[go: up one dir, main page]

RU2398359C2 - Method for transmission-reception of signal in multiuser system of radio communication with multiple transmitting and multiple receiving antennas - Google Patents

Method for transmission-reception of signal in multiuser system of radio communication with multiple transmitting and multiple receiving antennas Download PDF

Info

Publication number
RU2398359C2
RU2398359C2 RU2008102584/09A RU2008102584A RU2398359C2 RU 2398359 C2 RU2398359 C2 RU 2398359C2 RU 2008102584/09 A RU2008102584/09 A RU 2008102584/09A RU 2008102584 A RU2008102584 A RU 2008102584A RU 2398359 C2 RU2398359 C2 RU 2398359C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vector
signal
signals
receiving
matrix
Prior art date
Application number
RU2008102584/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008102584A (en
Inventor
Галина Семеновна Кравцова (RU)
Галина Семеновна Кравцова
Юрий Евгеньевич Карпитский (RU)
Юрий Евгеньевич Карпитский
Тарас Александрович Нетревожко (RU)
Тарас Александрович Нетревожко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Деветел"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Деветел" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Деветел"
Priority to RU2008102584/09A priority Critical patent/RU2398359C2/en
Publication of RU2008102584A publication Critical patent/RU2008102584A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2398359C2 publication Critical patent/RU2398359C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Radio Transmission System (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention applies new sequence of interrelated actions, including procedure of vector disturbance in combination of array basis reduction and multi-alternative quantisation. Invention makes it possible to simultaneously service group of several subscriber stations in one and the same physical channel. Invention advantage is possibility of quite simple realisation in transmitter and especially simple realisation in receiver of subscriber station. Invention advantage is possibility of realisation with only one receiving antenna available in each of subscriber stations.
EFFECT: increased throughput capacity of communication channel.
6 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способу передачи-приема сигнала в многопользовательской системе радиосвязи с множеством передающих и множеством приемных антенн.The invention relates to the field of radio engineering, in particular to a method for transmitting and receiving a signal in a multi-user radio communication system with multiple transmitting and multiple receiving antennas.

Технология использования нескольких передающих и нескольких приемных антенн привлекает внимание как эффективный способ повышения пропускной способности канала связи, не требующий для этого дополнительных затрат радиочастотного спектра. В системах радиосвязи, использующих данную технологию, канал связи между передающей и приемной стороной имеет множество входов (multiple inputs) - передающих антенн, - и множество выходов (multiple outputs) - приемных антенн, вследствие чего технология получила название MIMO (multiple-input-multiple-output).The technology of using several transmitting and several receiving antennas attracts attention as an effective way to increase the bandwidth of the communication channel, which does not require additional costs of the radio frequency spectrum. In radio communication systems using this technology, the communication channel between the transmitting and receiving sides has multiple inputs — transmitting antennas — and multiple outputs — receiving antennas, as a result of which the technology is called MIMO (multiple-input-multiple -output).

Всю совокупность каналов распространения сигнала между передающими и приемными антеннами принято называть каналом MIMO. Один из способов увеличения пропускной способности состоит в одновременной передаче различных информационных потоков по различным пространственным подканалам канала MIMO. Данный способ известен как пространственное мультиплексирование (spatial multiplexing) [1] G.J.Foshini, G.D.Golden, R.A.Valenzuela, "Simplified processing for high spectral efficiency wireless communication employing multi-element arrays," IEEE Selected Areas Communication, vol.17, pp.1841-1852, November, 1999, [2] 802.16TM IEEE Standard for local and metropolitan area networks. Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, 1 October 2004.The whole set of signal propagation channels between transmitting and receiving antennas is called a MIMO channel. One way to increase throughput is to simultaneously transmit various information streams over different spatial subchannels of the MIMO channel. This method is known as spatial multiplexing [1] GJFoshini, GDGolden, RAValenzuela, "Simplified processing for high spectral efficiency wireless communication employing multi-element arrays," IEEE Selected Areas Communication, vol.17, pp. 1841 -1852, November, 1999, [2] 802.16TM IEEE Standard for local and metropolitan area networks. Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, October 1, 2004.

При пространственном мультиплексировании независимые информационные потоки передают через различные передающие антенны. На приемной стороне оценивают коэффициенты передачи hj,i всех пространственных каналов связи, каждый из которых образован одной передающей и одной приемной антенной, где i,j - индексы передающей и приемной антенн соответственно. Из этих коэффициентов формируют канальную матрицу Н, которую используют при приеме сигнала.In spatial multiplexing, independent information streams are transmitted through various transmit antennas. On the receiving side, the transmission coefficients h j, i of all spatial communication channels are estimated, each of which is formed by one transmitting and one receiving antenna, where i, j are the indices of the transmitting and receiving antennas, respectively. Of these coefficients form a channel matrix H, which is used when receiving a signal.

До недавнего времени весьма интенсивно развивались методы передачи-приема для однопользовательских каналов MIMO, охватывающих один приемник и один передатчик (в терминах зарубежных публикаций - point-to-point - от точки к точке).Until recently, transmission-reception methods for single-user MIMO channels, covering one receiver and one transmitter (in terms of foreign publications, point-to-point, from point to point), have been very intensively developed.

Одним из наиболее серьезных препятствий на пути использования технологии MIMO в системе «от точки к точке» является необходимость размещения на абонентской станции (АС) нескольких антенн. Это довольно сложно реализовать, так как к абонентской станции, как правило, предъявляются требования малых габаритов и низкой стоимости.One of the most serious obstacles to using MIMO technology in a point-to-point system is the need to place several antennas at a subscriber station (AC). This is quite difficult to implement, since the requirements for small dimensions and low cost are usually imposed on the subscriber station.

Другая проблема использования однопользовательской технологии MIMO состоит в том, что увеличение пропускной способности зависит от рассеивающих свойств среды распространения сигнала. При этом для получения существенного выигрыша в пропускной способности требуется, чтобы среда распространения сигнала имела объекты рассеяния, а антенные системы имели антенны, удаленные друг от друга на большое расстояние.Another problem with using single-user MIMO technology is that the increase in throughput depends on the scattering properties of the signal propagation medium. Moreover, to obtain a significant gain in throughput, it is necessary that the signal propagation medium has scattering objects, and the antenna systems have antennas that are distant from each other over a large distance.

Вариант решения данных проблем представляет многопользовательская технология MIMO. В данной технологии в качестве канала MIMO рассматривается канал, образованный несколькими антеннами базовой станции (БС) с одной стороны и антеннами нескольких абонентских станций (АС) с другой стороны. При этом каждая абонентская станция может иметь как несколько, так и только одну антенну.An option to solve these problems is the multi-user MIMO technology. In this technology, the channel formed by several antennas of a base station (BS) on the one hand and antennas of several subscriber stations (AS) on the other hand is considered as a MIMO channel. At the same time, each subscriber station can have both several and only one antenna.

Многопользовательские подходы дают возможность использовать дополнительные преимущества технологии MIMO.Multi-user approaches provide the opportunity to take advantage of the additional benefits of MIMO technology.

Во-первых, появляется возможность увеличения пропускной способности за счет пространственного разделения пользователей, когда несколько абонентских станций используют для связи с БС один и тот же физический канал.Firstly, it becomes possible to increase throughput due to the spatial separation of users when several subscriber stations use the same physical channel to communicate with the BS.

Во-вторых, многопользовательский канал MIMO имеет относительно низкую корреляцию между пространственными подканалами, за счет того, что они принадлежат различным абонентским терминалам. Это обеспечивает выигрыш в пропускной способности даже в среде с низким рассеянием.Secondly, the multi-user MIMO channel has a relatively low correlation between spatial subchannels, due to the fact that they belong to different user terminals. This provides bandwidth gains even in low dispersion environments.

В-третьих, появляется возможность реализовывать алгоритмы MIMO в случае, когда абонентское оборудование имеет одну или небольшое количество антенн.Thirdly, it becomes possible to implement MIMO algorithms when the subscriber equipment has one or a small number of antennas.

К настоящему моменту имеется достаточно практичное решение для многопользовательского алгоритма MIMO в обратном канале системы связи (от абонентских станций к базовой). Это способ совместного пространственного мультиплексирования (collaborative spatial multiplexing), используемый для передачи сигналов от нескольких абонентских терминалов на базовую станцию. Данное решение предусмотрено современными стандартами связи, например [2] 802.16ТМ IEEE Standard for local and metropolitan area networks. Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, 1 October 2004.To date, there is a fairly practical solution for the multi-user MIMO algorithm in the return channel of the communication system (from subscriber stations to the base). This is a collaborative spatial multiplexing method used to transmit signals from several subscriber terminals to the base station. This solution is provided by modern communication standards, for example [2] 802.16ТМ IEEE Standard for local and metropolitan area networks. Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, October 1, 2004.

Однако проблема увеличения емкости наиболее актуальна для прямого канала - от базовой станции к абонентским терминалам, по которому передаются наиболее объемные и высокоскоростные потоки данных. В то же время пока не разработано простого и эффективного многопользовательского алгоритма для прямого канала системы связи MIMO. Реализация многопользовательских подходов MIMO в прямом канале сталкивается с двумя основными проблемами. Прежде всего, это необходимость обеспечивать передатчик информацией о канале связи. Другая проблема состоит в том, что в отличие от однопользовательского канала MIMO в многопользовательском канале практически невозможна совместная обработка сигналов различных абонентских терминалов.However, the problem of increasing capacity is most relevant for the direct channel - from the base station to the subscriber terminals, through which the most voluminous and high-speed data streams are transmitted. At the same time, a simple and effective multi-user algorithm for the direct channel of the MIMO communication system has not yet been developed. The implementation of multi-user MIMO approaches in the direct channel faces two main problems. First of all, it is the need to provide the transmitter with information about the communication channel. Another problem is that, unlike a single-user MIMO channel, in a multi-user channel it is practically impossible to jointly process signals from different user terminals.

Таким образом, весьма актуальной является задача разработки многопользовательского алгоритма передачи-приема сигнала в прямом канале системы связи MIMO.Thus, the task of developing a multi-user signal transmission-reception algorithm in the direct channel of the MIMO communication system is very urgent.

Известно несколько многопользовательских подходов MIMO в прямом канале. К ним относятся «кодирование грязной страницы» (dirty paper coding) [3] M.Airy, A.Forenza, R.W.Heath, Jr.S.Shakkottai, "Practical Costa preceding for the multiple antenna broadcast channel," IEEE Global Telecommunications Conference, GLOBECOM, 29 Nov.-3 Dec. 2004, Volume 6, Page(s): 3942-3946, блочная диагонализация (block diagonalization) [4] Q.H.Spencer, and M.Haardt, "Capacity and Downlink Transmission Algorithms for a Multi-user MIMO Channel," Signals, Systems and Computers, 2002. Conference Record of the Thirty-Sixth Asilomar Conference, Volume 2, Issue, 3-6 Nov. 2002 Page(s): 1384-1388 vol.2, и различные методы линейного многопользовательского предварительного кодирования (multiuser precoding) [5] J.C.Mundarath, J.H.Kotecha, "Zero-Forcing Beamfbrming for Non-Collaborative Space Division Multiple Access," Proceedings of 2006 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing ICASSP, 14-19 May 2006, Volume: 4, page(s): IV-IV. [6] A Wiesel, Y.C.Eldar, and Sh.Shamai, "Optimal Generalized Inverses for Zero Forcing Preceding," 41st Annual Conference on Information Sciences and Systems, CISS'07, 14-16 March 2007, pages: 130-134.There are several multi-user MIMO approaches in the forward channel. These include “dirty paper coding” [3] M.Airy, A. Forenza, RWHeath, Jr.S.Shakkottai, "Practical Costa preceding for the multiple antenna broadcast channel," IEEE Global Telecommunications Conference, GLOBECOM, 29 Nov.-3 Dec. 2004, Volume 6, Page (s): 3942-3946, block diagonalization [4] QHSpencer, and M.Haardt, "Capacity and Downlink Transmission Algorithms for a Multi-user MIMO Channel," Signals, Systems and Computers, 2002. Conference Record of the Thirty-Sixth Asilomar Conference, Volume 2, Issue, 3-6 Nov. 2002 Page (s): 1384-1388 vol.2, and various linear multiuser precoding methods [5] JCMundarath, JHKotecha, "Zero-Forcing Beamfbrming for Non-Collaborative Space Division Multiple Access," Proceedings of 2006 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing ICASSP, 14-19 May 2006, Volume: 4, page (s): IV-IV. [6] A Wiesel, Y. C. Eldar, and Sh. Shamai, "Optimal Generalized Inverses for Zero Forcing Preceding," 41st Annual Conference on Information Sciences and Systems, CISS'07, March 14-16, 2007, pages 130-134.

Большинство из этих методов обладает высокой сложностью реализации и требует серьезных исследований, направленных на их практическое применение.Most of these methods have a high implementation complexity and require serious research aimed at their practical application.

Известен, например, алгоритм блочной диагонализации (block diagonalization), который теоретически является весьма эффективным способом реализации многопользовательской технологии MIMO [4] Q.Н.Spencer, and M.Haardt, "Capacity and Downlink Transmission Algorithms for a Multi-user MIMO Channel," Signals, Systems and Computers, 2002. Conference Record of the Thirty-Sixth Asilomar Conference, Volume 2, Issue, 3-6 Nov. 2002 Page(s): 1384-1388 vol.2. В этом алгоритме многопользовательское предварительное преобразование (кодирование) сигнала выполняют таким образом, что канал MIMO трансформируется в ортогональные пространственные подканалы, соответствующие различным пользовательским терминалам. При этом данные каналы не создают взаимных помех. Прием-передачу сигналов для каждого абонентского терминала выполняют в соответствующем пространственном подканале с использованием какого-либо из известных однопользовательских алгоритмов MIMO.Known, for example, is the block diagonalization algorithm, which theoretically is a very effective way to implement the MIMO multi-user technology [4] Q. H. Spencer, and M. Haardt, "Capacity and Downlink Transmission Algorithms for a Multi-user MIMO Channel, "Signals, Systems and Computers, 2002. Conference Record of the Thirty-Sixth Asilomar Conference, Volume 2, Issue, 3-6 Nov. 2002 Page (s): 1384-1388 vol. 2. In this algorithm, multi-user pre-conversion (coding) of the signal is performed in such a way that the MIMO channel is transformed into orthogonal spatial subchannels corresponding to different user terminals. However, these channels do not cause mutual interference. Reception and transmission of signals for each subscriber terminal is performed in the corresponding spatial subchannel using any of the known single-user MIMO algorithms.

Для реализации этого подхода необходимо оценить коэффициенты передачи всех пространственных каналов связи и сформировать канальную матрицу. Информация о канальной матрице является вспомогательной контрольной информацией, которую тем или иным способом необходимо передать на базовую станцию. После этого базовая станция должна выполнить декомпозицию канальной матрицы по сингулярным значениям. Полученную в результате информацию о правых сингулярных векторах БС использует в процессе передачи сигналов. При этом информацию о левых сингулярных векторах базовая станция должна передать абонентским терминалам с тем, чтобы они могли выполнить прием сигнала.To implement this approach, it is necessary to evaluate the transmission coefficients of all spatial communication channels and form a channel matrix. Information about the channel matrix is an auxiliary control information, which in one way or another must be transmitted to the base station. After that, the base station must decompose the channel matrix into singular values. The resulting information about the right singular vectors BS uses in the process of signal transmission. In this case, the base station must transmit information about the left singular vectors to the subscriber terminals so that they can receive the signal.

Такой алгоритм сложен для практической реализации, так как требует двусторонней передачи весьма объемных контрольных данных с высокой скоростью. Другим недостатком этого алгоритма является то, что он применим лишь для случая, когда абонентские терминалы имеют по две и более приемных антенн.Such an algorithm is difficult for practical implementation, since it requires two-way transmission of very voluminous control data at high speed. Another disadvantage of this algorithm is that it is applicable only for the case when subscriber terminals have two or more receiving antennas.

Известны более простые - линейные способы многопользовательского предварительного кодирования, к которым относятся способ минимума среднеквадратичной ошибки (minimum mean squared error - MMSE) и способ обращения в нуль (zero forcing - ZF) [5] J.C.Mundarath, J.H.Kotecha, "Zero-Forcing Beamforming for Non-Collaborative Space Division Multiple Access," Proceedings of 2006 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing ICASSP, 14-19 May 2006, Volume: 4, page(s): IV-IV, [6] A Wiesel, Y.C.Eldar, and Sh.Shamai, "Optimal Generalized Inverses for Zero Forcing Preceding," 41st Annual Conference on Information Sciences and Systems, CISS'07, 14-16 March 2007, pages: 130-134.Simpler linear methods of multi-user precoding are known, which include the minimum mean squared error (MMSE) method and the zero forcing (ZF) method [5] JCMundarath, JHKotecha, "Zero-Forcing Beamforming for Non-Collaborative Space Division Multiple Access, "Proceedings of 2006 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing ICASSP, 14-19 May 2006, Volume: 4, page (s): IV-IV, [6] A Wiesel, YCEldar, and Sh.Shamai, "Optimal Generalized Inverses for Zero Forcing Preceding," 41st Annual Conference on Information Sciences and Systems, CISS'07, March 14-16, 2007, pages: 130-134.

В этих алгоритмах предшествующая передаче обработка сигнала (предварительное кодирование) выполняется путем линейного преобразования, матрица которого формируется на основе инверсии или псевдоинверсии канальной матрицы Н. В результате такой предварительной обработки в каждой приемной антенне каждой из АС формируется только предназначенный данной антенне полезный сигнал без помех, создаваемых сигналами других приемных антенн. Способы ZF и MMSE применимы для терминалов, оборудованных как одной, так и несколькими антеннами.In these algorithms, the signal processing (precoding) preceding the transmission is performed by linear transformation, the matrix of which is formed on the basis of the inverse or pseudo-inversion of the channel matrix H. As a result of such preliminary processing, only a useful signal intended for this antenna is generated without interference from each antenna, generated by signals from other receiving antennas. The ZF and MMSE methods are applicable to terminals equipped with one or several antennas.

Один из наиболее простых методов многопользовательского предварительного кодирования - это метод инверсии канала или обращения в нуль (ZF).One of the simplest methods of multi-user precoding is the channel inversion or zeroing (ZF) method.

