanalfehlerrettungs- bzw. Wiedergewinnungstechniken zum Reduzieren der für die CSI zurückzukoppelnden Datenmenge können auch genutzt werden und liegen innerhalb des Umfangs der Erfindung.
Die Elemente der Basisstation und der Terminals können implementiert werden mit einem oder mehreren digitalen Signalprozessoren (DSP), anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (application specific integrated circuits, ASIC), Prozessoren, Mikro-Prozessoren, Controllern, Mikro-Controllern, feldprogrammierbaren Gate-Arrays (FPGA), programmierbaren logischen Einrichtungen, anderen elektronischen Einheiten oder irgendeiner Kombination daraus. Einige der hierin beschriebenen Funktionen und die hierin beschriebene Verarbeitung können auch mit Software implementiert werden, die auf einen Prozessor ausgeführt wird.
Bestimmte Aspekte der Erfindung können mit einer Kombination von Software und Hardware implementiert werden. Z.B. kann die Verarbeitung zum Einteilen bzw. Planen (d.h. Auswählen von Terminals und Zuweisen von Sendeantennen) basierend auf Programm-Codes, die auf einen Prozessor ausgeführt werden (Scheduler 534 in 5), durchgeführt werden.
Überschriften sind hierin beinhaltet für eine Bezugnahme und zum Unterstützen bei dem Lokalisieren bestimmter Sektionen. Diese Überschriften sind nicht gedacht den Umfang der darunter beschriebenen Konzepte einzuschränken und diese Konzepte können Anwendbarkeit finden in anderen Sektionen überall in der gesamten Spezifikation.
Die vorhergehende Beschreibung der offenbarten Ausführungsbeispiele ist vorgesehen, um es irgendeinem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung nachzuvollziehen oder anzuwenden. Verschiedene Modifikationen an diesen Ausführungsbeispielen werden Fachleuten unmittelbar klar werden und die hierin definierten generischen Prinzipien können auf andere Ausführungsbeispiele angewendet werden ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen wie er in dem angehängten Satz von Ansprüchen definiert ist.

Claims

Ein Verfahren zum Einteilen bzw. Planen von Abwärtsverbindungsdatenübertragung zu einer Vielzahl von Terminals (106) für ein drahtloses Kommunikationssystem (100), wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Bilden von einem oder mehreren Sätzen mit Terminals zur möglichen Datenübertragung, wobei jeder Satz eine Kombination von einem oder mehreren Terminals (106) aufweist, und einer zu evaluierenden Hypothese entspricht; Zuweisen einer Vielzahl von Sendeantennen (524) zu dem einen oder mehreren Terminals (106) in jedem Satz; Evaluieren von Performance von jeder Hypothese und zwar teilweise basierend auf Antennenzuweisungen für die Hypothese, wobei jede Hypothese evaluiert wird, teilweise basierend auf Kanalzustandsinformation, im Folgenden als CSI bezeichnet, und zwar für jedes Terminal (106) in der Hypothese, wobei die CSI Kanalcharakteristika anzeigt zwischen den Sendeantennen (524) und dem Terminal (106); Auswählen bzw. Wählen von einer von der einen oder den mehreren evaluierten Hypothesen, basierend auf der Performance; und Einteilen bzw. Scheduling von Datenübertragung zu dem einen oder den mehreren Terminals (106) in der ausgewählten Hypothese; und wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Priorisieren der eingeteilten Terminals (106).
