Единый контроль скорости для каждого пользователя

Единый контроль скорости для каждого пользователя ( PU ²RC ) — многопользовательская схема MIMO (с несколькими входами и несколькими выходами). ПУ ²RC использует как предварительное кодирование передачи, так и многопользовательское планирование. Благодаря этому пропускная способность сети еще больше увеличивается по сравнению с пропускной способностью однопользовательской схемы MIMO.

Базовые технологии: однопользовательский MIMO изначально был разработан для повышения спектральной эффективности беспроводной линии передачи данных «точка-точка». Многопользовательский MIMO был разработан для сотовых систем, в которых базовая станция одновременно обменивается данными с несколькими пользователями.
Принцип: концепция единого управления скоростью для каждого пользователя (PU). ²RC) был предложен в патенте США № 7324480 « Устройство и способ мобильной связи, включающий базовую станцию и мобильную станцию, имеющую множество антенн» , Джеймсом С. Кимом, Кванг Бок Ли, Кихо Кимом и Чангсуном Парком.

Недавно ПУ ²RC был принят в документации по описанию системы IEEE 802.16m (SDD), а концепция этой схемы была включена в стандарт 3GPP LTE .

Технология

Единый контроль скорости для каждого пользователя (PU ²RC) — это практичное многопользовательское решение MIMO . ПУ ²RC позволяет базовой станции передавать разные потоки данных нескольким пользователям одновременно. Базовая станция выбирает целевых пользователей из числа пользователей-кандидатов на основе информации, предоставленной пользователями. Данные передачи умножаются на матрицу предварительного кодирования, выбранную из набора предварительно определенных матриц перед передачей. Выбор матрицы предварительного кодирования определяется на основе информации, предоставленной пользователями. Выбор как целевых пользователей, так и матрицы предварительного кодирования в соответствии с информацией, предоставляемой мобильными телефонами, позволяет одновременно использовать многопользовательское разнесение и мультиплексирование данных. Более того, использование заранее определенных матриц предварительного кодирования снижает накладные расходы на обратную связь от пользователей к базовой станции. Матрицы предварительного кодирования, используемые в этой схеме, унитарны. Использование унитарных матриц предварительного кодирования облегчает оценку помех от данных других пользователей непреднамеренному пользователю.

Математическое описание

Эксплуатация ПУ ²RC математически описывается для сторон передатчика и приемника соответственно.

Базовая станция

Предполагается, что базовая станция использует $N_{t}$ передающие антенны. $N_{t}\times 1$ вектор сигнала передачи определяется выражением

\mathbf {x} =\sum _{i=1}^{K}\mathbf {w} _{i}P_{i}s_{i}

где $\mathbf {w} _{i}$ это $N_{t}\times 1$ вектор линейного предварительного кодирования. ПУ ²RC генерирует $\mathbf {w} _{i}$ на основе полученной информации о состоянии конечного канала, которая доставляется на базовую станцию от пользовательского оборудования (UE) через сигнализацию обратной связи по восходящей линии связи. Сигнал обратной связи состоит из индекса в справочной таблице кодовой книги предварительного кодирования.

Сторона приемника

Каждый приемник имеет приемную антенную решетку с $N_{r}$ элементы. Вектор принимаемого сигнала у пользователя $k(=1,2,\ldots ,K)$ моделируется следующим образом:

\mathbf {y} _{k}=\mathbf {H} _{k}\mathbf {x} +\mathbf {n} _{k}

где $\mathbf {y} _{k}$ и $\mathbf {n} _{k}$ являются $N_{r}\times 1$ принятый символ и шум соответственно, и $\mathbf {H} _{k}$ это $N_{r}\times N_{t}$ матрица с коэффициентами канала.

Пропускная способность

На рисунке показано преимущество ПУ в пропускной способности. ²RC по традиционной однопользовательской схеме без планирования, предполагая, что размер кодовой книги равен единице, т.е. $(G=1)$ . Для больших размеров кодовой книги производительность может быть лучше, чем производительность кодовой книги единичного размера. Из-за многопользовательского планирования на основе кодовой книги PU ²RC превосходит традиционную однопользовательскую схему без планирования, когда количество пользователей больше одного. Обратите внимание, что характеристики, представленные на рисунке для двух систем, были получены с учетом линейного приемника.

См. также

Коммуникации с несколькими входами и несколькими выходами
Многопользовательский MIMO как передовая технология связи MIMO
Предварительное кодирование
Пространственное мультиплексирование

Ссылки

Джеймс С. Ким, К.Б. Ли и др., Устройство и способ мобильной связи, включающий базовую станцию и мобильную станцию с несколькими антеннами, US PTO 7,324,480.
С. Дж. Ким, Х. Дж. Ким, К. С. Парк и К. Б. Ли, «О производительности многопользовательских систем MIMO в WCDMA/HSDPA: формирование диаграммы направленности, обратная связь и разнообразие пользователей», IEICE Transactions on Communications, vol. Е98-Б, нет. 8, стр. 2161–2169, август 2006 г.
3GPP TSG RAN WG1#31 R1-030354, Управление пользователем и скоростью потока на унитарной основе (PU2RC), 3GPP TSG-R1-030354, Токио, 18–21 февраля 2003 г. (см. также R1-030130)
Samsung, SNU, «MIMO нисходящего канала для EUTRA», в 3GPP TSG RAN WG1 # 44/R1-060335
Многопользовательская схема MIMO для расширенного 3GPP HSDPA
Ким Дж.С., Ходжин Ким, Юнсин Чжоу, Цзяньцзюнь Ли, «Многорежимная многопользовательская система MIMO с обратной связью с конечной скоростью» , Системы беспроводной связи IEEE, 2006. ISWCS '06. 3-й Международный симпозиум, 6–8 сентября 2006 г.
Р. В. Хит-младший, М. Эйри и А. Дж. Паульраж, «Многопользовательское разнесение для беспроводных систем MIMO с линейными приемниками», Proc. конференции IEEE Asilomar. по сигналам, системам и компьютерам, стр. 1194–1199, том 2, Пасифик Гроув, Калифорния, 4–7 ноября 2001 г.
А. Когиантис и Л. Озаров, «Пакетные данные с максимальной эффективностью по нисходящей линии связи с несколькими антеннами», ICC'03, том 1, 11–15 мая 2003 г. Страницы: 715 – 719.
К.К. Вонг, Р.Д. Марч и К.Б. Летайф, «Повышение производительности многопользовательских систем беспроводной связи MIMO», IEEE Transactions on Communications, том 50, № 12, декабрь 2002 г., стр. 1960–1970 гг.
Дополнительные преимущества пересмотренного определения CQI для TxAA, 3GPP TSG-R1-030130, Сан-Диего, 7–10 января 2003 г.

Дальнейшее чтение