Согласно методу инверсии канала из символов модуляции α1, …, αM, предназначенных для одновременной передачи К абонентским терминалам, формируют пакет или вектор символов модуляции a=[α1, … αM]T, в котором количество символов, передаваемых каждой АС, равно количеству приемных антенн данной АС, где М - суммарное количество приемных антенн абонентских станций. Из данного вектора формируют вектор передаваемых сигналов s путем умножения вектора а на инверсию канальной матрицы или псевдоинверсию, если матрица Н не квадратная. В дальнейшем для простоты будем рассматривать случай M=N, когда матрица Н квадратная. ТогдаAccording to the channel inversion method, from the modulation symbols α 1 , ..., α M intended for simultaneous transmission to the subscriber terminals, a packet or vector of modulation symbols a = [α 1 , ... α M ] T is formed in which the number of symbols transmitted by each speaker, equal to the number of receiving antennas of this AS, where M is the total number of receiving antennas of subscriber stations. A vector of transmitted signals s is formed from this vector by multiplying the vector a by the inverse of the channel matrix or pseudo-inversion if the matrix H is not square. Below, for simplicity, we consider the case M = N, when the matrix H is square. Then

Figure 00000001
Figure 00000001

Множество сигналов, принимаемых абонентскими станциями, могут быть представлены как элементы вектора у, который, в свою очередь, может быть выражен какMany signals received by subscriber stations can be represented as elements of the vector y, which, in turn, can be expressed as

Figure 00000002
Figure 00000002

где n - вектор шумовых составляющих приемных антенн, которые хорошо аппроксимируются, как независимые Гауссовские случайные величины, x - нормированный вектор передаваемых сигналов, полученный следующим преобразованием вектора s:where n is the vector of noise components of the receiving antennas, which are well approximated as independent Gaussian random variables, x is the normalized vector of transmitted signals obtained by the following transformation of the vector s:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
- мощность сигнала, E[γ] - матожидание γ.
Figure 00000004
is the signal power, E [γ] is the expectation of γ.

Подстановкой (1) и (3) в (2) можно получить, чтоSubstituting (1) and (3) into (2), we can obtain

Figure 00000005
Figure 00000005

где n - вектор шумовых составляющих приемников AC, IM - единичная диагональная матрица размерности М×М.where n is the vector of noise components of the receivers AC, I M is the unit diagonal matrix of dimension M × M.

Из формулы (4) видно, что принимаемые сигналы пользователей являются взаимно независимыми и не создают взаимных помех. Однако нормировка (3) приводит к тому, что коэффициент передачи сигнала равен From the formula (4) it is seen that the received user signals are mutually independent and do not create mutual interference. However, normalization (3) leads to the fact that the signal transmission coefficient is

Figure 00000006
Figure 00000006

Величина

Figure 00000007
в знаменателе этого выражения зависит от инверсии канальной матрицы Н и может быть весьма значительной, особенно при плохо обусловленной канальной матрице. Наличие этого коэффициента является основной причиной снижения относительной полезной мощности в точке приема и, вместе с этим, помехоустойчивости приема.Value
Figure 00000007
in the denominator of this expression depends on the inversion of the channel matrix H and can be very significant, especially with a poorly conditioned channel matrix. The presence of this coefficient is the main reason for the decrease in the relative net power at the receiving point and, along with this, the noise immunity of the reception.

Таким образом, значительное увеличение мощности сигнала s за счет многопользовательской предварительной обработки является основным недостатком методов ZF и MMSE. Поскольку в системе связи существует ограничение на мощность передачи, то амплитуду сигнала линейно снижают (в соответствии с (3)), однако это приводит к значительному снижению полезной мощности сигнала относительно шума в точке приема. В результате помехоустойчивость приема становится низкой.Thus, a significant increase in signal power s due to multi-user pre-processing is the main disadvantage of ZF and MMSE methods. Since there is a limitation on the transmission power in the communication system, the signal amplitude is linearly reduced (in accordance with (3)), however, this leads to a significant decrease in the useful signal power relative to the noise at the receiving point. As a result, reception noise immunity becomes low.

Существует и другой способ ограничения мощности передачи, который позволяет избежать значительного снижения относительной полезной мощности в точке приема. В основе данного способа лежит операция нелинейного модульного редуцирования, которая применяется, например, в [7] R.F.H.Fischer, C.Windpassinger, A.Lampe, J.B.Huber, "Space-Time Transmission using Tomlinson-Harashima Preceding," In Proc. 4th Int. ITG Conf., pp.139-147, Berlin, Jan. 2002.There is another way to limit the transmit power, which avoids a significant reduction in the relative net power at the receiving point. The method is based on the operation of nonlinear modular reduction, which is used, for example, in [7] R.F.H. Fischer, C. Windpassinger, A. Lampe, J.B. Huber, "Space-Time Transmission using Tomlinson-Harashima Preceding," In Proc. 4th Int. ITG Conf., Pp. 139-147, Berlin, Jan. 2002.

Входной величиной для данной операции является комплексное число, отражающее преобразованный сигнал. Операция модульного редуцирования (modulo reducing) состоит в добавлении к действительной и мнимой части входного числа величин, кратных действительной величине А, называемой модулем.The input quantity for this operation is a complex number that reflects the converted signal. The operation of modular reduction (modulo reducing) consists in adding to the real and imaginary parts of the input number of quantities that are multiples of the real value A, called the module.

Добавляемые значения выбираются так, что суммарное комплексное число оказывается в центральной области комплексной плоскости, в которой располагаются все комплексные символы используемого созвездия модуляции. Величина модуля известна как передающей, так и приемной стороне, что позволяет восстановить редуцированный сигнал в процессе приема.The added values are selected so that the total complex number appears in the central region of the complex plane, in which all the complex symbols of the modulation constellation used are located. The magnitude of the module is known to both the transmitting and receiving sides, which allows you to restore the reduced signal during reception.

Наиболее эффективный способ использования нелинейного модульного редуцирования представляет собой алгоритм векторного возмущения (vector perturbation) [8] Christoph Windpassinger, Robert F.H.Fischer, and Johannes B.Huber, "Lattice-Reduction-Aided Broadcast Precoding," IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL.52, NO.12, DECEMBER 2004, pp.2057-2060.The most efficient way to use nonlinear modular reduction is the vector perturbation algorithm [8] Christoph Windpassinger, Robert FH Fischer, and Johannes B. Huber, "Lattice-Reduction-Aided Broadcast Precoding," IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL. 52 , NO.12, DECEMBER 2004, pp.2057-2060.

Векторное возмущение состоит в том, что к вектору информационных символов а прибавляют некоторый возмущающий вектор р. В результате сигнал после многопользовательского преобразования может быть представлен какThe vector perturbation consists in adding to the vector of information symbols a some perturbing vector p. As a result, the signal after multi-user conversion can be represented as

Figure 00000008
Figure 00000008

Действительные и мнимые части элементов вектора р определяют кратными величине модуля А, выбираемой таким образом, чтоThe real and imaginary parts of the elements of the vector p are determined in multiples of the value of the module A, chosen in such a way that

Figure 00000009
Figure 00000009

где Reα, Imα - действительная и соответственно мнимая части любого комплексного символа используемого созвездия модуляции.where Reα, Imα are the real and accordingly imaginary parts of any complex symbol of the modulation constellation used.

Сигнал γ, принимаемый в канале каждой приемной антенны каждой абонентской станции, подвергают операции нелинейного модульного редуцированияThe signal γ received in the channel of each receiving antenna of each subscriber station is subjected to non-linear modular reduction operations

Figure 00000010
Figure 00000010

где Where

Figure 00000011
Figure 00000011

[x] - максимальное целое число, не превышающее х.[x] is the maximum integer not exceeding x.

Основным свойством этой операции является то, что она инвариантна к добавлению величин, кратных A:The main property of this operation is that it is invariant to the addition of quantities that are multiples of A:

Figure 00000012
Figure 00000012

где r - любое целое число.where r is any integer.

В силу этого свойства, после выполнения модульного редуцирования сигналы приемных антенн всех АС могут быть представлены векторомDue to this property, after modular reduction, the signals of the receiving antennas of all speakers can be represented by a vector

Figure 00000013
Figure 00000013

где IM - единичная диагональная матрица размерности М×М.where I M is the unit diagonal matrix of dimension M × M.

Данное равенство показывает, что векторы передаваемых и принимаемых сигналов связаны линейно с помощью диагональной матрицы IM. То есть в результате предшествующего передаче многопользовательского преобразования в каждой из приемных антенн сформирован соответствующий ей передаваемый сигнал без помех, создаваемых сигналами, передаваемыми для других приемных антенн.This equality shows that the vectors of the transmitted and received signals are connected linearly using the diagonal matrix I M. That is, as a result of the previous transmission of the multi-user transform, a corresponding transmitted signal is generated in each of the receiving antennas without interference caused by signals transmitted to other receiving antennas.

Равенство (10) получено в предположении, что искаженные шумом символы созвездия модуляции не выходят за пределы квадрата комплексной плоскости, ограниченной значениями Equality (10) is obtained under the assumption that the noise-distorted symbols of the modulation constellation do not go beyond the square of the complex plane, limited by the values

Figure 00000014
Figure 00000014

то есть:i.e:

Figure 00000015
Figure 00000015

где Ren, Imn - действительная и соответственно мнимая части шумовой составляющей сигнала приемной антенны.where Ren, Imn is the real and, accordingly, imaginary parts of the noise component of the signal of the receiving antenna.

В случаях, когда условие (11) не выполняется, нелинейное модульное редуцирование (10) вызывает искажение сигнала, что, в свою очередь, приводит к потере помехоустойчивости и соответственно емкости канала связи. Поэтому желательно в максимальной степени снизить мощность передаваемого сигнала х=Н-1·(а+р). Для этого необходимо определить оптимальный вектор возмущений popt таким образом, что добавление его к вектору информационных символов а обеспечит минимум мощности сигнала после предварительного многопользовательского кодирования:In cases where condition (11) is not fulfilled, nonlinear modular reduction (10) causes signal distortion, which, in turn, leads to a loss of noise immunity and, accordingly, communication channel capacity. Therefore, it is desirable to minimize the transmitted signal power x = H -1 · (a + p). For this, it is necessary to determine the optimal disturbance vector p opt in such a way that adding it to the vector of information symbols a will provide a minimum signal power after preliminary multi-user encoding:

Figure 00000016
Figure 00000016

где

Figure 00000017
- множество М-мерных векторов, элементы которых имеют целочисленные действительную и мнимую часть.Where
Figure 00000017
- a set of M-dimensional vectors whose elements have integer real and imaginary parts.

Решение оптимизационной задачи (12) затрудняется тем, что множество целых чисел не ограничено, в силу чего множество

Figure 00000018
бесконечно. Поэтому поиск решения методом перебора всех значений множества
Figure 00000018
невозможен. Даже если ограничить множество рассматриваемых целых чисел несколькими наиболее близкими к нулю значениями, например {-2, -1, 0, 1, 2}, то и в этом случае множество поиска может быть весьма велико. Например, это множество состоит из (52)M=625 векторов при М=2, и (52)M=390625 векторов при М=4.The solution to the optimization problem (12) is complicated by the fact that the set of integers is unbounded, and therefore the set
Figure 00000018
infinitely. Therefore, finding a solution by enumerating all the values of the set
Figure 00000018
impossible. Even if we limit the set of integers under consideration to several values closest to zero, for example {-2, -1, 0, 1, 2}, then in this case the search set can be very large. For example, this set consists of (5 2 ) M = 625 vectors at M = 2, and (5 2 ) M = 390625 vectors at M = 4.

Поэтому метод перебора для решения (12) приводит к значительному увеличению сложности реализации.Therefore, the enumeration method for solving (12) leads to a significant increase in the complexity of implementation.

Один из подходов к решению оптимизационной задачи (12) состоит в использовании редукции базиса решетки [8] Christoph Windpassinger, Robert F.H.Fischer, and Johannes B.Huber, "Lattice-Reduction-Aided Broadcast Preceding," IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL. 52, NO.12, DECEMBER 2004, pp.2057-2060. Данный способ является наиболее близким к способу заявляемого изобретения. Способ-прототип заключается в следующем.One approach to solving optimization problem (12) is to use lattice basis reduction [8] Christoph Windpassinger, Robert F.H. Fischer, and Johannes B. Huber, "Lattice-Reduction-Aided Broadcast Preceding," IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL. 52, NO.12, DECEMBER 2004, pp.2057-2060. This method is the closest to the method of the claimed invention. The prototype method is as follows.

Способ передачи-приема сигнала в системе радиосвязи, включающей передающую станцию, оборудованную N передающими антеннами, и К приемных станций, где К≥2, причем каждая приемная станция оборудована, по меньшей мере, одной приемной антенной, а суммарное количество приемных антенн приемных станций М удовлетворяет условию 1<M≤N, заключающийся в том, чтоA method of transmitting and receiving a signal in a radio communication system including a transmitting station equipped with N transmitting antennas and K receiving stations, where K≥2, with each receiving station equipped with at least one receiving antenna, and the total number of receiving antennas of receiving stations M satisfies the condition 1 <M≤N, namely, that

оценивают параметры совокупности пространственных каналов связи, каждый из которых образован одной передающей антенной передающей станции и одной приемной антенной приемной станции,evaluate the parameters of the set of spatial communication channels, each of which is formed by one transmitting antenna of the transmitting station and one receiving antenna of the receiving station,

в качестве оцениваемых параметров используют коэффициенты передачи канала связи;as the estimated parameters using the transmission coefficients of the communication channel;

осуществляют передачу-прием сигналов между передающей станцией и приемными станциями, для чего:transmit-receive signals between the transmitting station and the receiving stations, for which:

- на передающей станции формируют К множеств символов модуляции, предназначенных для передачи К приемным станциям, соответственно,- At the transmitting station, K sets of modulation symbols are formed for transmission to the receiving stations, respectively,

- из К сформированных множеств символов модуляции формируют пакеты по М символов модуляции в каждом, по одному символу пакета на каждую из приемных антенн приемных станций,- from K formed sets of modulation symbols form packets of M modulation symbols in each, one packet symbol for each of the receiving antennas of the receiving stations,

- пакет символов модуляции представляют в виде вектора передаваемых символов модуляции a=[α1 … αM]T,- the modulation symbol packet is represented as a vector of transmitted modulation symbols a = [α 1 ... α M ] T ,

- выполняют многопользовательское преобразование вектора передаваемых символов модуляции а в вектор передаваемых сигналов х таким образом, чтобы передаваемые сигналы не создавали взаимных помех в М приемных антеннах приемных станций, для чего- perform multi-user conversion of the vector of transmitted modulation symbols a into a vector of transmitted signals x so that the transmitted signals do not cause mutual interference in the M receiving antennas of the receiving stations, for which

формируют канальную матрицу Н, используя коэффициенты передачи пространственных каналов связи,form the channel matrix H using the transmission coefficients of the spatial communication channels,

из вектора передаваемых символов модуляции а и канальной матрицы Н формируют реально-значные вектор ar и матрицу Hr в соответствии с формуламиfrom the vector of transmitted modulation symbols a and the channel matrix H, real-valued vector a r and matrix H r are formed in accordance with the formulas

Figure 00000019
Figure 00000019

где ReY, ImY - матрицы, составленные из действительных и соответственно мнимых частей соответствующих элементов матрицы Y,where ReY, ImY are matrices composed of real and respectively imaginary parts of the corresponding elements of the matrix Y,

из реально-значной канальной матрицы Hr формируют матрицу Wr предварительного преобразования сигнала,from a real-valued channel matrix H r form a matrix W r preliminary signal conversion,

Figure 00000020
Figure 00000020

путем редукции базиса решетки матрицы Wr формируют целочисленную матрицу Т с определителем, равным ±1, умножение на которую преобразует матрицу предварительного преобразования в матрицу Z=WrT, имеющую заведомо низкое число обусловленности,by reducing the lattice basis of the matrix W r , an integer matrix T with a determinant of ± 1 is formed, multiplication by which converts the preliminary transformation matrix into the matrix Z = W r T, which has a knowingly low condition number,

используя матрицу Т, определяют возмущающий вектор по формулеusing the matrix T, the perturbing vector is determined by the formula

Figure 00000021
Figure 00000021

где Q(х) - вектор, полученный из вектора х округлением его элементов до ближайших целых чисел,where Q (x) is the vector obtained from the vector x by rounding its elements to the nearest integers,

А - действительное число, такое, что действительная Reα и мнимая Imα части любого символа модуляции по абсолютной величине строго меньше A/2:A is a real number such that the real Reα and imaginary Imα parts of any modulation symbol in absolute value are strictly less than A / 2:

Figure 00000022
Figure 00000022

формируют возмущенный реально-значный вектор передаваемых символов модуляции путем суммирования реально-значного вектора передаваемых символов модуляции и возмущающего вектора ar+p0, и выполняют предварительное линейное преобразование полученного возмущенного реально-значного вектора символов модуляции, формируя, таким образом, реально-значный вектор передаваемых сигналов:form a perturbed real-valued vector of the transmitted modulation symbols by summing the real-valued vector of the transmitted modulation symbols and the perturbing vector a r + p 0 , and perform preliminary linear conversion of the resulting perturbed real-valued vector of the modulation symbols, thus forming a real-valued vector transmitted signals:

Figure 00000023
Figure 00000023

из полученного реально-значного вектора передаваемых сигналов xr формируют вектор передаваемых сигналовfrom the obtained real-valued vector of transmitted signals x r form a vector of transmitted signals

Figure 00000024
Figure 00000024

где j - мнимая единица, а через xr(n:m) обозначен вектор, составленный из последовательности элементов вектора xr с n-го по m-й;where j is the imaginary unit, and x r (n: m) denotes a vector composed of a sequence of elements of the vector x r from the n-th to the m-th;

- совокупность сигналов, соответствующих элементам вектора передаваемых сигналов x, передают через все передающие антенны - по одному сигналу через антенну;- the set of signals corresponding to the elements of the vector of transmitted signals x is transmitted through all transmitting antennas - one signal through the antenna;

- принимают сигналы на каждой из К приемных станций, причем прием осуществляют в канале каждой приемной антенны, и в процессе приема- receive signals at each of the K receiving stations, and the reception is carried out in the channel of each receiving antenna, and in the process of reception

формируют сигнал у, как комплексное число с модулем и аргументом, отражающими соответственно амплитуду и фазу сигнала, принимаемого каналом данной антенны;generating a signal y as a complex number with a module and an argument reflecting, respectively, the amplitude and phase of the signal received by the channel of a given antenna;

определяют реальную и мнимую части нормированного сигнала ydetermine the real and imaginary parts of the normalized signal y

Figure 00000025
Figure 00000025

с полученными сигналами z и с выполняют операцию модульного редуцирования с модулем, равным А:with the received signals z and c perform the operation of modular reduction with a module equal to A:

Figure 00000026
Figure 00000026

где [x] - целая часть х, то есть максимальное целое число, не превышающее x,where [x] is the integer part of x, that is, the maximum integer not exceeding x,

из сигналов

Figure 00000027
и
Figure 00000028
формируют комплексный сигналfrom signals
Figure 00000027
and
Figure 00000028
form a complex signal

Figure 00000029
Figure 00000029

используя значения комплексного сигнала

Figure 00000030
сформированные таким образом в каждом физическом канале каждой приемной антенны, выполняют демодуляцию и декодирование принятого сигнала.using complex signal values
Figure 00000030
thus formed in each physical channel of each receiving antenna, demodulate and decode the received signal.