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes aufweist: Bilden einer Vielzahl von Unter- bzw. Subhypothesen für jede Hypothese, wobei jede Subhypothese spezifischen Zuweisungen bzw. Zuordnungen von den Sendeantennen (524) zu dem einen oder den mehreren Terminals (106) in der Hypothese entspricht, und wobei die Performance von jeder Subhypothese evaluiert wird, und eine von den evaluierten Subhypothesen basierend auf der Performance ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zuweisen Folgendes aufweist: Identifizieren einer Sendeantenne (524) und eines Anschluss- bzw. Terminalpaars mit einer besten Performance von allen nicht zugewiesenen Sendeantennen (524), Zuweisen der Sendeantenne in dem Paar zu dem Terminal in dem Paar und Entfernen der zugewiesenen Sendeantenne und des Terminals aus der Betrachtung.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die CSI für jedes Terminal (106) Schätzungen von Signal-zu-Rausch-plus-Interferenz-Verhältnis, hier im Folgenden als SNR (signal-to-noise-plus-interference ratio) bezeichnet, aufweist, die an den Terminal (106) abgeleitet werden, basierend auf von den Sendeantennen (524) übertragenen Signalen.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei jeder Satz mit einem oder mehreren Terminals (106), der zu Evaluieren ist, mit einer entsprechenden Matrix mit SNRs assoziiert ist, die durch das eine oder die mehreren Terminals (106) in dem Satz erreicht werden.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner aufweist: Bestimmen eines Codierungs- und Modulationsschemas für jede Sendeantenne (524) basierend auf der CSI, die mit der Sendeantenne (524) assoziiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Terminals (106) in jedem Satz aus einem Pool mit Terminals ausgewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Pool mit Terminals eines oder mehrere SIMO Terminals aufweist, die jeweils entworfen bzw. ausgelegt sind, zum Empfangen eines einzelnen Datenstroms.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die ausgewählte Hypothese eine Vielzahl von SIMO aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Pool mit Terminals eines oder mehrere MIMO Terminals aufweist, die jeweils ausgelegt sind zum Empfangen von mehreren Datenströmen von mehreren Sendeantennen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die ausgewählte Hypothese ein einzelnes MIMO Terminal aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei jedes eingeteilte MIMO Terminal eine sukzessive Auslöschungsempfängerverarbeitung durchführt zum Wiedergewinnen bzw. Aufdecken von Daten, die an das MIMO Terminal übertragen worden sind.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei einer oder mehrere Sätze mit Antennenstrahlen evaluiert werden, durch jedes Terminal (106) das zur Einteilung zu berücksichtigen ist, zum Vorsehen von einem oder mehreren Vektoren mit SNRs, und zwar einen Vektor für jeden Satz mit Antennenstrahlen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder Satz Terminals aufweist, die ähnliche Verbindungstoleranzen bzw. Link Margins besitzen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Evaluieren berechnen einer Performancemetrik für jede Hypothese aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Performancemetrik eine Funktion vom erreichbaren Durchsatz von jedem Terminal (106) in der Hypothese ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Hypothese, die die beste Performancemetrik besitzt zur Einteilung ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Sendeantennen (524) an das eine oder die mehreren Terminals (106) in jedem Satz zugewiesen werden, und zwar basierend auf der Priorität der Terminals in dem Satz.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei ein Terminal mit höchster Priorität in dem Satz eine Sendeantenne (524) zugewiesen wird, die mit einem höchsten Durchsatz assoziiert ist, und einem Terminal mit niedrigster Priorität in dem Satz eine Sendeantenne zugewiesen wird, die mit einem niedrigsten Durchsatz assoziiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner aufweist: Limitieren von Terminals, die zur Einteilung zu berücksichtigen sind, auf eine Gruppe mit N Terminals mit höchster Priorität, wobei N Eins oder größer ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes aufweist: Beibehalten von einer oder mehreren Metriken für jedes Terminal (106), das zur Einteilung zu berücksichtigen ist, und wobei die Priorität von jedem Terminal bestimmt wird, teilweise basierend auf der einen oder den mehreren Metriken, die für das Terminal (106) geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei eine Metrik, die für jedes Terminal (106) geführt bzw. erhalten wird sich auf eine durchschnittliche Durchsatzrate bezieht, die durch das Terminal erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Priorität von jedem Terminal (106) ferner bestimmt wird, basierend auf einem oder mehreren Faktoren, die für das Terminal geführt werden und mit einer Dienstqualität assoziiert sind, hier im Folgenden als QoS (Quality of Service) bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Terminals (106) in der ausgewählten Hypothese eingeteilt werden für Datenübertragung über einen Kanal, der eine Vielzahl von räumlichen Teil- bzw. Subkanälen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Terminals (106) in der ausgewählten Hypothese zur Datenübertragung über einen Kanal eingeteilt werden, der eine Vielzahl