Данный способ передачи-приема сигнала в многопользовательской системе связи MIMO использует предварительное линейное преобразование сигнала, основанное на инверсии (или псевдоинверсии) канальной матрицы.This method of transmitting and receiving a signal in a multi-user communication system MIMO uses preliminary linear signal conversion based on the inverse (or pseudo-inversion) of the channel matrix.

Это весьма эффективный способ многопользовательского предварительного кодирования, так как, во-первых, в результате такого линейного преобразования подавляются взаимные помехи сигналов в приемных антеннах. Во-вторых, приемной стороне не требуется никакой дополнительной служебной информации для демодуляции сигнала, вследствие чего возможна относительно простая реализация приемного устройства.This is a very effective method of multi-user precoding, since, firstly, as a result of such a linear conversion, the mutual interference of signals in the receiving antennas is suppressed. Secondly, the receiving side does not require any additional overhead information to demodulate the signal, as a result of which a relatively simple implementation of the receiving device is possible.

Однако за счет умножения сигнала на инверсию (или псевдоинверсию) канальной матрицы значительно увеличивается мощность сигнала. Как в заявляемом способе, так и в способе-прототипе для снижения мощности используется процедура векторного возмущения. Данная процедура состоит в том, что к сигналу прибавляют некоторый возмущающий вектор.However, by multiplying the signal by the inversion (or pseudo-inversion) of the channel matrix, the signal power is significantly increased. Both in the claimed method and in the prototype method, a vector disturbance procedure is used to reduce power. This procedure consists in adding a certain disturbing vector to the signal.

Элементы возмущающего вектора кратны величине А, которая известна как передатчику, так и приемнику. Величину А определяют в зависимости от используемого вида модуляции, таким образом, что можно восстановить исходный сигнал в приемнике, используя операцию модульного редуцирования.The elements of the perturbing vector are multiples of the quantity A, which is known to both the transmitter and the receiver. The value of A is determined depending on the type of modulation used, so that it is possible to restore the original signal in the receiver using the operation of modular reduction.

Оптимальный возмущающий вектор выбирают из множества векторов p=A·Z2M, где Z2M дискретное множество целочисленных векторов размерности 2М. Причем оптимальный возмущающий вектор определяют как вектор, минимизирующий величину

Figure 00000031
Чем меньше величина
Figure 00000032
тем меньше мощность передачи и, вместе с тем, меньше степень искажения сигнала за счет модульного редуцирования в приемнике.The optimal perturbing vector is selected from the set of vectors p = A · Z 2M , where Z 2M is a discrete set of integer vectors of dimension 2M. Moreover, the optimal disturbing vector is defined as a vector that minimizes the value
Figure 00000031
Lower value
Figure 00000032
the lower the transmit power and, at the same time, the less the degree of signal distortion due to modular reduction in the receiver.

Самый простой способ определения оптимального вектора возмущений состоит в том, чтобы сначала определить не квантованный возмущающий вектор pu, максимально близкий к ar The simplest way to determine the optimal perturbation vector is to first determine the non-quantized perturbation vector p u as close as possible to a r

Figure 00000033
Figure 00000033

а затем выполнить его квантованиеand then quantize it

Figure 00000034
Figure 00000034

где Q(х) - поэлементное округление до ближайшего целого числа.where Q (x) is the element-wise rounding to the nearest integer.

Однако при наличии даже небольших шумовых искажений в векторе ar операция округления приводит к еще большим искажениям вектора Wr·р. Это явление называется усилением шума за счет квантования. Это усиление шума зависит от степени ортогональности столбцов матрицы Wr. Чем выше степень ортогональности столбцов матрицы Wr, тем меньше шумовые искажения вектора Wr·р.However, in the presence of even small noise distortions in the vector a r, the rounding operation leads to even greater distortions of the vector W r · p. This phenomenon is called noise amplification due to quantization. This noise gain depends on the degree of orthogonality of the columns of the matrix W r . The higher the degree of orthogonality of the columns of the matrix W r , the less noise distortion of the vector W r · p.

Поэтому для снижения искажений используют метод редукции базиса решетки. При этом матрицу предварительного линейного преобразования Wr преобразуют в матрицу Z, имеющую заведомо низкое число обусловленности, и, следовательно, более высокую степень ортогональности столбцов. Такое преобразование выполняют путем редукции базиса решетки, то есть таким образом, что между исходной и преобразованной матрицей выполняется соотношение Z=WrT, где Т - целочисленная матрица с определителем, равным ±1.Therefore, to reduce distortion using the method of reduction of the basis of the lattice. In this case, the preliminary linear transformation matrix W r is transformed into the matrix Z, which has a knowingly low condition number and, therefore, a higher degree of orthogonality of the columns. Such a transformation is performed by reducing the lattice basis, that is, in such a way that the relation Z = W r T holds between the original and the transformed matrix, where T is an integer matrix with a determinant of ± 1.

После этого не квантованный вектор возмущений определяют в пространстве редуцированной матрицы Z, то естьAfter that, the non-quantized perturbation vector is determined in the space of the reduced matrix Z, i.e.

Figure 00000035
Figure 00000035

где

Figure 00000036
Where
Figure 00000036

Оптимальный возмущающий вектор находят, путем квантования The optimal disturbing vector is found by quantization

Figure 00000037
Figure 00000037

и последующего преобразования, обратного редукции базиса решеткиand subsequent transformation, inverse reduction of the lattice basis

Figure 00000038
Figure 00000038

Данный возмущающий вектор обеспечивает меньшее значение величины

Figure 00000039
чем вектор, полученный без редукции базиса решетки (22).This perturbing vector provides a smaller value
Figure 00000039
than the vector obtained without reduction of the lattice basis (22).

Однако, несмотря на то, что преобразование редукции базиса решетки в среднем уменьшает число обусловленности матрицы и повышает степень ортогональности ее столбцов, оно не гарантирует идеальной ортогональности столбцов матрицы предварительного линейного преобразования. Вследствие этого выбранный таким образом возмущающий вектор не всегда обеспечивает минимум величины

Figure 00000040
Это обусловливает, во-первых, увеличение диапазона значений передаваемой мощности сигнала и, во-вторых, увеличение искажений сигнала в приемнике в процессе нелинейного модульного редуцирования. Первый из этих аспектов приводит к тому что, увеличивается отношение пиковой мощности сигнала к средней, что повышает требования к линейности усилителя и затрудняет реализацию способа в аппаратуре связи. Второй аспект вызывает снижение пропускной способности канала.However, despite the fact that the transformation of the reduction of the lattice basis on average reduces the condition number of the matrix and increases the degree of orthogonality of its columns, it does not guarantee the ideal orthogonality of the columns of the matrix of the preliminary linear transformation. As a consequence, the perturbing vector chosen in this way does not always provide a minimum value
Figure 00000040
This causes, firstly, an increase in the range of the transmitted signal power and, secondly, an increase in signal distortion in the receiver during non-linear modular reduction. The first of these aspects leads to the fact that the ratio of peak signal power to average increases, which increases the requirements for the linearity of the amplifier and complicates the implementation of the method in communication equipment. The second aspect causes a decrease in channel capacity.

Задача, которую решает заявляемое изобретение, - это повышение пропускной способности канала связи, которое достигается заявляемым способом путем использования новой последовательности взаимосвязанных действий, включающих процедуру векторного возмущения в сочетании с редукцией базиса решетки и многоальтернативное квантование.The problem that the claimed invention solves is to increase the throughput of the communication channel, which is achieved by the claimed method by using a new sequence of interrelated actions, including the vector perturbation procedure in combination with the reduction of the lattice basis and multi-alternative quantization.

Способ передачи-приема сигнала в многопользовательской системе радиосвязи с множеством передающих и множеством приемных антенн, при котором используют передающую станцию, оборудованную N передающими антеннами, и К приемных станций, где К≥2, причем каждая приемная станция оборудована, по меньшей мере, одной приемной антенной, а суммарное количество приемных антенн приемных станций М удовлетворяет условию 1<M≤N, при этом передача-прием сигналов между передающей и приемными станциями осуществляется посредством F физических каналов связи, где F≥1, заключающийся в том, чтоA method of transmitting and receiving a signal in a multi-user radio communication system with multiple transmitting and multiple receiving antennas, wherein a transmitting station equipped with N transmitting antennas and K receiving stations are used, where K≥2, wherein each receiving station is equipped with at least one receiving antenna, and the total number of receiving antennas of the receiving stations M satisfies the condition 1 <M≤N, while the transmission-reception of signals between the transmitting and receiving stations is carried out through F physical communication channels, de F≥1, consists in the fact that

для каждого из F физических каналов оценивают параметры совокупности пространственных каналов связи, каждый из которых образован одной передающей антенной передающей станции и одной приемной антенной приемной станции;for each of the F physical channels, the parameters of the set of spatial communication channels are evaluated, each of which is formed by one transmitting antenna of the transmitting station and one receiving antenna of the receiving station;

осуществляют передачу-прием сигналов между передающей станцией и приемными станциями, используя F физических каналов, для чего:transmit-receive signals between the transmitting station and the receiving stations using F physical channels, for which:

- на передающей станции формируют К множеств символов модуляции, предназначенных для передачи К приемным станциям, соответственно,- At the transmitting station, K sets of modulation symbols are formed for transmission to the receiving stations, respectively,

- из К сформированных множеств символов модуляции формируют F пакетов по М символов модуляции в каждом, включая в пакет по Mk символов модуляции для каждой k-й приемной станции, где Mk - количество приемных антенн k-й приемной станции,- from K generated sets of modulation symbols, F packets of M modulation symbols in each are formed, including in a packet of M k modulation symbols for each k-th receiving station, where M k is the number of receiving antennas of the k-th receiving station,

- осуществляют передачу каждого из F пакетов символов модуляции по соответствующему физическому каналу, при этом- carry out the transmission of each of the F packets of modulation symbols on the corresponding physical channel, while

пакет символов модуляции представляют в виде вектора передаваемых символов модуляции a=[α1, …, αM]T, каждый элемент которого представляет собой комплексное число, с модулем и аргументом, отражающими амплитуду, и соответственно фазу соответствующего символа модуляции,the modulation symbol packet is represented as a vector of transmitted modulation symbols a = [α 1 , ..., α M ] T , each element of which is a complex number, with a modulus and argument reflecting the amplitude, and accordingly the phase of the corresponding modulation symbol,

выполняют многопользовательское преобразование вектора передаваемых символов модуляции а в вектор передаваемых сигналов х таким образом, чтобы передаваемые сигналы не создавали взаимных помех в М приемных антеннах приемных станций, для чегоcarry out multi-user conversion of the vector of transmitted modulation symbols a into a vector of transmitted signals x so that the transmitted signals do not cause mutual interference in the M receiving antennas of the receiving stations, for which

формируют канальную матрицу Н для данного физического канала, используя коэффициенты передачи пространственных каналов связи,form a channel matrix H for a given physical channel using the transmission coefficients of the spatial communication channels,

из вектора передаваемых символов модуляции а и канальной матрицы Н формируют реально-значные вектор ar и матрицу Hr в соответствии с формуламиfrom the vector of transmitted modulation symbols a and the channel matrix H, real-valued vector a r and matrix H r are formed in accordance with the formulas

Figure 00000041
Figure 00000041

где ReY, ImY - матрицы, составленные из действительных и соответственно мнимых частей соответствующих элементов матрицы Y,where ReY, ImY are matrices composed of real and respectively imaginary parts of the corresponding elements of the matrix Y,

из реально-значной канальной матрицы Hr формируют матрицу Wr предварительного линейного преобразования сигнала,from a real-valued channel matrix H r form a matrix W r preliminary linear signal conversion,

путем редукции базиса решетки матрицы W формируют целочисленную матрицу Т с определителем, равным ±1, умножение на которую преобразует матрицу предварительного линейного преобразования в матрицу Z=WrT, имеющую заведомо низкое число обусловленности,by reducing the lattice basis of the matrix W, an integer matrix T is formed with a determinant of ± 1, multiplication by which converts the preliminary linear transformation matrix into a matrix Z = W r T having a knowingly low condition number,

используя матрицу Т, и реально-значный вектор передаваемых символов модуляции ar, определяют не квантованный вектор возмущений какusing the matrix T and the real-valued vector of the transmitted modulation symbols a r , determine the non-quantized perturbation vector as

Figure 00000042
Figure 00000042

где А - действительное число, причем такое, что действительная и мнимая часть любого символа модуляции по абсолютной величине меньше A/2,where A is a real number, and such that the real and imaginary part of any modulation symbol in absolute value is less than A / 2,

выполняют округление каждого из элементов полученного вектора z до ближайшего по величине целого числа, определяя, таким образом, первый квантованный вектор z1, и определяют вектор соответствующих значений ошибки квантования:rounding off each of the elements of the obtained vector z to the nearest integer in magnitude, thus determining the first quantized vector z 1 , and determining the vector of the corresponding quantization error values:

Figure 00000043
Figure 00000043

где Q(z) - вектор, полученный поэлементным округлением вектора z до ближайшего целого числа,where Q (z) is the vector obtained by elementwise rounding of the vector z to the nearest integer,

формируют второй квантованный вектор z2 путем определения для каждого элемента вектора z второго ближайшего по величине целого числа, с противоположным значением ошибки квантования, а также второй вектор соответствующих значений ошибки квантования,form the second quantized vector z 2 by determining for each element of the vector z the second closest integer with the opposite quantization error value, as well as a second vector of the corresponding quantization error values,

из элементов первого z1 и второго z2 квантованных векторов формируют R квантованных векторов u, имеющих наименьшие значения суммарной ошибки квантования вектора,from the elements of the first z 1 and second z 2 quantized vectors form R quantized vectors u having the smallest values of the total quantization error of the vector,

каждый из R квантованных векторов u преобразуют по формулеeach of R quantized vectors u is transformed by the formula

Figure 00000044
Figure 00000044

формируя, таким образом, множество кандидатских возмущающих векторов,thus forming many candidate disturbing vectors,

определяют оптимальный возмущающий вектор р0 как вектор из множества кандидатских возмущающих векторов, для которого решающая функция

Figure 00000045
минимальна,determine the optimal disturbing vector p 0 as a vector from the set of candidate disturbing vectors for which the decisive function
Figure 00000045
minimal

формируют возмущенный реально-значный вектор передаваемых символов модуляции путем суммирования реально-значного вектора передаваемых символов модуляции и оптимального возмущающего вектора, и выполняют предварительное линейное преобразование полученного возмущенного реально-значного вектора символов модуляции, формируя, таким образом, реально-значный вектор передаваемых сигналов:form a perturbed real-valued vector of the transmitted modulation symbols by summing the real-valued vector of the transmitted modulation symbols and the optimal perturbing vector, and perform preliminary linear transformation of the resulting perturbed real-valued vector of the modulation symbols, thus forming a real-valued vector of the transmitted signals:

Figure 00000046
Figure 00000046

из полученного реально-значного вектора передаваемых сигналов xr формируют ненормированный вектор передаваемых сигналовfrom the received real-valued vector of the transmitted signals x r form an unnormalized vector of transmitted signals

Figure 00000047
Figure 00000047

где j - мнимая единица,where j is the imaginary unit,

а через xr(n:m) обозначен вектор, составленный из последовательности элементов вектора xr с n-го по m-й;and x r (n: m) denotes a vector composed of a sequence of elements of the vector x r from n-th to m-th;

формируют вектор передаваемых сигналов х, умножая вектор ненормированных передаваемых сигналов на коэффициент нормирования CT,form a vector of transmitted signals x, multiplying the vector of unnormalized transmitted signals by a normalization coefficient C T ,

Figure 00000048
Figure 00000048

совокупность сигналов, соответствующих элементам полученного вектора x, передают в соответствующем физическом канале через все передающие антенны - по одному сигналу через антенну;the set of signals corresponding to the elements of the obtained vector x is transmitted in the corresponding physical channel through all the transmitting antennas - one signal through the antenna;

- принимают сигналы на каждой из К приемных станций, причем в каждом физическом канале каждой приемной антенны прием осуществляют таким образом, что- receive signals at each of the K receiving stations, and in each physical channel of each receiving antenna, the reception is carried out in such a way that

формируют сигнал у, как комплексное число с модулем и аргументом, соответствующими амплитуде и фазе принимаемого данным физическим каналом сигнала;generating a signal y as a complex number with a module and an argument corresponding to the amplitude and phase of a signal received by a given physical channel;

нормируют сигнал у, умножая его на коэффициент нормирования CR, формируя, таким образом, нормированный сигналnormalize the signal y, multiplying it by the normalization coefficient C R , thus forming a normalized signal

Figure 00000049
Figure 00000049

коэффициент нормирования CR устанавливают, например, равным обратной величине от коэффициента нормирования передачи: the coefficient of regulation C R set, for example, equal to the reciprocal of the coefficient of regulation of transmission:

Figure 00000050
Figure 00000050

определяют реальную и мнимую части нормированного сигнала ynorm determine the real and imaginary parts of the normalized signal y norm

Figure 00000051
Figure 00000051

с полученными сигналами z и с выполняют операцию модульного редуцирования по модулю А:with the received signals z and c perform the operation of modular reduction modulo A:

Figure 00000026
Figure 00000026

где [x] - целая часть x, то есть максимальное целое число, меньшее x,where [x] is the integer part of x, that is, the maximum integer less than x,

из сигналов

Figure 00000052
и
Figure 00000053
формируют комплексный сигналfrom signals
Figure 00000052
and
Figure 00000053
form a complex signal

Figure 00000054
Figure 00000054

используя значения комплексного сигнала

Figure 00000055
, сформированные таким образом в каждом физическом канале каждой приемной антенны, выполняют демодуляцию и декодирование принятого сигнала.using complex signal values
Figure 00000055
thus formed in each physical channel of each receiving antenna, demodulate and decode the received signal.

При этом, например, для каждого из F физических каналов в качестве оцениваемых параметров используют коэффициент передачи канала связи и отношение сигнала к шуму в канале.Moreover, for example, for each of the F physical channels, the transmission coefficient of the communication channel and the signal-to-noise ratio in the channel are used as estimated parameters.

На передающей станции каждое из К информационных сообщений, предназначенных для передачи К приемным станциям, например, представляют соответственно в виде последовательности двоичных символов, а затем выполняют кодирование, перемежение и модуляцию двоичных символов данной последовательности.At the transmitting station, each of the K information messages intended for transmission to the receiving stations, for example, is represented respectively as a sequence of binary symbols, and then the coding, interleaving and modulation of the binary symbols of this sequence are performed.

Матрицу Wr предварительного линейного преобразования сигнала формируют, например, какThe matrix W r preliminary linear signal conversion form, for example, as

Figure 00000056
Figure 00000056

где Hr - реально-значная канальная матрица для данного физического канала.where H r is a real-valued channel matrix for a given physical channel.

Второй квантованный вектор z2 и второй вектор соответствующих значений ошибки квантования формируют по формулам:The second quantized vector z 2 and the second vector of the corresponding quantization error values are formed by the formulas:

Figure 00000057
Figure 00000057

где через sign(a) обозначен вектор, полученный из вектора а, применением к каждому его элементу операции:where sign (a) denotes the vector obtained from the vector a by applying the operation to each of its elements:

Figure 00000058
Figure 00000058

Суммарную ошибку квантования вектора определяют, например, как сумму или сумму квадратов абсолютных ошибок квантования всех элементов вектора.The total quantization error of a vector is determined, for example, as the sum or sum of squares of the absolute quantization errors of all elements of the vector.

При формировании вектора передаваемых сигналов коэффициент нормирования CT выбирают таким образом, что средняя мощность передачи сигналов сформированного вектора х равна мощности сигналов, передаваемых приемным станциям без многопользовательского преобразования. Причем это могут быть, например, пилот-сигналы, используемые для оценки канала на приемной стороне.When forming the vector of the transmitted signals, the normalization coefficient C T is chosen so that the average transmit power of the signals of the generated vector x is equal to the power of the signals transmitted to the receiving stations without multi-user conversion. Moreover, these may be, for example, pilot signals used for channel estimation at the receiving side.

Заявляемый способ передачи-приема сигнала в многопользовательской системе радиосвязи с множеством передающих и множеством приемных антенн по сравнению с известным уровнем техники обладает новизной. Отличительными признаками изобретения являются следующие признаки:The inventive method of transmitting and receiving a signal in a multi-user radio communication system with multiple transmitting and multiple receiving antennas in comparison with the prior art has novelty. Distinctive features of the invention are the following features:

передача-прием сигналов между передающей и приемными станциями осуществляется посредством F физических каналов связи, где F≥1,transmission-reception of signals between transmitting and receiving stations is carried out by means of F physical communication channels, where F≥1,

для каждого из F физических каналов оценивают параметры совокупности пространственных каналов связи,for each of the F physical channels, the parameters of the set of spatial communication channels are estimated,

осуществляют передачу-прием сигналов между передающей станцией и приемными станциями, используя F физических каналов,transmitting and receiving signals between the transmitting station and the receiving stations using F physical channels,

из К сформированных множеств символов модуляции формируют F пакетов по М символов модуляции в каждом,from K formed sets of modulation symbols form F packets of M modulation symbols in each,

осуществляют передачу каждого из F пакетов символов модуляции по соответствующему физическому каналу,transmit each of the F modulation symbol packets on a respective physical channel,

определяя не квантованный вектор возмущений. используют реально-значный вектор передаваемых символов модуляции ar, при этомdefining a non-quantized perturbation vector. use a real-valued vector of transmitted modulation symbols a r , while

не квантованный вектор возмущений определяют какthe non-quantized perturbation vector is defined as

Figure 00000059
Figure 00000059

где А - действительное число, причем такое, что действительная и мнимая часть любого символа модуляции по абсолютной величине меньше A/2,where A is a real number, and such that the real and imaginary part of any modulation symbol in absolute value is less than A / 2,

выполняют округление каждого из элементов полученного вектора z до ближайшего по величине целого числа, определяя, таким образом, первый квантованный вектор z1, и определяют вектор соответствующих значений ошибки квантования:rounding off each of the elements of the obtained vector z to the nearest integer in magnitude, thus determining the first quantized vector z 1 , and determining the vector of the corresponding quantization error values:

Figure 00000060
Figure 00000060

где Q(z) - вектор, полученный поэлементным округлением вектора z до ближайшего целого числа,where Q (z) is the vector obtained by elementwise rounding of the vector z to the nearest integer,

формируют второй квантованный вектор z2 путем определения для каждого элемента вектора z второго ближайшего по величине целого числа, с противоположным значением ошибки квантования, а также второй вектор соответствующих значений ошибки квантования,form the second quantized vector z 2 by determining for each element of the vector z the second closest integer with the opposite quantization error value, as well as a second vector of the corresponding quantization error values,

из элементов первого z1 и второго z2 квантованных векторов формируют R квантованных векторов u, имеющих наименьшие значения суммарной ошибки квантования вектора,from the elements of the first z 1 and second z 2 quantized vectors form R quantized vectors u having the smallest values of the total quantization error of the vector,

суммарную ошибку квантования вектора определяют, например, как сумму или сумму квадратов абсолютных ошибок квантования всех элементов вектора,the total quantization error of the vector is determined, for example, as the sum or sum of squares of the absolute quantization errors of all elements of the vector,

каждый из R квантованных векторов u преобразуют по формулеeach of R quantized vectors u is transformed by the formula

Figure 00000061
Figure 00000061

формируя, таким образом, множество кандидатских возмущающих векторов,thus forming many candidate disturbing vectors,

определяют оптимальный возмущающий вектор р0 как вектор из множества кандидатских возмущающих векторов, для которого решающая функция

Figure 00000062
минимальна,determine the optimal disturbing vector p 0 as a vector from the set of candidate disturbing vectors for which the decisive function
Figure 00000062
minimal

формируют возмущенный реально-значный вектор передаваемых символов модуляции путем суммирования реально-значного вектора передаваемых символов модуляции и оптимального возмущающего вектора, и выполняют предварительное линейное преобразование полученного возмущенного реально-значного вектора символов модуляции, формируя, таким образом, реально-значный вектор передаваемых сигналов,form a perturbed real-valued vector of the transmitted modulation symbols by summing the real-valued vector of the transmitted modulation symbols and the optimal perturbing vector, and perform preliminary linear transformation of the resulting perturbed real-valued vector of the modulation symbols, thus forming a real-valued vector of the transmitted signals,

Figure 00000046
Figure 00000046

формируют вектор передаваемых сигналов, умножая вектор ненормированных передаваемых сигналов на коэффициент нормирования CT,form a vector of transmitted signals, multiplying the vector of unnormalized transmitted signals by a normalization coefficient C T ,

Figure 00000063
Figure 00000063

принимая сигналы на каждой из К приемных станций, в каждом физическом канале каждой приемной антенны прием осуществляют таким образом, что сформированный сигнал нормируют, умножая его на коэффициент нормирования CR, формируя, таким образом, нормированный сигналreceiving signals at each of the K receiving stations, in each physical channel of each receiving antenna, the reception is carried out in such a way that the generated signal is normalized, multiplying it by the normalization coefficient C R , thus forming a normalized signal

Figure 00000064
Figure 00000064

коэффициент нормирования CR устанавливают, например, равным обратной величине от коэффициента нормирования передачи: the coefficient of regulation C R set, for example, equal to the reciprocal of the coefficient of regulation of transmission:

Figure 00000065
Figure 00000065

Перечисленные выше существенные отличительные признаки позволяют получить лучший технический эффект, а именно:The essential distinguishing features listed above allow you to get the best technical effect, namely:

- существенно повысить пропускную способность многопользовательской системы связи MIMO, так как выполняется одновременное обслуживание группы из нескольких абонентских станций в одном и том же физическом канале;- significantly increase the throughput of the multi-user MIMO communication system, since a simultaneous service of a group of several subscriber stations in the same physical channel is performed;

- превзойти по помехоустойчивости известные многопользовательские алгоритмы MIMO [4] Q.H.Spencer, and M.Haardt, "Capacity and Downlink Transmission Algorithms for a Multi-user MIMO Channel," Signals, Systems and Computers, 2002. Conference Record of the Thirty-Sixth Asilomar Conference, Volume 2, Issue, 3-6 Nov. 2002 Page(s): 1384-1388 vol.2, [5] J.C.Mundarath, J.H.Kotecha, "Zero-Forcing Beamforming for Non-Collaborative Space Division Multiple Access," Proceedings of 2006 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing ICASSP, 14-19 May 2006, Volume: 4, page(s): IV-IV, [6] A Wiesel, Y.C.Eldar, and Sh.Shamai, "Optimal Generalized Inverses for Zero Forcing Preceding," 41st Annual Conference on Information Sciences and Systems, CISS '07, 14-16 March 2007, pages: 130-134, а также алгоритм, послуживший прототипом заявляемому способу [8] Christoph Windpassinger, Robert F.H.Fischer, and Johannes B.Huber, "Lattice-Reduction-Aided Broadcast Preceding," IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL. 52, NO.12, DECEMBER 2004, pp.2057-2060.- surpass the well-known multi-user MIMO algorithms [4] QHSpencer, and M.Haardt, "Capacity and Downlink Transmission Algorithms for a Multi-user MIMO Channel," Signals, Systems and Computers, 2002. Conference Record of the Thirty-Sixth Asilomar Conference, Volume 2, Issue, 3-6 Nov. 2002 Page (s): 1384-1388 vol.2, [5] JC Mundarath, JHKotecha, "Zero-Forcing Beamforming for Non-Collaborative Space Division Multiple Access," Proceedings of 2006 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing ICASSP, May 14-19, 2006, Volume: 4, page (s): IV-IV, [6] A Wiesel, YCEldar, and Sh. Shamai, "Optimal Generalized Inverses for Zero Forcing Preceding," 41st Annual Conference on Information Sciences and Systems, CISS '07, March 14-16, pages 130-134, as well as the algorithm that prototyped the claimed method [8] Christoph Windpassinger, Robert FH Fischer, and Johannes B. Huber, "Lattice-Reduction-Aided Broadcast Preceding, "IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL. 52, NO.12, DECEMBER 2004, pp.2057-2060.

Данное преимущество заявляемого способа достигается путем использования новой последовательности взаимосвязанных действий, включающих процедуру векторного возмущения в сочетании с редукцией базиса решетки и многоальтернативное квантование.This advantage of the proposed method is achieved by using a new sequence of interrelated actions, including the vector perturbation procedure in combination with the reduction of the lattice basis and multi-alternative quantization.

Кроме того, преимуществом способа согласно заявляемому изобретению является возможность относительно несложной его реализации в передатчике и, особенно, простой реализации в приемнике абонентской станции.In addition, the advantage of the method according to the claimed invention is the possibility of its relatively simple implementation in the transmitter and, especially, simple implementation in the receiver of the subscriber station.

Существенным достоинством данного изобретения является и то, что возможна его реализация при наличии только одной приемной антенны у каждой из абонентских станций системы связи.A significant advantage of this invention is that it is possible to implement if there is only one receiving antenna at each of the subscriber stations of the communication system.

Еще одним важным достоинством заявляемого изобретения является возможность его реализации практически в любой среде распространения. Поясним, что для реализации традиционных однопользовательских способов MIMO необходима среда распространения с большим количеством объектов рассеяния, что не всегда реализуется на практике. В то же время способ согласно заявляемому изобретению обеспечивает выигрыш в пропускной способности даже в среде с относительно низким рассеянием, так как антенны приемной стороны принадлежат различным абонентским терминалам, вследствие чего их сигналы имеют низкую корреляцию независимо от свойств среды распространения сигнала.Another important advantage of the claimed invention is the possibility of its implementation in almost any distribution environment. Let us explain that for the implementation of traditional single-user MIMO methods, a propagation medium with a large number of scattering objects is necessary, which is not always implemented in practice. At the same time, the method according to the claimed invention provides a gain in throughput even in a relatively low scattering environment, since the receiving side antennas belong to different user terminals, as a result of which their signals have a low correlation regardless of the properties of the signal propagation medium.

Далее описание изобретения поясняется примерами выполнения и чертежами.Further, the description of the invention is illustrated by examples and drawings.

На фиг.1 выполнена структурная схема многопользовательской системы радиосвязи с множеством передающих и множеством приемных антенн, в которой осуществляют заявляемый способ.Figure 1 is a structural diagram of a multi-user radio communication system with multiple transmitting and multiple receiving antennas, in which the inventive method is carried out.

На фиг.2 выполнена структурная схема передатчика многопользовательской системы радиосвязи MIMO-OFDM.Figure 2 is a structural diagram of the transmitter of a multi-user radio communication system MIMO-OFDM.

На фиг.3 - структурная схема формирователя сигналов группы АС совместного обслуживания, используемого в передатчике.Figure 3 is a structural diagram of a signal shaper of a group of AC joint service used in the transmitter.

На фиг.4 - структурная схема узла формирования информационных пакетов, используемого в формирователе сигналов группы АС совместного обслуживания.Figure 4 - structural diagram of the node forming the information packets used in the shaper of the signal group AC joint service.

На фиг.5 - структурная схема узла многопользовательской обработки, используемого в формирователе сигналов группы АС совместного обслуживания.Figure 5 is a structural diagram of a multi-user processing node used in the signal shaper of the joint service group AS.

На фиг.6 - структурная схема приемника АС.Figure 6 is a structural diagram of a speaker receiver.

На фиг.7 - структурная схема блока обработки сигнала приемной антенны, используемого в приемнике АС.7 is a structural diagram of a signal processing unit of a receiving antenna used in the receiver of the speaker.

На фиг.8 - характеристики помехоустойчивости многопользовательских алгоритмов MIMO.On Fig - noise immunity characteristics of multi-user MIMO algorithms.

Структурные схемы устройств и входящих в них блоков, выполненные на фиг.1-7, приведены как примеры выполнения для реализации заявляемого способа. Однако использование заявляемого изобретения не ограничивается реализацией его только посредством приведенных устройств.Structural diagrams of devices and their constituent blocks, made in figure 1-7, are shown as examples for the implementation of the proposed method. However, the use of the claimed invention is not limited to its implementation only through the above devices.

Способ передачи-приема сигналов в многопользовательской системе радиосвязи с множеством передающих и множеством приемных антенн согласно заявляемому изобретению реализуют в системе, которая содержит базовую станцию (БС) и, по меньшей мере, две абонентские станции (АС). Структура такой системы радиосвязи, состоящей из одной БС 1 и L абонентских станций 6.1-6.L, показана на фиг.1. В состав оборудования базовой станции 1 входит, по меньшей мере, передатчик 2, приемник 3 и блок управления 4, причем первые вход и выход блока управления 4 соединены соответственно с выходом и входом передатчика 2, вторые вход и выход блока управления 4 соединены соответственно с выходом и входом приемника 3. В состав оборудования каждой абонентской станции 6.1-6.L входит также, по меньшей мере, приемник соответственно 8.1-8.L, передатчик 9.1-9.L и блок управления 10.1-10.L, причем первые вход и выход блоков управления 10.1-10.L соединены соответственно с выходом и входом приемников 8.1 - 8.L, вторые вход и выход блоков управления 10.1-10.L соединены соответственно с выходом и входом передатчиков 9.1-9.L.The method of transmitting and receiving signals in a multi-user radio communication system with multiple transmitting and multiple receiving antennas according to the claimed invention is implemented in a system that contains a base station (BS) and at least two subscriber stations (AS). The structure of such a radio communication system consisting of one BS 1 and L of subscriber stations 6.1-6.L is shown in FIG. The base station 1 equipment includes at least a transmitter 2, a receiver 3, and a control unit 4, the first input and output of the control unit 4 being connected respectively to the output and input of the transmitter 2, the second input and output of the control unit 4 being connected respectively to the output and the input of the receiver 3. The equipment of each subscriber station 6.1-6.L also includes at least a receiver, respectively 8.1-8.L, a transmitter 9.1-9.L and a control unit 10.1-10.L, the first input and the output of the control units 10.1-10.L are connected respectively to the output m and the input of the receivers 8.1 - 8.L, the second input and output of the control units 10.1-10.L are connected respectively to the output and input of the transmitters 9.1-9.L.

Канал связи от передатчика 2 БС 1 к приемникам 8.1-8.L АС 6.1-6.L обычно называют прямым каналом системы связи, а канал связи от передатчиков 8.1-8.L АС 6.1-6.L к приемнику 3 БС 1 - обратным.The communication channel from transmitter 2 BS 1 to receivers 8.1-8.L AC 6.1-6.L is usually called the direct channel of the communication system, and the communication channel from transmitters 8.1-8.L AC 6.1-6.L to receiver 3 .

БС 1 оборудована N антеннами 5.1-5.N, входы и выходы которых соединены со входами и выходами передатчика 2 и приемника 3, и которые используются для передачи сигнала в прямом канале. Эти же N антенн 5.1-5.N могут быть использованы и для приема сигнала обратного канала, при этом N>1.BS 1 is equipped with N antennas 5.1-5.N, the inputs and outputs of which are connected to the inputs and outputs of the transmitter 2 and receiver 3, and which are used to transmit the signal in the forward channel. The same N antennas 5.1-5.N can also be used to receive a reverse channel signal, with N> 1.

Каждая i-я AC (i=1, … L) из L AC 6.1-6.L оборудована приемопередающими антеннами 7.1-7.Mi, выходы и входы которых соединены соответственно с входами и выходами соответствующих им передатчиков 9.1-9.L и приемником 8.1-8.L. Количество антенн Мi у различных АС (i=1, … L) может быть различным. При этом в состав системы могут входить как АС, оборудованные одной антенной, так и АС, оборудованные несколькими антеннами, то есть N≥Mi≥1. В частном случае все абонентские станции могут иметь по одной антенне.Each i-th AC (i = 1, ... L) from L AC 6.1-6.L is equipped with 7.1-7.M i transceiver antennas, the outputs and inputs of which are connected to the inputs and outputs of the corresponding transmitters 9.1-9.L and receiver 8.1-8.L. The number of antennas M i for different speakers (i = 1, ... L) can be different. In this case, the system can include both speakers equipped with one antenna and speakers equipped with several antennas, that is, N≥M i ≥1. In the particular case, all subscriber stations can have one antenna.

Заявляемое изобретение осуществляют, например, в прямом канале представленной на фиг.1 системы связи с целью увеличения ее пропускной способности.The claimed invention is carried out, for example, in a direct channel of the communication system shown in FIG. 1 in order to increase its throughput.

В системах с высокой скоростью передачи данных, как правило, используют весьма широкую полосу частот. В этих условиях канал MIMO испытывает искажения частотной селективности, которые во временной области проявляются как многолучевость. Эффективным методом борьбы с многолучевостью является ортогональное частотное разделение каналов - orthogonal frequency division multiplexing - (OFDM), которое эквивалентно представлению одного частотно-селективного канала множеством частотных подканалов, в которых частотная селективность отсутствует. Данный факт нашел отражение в развивающихся стандартах современных систем связи таких, как IEEE 802.16, 802.20, где предусмотрены все основные механизмы использования технологии MIMO-OFDM.In systems with a high data rate, as a rule, they use a very wide frequency band. Under these conditions, the MIMO channel experiences distortions of frequency selectivity, which in the time domain appear as multipath. An effective method of combating multipath is orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), which is equivalent to representing a single frequency-selective channel by a plurality of frequency subchannels in which frequency selectivity is absent. This fact is reflected in the developing standards of modern communication systems such as IEEE 802.16, 802.20, which provides all the basic mechanisms for using MIMO-OFDM technology.