von Frequenz-Subkanälen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder Satz mit Terminals eine einzigartige Kombination von einem oder mehreren Terminals (106) aufweist, und wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: Bilden von einer oder mehrerer Subhypothesen für jede Hypothese, wobei jede Subhypothese speziellen Zuweisungen von einer Vielzahl von Sendeantennen (524) zu dem einen oder zu mehreren Terminals (106) in der Hypothese korrespondier; und wobei der Schritt des Evaluierens von Performance den Schritt des Evaluierens von Performance von jeder Subhypothese aufweist; und wobei der Schritt des Auswählens den Schritt des Auswählens von einer, von einer Vielzahl von evaluierten Subhypothesen, basierend auf ihrer Performance aufweist; und wobei der Schritt des Einteilens den Schritt des Einteilens von Datenübertragung zu dem einen oder zu mehreren Terminals (106) in der ausgewählten Subhypothese aufweist; und Übertragen von Daten an jedes eingeteilte Terminal (106) in der ausgewählten Subhypothese von einer oder mehreren Sendeantennen, die dem Terminal (106) zugewiesen sind.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Evaluieren Bestimmen eines Durchsatzes für das eine oder die mehreren Terminals (106) in der Subhypothese basierend auf den speziellen Antennenzuweisungen aufweist, und wobei die Subhypothese mit dem höchsten Durchsatz ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei ein Satz mit Terminals gebildet wird, und wobei die Terminals in dem Satz ausgewählt werden, basierend auf Priorität von Terminals, die Datenübertragung wünschen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bildens von einem oder mehreren Sätzen Identifizieren von einem oder mehreren Sätzen mit Terminals (106) aufweist, wobei jeder Satz ein oder mehrere Terminals aufweist und der basierend auf einem oder mehreren Kriterien zu evaluierenden Hypothese entspricht; wobei der Schritt des Evaluierens von Performance Evaluieren von Performance von jeder Hypothese basierend auf der CSI, die mit jedem Terminal assoziiert ist, aufweist, wobei die CSI Kanalcharakteristika zwischen dem entsprechenden Terminal und den entsprechenden Sendeantennen (524) anzeigt; und wobei der Schritt des Auswählens Auswählen von mindestens einem Satz mit Terminals zum Empfangen von Datenübertragung aufweist, und zwar mindestens teilweise basierend auf der Performance von jeder Hypothese.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei jede Hypothese eine Vielzahl von Subhypothesen aufweist, von denen jede einer oder mehreren speziellen Zuweisungen bzw. Zuordnungen der Sendeantennen (524) zu dem einen oder den mehreren Terminals (106) in dem entsprechenden Satz korrespondiert und wobei die Performance von jeder Hypothese basierend auf der Performance von den korrespondierenden Subhypothesen evaluiert wird.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die CSI für jedes Terminal Schätzungen aufweist, für das Signal-zu-Rausch-plus-Interferenz-Verhältnis, im Folgenden bezeichnet als SNR (signal-to-noise-plus-interference ratio), die an dem entsprechenden Terminal (106) abgeleitet werden, und zwar basierend auf Signalen, die von den Sendeantennen übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Evaluierung Folgendes aufweist: Berechnen einer Performancemetrik für jede Hypothese als eine Funktion des Durchsatzes, der von jedem Terminal (106) in dem entsprechenden Satz erreichbar ist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Vielzahl von Sendeantennen (524) dem einen oder den mehreren Terminals in jedem Satz zugewiesen werden, und zwar basierend auf der Priorität der Terminals (106) in dem Satz.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei die Priorität von jedem Terminal (106) basierend auf einem oder mehreren Faktoren bestimmt wird, und zwar einschließlich Dienstqualität, im Folgenden bezeichnet als QoS (Quality of Service), die mit dem entsprechenden Terminal assoziiert ist.
Eine Basisstation (104) für ein Kommunikationssystem (100) mit Mehrfach-Eingängen und Mehrfach-Ausgängen, in Folgenden bezeichnet als MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), wobei die Basisstation Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Sendeantennen (524), die zum Empfangen und Senden von Datensignalen konfiguriert sind; und einen Einteiler bzw. Scheduler (534), der konfiguriert ist zum Empfangen von Kanalzustandsinformation, im Folgenden als CSI (Channel State Information) bezeichnet, die mit einer Vielzahl von Terminals in dem Kommunikationssystem assoziiert ist, Unterteilen einer Vielzahl von Terminals (106) in einen oder mehrere Sätze mit Terminals, wobei jeder Satz ein oder mehrere Terminals (106) aufweist, und einer Hypothese entspricht, Auswählen eines Satzes mit einem oder mehreren Terminals zur Datenübertragung basierend auf Performance von jeder Hypothese mindestens teilweise basierend auf der empfangenen CSI und Zuweisen der Vielzahl von Sendeantennen (524) zu dem einen oder den mehreren ausgewählten Terminals, wobei die Performance von jeder Hypothese basierend teilweise auf Kanalzustandsinformation (Channel State Information, CSI) für jedes Terminal (106) in der Hypothese evaluiert wird, wobei die CSI Kanalcharakteristika zwischen den Sendeantennen (524) und dem Terminal (106) anzeigt; und wobei die Basisstation gekennzeichnet ist, dadurch dass die eingeteilten Terminals (106) priorisiert sind.