Реализацию способа заявляемого изобретения рассмотрим ниже на примере системы связи MIMO-OFDM.The implementation of the method of the claimed invention will be discussed below on the example of a MIMO-OFDM communication system.

В системах OFDM передача-прием сигналов между передающей и приемными станциями осуществляется посредством множества физических каналов связи. В качестве данных физических каналов используют ортогональные частотные подканалы, соответствующие различным поднесущим сигнала OFDM.In OFDM systems, the transmission-reception of signals between transmitting and receiving stations is carried out through many physical communication channels. Orthogonal frequency subchannels corresponding to different OFDM signal subcarriers are used as physical channel data.

Увеличение пропускной способности способом заявляемого изобретения реализуется за счет совместного обслуживания нескольких абонентских станций посредством одних и тех же физических каналов.The increase in throughput by the method of the claimed invention is realized due to the joint servicing of several subscriber stations via the same physical channels.

Для того чтобы при этом сигналы не создавали взаимных помех в точках приема, на БС непосредственно перед передачей выполняют совместную обработку сигналов данных АС. При этом используют информацию о канале связи.In order for the signals to not cause mutual interference at the receiving points, joint processing of the AC data signals is performed on the BS immediately before transmission. In this case, information about the communication channel is used.

Для реализации этого способа необходимо, чтобы суммарное количество антенн абонентских станций не превышало количество антенн базовой станции. Если, например, БС оборудована 4 антеннами, N=4, то одновременно можно обслужить 4 АС, имеющих по одной антенне или 2 АС, каждая из которых имеет по две антенны, или одну АС с одной и одну AC - с тремя антеннами.To implement this method, it is necessary that the total number of antennas of subscriber stations does not exceed the number of antennas of the base station. If, for example, a BS is equipped with 4 antennas, N = 4, then at the same time it is possible to serve 4 speakers with one antenna or 2 speakers, each of which has two antennas, or one speaker with one and one AC with three antennas.

Данное требование ограничивает количество одновременно обслуживаемых абонентов. Однако в системе связи может быть довольно большое число пользователей. Поэтому в блоке управления 4 базовой станции 1 выполняют организацию АС 6.1-6.L, путем объединения их в группы. В процессе организации определяют группы АС совместного и индивидуального обслуживания. В каждой группе совместного обслуживания все АС обслуживают совместно в частотных подканалах, общих для АС данной группы. В группе АС индивидуального обслуживания каждую АС обслуживают индивидуально посредством частотных подканалов, выделенных только данной АС. В процессе группировки используют различные параметры, например количество антенн, степень загрузки базовой станции, долговременную информацию о канале связи, индикатор качества канала каждой АС и др.This requirement limits the number of simultaneously served subscribers. However, there can be a fairly large number of users in a communication system. Therefore, in the control unit 4 of the base station 1, the organization of AC 6.1-6.L is performed by combining them into groups. In the process of organization, AS groups of joint and individual services are determined. In each joint service group, all speakers serve together in the frequency subchannels common to the speakers in this group. In the group of individual service ACs, each AC is served individually by means of frequency subchannels allocated only to this AC. In the process of grouping, various parameters are used, for example, the number of antennas, the degree of loading of the base station, long-term information about the communication channel, the channel quality indicator of each speaker, etc.

Способ заявляемого изобретения может быть использован в группе совместного обслуживания АС, а также для индивидуального обслуживания тех АС, которые имеют более чем одну антенну.The method of the claimed invention can be used in a joint service group of speakers, as well as for individual service of those speakers that have more than one antenna.

Рассмотрим подробнее реализацию заявляемого изобретения со ссылкой на фиг.2-7.Consider in more detail the implementation of the claimed invention with reference to Fig.2-7.

В структурных схемах (фиг.2-7) не показаны устройства и сигналы синхронизации, хотя подразумевается, что они необходимы и обязательно присутствуют при реализации блоков, входящих в состав структурных схем устройств, на которых осуществляют заявляемый способ. Синхронизация сигналов в устройствах выполняется любым известным способом (традиционно) для данных систем связи и не изменяется применительно к алгоритму согласно заявляемому способу, поэтому для простоты изложения описание сигналов синхронизации и соответственно устройств, которые выполняют эти функции, опущено.In the structural diagrams (Fig.2-7) devices and synchronization signals are not shown, although it is understood that they are necessary and must be present when implementing the blocks that are part of the structural diagrams of devices on which the inventive method is carried out. The synchronization of signals in devices is performed by any known method (traditionally) for these communication systems and does not change with respect to the algorithm according to the claimed method, therefore, for simplicity of presentation, the description of synchronization signals and, accordingly, devices that perform these functions is omitted.

Также для простоты все соединения (связи) на структурных схемах показаны линиями одной толщины (шины), несмотря на то, что некоторые соединения отражают передачу одиночных цифровых и аналоговых сигналов, а другие - передачу массивов сигналов - матриц, поскольку все эти сигналы имеют сложную структуру.Also, for simplicity, all connections (connections) in the structural diagrams are shown by lines of the same thickness (bus), despite the fact that some connections reflect the transmission of single digital and analog signals, while others reflect the transmission of arrays of signal-matrices, since all these signals have a complex structure .

На фиг.2 выполнена структурная схема передатчика 2 системы связи MIMO-OFDM, на котором осуществляют способ согласно заявляемому изобретению.Figure 2 is a structural diagram of the transmitter 2 of the communication system MIMO-OFDM, which carry out the method according to the claimed invention.

Передатчик 2 (фиг.2) содержит:The transmitter 2 (figure 2) contains:

формирователи сигналов для групп АС совместного обслуживания 11.1-11.U, где U - максимальное количество групп АС совместного обслуживания,signal conditioners for joint service groups 11.1-11.U, where U is the maximum number of joint service groups,

формирователь сигналов для АС индивидуального обслуживания 12,signal shaper for individual service speakers 12,

формирователь служебных сигналов 13,overhead driver 13,

модуляторы OFDM 14.1-14.N.OFDM modulators 14.1-14.N.

На первые К входов каждого из формирователей 11.1-11.U поступают информационные сообщения, предназначенные для передачи абонентским станциям соответствующей группы. На вторые F входов каждого из формирователей 11.1-11.U поступают оценки канальных матриц для тех поднесущих, которые используются для обслуживания АС соответствующей группы. На каждом из N выходов каждого из U формирователей формируются сигналы F поднесущих, предназначенные для передачи через соответствующую передающую антенну.The first K inputs of each of the formers 11.1-11.U receive information messages intended for transmission to subscriber stations of the corresponding group. The second F inputs of each of the formers 11.1-11.U receive channel matrix estimates for those subcarriers that are used to serve the speakers of the corresponding group. At each of the N outputs of each of the U shapers, F subcarrier signals are generated for transmission through a respective transmit antenna.

Количество и номера используемых поднесущих поступают как управляющие сигналы из блока управления БС через управляющие входы формирователей 11.1-11.U.The number and numbers of used subcarriers come as control signals from the BS control unit through the control inputs of the shapers 11.1-11.U.

Из соображений удобства чтения в структурных схемах (фиг.2-5) не показаны сигналы управления, хотя подразумевается, что они поступают из блока управления БС на управляющие входы блоков, входящих в состав структурных схем устройств, на которых осуществляют заявляемый способ.For reasons of readability, the control signals are not shown in the structural diagrams (Figs. 2-5), although it is understood that they come from the BS control unit to the control inputs of the blocks included in the structural diagrams of devices on which the inventive method is implemented.

Предназначенные для передачи сигналы, сформированные на выходах формирователей 11.1-11.U, поступают на входы модуляторов OFDM 14.1-14.N.The signals intended for transmission formed at the outputs of the shapers 11.1-11.U are fed to the inputs of OFDM modulators 14.1-14.N.

Сигналы для АС индивидуального обслуживания формируют в формирователе 12. При этом в блоке управления БС 4 определяют частотные каналы (поднесущие) для связи с каждой из АС данной группы. При формировании сигналов учитывают данные поднесущие, а также виды модуляции, способы кодирования и способы передачи-приема, предусмотренные используемым стандартом связи (см., например, [2]) и определенные в системе для абонентских станций индивидуального обслуживания.The signals for the individual service ACs are generated in the shaper 12. In this case, frequency channels (subcarriers) are determined in the BS control unit 4 for communication with each of the ACs of this group. When generating signals, these subcarriers are taken into account, as well as modulation types, coding methods, and transmission-reception methods provided for by the used communication standard (see, for example, [2]) and defined in the system for individual service subscriber stations.

Сигналы, предназначенные для передачи АС индивидуального обслуживания, сформированные на выходах формирователя 12, поступают на другие входы модуляторов OFDM 14.1-14.N.The signals intended for transmitting personal service speakers generated at the outputs of the driver 12 are fed to other inputs of OFDM modulators 14.1-14.N.

В формирователе служебных сигналов 13 формируют служебные сигналы, необходимые для реализации связи в системе MIMO-OFDM, такие как пилотные сигналы (pilot signals), сигналы нулевых несущих (null carrier), защитных полос (guard bands), несущих постоянного тока (DC carrier), [2] 802.16ТМ IEEE Standard for tocal and metropolitan area networks. Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, 1 October 2004.In the service signal generator 13, service signals necessary for implementing communication in the MIMO-OFDM system are generated, such as pilot signals, null carrier signals, guard bands, DC carriers , [2] 802.16TM IEEE Standard for tocal and metropolitan area networks. Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, October 1, 2004.

Сигналы, сформированные в формирователях 12 и 13, поступают на другие входы модуляторов OFDM. Таким образом, на входы каждого из модуляторов OFDM 14.1-14.N поступают сигналы всех частотных подканалов, используемых в системе, предназначенные для передачи через передающую антенну, соединенную с выходом данного модулятора OFDM. В модуляторах OFDM 14.1-14.N выполняют типовые операции по формированию OFDM сигнала (обратное дискретное преобразование Фурье, добавление циклического префикса - см., например, [9] John G.Proakis, "Digital Communication," McGrow-Hill, Third Edition), а также преобразование в аналоговую форму, перенос в область радиочастоты и обработку сигнала на радиочастоте. После этого сформированные радиосигналы передают через передающие антенны 15.1-15.N.The signals generated in the shapers 12 and 13 are fed to other inputs of OFDM modulators. Thus, the inputs of each of the OFDM modulators 14.1-14.N receive the signals of all frequency subchannels used in the system, intended for transmission through a transmitting antenna connected to the output of this OFDM modulator. OFDM modulators 14.1-14.N perform typical operations for generating an OFDM signal (inverse discrete Fourier transform, adding a cyclic prefix - see, for example, [9] John G.Proakis, "Digital Communication," McGrow-Hill, Third Edition) as well as conversion to analog form, transfer to the radio frequency region and signal processing at the radio frequency. After that, the generated radio signals are transmitted through transmitting antennas 15.1-15.N.

Для лучшего понимания реализации изобретения рассмотрим подробнее работу формирователя сигналов группы АС совместного обслуживания 11.1-11.U, структурная схема одного из которых выполнена на фиг.3 и показана как пример реализации. Каждый формирователь сигналов группы АС совместного обслуживания 11.1-11.U состоит из узла формирования информационных пакетов 16 и F узлов многопользовательской обработки 17.1-17.F, где F - максимальное количество частотных подканалов, выделяемых для связи с абонентами группы АС совместного обслуживания.For a better understanding of the implementation of the invention, let us consider in more detail the operation of the signal shaper of the joint service group AC 11.1-11.U, the structural diagram of one of which is made in Fig. 3 and shown as an example of implementation. Each signal shaper of the joint service group AS 11.1-11.U consists of a node for generating information packets 16 and F of the multi-user processing nodes 17.1-17.F, where F is the maximum number of frequency subchannels allocated for communication with subscribers of the joint service group AS.

С первых К входов формирователя сигналов группы АС совместного обслуживания 11 на входы узла формирования информационных пакетов 16 поступают К информационных сообщений, предназначенных для передачи соответственно К абонентским станциям данной группы абонентов. В узле 16 из этих сообщений формируют F последовательностей пакетов символов модуляции. Последовательность, сформированная на отдельном выходе узла 16, предназначена для передачи в соответствующем частотном подканале.From the first To the inputs of the signal shaper of the joint service group AC 11, the informational messages intended for transmission to the subscriber stations of this subscriber group are respectively sent to the inputs of the information packet forming unit 16. At node 16, F sequences of modulation symbol packets are formed from these messages. The sequence generated at the separate output of node 16 is intended for transmission in the corresponding frequency subchannel.

С каждого из F выходов узла формирования информационных пакетов 16 последовательность пакетов символов модуляции поступает на первый вход соответствующего узла многопользовательской обработки 17.1-17.F. На второй вход каждого узла многопользовательской обработки поступает оценка канальной матрицы соответствующего частотного подканала со вторых входов формирователя сигналов группы АС совместного обслуживания 11.From each of the F outputs of the information packet forming unit 16, the sequence of modulation symbol packets arrives at the first input of the corresponding multi-user processing node 17.1-17.F. At the second input of each multi-user processing node, an estimate of the channel matrix of the corresponding frequency subchannel is received from the second inputs of the signal shaper of the joint-service AC group 11.

На каждом n-м выходе (n=1, … N) каждого f-го узла (f=1, … F) многопользовательской обработки формируется сигнал, предназначенный для передачи через n-ю передающую антенну в f-м частотном подканале.At each nth output (n = 1, ... N) of each f-th node (f = 1, ... F) of multi-user processing, a signal is generated for transmission through the nth transmit antenna in the f-th frequency subchannel.

Совокупность сигналов, сформированных таким образом на выходах узлов многопользовательской обработки 17.1-17.F, поступает на выходы формирователя сигналов группы АС совместного обслуживания 11. С выходов формирователей 11.1-11.U данная совокупность сигналов поступает на соответствующие входы соответствующих им модуляторов OFDM 14.1-14.N (фиг.2).The set of signals generated in this way at the outputs of the multi-user processing nodes 17.1-17.F is fed to the outputs of the shaper of the joint-service AC group 11. From the outputs of the shapers 11.1-11.U, this set of signals is fed to the corresponding inputs of the corresponding OFDM modulators 14.1-14 .N (figure 2).

Рассмотрим подробнее процедуру формирования информационных пакетов. На фиг.4 в качестве примера осуществления заявляемого способа представлена структурная схема выполнения узла формирования информационных пакетов 16. Узел формирования информационных пакетов состоит из К параллельных каналов обработки сигнала. Каждый канал осуществляет обработку сигнала одной из К абонентских станций группы АС совместного обслуживания. Канал обработки сигнала отдельной АС образован последовательно соединенными подузлом кодирования 18, модулятором 19 и подузлом распределения по подканалам 20.Let us consider in more detail the procedure for generating information packets. Figure 4, as an example of the proposed method, presents a structural diagram of the implementation of the node forming information packets 16. The node forming information packets consists of K parallel channels of signal processing. Each channel carries out the processing of a signal from one of the K subscriber stations of the AC joint service group. The signal processing channel of a separate AS is formed by series-connected coding subassembly 18, modulator 19 and distribution subassembly over subchannels 20.

Входы подузлов кодирования 18.1-18.К являются К входами узла формирования информационных пакетов 16.The inputs of the encoding subnodes 18.1-18. K are the inputs of the node forming information packets 16.

На К входов узла формирования информационных пакетов 16 поступают соответственно К последовательностей двоичных символов. Данные последовательности поступают из блока управления БС 4 (фиг.1), где формируются из информационных сообщений, предназначенных для передачи К абонентским станциям соответственно.To the inputs of the node forming the information packets 16 are received respectively To the sequence of binary characters. These sequences come from the control unit BS 4 (figure 1), where they are formed from information messages intended for transmission to subscriber stations, respectively.

В подузле кодирования 18 каждого из К каналов обработки выполняют кодирование и перемежение входной последовательности двоичных символов. В модуляторе 19 выполняют модуляцию полученной кодированной последовательности двоичных символов. Операции кодирования, перемежения и модуляции выполняют в соответствии с выбранными видами кодирования и модуляции, а также алгоритмами перемежения, предусмотренными используемым стандартом связи (см., например, [2] 802.16ТМ IEEE Standard for local and metropolitan area networks. Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, 1 October 2004).In the coding subassembly 18 of each of the K processing channels, coding and interleaving of the input binary symbol sequence are performed. In the modulator 19, modulation of the obtained coded sequence of binary symbols is performed. Coding, interleaving and modulation operations are performed in accordance with the selected coding and modulation types, as well as interleaving algorithms provided for by the communication standard used (see, for example, [2] 802.16ТМ IEEE Standard for local and metropolitan area networks. Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, October 1, 2004).

Последовательность символов модуляции, сформированная на выходе модулятора 19, поступает на вход подузла распределения по подканалам 20, где данную последовательность распределяют между F частотными подканалами. Таким образом, на F выходах подузла 20 формируются подпоследовательности символов модуляции, предназначенные для передачи в соответствующих частотных подканалах.The sequence of modulation symbols generated at the output of the modulator 19, is fed to the input of the distribution subassembly for subchannels 20, where this sequence is distributed between F frequency subchannels. Thus, at the F outputs of the subassembly 20, subsequences of modulation symbols are formed for transmission in the respective frequency subchannels.

С выходов подузлов 20.1-20.К сформированные подпоследовательности поступают на входы F формирователей пакетов частотных подканалов 21.1-21.F, таким образом, что подпоследовательности различных абонентов, предназначенные для передачи в одном и том же частотном подканале, поступают на входы формирователя 21.1-21.F соответствующего частотного подканала.From the outputs of the subnodes 20.1-20. K, the generated subsequences are fed to the inputs F of the shapers of the frequency subchannel packets 21.1-21.F, so that the subsequences of different subscribers, intended for transmission in the same frequency subchannel, are fed to the inputs of the shaper 21.1-21 .F of the corresponding frequency subchannel.

В каждом из F формирователей 21.1-21.F формируют последовательность пакетов символов модуляции, предназначенных для передачи абонентским станциям обслуживаемой группы в соответствующем частотном подканале.In each of the F shapers 21.1-21.F, a sequence of modulation symbol packets is formed for transmission to subscriber stations of the served group in the corresponding frequency subchannel.

Данные пакеты формируют таким образом, что каждый пакет содержит М символов модуляции, где М - суммарное количество приемных антенн данной группы абонентских станций. Причем количество символов, предназначенных для передачи каждой АС, соответствует количеству ее приемных антенн. Каждый пакет, сформированный на выходе одного из формирователей 21.1-21.F, в процессе дальнейшей обработки представляют как М-мерный вектор передаваемых символов модуляции a=[а1, … aM]T.These packets are formed in such a way that each packet contains M modulation symbols, where M is the total number of receiving antennas of this group of subscriber stations. Moreover, the number of characters intended for transmission of each speaker corresponds to the number of its receiving antennas. Each packet generated at the output of one of the formers 21.1-21.F, in the course of further processing, is represented as an M-dimensional vector of transmitted modulation symbols a = [a 1 , ... a M ] T.

Сформированные последовательности пакетов символов модуляции, предназначенные для передачи абонентским станциям обслуживаемой группы в соответствующих частотных подканалах с выходов F формирователей 21.1-21.F, поступают на выходы узла формирования информационных пакетов 16.The generated sequence of modulation symbol packets intended for transmission to subscriber stations of the served group in the corresponding frequency subchannels from the outputs F of the shapers 21.1-21.F are supplied to the outputs of the information packet forming unit 16.

Рассмотрим подробнее процедуру многопользовательской обработки, которую выполняют посредством узлов 17.1-17.F. Структурная схема узла 17, как пример реализации, представлена на фиг.5. Каждый из узлов многопользовательской обработки 17.1-17.F состоит из подузла преобразования вектора сигнала 22, подузла обработки канальной матрицы 23, подузла суммирования 24, подузла формирования возмущающего вектора 25, подузла линейного преобразования 26 и подузла нормирования 27, при этом первым входом узла многопользовательской обработки 17 является вход подузла преобразования вектора сигнала 22, а вторым входом - вход подузла формирования канальной матрицы 23, выход подузла преобразования вектора сигнала 22 соединен с первыми входами подузла суммирования 24 и подузла формирования возмущающего вектора 25, первый выход подузла обработки канальной матрицы 23 соединен со вторым входом подузла формирования возмущающего вектора 25, третий вход которого объединен со вторым входом подузла линейного преобразования 26 и соединен со вторым выходом подузла обработки канальной матрицы 23, выход подузла формирования возмущающего вектора 25 соединен со вторым входом подузла суммирования 24, выход которого соединен с первым входом подузла линейного преобразования 26, N выходов которого соединены с N входами подузла нормирования 27, N выходов которого являются выходами узла многопользовательской обработки 17.Let us consider in more detail the procedure of multi-user processing, which is performed by means of nodes 17.1-17.F. The structural diagram of the node 17, as an example implementation, is presented in figure 5. Each of the multi-user processing nodes 17.1-17.F consists of a signal vector conversion sub-node 22, a channel matrix processing sub-node 23, a summing sub-node 24, a disturbance vector generating sub-node 25, a linear transformation sub-node 26, and a normalization sub-node 27, with the first input of the multi-user processing node 17 is the input of the signal vector conversion sub-node 22, and the second input is the input of the channel matrix generation sub-node 23, the output of the signal vector conversion sub-node 22 is connected to the first inputs of the sub-node and summing 24 and the sub-node generating the perturbation vector 25, the first output of the sub-processing node of the channel matrix 23 is connected to the second input of the sub-node generating the perturbing vector 25, the third input of which is combined with the second input of the sub-node of the linear transformation 26 and connected to the second output of the sub-processing node of the channel matrix 23 the sub-node of the formation of the disturbing vector 25 is connected to the second input of the summing sub-node 24, the output of which is connected to the first input of the linear conversion sub-node 26, the N outputs of which are connected with N inputs of the normalization subassembly 27, N outputs of which are outputs of the multi-user processing node 17.

Узел многопользовательской обработки 17 работает следующим образом.The multi-user processing node 17 operates as follows.

С первого входа узла 17 на вход подузла преобразования вектора сигнала 22 поступает последовательность векторов передаваемых символов модуляции а одного из частотных подканалов, сформированная на соответствующем выходе узла формирования информационных пакетов. В подузле 22 М-мерный вектор передаваемых символов модуляции а преобразуют в 2М-мерный реально-значный вектор передаваемых символов модуляции ar в соответствии с формулойFrom the first input of the node 17 to the input of the signal vector conversion subassembly 22, a sequence of vectors of transmitted modulation symbols a of one of the frequency subchannels is generated at the corresponding output of the information packet forming unit. In subnode 22, the M-dimensional vector of the transmitted modulation symbols a is converted into a 2M-dimensional real-valued vector of the transmitted modulation symbols a r in accordance with the formula

Figure 00000066
Figure 00000066

где Rea, Ima - векторы, составленные из действительных и соответственно мнимых частей соответствующих элементов вектора а. Сформированный таким образом реально-значный вектор ar с выхода подузла 22 поступает одновременно на первые входы подузлов суммирования 24 и формирования возмущающего вектора 25.where Rea, Ima are vectors composed of real and respectively imaginary parts of the corresponding elements of vector a. The real-valued vector a r thus formed from the output of the subassembly 22 arrives simultaneously at the first inputs of the subassemblies of the summation 24 and the formation of the disturbing vector 25.

На вход подузла обработки канальной матрицы 23 со второго входа узла 17 поступает канальная матрица Н соответствующего частотного подканала.The input channel processing node of the channel matrix 23 from the second input of the node 17 receives the channel matrix H of the corresponding frequency subchannel.

Каждый элемент hj,i канальной матрицы представляет собой оценку коэффициента передачи сигнала по пространственному каналу, образованному i-й передающей антенной БС и j-й приемной антенной данной группы абонентских станций. Данный коэффициент передачи обычно представляют как комплексное число модуль которого отражает изменение амплитуды, а аргумент - изменение фазы сигнала при прохождении через соответствующий пространственный канал связи.Each element of the channel matrix h j, i is an estimate of the signal transmission coefficient over the spatial channel formed by the ith BS transmitting antenna and the jth receiving antenna of this group of subscriber stations. This transmission coefficient is usually represented as a complex number whose module reflects the change in amplitude, and the argument is the change in the phase of the signal when passing through the corresponding spatial communication channel.

Возможны различные способы получения оценок данных коэффициентов. Например, если система связи использует временное разделение прямого и обратного канала, то данные оценки формируют на базовой станции по сигналам обратного канала, принятым от абонентских станций. Если система связи использует частотное разделение прямого и обратного каналов, то оценки элементов канальной матрицы формируют в приемниках абонентских станций 8.1-8.L и передают на БС 1 по каналу обратной связи. Способы оценивания канала в системе MIMO-OFDM известны из литературы, например, [12] Z.Jane Wang, Zhu Han, and K.J.Ray Liu, "A MIMO-OFDM Channel Estimation Approach Using Time of Arrivals," IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS, VOL. 4, NO.3, MAY 2005, pp.1207-1213.There are various ways to obtain estimates of these coefficients. For example, if the communication system uses the time separation of the forward and reverse channels, then the estimation data is generated at the base station from the signals of the reverse channel received from subscriber stations. If the communication system uses the frequency separation of the forward and reverse channels, then the estimates of the channel matrix elements are generated in the receivers of the subscriber stations 8.1-8.L and transmitted to BS 1 via the feedback channel. Methods for channel estimation in a MIMO-OFDM system are known from the literature, for example, [12] Z. Jane Wang, Zhu Han, and KJRay Liu, "A MIMO-OFDM Channel Estimation Approach Using Time of Arrivals," IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS, Vol. 4, NO.3, MAY 2005, pp. 1207-1213.

В подузле преобразования канальной матрицы 23 реализуют следующий алгоритм.In the conversion node of the channel matrix 23, the following algorithm is implemented.

1. Канальную матрицу Н, имеющую размерность M×N, преобразуют в реально-значную матрицу Hr размерности 2М×2N в соответствии с формулой1. The channel matrix H having the dimension M × N is converted into a real-valued matrix H r of dimension 2M × 2N in accordance with the formula

Figure 00000067
Figure 00000067

где ReH, ImH - матрицы, составленные из действительных и соответственно мнимых частей соответствующих элементов матрицы Н.where ReH, ImH are matrices composed of real and respectively imaginary parts of the corresponding elements of the matrix N.

2. Из реально-значной канальной матрицы Hr формируют матрицу предварительного линейного преобразования сигнала, по формуле2. From a real-valued channel matrix H r form a matrix of preliminary linear signal conversion, according to the formula

Figure 00000068
Figure 00000068

где (.)H - символ транспонирования и комплексного сопряжения, where (.) H is the symbol for transposition and complex conjugation,

(.)-1 - символ инверсии матрицы.(.) -1 - matrix inversion symbol.

Сформированная таким образом матрица Wr поступает на первый выход подузла 23 и далее на второй вход подузла линейного преобразования 26 и третий вход подузла формирования возмущающего вектора 25.The matrix W r thus formed is fed to the first output of the subassembly 23 and then to the second input of the linear transformation subassembly 26 and the third input of the subassembly of the formation of the disturbing vector 25.

3. Путем редукции базиса решетки матрицы Wr формируют целочисленную матрицу Т с определителем, равным ±1, умножение на которую преобразует матрицу предварительного линейного преобразования в матрицу Z=WrT, имеющую заведомо низкое число обусловленности.3. By reducing the lattice basis, the matrices W r form an integer matrix T with a determinant of ± 1, multiplication by which converts the preliminary linear transformation matrix into the matrix Z = W r T, which has a knowingly low condition number.

При этом используют, например, известный алгоритм редукции базиса решетки, названный по аббревиатуре имен авторов LLL (Lenstra-Lenstra-Lovasz) и представленный в [10] Dirk Wubben, Ronald Böhnke, Volker Kühn, and Karl-Dirk Kammeyer, "Near-Maximum-Likelihood Detection of MIMO Systems using MMSE-Based Lattice Reduction", IEEE Proc. International Conference on Communications (ICC), Paris, France, June 2004 и [11] A.K.Lenstra, H.W.Lenstra, and L.Lovasz, "Factoring potynomials with rational coefficients", Mathematische Annaten, vol. 261, pp.515-534, 1982.They use, for example, the well-known lattice-base reduction algorithm, named after the abbreviation of the authors' names LLL (Lenstra-Lenstra-Lovasz) and presented in [10] by Dirk Wubben, Ronald Böhnke, Volker Kühn, and Karl-Dirk Kammeyer, "Near-Maximum -Likelihood Detection of MIMO Systems using MMSE-Based Lattice Reduction ", IEEE Proc. International Conference on Communications (ICC), Paris, France, June 2004 and [11] A.K. Lenstra, H.W. Lenstra, and L. Lovasz, "Factoring potynomials with rational coefficients", Mathematische Annaten, vol. 261, pp. 515-534, 1982.

Сформированная, таким образом, матрица Т с выхода подузла 23 поступает на второй вход подузла формирования возмущающего вектора 25.Thus formed, the matrix T from the output of the subassembly 23 enters the second input of the subassembly of the formation of the disturbing vector 25.

Подузел формирования возмущающего вектора 25 работает в соответствии со следующим алгоритмом.The subunit of the formation of the disturbing vector 25 operates in accordance with the following algorithm.

1. Используя матрицу Т, и реально-значный вектор передаваемых символов модуляции ar, определяют не квантованный вектор возмущений как1. Using the matrix T, and a real-valued vector of the transmitted modulation symbols a r , determine the non-quantized perturbation vector as

Figure 00000069
Figure 00000069

где А - действительное число такое, что действительная и мнимая часть любого символа модуляции α по абсолютной величине строго меньше A/2, то естьwhere A is a real number such that the real and imaginary part of any modulation symbol α in absolute value is strictly less than A / 2, i.e.

Figure 00000070
Figure 00000070

2) выполняют округление каждого из элементов полученного вектора z до ближайшего по величине целого числа, определяя, таким образом, первый квантованный вектор z1, и, вместе с тем, определяют вектор d1 соответствующих значений ошибки квантования по формулам2) round off each of the elements of the resulting vector z to the nearest integer in magnitude, thus determining the first quantized vector z 1 , and at the same time, determine the vector d 1 of the corresponding quantization error values by the formulas

Figure 00000043
Figure 00000043

где Q(z) - операция поэлементного округления вектора z до ближайшего целого числа,where Q (z) is the operation of elementwise rounding of the vector z to the nearest integer,

3) формируют второй квантованный вектор z2 путем определения для каждого элемента вектора z второго ближайшего по величине целого числа, с противоположным значением ошибки квантования, а также второй вектор соответствующих значений ошибки квантования d2 по формулам3) form the second quantized vector z 2 by determining for each element of the vector z the second closest integer with the opposite value of the quantization error, as well as the second vector of the corresponding values of the quantization error d 2 according to the formulas

Figure 00000071
Figure 00000071

где через sign(а) обозначен вектор, полученный из вектора а применением к каждому его элементу операцииwhere sign (a) denotes the vector obtained from the vector a by applying the operation to each of its elements

Figure 00000072
Figure 00000072

4) из элементов первого z1 и второго z2 квантованных векторов формируют R квантованных векторов u, имеющих наименьшие значения суммарной ошибки квантования вектора, причем суммарную ошибку квантования вектора определяют как сумму (или сумму квадратов) абсолютных ошибок квантования всех элементов вектора,4) from the elements of the first z 1 and second z 2 quantized vectors, R quantized vectors u are formed having the smallest values of the total quantization error of the vector, and the total quantization error of the vector is defined as the sum (or sum of squares) of the absolute quantization errors of all elements of the vector,

5) каждый из R квантованных векторов u преобразуют по формуле5) each of R quantized vectors u is transformed by the formula

Figure 00000061
Figure 00000061

формируя, таким образом, множество кандидатских возмущающих векторов,thus forming many candidate disturbing vectors,

6) определяют оптимальный возмущающий вектор p0 как вектор из множества кандидатских возмущающих векторов, для которого решающая функция

Figure 00000045
минимальна.6) determine the optimal perturbing vector p 0 as a vector from the set of candidate perturbing vectors for which the decisive function
Figure 00000045
is minimal.

Сформированный таким образом оптимальный возмущающий вектор р0 с выхода подузла 25 поступает на второй вход подузла суммирования 24, где суммируют реально-значный вектор передаваемых символов и оптимальный возмущающий вектор, формируя, таким образом, возмущенный реально-значный вектор передаваемых символов (ar+p0).The optimal perturbing vector p 0 thus formed from the output of the subassembly 25 is fed to the second input of the summing subassembly 24, where the real-valued vector of the transmitted symbols and the optimal perturbing vector are summed, thus forming a perturbed real-valued vector of the transmitted symbols (a r + p 0 ).

Возмущенный реально-значный вектор передаваемых символов (ar0) с выхода подузла 24 поступает на первый вход подузла линейного преобразования 26.The perturbed real-valued vector of the transmitted symbols (a r + p 0 ) from the output of the sub-node 24 is fed to the first input of the sub-node of the linear transformation 26.

В подузле 26 выполняют предварительное линейное преобразование полученного возмущенного реально-значного вектора символов модуляции, формируя реально-значный вектор передаваемых сигналов в соответствии с формулой:In subnode 26, a preliminary linear transformation of the resulting perturbed real-valued vector of modulation symbols is performed, forming a real-valued vector of transmitted signals in accordance with the formula:

Figure 00000073
Figure 00000073

Из полученного реально-значного вектора передаваемых сигналов xr в подузле 26 формируют ненормированный вектор передаваемых сигналовFrom the obtained real-valued vector of transmitted signals x r in subnode 26 form an unnormalized vector of transmitted signals

Figure 00000074
Figure 00000074

где j - мнимая единица, а через xr (n:m) обозначен вектор, составленный из последовательности элементов вектора xr с n-го по m-й.where j is the imaginary unit, and x r (n: m) denotes a vector composed of a sequence of elements of the vector x r from the n-th to the m-th.

Таким образом, на N выходах подузла линейного преобразования 26 формируют соответственно N элементов ненормированного вектора передаваемых сигналов х0. С выходов подузла 26 данные сигналы поступают на соответствующие им входы подузла нормирования 27, где формируют вектор передаваемых сигналов данного частотного подканала путем умножения ненормированных передаваемых сигналов на коэффициент нормирования CT,Thus, at the N outputs of the linear conversion subassembly 26, respectively, N elements of an irregularized vector of transmitted signals x 0 are formed . From the outputs of the subassembly 26, these signals are fed to the corresponding inputs of the normalization subassembly 27, where they form the vector of the transmitted signals of a given frequency subchannel by multiplying the unnormalized transmitted signals by the normalization coefficient C T ,

Figure 00000075
Figure 00000075

Коэффициент нормирования CT - это действительное число, которое выбирают таким образом, чтобы средняя мощность передачи сигналов сформированного вектора х была равна мощности сигналов, передаваемых приемным станциям без многопользовательского преобразования.The normalization coefficient C T is a real number, which is chosen so that the average transmit power of the signals of the generated vector x is equal to the power of the signals transmitted to the receiving stations without multi-user conversion.

Совокупность сигналов, соответствующих элементам полученного вектора х, поступает на выходы подузла нормирования 27 и соответственно на выходы узла многопользовательской обработки 17. Совокупность сигналов, соответствующих элементам полученного вектора х, передают в соответствующем частотном подканале через все передающие антенны - по одному сигналу через антенну. С этой целью сигналы, предназначенные для одновременной передачи через каждую n-ю антенну (n=1, … N) в частотных подканалах, выделенных для передачи сигналов группам АС совместного обслуживания, поступают на соответствующие входы n-го модулятора OFDM.The set of signals corresponding to the elements of the received vector x is fed to the outputs of the normalization subassembly 27 and, accordingly, to the outputs of the multi-user processing node 17. The set of signals corresponding to the elements of the obtained vector x are transmitted in the corresponding frequency subchannel through all transmitting antennas - one signal through the antenna. For this purpose, the signals intended for simultaneous transmission through each n-th antenna (n = 1, ... N) in the frequency subchannels allocated for signal transmission to the joint-service speaker groups are supplied to the corresponding inputs of the nth OFDM modulator.

Функции модуляторов OFDM 14.1-14.N представлены выше при описании работы передатчика 2.The functions of OFDM modulators 14.1-14.N are presented above when describing the operation of transmitter 2.

Рассмотрим подробнее реализацию заявляемого изобретения в приемнике АС, структурная схема которого выполнена на фиг.6.Let us consider in more detail the implementation of the claimed invention in the receiver of the speaker, the structural diagram of which is made in Fig.6.

Приемник абонентской станции содержит Mk приемных антенн 7.1-7.Mk и такое же количество блоков обработки сигналов приемных антенн 28.1-28.Mk и блок декодирования 29, где k - индекс абонентской станции.The receiver of the subscriber station contains M k receiving antennas 7.1-7.M k and the same number of signal processing blocks of the receiving antennas 28.1-28.M k and the decoding unit 29, where k is the subscriber station index.

Сигнал с каждой приемной антенны 7.1-7.Mk поступает на вход соответствующего блока обработки сигнала 28.1-28.Mk. В каждом из блоков 28.1-28.Mk выполняют обработку сигнала, результатом которой являются F последовательностей двоичных символов, принятых соответствующей приемной антенной в F частотных подканалах.The signal from each receiving antenna 7.1-7.M k is fed to the input of the corresponding signal processing unit 28.1-28.M k . In each of the blocks 28.1-28.M k , signal processing is performed, the result of which is F sequences of binary symbols received by the corresponding receiving antenna in F frequency subchannels.