Basisstation (104) nach Anspruch 35, die ferner Folgendes aufweist: einen Sendedatenprozessor (514) konfiguriert zum Empfangen und Verarbeiten von Daten zum Vorsehen einer Vielzahl von Datenströmen zur Übertragung zu einem oder mehreren Terminals (106), die eingeteilt sind zur Datenübertragung, wobei die Daten basierend auf der CSI verarbeitet werden, die die Kanalschätzungen für das eine oder die mehreren eingeteilten Terminals anzeigt; eine Vielzahl von Modulatoren (522), die konfiguriert sind zum Verarbeiten der Vielzahl von Datenströmen zum Vorsehen einer Vielzahl von modulierten Signalen; die Vielzahl von Sendeantennen (524) konfiguriert ist zum Empfangen und Senden der Vielzahl von modulierten Signalen zu dem einen oder den mehreren eingeteilten Terminals.
Basisstation nach Anspruch 36, wobei der Datenstrom für jede Sendeantenne (524) verarbeitet wird, basierend auf einem Codierungs- und Modulationsschema, das für die Sendeantenne (524) ausgewählt wor den ist, und zwar basierend auf der CSI, die mit der Sendeantenne assoziiert ist.
Basisstation nach Anspruch 36, die ferner Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Demodulatoren (522), die konfiguriert sind zum Verarbeiten einer Vielzahl von Signalen, die über die Vielzahl von Sendeantennen (524) empfangen worden sind zum Vorsehen einer Vielzahl von empfangenen Signalen, und einen Empfangsdatenprozessor (532), der konfiguriert ist zum weiteren Verarbeiten der Vielzahl von empfangenen Signalen zum Ableiten der CSI für die Vielzahl von Terminals in dem Kommunikationssystem (100).
Ein Kommunikationssystem (100) mit Mehrfacheingängen und Mehrfachausgängen, im Folgenden als MIMO (Multiple-Input, Multiple-Output) bezeichnet, das Folgendes aufweist: die Basisstation nach Anspruch 35, und eines oder mehrere Terminals, wobei jedes Terminal Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Empfangsantennen (522), wobei jede Empfangsantenne (522) konfiguriert ist zum Empfangen von Signalen, die von einer Basisstation (104) gesendet worden sind; und einen Prozessor (556, 562), der konfiguriert ist zum Verarbeiten der empfangenen Signale, zum Erlangen einer Kanalzustandsinformation, die im Folgenden als CSI (Channel State Information) bezeichnet wird, die mit den empfangenen Signalen assoziiert ist, und zum Senden der CSI zurück an die Basisstation (104). wobei das Terminal (106) in einem Satz mit Terminals ist, eingeteilt zum Empfangen von Datenübertragung von der Basisstation (104) in einem bestimmten Zeitintervall, wobei jeder Satz ein oder mehrere Terminals aufweist und einer Hypothese entspricht und wobei der Satz mit Terminals zum Empfangen von Datenübertragung ausgewählt wird von einem oder mehreren Sätzen mit Terminals (106) wobei jeder Satz ein oder mehrere Terminals (106) aufweist und einer Hypothese entspricht, wobei der Satz mit Terminals ausgewählt wird, basierend auf der Performance von jeder Hypothese und wobei jede Hypothese evaluiert wird, basierend mindestens teilweise auf der CSI, die von den Terminals (106) in jedem Satz empfangen worden ist, wobei die CSI Kanalcharakteristika zwischen Sendeantennen (524) und dem Terminal (106) anzeigt und wobei das System gekennzeichnet ist dadurch, dass die eingeteilten Terminals (106) priorisiert sind.