Каждый блок обработки сигнала приемной антенны 28.1-28.Mk (структурная схема как пример реализации выполнена на фиг.7) содержит демодулятор OFDM 30, F узлов нормирования 31.1-31.F и такое же количество узлов модульного редуцирования 32.1-32.F и демодуляторов 33.1-33.F.Each signal processing unit of the receiving antenna 28.1-28.M k (a block diagram as an example of implementation is performed in Fig. 7) contains an OFDM 30 demodulator, F of normalization nodes 31.1-31.F and the same number of modular reduction nodes 32.1-32.F and demodulators 33.1-33.F.

Вход демодулятора OFDM является входом блока обработки сигнала приемной антенны 28.F. Выходы F демодуляторов 33.1-33.F являются одновременно F выходами блока обработки сигнала приемной антенны.The input of the OFDM demodulator is the input of the signal processing unit of the receiving antenna 28.F. The outputs F of demodulators 33.1-33.F are simultaneously F outputs of the signal processing unit of the receiving antenna.

В демодуляторе OFDM 30 выполняют обработку сигнала на радиочастоте, синхронизацию OFDM сигнала, удаление циклического префикса и дискретное преобразование Фурье, результатом которого являются сигналы F частотных подканалов. Операции по демодуляции сигнала OFDM представлены, например, в [9] John G.Proakis, "Digital Communication", McGrow-Hill, Third Edition.The OFDM 30 demodulator performs signal processing at the radio frequency, synchronization of the OFDM signal, removal of the cyclic prefix and discrete Fourier transform, the result of which are the signals F of the frequency subchannels. OFDM signal demodulation operations are presented, for example, in [9] by John G. Proakis, "Digital Communication", McGrow-Hill, Third Edition.

Таким образом, на каждом из F выходов демодулятора OFDM 30 формируют сигнал y, который представляет собой комплексное число с модулем и аргументом, соответствующими амплитуде и фазе сигнала, принимаемого в данном частотном подканале.Thus, on each of the F outputs of the OFDM 30 demodulator, a signal y is generated, which is a complex number with a module and an argument corresponding to the amplitude and phase of the signal received in this frequency subchannel.

Сигнал каждого из F частотных подканалов обрабатывают независимо в соответствующем подканале обработки, образованном последовательно соединенными узлом нормирования 31, узлом модульного редуцирования 32 и демодулятором 33.The signal of each of the F frequency subchannels is processed independently in the corresponding processing subchannel formed by series-connected normalization unit 31, modular reduction unit 32, and demodulator 33.

В каждом подканале обработки каждой приемной антенны осуществляют следующие операции.In each processing sub-channel of each receiving antenna, the following operations are performed.

В узле нормирования 31 нормируют сигнал y, умножая его на коэффициент нормирования CR, формируя, таким образом, нормированный сигналIn the normalization unit 31, the signal y is normalized, multiplying it by the normalization coefficient C R , thus forming a normalized signal

Figure 00000076
Figure 00000076

где коэффициент нормирования CR устанавливают, например, равным обратной величине от коэффициента нормирования передачи: where the normalization coefficient C R is set, for example, equal to the reciprocal of the normalization coefficient of the transmission:

Figure 00000077
Figure 00000077

В узле модульного редуцирования 32 определяют реальную и мнимую части нормированного сигнала ynorm In the node modular reduction 32 determine the real and imaginary parts of the normalized signal y norm

Figure 00000078
Figure 00000078

С полученными сигналами z и с в узле 32 выполняют операцию нелинейного модульного редуцирования по модулю А:With the received signals z and c in node 32, the operation of nonlinear modular reduction modulo A is performed:

Figure 00000079
Figure 00000079

где [x] - целая часть x, то есть максимальное целое число, меньшее х.where [x] is the integer part of x, that is, the maximum integer less than x.

Из сигналов

Figure 00000080
и
Figure 00000081
формируют комплексный сигнал
Figure 00000082
который поступает на выход узла модульного редуцирования 32 и далее на вход демодулятора 33.From signals
Figure 00000080
and
Figure 00000081
form a complex signal
Figure 00000082
which is fed to the output of the modular reduction unit 32 and then to the input of the demodulator 33.

В демодуляторе 33 выполняют демодуляцию комплексного сигнала

Figure 00000083
обычным способом, формируя последовательность оценок принятых двоичных символов.In demodulator 33, complex signal demodulation is performed
Figure 00000083
in the usual way, forming a sequence of estimates of the received binary characters.

Сформированные таким образом последовательности оценок двоичных символов, принятые в F частотных подканалах, с выходов демодуляторов 33.1-33.F поступают на выходы блока обработки сигнала приемной антенны 28 и далее на соответствующие им входы блока декодирования 29.The thus formed sequences of estimates of binary symbols adopted in the F frequency subchannels from the outputs of the demodulators 33.1-33.F are fed to the outputs of the signal processing unit of the receiving antenna 28 and then to the corresponding inputs of the decoding unit 29.

Таким образом (см. фиг.6), сформированные последовательности с F выходов каждого из блоков 28.1-28.Mk поступают на соответствующие им входы блока декодирования 29, где F последовательностей оценок двоичных символов объединяют и выполняют операции деперемежения и декодирования, обратные тем, которые использовались в одном из подузлов кодирования 18.1-18.К передатчика БС (фиг.4), соответствующем данной k-й абонентской станции.Thus (see Fig. 6), the generated sequences with F outputs of each of the blocks 28.1-28.M k are supplied to the corresponding inputs of the decoding unit 29, where F sequences of binary symbol estimates are combined and deinterleaving and decoding operations are performed inverse to those which were used in one of the coding subnodes 18.1-18. K of the BS transmitter (Fig. 4) corresponding to this k-th subscriber station.

Таким образом, на выходе блока декодирования 29 приемника абонентской станции 8 формируют последовательность двоичных символов принятого сообщения.Thus, at the output of the decoding unit 29 of the receiver of the subscriber station 8, a sequence of binary symbols of the received message is formed.

Для оценки характеристик помехоустойчивости алгоритма передачи-приема сигнала, разработанного в соответствии со способом согласно заявляемому изобретению, было выполнено компьютерное моделирование.To assess the noise immunity characteristics of the signal transmission-reception algorithm developed in accordance with the method according to the claimed invention, computer simulation was performed.

Для моделирования была разработана программная модель передатчика с N=4 антеннами и 4 приемников абонентских станций, каждая из которых оборудована одной приемной антенной.For simulation, a software model of the transmitter was developed with N = 4 antennas and 4 receivers of subscriber stations, each of which is equipped with one receiving antenna.

Разработанная модель соответствует одной группе АС совместного обслуживания. Структура такой модели описана выше и показана на фиг.1-7.The developed model corresponds to one group of joint service stations. The structure of such a model is described above and shown in figures 1-7.

Для простоты в программной модели был использован только один физический (частотный) канал для передачи-приема сигнала в многопользовательской системе связи MIMO.For simplicity, only one physical (frequency) channel was used in the program model for transmitting and receiving a signal in a multi-user MIMO communication system.

Результаты моделирования многопользовательских алгоритмов MIMO при суммарной спектральной эффективности 8 бит/сек/Гц приведены на фиг.8. Кривые на этом чертеже отражают зависимость BER от EB/N0, где BER - (bit error rate) вероятность ошибки приема бита сигнала, усредненная по всем абонентским станциям, EB/N0 - среднее отношение энергии бита сигнала EB к спектральной плотности мощности шума N0 в точке приема. При этом предполагается, что условия приема и скорости передачи данных одинаковы для всех АС.The simulation results of multi-user MIMO algorithms with a total spectral efficiency of 8 bits / sec / Hz are shown in Fig. 8. The curves in this drawing reflect the dependence of BER on E B / N 0 , where BER is (bit error rate) the probability of receiving a signal bit averaged over all subscriber stations, E B / N 0 is the average ratio of the energy of the signal bit E B to spectral density noise power N 0 at the receiving point. It is assumed that the reception conditions and data rates are the same for all speakers.

При моделировании алгоритмов использовалось сверточное кодирование со скоростью 1/2 и размером исходного блока не кодированных двоичных символов 192 бита. Использовалась модель канала с блочным федингом и аддитивным Гауссовским шумом.When modeling the algorithms, convolutional coding was used with a rate of 1/2 and the size of the original block of uncoded binary characters of 192 bits. A channel model with block fading and additive Gaussian noise was used.

Моделирование алгоритмовAlgorithm Modeling

- предварительного кодирования MMSE,- pre-coding MMSE,

- алгоритма прототипа и- prototype algorithm and

- алгоритма заявляемого решения- algorithm of the proposed solution

выполнено для 4 абонентских станций, каждая из которых имеет по 1 приемной антенне. Для передачи сигнала каждой АС использовалась модуляция 16QAM.made for 4 subscriber stations, each of which has 1 receiving antenna. To transmit the signal of each speaker, 16QAM modulation was used.

Моделирование алгоритма прекодинга с блочной диагонализацией выполнено для 2 абонентских станций, каждая из которых имеет по 2 приемные антенны. Передача и прием в сформированных ортогональных каналах MIMO каждой АС был выполнен по методу собственных подканалов. При этом использовались 2 собственных подканала с модуляцией 64QAM и BPSK соответственно.The modeling of the precoding algorithm with block diagonalization was performed for 2 subscriber stations, each of which has 2 receiving antennas. Transmission and reception in the generated orthogonal MIMO channels of each speaker was performed according to the method of its own subchannels. In this case, 2 own subchannels with modulation 64QAM and BPSK were used, respectively.

Представленные характеристики свидетельствуют о том, что в рабочей области значений BER (BER<=0.05) алгоритм, реализующий заявляемый способ, имеет максимальную помехоустойчивость относительно других рассматриваемых алгоритмов.The characteristics presented indicate that in the working range of BER values (BER <= 0.05), an algorithm that implements the inventive method has maximum noise immunity relative to other considered algorithms.

Таким образом, заявляемый способ передачи-приема сигнала в многопользовательской системе радиосвязи с множеством передающих и множеством приемных антенн позволяет существенно повысить пропускную способность многопользовательской системы связи MIMO, так как выполняет одновременное обслуживание группы из нескольких абонентских станций в одном и том же физическом канале.Thus, the inventive method of transmitting and receiving a signal in a multi-user radio communication system with multiple transmitting and multiple receiving antennas can significantly increase the throughput of the multi-user MIMO communication system, since it performs simultaneous servicing of a group of several subscriber stations in the same physical channel.

По помехоустойчивости алгоритм, реализующий заявляемый способ, превосходит известные многопользовательские алгоритмы MIMO [4] Q.H.Spencer, and M.Haardt, "Capacity and Downlink Transmission Algorithms for a Multi-user MIMO Channel", Signals, Systems and Computers, 2002. Conference Record of the Thirty-Sixth Asilomar Conference, Volume 2, Issue, 3-6 Nov. 2002 Page(s): 1384-1388 vol.2, [5] J.C.Mundarath, J.H.Kotecha, "Zero-Forcing Beamforming for Non-Collaborative Space Division Multiple Access", Proceedings of 2006 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing ICASSP, 14-19 May 2006, Volume: 4, page(s): IV-IV, [6] A Wicsel, Y.C.Etdar, and Sh.Shamai, "Optimal Generalized Inverses for Zero Forcing Preceding", 41st Annual Conference on Information Sciences and Systems, CISS' 07, 14-16 March 2007, pages: 130-134, а также алгоритм, послуживший прототипом заявляемому способу [8] Christoph Windpassinger, Robert F.H.Fischer, and Johannes B.Huber, "Lattice-Reduction-Aided Broadcast Preceding", IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL. 52, NO.12, DECEMBER 2004, pp.2057-2060.In terms of noise immunity, the algorithm that implements the claimed method surpasses the well-known multi-user MIMO algorithms [4] QHSpencer, and M.Haardt, "Capacity and Downlink Transmission Algorithms for a Multi-user MIMO Channel", Signals, Systems and Computers, 2002. Conference Record of the Thirty-Sixth Asilomar Conference, Volume 2, Issue, 3-6 Nov. 2002 Page (s): 1384-1388 vol.2, [5] JC Mundarath, JHKotecha, "Zero-Forcing Beamforming for Non-Collaborative Space Division Multiple Access", Proceedings of 2006 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing ICASSP, May 14-19, 2006, Volume: 4, page (s): IV-IV, [6] A Wicsel, YCEtdar, and Sh.Shamai, "Optimal Generalized Inverses for Zero Forcing Preceding", 41st Annual Conference on Information Sciences and Systems, CISS '07, 14-16 March 2007, pages: 130-134, and also the algorithm that served as a prototype of the claimed method [8] Christoph Windpassinger, Robert FH Fischer, and Johannes B. Huber, "Lattice-Reduction-Aided Broadcast Preceding ", IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL. 52, NO.12, DECEMBER 2004, pp.2057-2060.

Данное преимущество заявляемого способа достигается путем использования новой последовательности взаимосвязанных действий, включающих процедуру векторного возмущения в сочетании с редукцией базиса решетки и многоальтернативное квантование.This advantage of the proposed method is achieved by using a new sequence of interrelated actions, including the vector perturbation procedure in combination with the reduction of the lattice basis and multi-alternative quantization.

Кроме того, преимуществом способа согласно заявляемому изобретению является возможность относительно несложной реализации в передатчике и, особенно, простой реализации приемника абонентской станции. При этом приемник АС реализуют в виде независимых каналов обработки сигналов различных приемных антенн.In addition, an advantage of the method according to the claimed invention is the possibility of a relatively simple implementation in the transmitter and, especially, a simple implementation of the receiver of the subscriber station. In this case, the AS receiver is implemented as independent channels for processing signals of various receiving antennas.

Существенным достоинством данного изобретения является и то, что возможна его реализация при наличии только одной приемной антенны у каждой из абонентских станций системы связи.A significant advantage of this invention is that it is possible to implement if there is only one receiving antenna at each of the subscriber stations of the communication system.

Еще одним важным достоинством заявляемого изобретения является возможность его реализации практически в любой среде распространения. Поясним, что для реализации традиционных однопользовательских способов MIMO необходима среда распространения с большим количеством объектов рассеяния, что не всегда реализуется на практике. В то же время, способ согласно заявляемому изобретению обеспечивает выигрыш в пропускной способности даже в среде с относительно низким рассеянием, так как антенны приемной стороны принадлежат различным абонентским терминалам, вследствие чего их сигналы имеют низкую корреляцию независимо от свойств среды распространения сигнала.Another important advantage of the claimed invention is the possibility of its implementation in almost any distribution environment. Let us explain that for the implementation of traditional single-user MIMO methods, a propagation medium with a large number of scattering objects is necessary, which is not always implemented in practice. At the same time, the method according to the claimed invention provides a gain in throughput even in a relatively low scattering environment, since the receiving side antennas belong to different user terminals, as a result of which their signals have a low correlation regardless of the properties of the signal propagation medium.

ЛитератураLiterature

1. G.J.Foshini, G.D.Golden, R.A.Valenzuela, "Simplified processing for high spectral efficiency wireless communication employing multi-element arrays", IEEE Selected Areas Communication, vol. 17, pp.1841-1852, November, 1999.1. G.J. Foshini, G. D. Golden, R.A. Valenzuela, "Simplified processing for high spectral efficiency wireless communication employing multi-element arrays", IEEE Selected Areas Communication, vol. 17, pp. 1841-1852, November, 1999.

2. 802.16TM IEEE Standard for local and metropolitan area networks. Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, 1 October 2004.2. 802.16TM IEEE Standard for local and metropolitan area networks. Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, October 1, 2004.

3. M.Airy, A.Forenza, R.W.Heath, Jr.S.Shakkottai, "Practical Costa precoding for the multiple antenna broadcast channel", IEEE Global Telecommunications Conference, GLOBECOM, 29 Nov.-3 Dec. 2004, Volume 6, Page(s): 3942-3946.3. M. Airy, A. Forestnza, R. W. Heath, Jr. S. Shakkottai, "Practical Costa precoding for the multiple antenna broadcast channel", IEEE Global Telecommunications Conference, GLOBECOM, 29 Nov.-3 Dec. 2004, Volume 6, Page (s): 3942-3946.

4. Q.H.Spencer, and M.Haardt, "Capacity and Downlink Transmission Algorithms for a Multi-user MIMO Channel", Signals, Systems and Computers, 2002. Conference Record of the Thirty-Sixth Asilomar Conference, Volume 2, Issue, 3-6 Nov. 2002 Page(s): 1384-1388 vol.2.4. QHSpencer, and M. Haardt, "Capacity and Downlink Transmission Algorithms for a Multi-user MIMO Channel", Signals, Systems and Computers, 2002. Conference Record of the Thirty-Sixth Asilomar Conference, Volume 2, Issue, 3- 6 Nov. 2002 Page (s): 1384-1388 vol. 2.

5. J.C.Mundarath, J.H.Kotecha, "Zero-Forcing Beamforming for Non-Collaborative Space Division Multiple Access", Proceedings of 2006 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing ICASSP, 14-19 May 2006, Volume: 4, page(s): IV-IV.5. JC Mundarath, JHKotecha, "Zero-Forcing Beamforming for Non-Collaborative Space Division Multiple Access", Proceedings of 2006 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing ICASSP, 14-19 May 2006, Volume: 4, page ( s): IV-IV.

6. A Wiesel, Y.C.Eldar, and Sh.Shamai, "Optimal Generalized Inverses for Zero Forcing Preceding", 41st Annual Conference on Information Sciences and Systems, CISS' 07, 14-16 March 2007, pages: 130-134.6. A Wiesel, Y. C. Eldar, and Sh. Shamai, "Optimal Generalized Inverses for Zero Forcing Preceding," 41st Annual Conference on Information Sciences and Systems, CISS '07, March 14-16, 2007, pages: 130-134.

7. R.F.H.Fischer, C.Windpassinger, A.Lampe, J.B.Huber, "Space-Time Transmission using Tomlinson-Harashima Precoding", In Proc. 4th Int. ITG Conf., pp.139-147, Berlin, Jan. 2002.7. R.F.H. Fischer, C. Windpassinger, A. Lampe, J.B. Huber, "Space-Time Transmission using Tomlinson-Harashima Precoding", In Proc. 4th Int. ITG Conf., Pp. 139-147, Berlin, Jan. 2002.

8. Christoph Windpassinger, Robert F.H. Fischer, and Johannes B. Huber, "Lattice-Reduction-Aided Broadcast Precoding", IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL. 52, NO.12, DECEMBER 2004, pp.2057-2060.8. Christoph Windpassinger, Robert F.H. Fischer, and Johannes B. Huber, "Lattice-Reduction-Aided Broadcast Precoding", IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL. 52, NO.12, DECEMBER 2004, pp.2057-2060.

9. John G. Proakis, "Digital Communication", McGrow-Hill, Third Edition.9. John G. Proakis, "Digital Communication," McGrow-Hill, Third Edition.

10. Dirk Wubben, Ronald Böhnke, Volker Kühn, and Karl-Dirk Kammeyer, "Near-Maximum-Likelihood Detection of MIMO Systems using MMSE-Based Lattice Reduction", IEEE Proc. International Conference on Communications (ICC), Paris, France, June 2004.10. Dirk Wubben, Ronald Böhnke, Volker Kühn, and Karl-Dirk Kammeyer, "Near-Maximum-Likelihood Detection of MIMO Systems using MMSE-Based Lattice Reduction", IEEE Proc. International Conference on Communications (ICC), Paris, France, June 2004.

11. A.K.Lenstra, H.W.Lenstra, and L.Lovasz, "Factoring potynomials with rational coefficients", Mathematische Annalen, vol. 261, pp.515-534, 1982.11. A.K. Lenstra, H.W. Lenstra, and L. Lovasz, "Factoring potynomials with rational coefficients", Mathematische Annalen, vol. 261, pp. 515-534, 1982.

12. Z. Jane Wang, Zhu Han, and K.J.Ray Liu, "A MIMO-OFDM Channel Estimation Approach Using Time of Arrivals", IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS, VOL. 4, NO.3, MAY 2005, pp.1207-1213.12. Z. Jane Wang, Zhu Han, and K.J. Ray Liu, "A MIMO-OFDM Channel Estimation Approach Using Time of Arrivals", IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS, VOL. 4, NO.3, MAY 2005, pp. 1207-1213.

Claims (6)

1. Способ передачи-приема сигнала в многопользовательской системе радиосвязи с множеством передающих и множеством приемных антенн, при котором используют передающую станцию, оборудованную N передающими антеннами, и К приемных станций, где К≥2, причем каждая приемная станция оборудована, по меньшей мере, одной приемной антенной, а суммарное количество приемных антенн приемных станций М удовлетворяет условию 1<М≤N, при этом передача-прием сигналов между передающей и приемными станциями осуществляется посредством F физических каналов связи, где F≥1, заключающийся в том, что для каждого из F физических каналов оценивают параметры совокупности пространственных каналов связи, каждый из которых образован одной передающей антенной передающей станции и одной приемной антенной приемной станции; осуществляют передачу-прием сигналов между передающей станцией и приемными станциями, используя F физических каналов, для чего на передающей станции формируют К множеств символов модуляции, предназначенных для передачи К приемным станциям, соответственно, из К сформированных множеств символов модуляции формируют F пакетов по М символов модуляции в каждом, включая в пакет по Mk символов модуляции для каждой k-й приемной станции, где Mk - количество приемных антенн k-й приемной станции; осуществляют передачу каждого из F пакетов символов модуляции по соответствующему физическому каналу, при этом пакет символов модуляции представляют в виде вектора передаваемых символов модуляции а=[α1…αM]T, каждый элемент которого представляет собой комплексное число, с модулем и аргументом, отражающими амплитуду, и соответственно фазу соответствующего символа модуляции, выполняют многопользовательское преобразование вектора передаваемых символов модуляции а в вектор передаваемых сигналов x таким образом, чтобы передаваемые сигналы не создавали взаимных помех в М приемных антеннах приемных станций, для чего формируют канальную матрицу Н для данного физического канала, используя коэффициенты передачи пространственных каналов связи, из вектора передаваемых символов модуляции а и канальной матрицы Н формируют реально-значные вектор ar, и матрицу Hr в соответствии с формулами
Figure 00000084

где ReY, ImY - матрицы, составленные из действительных и соответственно мнимых частей соответствующих элементов матрицы Y,
из реально-значной канальной матрицы Hr формируют матрицу Wr предварительного линейного преобразования сигнала, путем редукции базиса решетки матрицы Wr формируют целочисленную матрицу Т с определителем, равным ±1, умножение на которую преобразует матрицу предварительного линейного преобразования в матрицу Z=WrT, имеющую заведомо низкое число обусловленности, используя матрицу Т, и реально-значный вектор передаваемых символов модуляции ar, определяют не квантованный вектор возмущений, как
Figure 00000085

где А - действительное число, причем такое, что действительная и мнимая часть любого символа модуляции по абсолютной величине меньше А/2, выполняют округление каждого из элементов полученного вектора z до ближайшего по величине целого числа, определяя, таким образом, первый квантованный вектор z1, и определяют вектор соответствующих значений ошибки квантования
z1=Q(z), d1=z1-z,
где Q(z) - вектор, полученный поэлементным округлением вектора z до ближайшего целого числа,
формируют второй квантованный вектор z2 путем определения для каждого элемента вектора z второго ближайшего по величине целого числа с противоположным значением ошибки квантования, а также второй вектор соответствующих значений ошибки квантования, из элементов первого z1 и второго z2 квантованных векторов формируют К квантованных векторов и, имеющих наименьшие значения суммарной ошибки квантования вектора, суммарную ошибку квантования вектора определяют, например, как сумму или сумму квадратов абсолютных ошибок квантования всех элементов вектора, каждый из R квантованных векторов u преобразуют по формуле
p=-A·Т·u,
формируя, таким образом, множество кандидатских возмущающих векторов, определяют оптимальный возмущающий вектор p0, как вектор из множества кандидатских возмущающих векторов, для которого решающая функция F(p)=||Wr·ar-p||2 минимальна, формируют возмущенный реально-значный вектор передаваемых символов модуляции путем суммирования реально-значного вектора передаваемых символов модуляции и оптимального возмущающего вектора и выполняют предварительное линейное преобразование полученного возмущенного реально-значного вектора символов модуляции, формируя, таким образом, реально-значный вектор передаваемых сигналов,
xr=Wr(ar+p0),
из полученного реально-значного вектора передаваемых сигналов xr формируют ненормированный вектор передаваемых сигналов
x0=xr(1:N)+j·xr(N+1:2N),
где j - мнимая единица,
а через xr(n:m) обозначен вектор, составленный из последовательности элементов вектора xr с n-го по m-й;
формируют вектор передаваемых сигналов, умножая вектор ненормированных передаваемых сигналов на коэффициент нормирования CT,
x=x0·CT
совокупность сигналов, соответствующих элементам полученного вектора х, передают в соответствующем физическом канале через все передающие антенны - по одному сигналу через антенну; принимают сигналы на каждой из К приемных станций, причем в каждом физическом канале каждой приемной антенны прием осуществляют таким образом, что формируют сигнал у, как комплексное число с модулем и аргументом, соответствующими амплитуде и фазе принимаемого данным физическим каналом сигнала, нормируют сигнал у, умножая его на коэффициент нормирования CR, формируя, таким образом, нормированный сигнал
уnorm=y·CR,
определяют реальную и мнимую части нормированного сигнала уnorm
z=Reynorm, c=Imynorm, полученными сигналами z и c выполняют операцию модульного редуцирования по модулю А:
Figure 00000086

где
Figure 00000087
- целая часть x, то есть максимальное целое число, меньшее x,
из сигналов
Figure 00000088
и
Figure 00000089
формируют комплексный сигнал
Figure 00000090

используя значения комплексного сигнала
Figure 00000091
, сформированные таким образом в каждом физическом канале каждой приемной антенны, выполняют демодуляцию и декодирование принятого сигнала.
1. The method of transmission-reception of a signal in a multi-user radio communication system with multiple transmitting and multiple receiving antennas, which use a transmitting station equipped with N transmitting antennas, and K receiving stations, where K≥2, and each receiving station is equipped with at least one receiving antenna, and the total number of receiving antennas of the receiving stations M satisfies the condition 1 <M≤N, while the transmission-reception of signals between the transmitting and receiving stations is carried out through F physical communication channels Where F≥1, consists in the fact that for each of the physical channels F estimate spatial parameters plurality of communication channels, each of which is formed by one transmit antenna of a transmitting station and a receiving antenna of the receiving station; transmit and receive signals between the transmitting station and receiving stations using F physical channels, for which K sets of modulation symbols are formed at the transmitting station for transmission to K receiving stations, respectively, F packets of M modulation symbols are formed from K formed sets of modulation symbols each, including in a packet of M k modulation symbols for each k-th receiving station, where M k is the number of receiving antennas of the k-th receiving station; each of the F modulation symbol packets is transmitted over the corresponding physical channel, wherein the modulation symbol packet is represented as a vector of transmitted modulation symbols a = [α 1 ... α M ] T , each element of which is a complex number, with a module and an argument that reflect the amplitude, and accordingly the phase of the corresponding modulation symbol, perform multi-user conversion of the vector of transmitted modulation symbols a into the vector of transmitted signals x so that the transmitted signals ala do not cause interference in the M receiving antennas of receiving stations, which form the channel matrix H for the physical channel using spatial transmission channels coupling coefficients of the vector of transmitted modulation symbols a and a channel matrix H formed real-valued vector a r, and the matrix H r in accordance with the formulas
Figure 00000084

where ReY, ImY are matrices composed of real and respectively imaginary parts of the corresponding elements of the matrix Y,
from a real-valued channel matrix H r form a matrix W r of preliminary linear signal transformation, by reducing the basis of the lattice matrix W r form an integer matrix T with a determinant of ± 1, multiplication by which converts the matrix of preliminary linear transformation into a matrix Z = W r T having a knowingly low condition number using the matrix T and a real-valued vector of transmitted modulation symbols a r , determine the non-quantized perturbation vector, as
Figure 00000085

where A is a real number, and such that the real and imaginary part of any modulation symbol in absolute value is less than A / 2, round off each of the elements of the resulting vector z to the nearest integer in magnitude, thus determining the first quantized vector z 1 , and determine the vector of the corresponding values of the quantization error
z 1 = Q (z), d 1 = z 1 -z,
where Q (z) is the vector obtained by elementwise rounding of the vector z to the nearest integer,
form the second quantized vector z 2 by determining for each element of the vector z the second closest integer with the opposite quantization error value, as well as the second vector of the corresponding quantization error values, from the elements of the first z 1 and second z 2 quantized vectors form K quantized vectors and having the smallest values of the total quantization error of the vector, the total quantization error of the vector is determined, for example, as the sum or the sum of the squares of the absolute quantization errors of all elements ntov vector, each of R u quantized vectors converted by the formula
p = -A · T · u,
thus forming the set of candidate disturbing vectors, the optimal disturbing vector p 0 is determined as the vector from the set of candidate disturbing vectors for which the decisive function F (p) = || W r · a r -p || 2 is minimal, they form a perturbed real-valued vector of transmitted modulation symbols by summing the real-valued vector of transmitted modulation symbols and the optimal perturbation vector and perform preliminary linear transformation of the resulting perturbed real-valued vector of modulation symbols, thus forming a real-valued vector of transmitted signals ,
x r = W r (a r + p 0 ),
from the received real-valued vector of the transmitted signals x r form an unnormalized vector of transmitted signals
x 0 = x r (1: N) + j · x r (N + 1: 2N),
where j is the imaginary unit,
and x r (n: m) denotes a vector composed of a sequence of elements of the vector x r from n-th to m-th;
form a vector of transmitted signals, multiplying the vector of unnormalized transmitted signals by a normalization coefficient C T ,
x = x 0 · C T
the set of signals corresponding to the elements of the obtained vector x is transmitted in the corresponding physical channel through all the transmitting antennas - one signal through the antenna; receive signals at each of the K receiving stations, and in each physical channel of each receiving antenna, the reception is carried out in such a way that they form the signal y, as a complex number with the module and argument corresponding to the amplitude and phase of the signal received by this physical channel, normalize the signal y, multiplying its normalization coefficient C R , thus forming a normalized signal
at norm = y · C R ,
determine the real and imaginary parts of the normalized signal in norm
z = Rey norm , c = Imy norm , the received signals z and c perform the operation of modular reduction modulo A:
Figure 00000086

Where
Figure 00000087
is the integer part of x, that is, the maximum integer less than x,
from signals
Figure 00000088
and
Figure 00000089
form a complex signal
Figure 00000090

using complex signal values
Figure 00000091
thus formed in each physical channel of each receiving antenna, demodulate and decode the received signal.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для каждого из F физических каналов в качестве оцениваемых параметров используют коэффициент передачи канала связи и отношение сигнала к шуму в канале.2. The method according to claim 1, characterized in that for each of the F physical channels, the transmission coefficient of the communication channel and the signal-to-noise ratio in the channel are used as estimated parameters. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на передающей станции каждое из К информационных сообщений, предназначенных для передачи К приемным станциям, представляют соответственно в виде последовательности двоичных символов, а затем выполняют кодирование, перемежение и модуляцию двоичных символов данной последовательности.3. The method according to claim 1, characterized in that at the transmitting station, each of the K information messages intended for transmission to the receiving stations is respectively represented as a sequence of binary symbols, and then the encoding, interleaving and modulation of the binary symbols of this sequence are performed. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что матрицу Wr предварительного линейного преобразования сигнала формируют как
Figure 00000092

где Hr - реально-значная канальная матрица для данного физического канала.
4. The method according to claim 1, characterized in that the matrix W r preliminary linear signal conversion form as
Figure 00000092

where H r is a real-valued channel matrix for a given physical channel.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй квантованный вектор z2 и второй вектор соответствующих значений ошибки квантования формируют по формулам
z2=z1-sign(d1), d2=z2-z,
где через sign(a) обозначен вектор, полученный из вектора a,
Figure 00000093

применением к каждому его элементу операции.
5. The method according to claim 1, characterized in that the second quantized vector z 2 and the second vector of the corresponding quantization error values are formed by the formulas
z 2 = z 1 -sign (d 1 ), d 2 = z 2 -z,
where sign (a) denotes the vector obtained from the vector a,
Figure 00000093

applying operations to each of its elements.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании вектора передаваемых сигналов коэффициент нормирования CT выбирают таким образом, что средняя мощность передачи сигналов сформированного вектора х равна мощности сигналов, передаваемых приемным станциям без многопользовательского преобразования. 6. The method according to claim 1, characterized in that when forming the vector of the transmitted signals, the normalization coefficient C T is selected so that the average transmit power of the signals of the generated vector x is equal to the power of the signals transmitted to the receiving stations without multi-user conversion.
RU2008102584/09A 2008-01-28 2008-01-28 Method for transmission-reception of signal in multiuser system of radio communication with multiple transmitting and multiple receiving antennas RU2398359C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008102584/09A RU2398359C2 (en) 2008-01-28 2008-01-28 Method for transmission-reception of signal in multiuser system of radio communication with multiple transmitting and multiple receiving antennas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008102584/09A RU2398359C2 (en) 2008-01-28 2008-01-28 Method for transmission-reception of signal in multiuser system of radio communication with multiple transmitting and multiple receiving antennas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008102584A RU2008102584A (en) 2009-08-10
RU2398359C2 true RU2398359C2 (en) 2010-08-27

Family

ID=41048861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008102584/09A RU2398359C2 (en) 2008-01-28 2008-01-28 Method for transmission-reception of signal in multiuser system of radio communication with multiple transmitting and multiple receiving antennas

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2398359C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2782542C2 (en) * 2020-11-17 2022-10-31 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Method for signal transmission and reception in multiuser radio communication system with multiple input and multiple output antennas

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2303330C1 (en) * 2006-02-13 2007-07-20 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Method for receiving signal in communication system with several channels for transmitting and receiving

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2303330C1 (en) * 2006-02-13 2007-07-20 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Method for receiving signal in communication system with several channels for transmitting and receiving

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Z.Jane Wang, Zhu Han, K.J.Ray Liu, "A MIMO-OFDM Channel Estimation Approach Using Time of Arrivals", IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS, VOL.4, NO.3, MAY 2005, pp.1207-1213. Christoph Windpassinger, Robert F.H.Fischer, and Johannes B.Huber, "Lattice-Reduction-Aided Broadcast Precoding," IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL.52, NO.12, DECEMBER 2004, pp.2057-2060. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2782542C2 (en) * 2020-11-17 2022-10-31 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Method for signal transmission and reception in multiuser radio communication system with multiple input and multiple output antennas
RU229481U1 (en) * 2024-07-01 2024-10-08 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) A device for representing data by elements of a predetermined basis

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008102584A (en) 2009-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2405252C2 (en) Signal receiving/transmitting method in multiple-user radio communication system with many transmitting and receiving antennae
US8619892B2 (en) Wireless communication method and apparatus
Mendonça et al. Antenna selection in massive MIMO based on greedy algorithms
CN105610477B (en) Multiple-input multiple-output system enhancing method of signal multiplexing based on compressed sensing
CN101378280B (en) Multi-input multi-output system based on antenna selection and signal processing method thereof
CN110785975A (en) Subband compressed domain processing for uplink MIMO systems
CN101321009B (en) Self-adapting MIMO system and its signal processing method
Mecklenbräuker et al. Generalized Alamouti codes for trading quality of service against data rate in MIMO UMTS
Iserte et al. Joint beamforming strategies in OFDM-MIMO systems
Jamali et al. A low-complexity recursive approach toward code-domain NOMA for massive communications
JP4966190B2 (en) Method and apparatus for transmitting a signal in a multi-antenna system, signal and method for estimating a corresponding transmission channel
CN114337750B (en) One-bit Quantized Output Large-Scale Antenna System Realization Method and System Device
JP5859913B2 (en) Wireless receiver, wireless transmitter, wireless communication system, program, and integrated circuit
Prashar et al. Performance analysis of mimo-noma and siso-noma in downlink communication systems
Zheng et al. Linear processing for intercarrier interference in OFDM index modulation based on capacity maximization
CN112821928B (en) Rate splitting precoding method of multi-user MIMO system
Pereira et al. Iterative MRC and EGC receivers for MIMO-OFDM systems
CN101176320A (en) Data processing method, equalizer, receiver, communication system, network element and terminal using simplified channel matrix inversion
Qin et al. Symbol-level precoding for PAPR reduction in multi-user MISO-OFDM systems
RU2398359C2 (en) Method for transmission-reception of signal in multiuser system of radio communication with multiple transmitting and multiple receiving antennas
Felix et al. On the detection of MIMO signals with strong nonlinear distortion effects
Suzuki et al. Complexity-reduced algorithm for adaptive PAPR reduction method using null space in MIMO channel for MIMO-OFDM signals
Chen et al. Blockwise-lattice-reduction-aided Tomlinson–Harashima precoder designs for MU-MIMO downlink communications with clusters of correlated users
Djemamar et al. Space-time block coding techniques for MIMO 2× 2 system using walsh-hadamard codes
KR101497156B1 (en) Apparatus and method for transmitting data using precoding scheme in multiple antenna system

Legal Events

Date Code Title Description
FA94 Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees)

Effective date: 20100120

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20100211

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120129