Ein Kommunikationssystem (100) mit Mehrfacheingängen und Mehrfachausgängen im Folgenden als MIMO (Multiple Input, Multiple Output) bezeichnet, das die Basisstation nach Anspruch 36 und eines oder mehrere Terminals aufweist, wobei jedes Terminal Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Empfangsantennen (552), wobei jede Empfangsantenne (552) konfiguriert ist zum Empfangen von Signalen, die von einer Basisstation (104) gesendet worden sind; und einen Prozessor (556, 562) der konfiguriert ist zum Verarbeiten der empfangenen Signale, zum Erlangen einer Kanalzustandsinformation, die im Folgenden als CSI (Channel State Information) bezeichnet wird, die mit den empfangenen Signalen assoziiert ist, und zum Senden der CSI zurück an die Basisstation (104), wobei das Terminal (106) in einem Satz mit Terminals ist, eingeteilt zum Empfangen von Datenübertragung von der Basisstation (104) in einem bestimmten Zeitintervall, wobei jeder Satz ein oder mehrere Terminals aufweist und einer Hypothese entspricht und wobei der Satz mit Terminals zum Empfangen von Datenübertragung ausgewählt wird von einem oder mehreren Sätzen mit Terminals (106), wobei jeder Satz ein oder mehrere Terminals (106) aufweist und einer Hypothese entspricht, wobei der Satz mit Terminals ausgewählt wird, basierend auf der Performance von jeder Hypothese und wobei jede Hypothese evaluiert wird, basierend mindestens teilweise auf der CSI, die von den Terminals (106) in jedem Satz empfangen worden ist, wobei die CSI Ka nalcharakteristika zwischen Sendeantennen (524) und dem Terminal (106) anzeigt und das Terminal (106) ferner eine Vielzahl von Frontend-Einheiten (554) aufweist, wobei jede Frontend-Einheit (554) konfiguriert ist zum Verarbeiten eines Signals von einer assoziierten empfangenen Antenne (552) zum Vorsehen eines entsprechenden empfangenen Signals; wobei der Prozessor (556) einen Empfangsprozessor (556) aufweist, der konfiguriert ist zum Verarbeiten von einer Vielzahl von empfangenen Signalen von der Vielzahl von Frontend-Einheiten zum Vorsehen von einem oder mehreren decodierten Datenströmen und ferner zum Ableiten der CSI für jeden decodierten Datenstrom; und wobei der Prozessor (556) einen Sendedatenprozessor (562) aufweist, der konfiguriert ist zum Verarbeiten der CSI zur Übertragung zurück zu der Basisstation (104), wobei das System gekennzeichnet ist dadurch dass die eingeteilten Terminals priorisiert sind.
Eine Vorrichtung zum Verwalten von Datenübertragung für ein drahtloses Kommunikationssystem (100), wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: Mittel zum Identifizieren von einem oder mehreren Sätzen mit Terminals (106), wobei jeder Satz ein oder mehrere Terminals aufweist, und einer Hypothese entspricht, die basierend auf einem oder mehreren Kriterien zu evaluieren ist; Mittel zum Zuweisen einer Vielzahl von Sendeantenne (524) zu dem einen oder den mehreren Terminals (106) in jedem Satz; Mittel zum Evaluieren von Performance von jeder Hypothese basierend auf Kanalzustandsinformation, im Folgenden als CSI bezeichnet, die mit jedem Terminal (106) assoziiert ist, wobei die CSI Kanalcharakteristika zwischen dem entsprechenden Terminal (106) und den entsprechenden Sendeantennen (524) anzeigt; und Mittel zum Auswählen von mindestens einen Satz mit Terminals (106) zum Empfangen von Datenübertragung basierend auf mindestens teilweise, der Performance von jeder Hypothese; wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch Mittel zum Priorisieren der Terminals, die eingeteilt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 41, die ferner Folgendes aufweist: Mittel zum Einteilen von Datenübertragung zu dem einen oder den mehreren Terminals (106) in dem ausgewählten Satz.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei jede Hypothese eine Vielzahl von Subhypothesen aufweist, von denen jede einer oder mehrere spezieller Zuweisungen bzw. Zuordnungen der Sendeantennen zu dem einen oder den mehreren Terminals in dem entsprechenden Satz entspricht und wobei die Performance von jeder Hypothese evaluiert wird, basierend auf Performance von den entsprechenden Subhypothesen.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei die CSI für jedes Terminal (106) Schätzungen des Signal-zu-Rausch-plus-Interferenz-Verhältnisses im Folgenden als SNR (signal-to-noise-plus-interference ratio) bezeichnet, aufweist, die an dem entsprechenden Terminal basierend auf Signalen, die von den Sendeantennen (524) übertragen worden sind, abgeleitet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei die Mittel zum Evaluieren Folgendes aufweisen: Mittel zum Berechnen einer Performancemetrik für jede Hypothese als eine Funktion des Durchsatzes der durch jedes Terminal (106) in dem entsprechenden Satz erreichbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei die Vielzahl von Sendeantennen (524) einem oder mehreren Terminals (106) in jedem Satz zugewiesen sind, und zwar basierend auf Priorität der Terminals in dem Satz.
Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei die Priorität von jedem Terminal (106) basierend auf einem oder mehreren Faktoren bestimmt wird, und zwar einschließlich Dienstqualität, im Folgenden als QoS (Quality of Service) bezeichnet, die mit dem entsprechenden Terminal (106) assoziiert ist.